JP2008197433A - 光変調素子、並びにその駆動方法および駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な層構成の光変調素子、並びに該光変調素子に画像を書き込むための駆動方法および駆動装置を提供する。
【解決手段】一対の電極層５，６の間に、少なくとも、コレステリック液晶１２を含み、該液晶の相状態に応じて光を反射または透過する光変調層７と、電荷発生層１５および電荷輸送層１４を一層ずつ積層してなる光導電層４１と、が積層されてなることを特徴とする光変調素子。また、光変調素子１の電極層５，６に直流電圧を印加しながら、光変調素子１に光を像様に照射する書き込み工程と、書き込み工程における光の照射を保持したまま、電極層５，６に、それまで印加していた直流電圧と逆極性のパルス電圧を１パルス印加して該パルス電圧の印加終了と共に前記光照射を終了する終了パルス印加工程と、が順次為されることを特徴とする光変調素子の駆動方法、並びに該駆動方法が為されるように制御されてなることを特徴とする光変調素子の駆動装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、光変調素子、並びにその駆動方法および駆動装置に関する。

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、コレステリック液晶を用いた表示素子は、無電源で表示を保持できるメモリー性を有すること、偏光板を使用しないため明るい表示が得られること、カラーフィルターを用いずにカラー表示が可能なことなどの特長を有することから近年注目を集めている。

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１０（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１０（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１０（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１１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。

図１１中、縦軸は正規化光反射率であり、最大光反射率を１００、最小光反射率を０として、光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、正規化光反射率が５０以上の場合を選択反射状態、正規化光反射率が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。

コレステリック液晶表示素子は、一対の表示基板間に液晶を連続相として封入する構造のほかに、高分子バインダ中にコレステリック液晶をドロップ状に分散したＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）構造や、高分子バインダ中にマイクロカプセル化されたコレステリック液晶を分散したＰＤＭＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｍｉｃｒｏｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）構造にすることができる（例えば、特許文献１〜３参照）。

ＰＤＬＣ構造やＰＤＭＬＣ構造を用いると、液晶の流動性が抑えられるため曲げや圧力に対する画像の乱れが小さくなり、フレキシブルな媒体を実現できる。また、複数のコレステリック液晶層を直接積層してカラー表示を行ったり、光導電層と積層して光信号で画像をアドレスする表示素子とすることもできる。さらに、表示層を厚膜印刷技術を用いて形成することが可能となるため、製造方法が簡略化されて低コストになるという利点もある。

従来より、当該技術を利用した表示素子が多数提案されている（例えば、特許文献４参照）。
当該技術による光書き込み型（光アドレス型）表示素子では、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各種色相のモノクロ表示、または無電界でのメモリ性を有するカラー表示を行う。

図１２に、当該技術による一般的な表示素子に対して、光照射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を示す。図１２に示されるように、当該技術による表示素子は、一対の透明電極間に液晶層である表示層と光導電体層である有機感光層とが（必要に応じて、不図示の遮光層を挟んで）積層され、一対の基板で挟持されてなるものである。両透明電極に所定の電圧を印加した状態で、有機感光層側の表面を露光装置で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。
当該技術による表示素子は、表示層と光導電層とを電極層で挟み込んだユニットをＲＧＢの３色積層することでフルカラー画像を形成することもできる。

特公平７−００９５１２号公報 特開平９−２３６７９１号公報 特許第３１７８５３０号明細書 特開平１１−２３７６４４号公報

本発明は、直流駆動で書き込み可能な光変調素子、並びに該光変調素子に画像を書き込むための駆動方法および駆動装置を提供することを課題とする。

上記課題は、以下の＜１＞〜＜６＞に示す本発明により達成される。
＜１＞ 一対の電極層の間に、少なくとも、
コレステリック液晶を含み、該液晶の相状態に応じて光を反射または透過する表示層と、
電荷発生層および電荷輸送層が、一方の層が他方の層に挟まれること無く積層してなる光導電層と、
が積層されてなることを特徴とする光変調素子。

＜２＞ 前記表示層が、高分子中に前記コレステリック液晶が分散されてなることを特徴とする＜１＞に記載の光変調素子。

＜３＞ ＜１＞に記載の光変調素子の前記一対の電極層に直流電圧を印加しながら、前記光変調素子に表示される画像に応じて光を照射する書き込み工程と、
書き込み工程における光の照射を保持したまま、前記一対の電極層に、それまで印加していた直流電圧と逆極性のパルス電圧を１パルス印加して該パルス電圧の印加終了と共に前記光照射を終了するパルス電圧印加工程と、
が順次為されることを特徴とする光変調素子の駆動方法。

＜４＞ ＜１＞に記載の光変調素子の前記一対の電極層に直流電圧を印加しながら、前記光変調素子に表示される画像に応じて光を照射する書き込み工程と、
書き込み工程における光の照射を保持したまま、前記一対の電極層に、それまで印加していた直流電圧と逆極性のパルス電圧を、当該パルス電圧の印加後に前記直流電圧の極性の側への放電電流のピークが生じないパルス幅および大きさに制御しつつ１パルス印加して該パルス電圧の印加終了と共に前記光照射を終了するパルス電圧印加工程と、
が順次為されることを特徴とする光変調素子の駆動方法。

＜５＞ ＜１＞に記載の光変調素子の前記一対の電極層に電圧を印加する電圧印加手段と、該電圧印加手段により電圧を印加しながら前記光変調素子に光を照射する光照射手段とを含み、
前記電圧印加手段が印加する電圧が、直流電圧および当該直流電圧に続いて印加される当該直流電圧とは逆極性の１パルスのパルス電圧であり、かつ、該パルス電圧の印加終了と共に前記光照射手段による光の照射を終了するように制御されてなることを特徴とする光変調素子の駆動装置。

＜６＞ ＜１＞に記載の光変調素子の前記一対の電極層に電圧を印加する電圧印加手段と、該電圧印加手段により電圧を印加しながら前記光変調素子に光を照射する光照射手段とを含み、
前記電圧印加手段が印加する電圧が、直流電圧および当該直流電圧に続いて印加される当該直流電圧とは逆極性の１パルスのパルス電圧であって、後に印加されるパルス電圧のパルス幅および大きさが、当該パルス電圧の印加後に前記直流電圧の極性の側への放電電流のピークが生じないように制御されてなり、かつ、当該パルス電圧の印加終了と共に前記光照射手段による光の照射を終了するように制御されてなることを特徴とする光変調素子の駆動装置。

＜１＞にかかる発明は、直流駆動に適した層構造の光変調素子を提供することができる。この光変調素子を用いて、直流駆動で照射光に応じた画像の書き込みを行うことができる。

＜２＞にかかる発明は、コレステリック液晶を含んだマイクロカプセルが均一性高く配列するため、高分子中にコレステリック液晶が分散されていない表示層を持つ光変調素子に比べて、光学特性のばらつきが少ない光変調素子を提供することができる。

＜３＞にかかる発明は、光導電層が電荷発生層および電荷輸送層の二層構成（それぞれの層が接触して２層以上積層されていても、それら全体として一層とみなして以下「二層構成」と称する場合がある。）である光変調素子に、直流駆動で照射光に応じた画像の書き込みを行うことができる。

＜４＞にかかる発明は、パルス電圧印加工程において印加されるパルス電圧（以下、単に「終了パルス」という場合がある。）印加後に前記直流電圧の極性の側への放電電流のピークが生じるような波形の乱れがないため、かかる波形の乱れが生じる場合に比べて明暗コントラストの高い表示画像を得ることができる。

＜５＞にかかる発明は、光導電層が電荷発生層および電荷輸送層の二層構成である光変調素子に、直流駆動で照射光に応じた画像の書き込みを可能とする電圧パターンを印加するように電圧印加手段が制御されているため、当該光変調素子に画像の書き込みを行うことができる。

＜６＞にかかる発明は、終了パルス印加後に前記直流電圧の極性の側への放電電流のピークが生じるような波形の乱れがないため、かかる波形の乱れが生じる場合に比べて明暗コントラストの高い表示画像を得ることができる。

以下、本発明の光変調素子、並びにその駆動方法および駆動装置を、好ましい実施形態を挙げ、図面に則して詳細に説明する。
図１は、本発明の光変調素子および駆動装置全体を含む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。本実施形態のシステムは、光変調素子１と駆動装置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（駆動方法）について説明する。

＜光変調素子＞
本実施形態において、光変調素子１は、表示面側から順に、基板３、電極５、光変調層７、ラミネート層８、着色層（遮光層）９、有機感光層（光導電層）１０、電極（電極層）６および基板４が積層されてなる物である。

（基板）
基板３，４は、各機能層を内面に保持し、表示素子の構造を維持する目的の部材である。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、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。なお、少なくとも表示面側の基板３は表示光を透過する機能を有する。その外表面に、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。

（電極）
電極（電極層）５，６は、電圧印加部１７から印加された電圧を、光変調素子１内の各機能層へ印加する目的の部材である。具体的には、金属（たとえば金、銀、銅、鉄、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））、炭素、これらを高分子中に分散させた複合体、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。

（光変調層）
本発明において光変調層とは、コレステリック（カイラルネマチック）液晶の光干渉状態の変化を利用して、電場によって入射光の反射・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。光変調層としては、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。

本実施形態において光変調層としては、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、不図示ではあるが、高分子マトリックス（透明樹脂）中にコレステリック液晶が分散した状態となっている。
なお、本発明においては、光変調層が、自己保持型液晶複合体の液晶層であることは必須ではなく、単に液晶のみで光変調層を構成することとしても勿論構わない。

コレステリック液晶は、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。光変調層を自己保持型液晶複合体とする場合には、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として使用可能な具体的な液晶としては、ステロイド系コレステロール誘導体、あるい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、液晶分子の化学構造や、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、緑あるいは赤にする場合には、それぞれ選択反射の中心波長が、順に４００ｎｍ〜５００ｎｍ、５００ｎｍ〜６００ｎｍあるいは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。

光変調層７がコレステリック液晶と高分子マトリックス（透明樹脂）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は、コレステリック液晶を保持し、表示素子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書き込み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。

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。

（有機感光層）
有機感光層（光導電層）１０は、内部光電効果をもち、書き込み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。本実施形態では、有機感光層１０として、図１における上層から順に、電荷輸送層１４および電荷発生層１５が積層されてなる。

なお、本発明においては、電荷発生層（ＣＧＬ）と電荷輸送層（ＣＴＬ）とが必ずしもそれぞれ１層ずつ積層されていなくてもよく、いずれかあるいは双方の層が、２層以上積層されていても構わない。ただしその場合、一方の層が他方の層に挟まれることは無い。すなわち、ＣＧＬまたはＣＴＬが連続して積層された状態であればよく、その場合積層されたＣＧＬまたはＣＴＬ全体でそれぞれ単一のＣＧＬまたはＣＴＬとみなし得ることから、ＣＧＬやＣＴＬがそれぞれ実際には２層以上の構成であっても、本明細書においては、この場合を単に「一層」と表現する場合があり、ＣＧＬおよびＣＴＬが積層されて「二層」と表現する場合がある。

電荷発生層１５は、書き込み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。電荷発生層１５としては、書き込み光を吸収して励起子を発生させ、ＣＧＬ内部、またはＣＧＬ／ＣＴＬ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。
電荷輸送層１４は、電荷発生層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、書き込み時に書き込み光と入射光とを光学分離し、相互干渉による誤動作を防ぐとともに、表示時に表示素子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、光変調素子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、および光変調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、これを有機感光層１０の電荷発生層１３側の面に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、上下基板３，４それぞれの内面に形成された各機能層を貼り合わせる際に、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、熱可塑性、熱硬化性、あるいはこれらの混合型の有機材料からなるものであり、熱や圧力によって光変調層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・接着性の高分子材料（たとえばポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリウレタン系、エポキシ系、アクリル系、ゴム系、シリコーン系）を挙げることができる。

（接触端子）
接触端子１９とは、電圧印加部１７および光変調素子１（電極層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、電極層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。光変調素子１と駆動装置２とを切り離すことができるように、電極５，６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、鉄、アルミニウム）、炭素、これらを高分子中に分散させた複合体、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））、炭素、これらを高分子中に分散させた複合体、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。

＜駆動装置＞
本発明において駆動装置（光変調素子の駆動装置）２は、光変調素子１に画像を書き込む装置であり、光変調素子１に対して書き込み光の照射を行う光照射部（光照射手段）１８、および、光変調素子１に電圧を印加する電圧印加部（電圧印加手段）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（光照射手段）１８は、像様となる所定の書き込み光パターンを光変調素子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、光変調素子１上（詳しくは、有機感光層１０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。なお、光照射すべき領域としては、光変調素子１の書き込み面の全面である必要は無く、光変調層が形成されている範囲内であることはもちろんのこと、書き込みもうとする領域（書き込み領域）内であれば十分である。

光照射部１８により照射される書き込み光としては、以下の条件のものが好ましく選択されるが、本発明においてはこれに限定されるものではない。
・スペクトル：有機感光層１０の吸収波長域のエネルギーができるだけ多いこと。
・照射強度：明時に光変調層７への印加電圧が有機感光層１０との分圧により上下しきい値の電圧以上となって、光変調層７中の液晶を配向変化させ、暗時にはそれ以下となるような強度。
光照射部１８により照射される書き込み光としては、有機感光層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

（電圧印加部）
電圧印加部（電圧印加手段）１７は、所定の書き込み時の印加電圧（駆動電圧。以下、単に「バイアス電圧」という場合がある。）を光変調素子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、表示素子（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、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。
電圧印加部１７による光変調素子１への電圧の印加は、接触端子１９を介して電極５−電極６間に為される。

（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「書き込み工程」および「パルス電圧印加工程」の２つの工程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。

＜駆動方法＞
光変調素子１は、既述の通り、コレステリック液晶１２および高分子マトリックス１１からなる自己保持型液晶複合体の液晶層が光変調層７として形成されてなるものである。本実施形態の光変調素子１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、電圧印加部１７により所定の電圧を印加しつつ光照射部１８により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表示画像が書き込まれる。

本実施形態においては、一対の電極５，６間にバイアス電圧を印加しながら、書き込み光を照射する書き込み工程と、書き込み光の照射を保持したまま、電極５，６間に終了パルス印加して書き込み光照射を終了するパルス電圧印加工程とが順次為されるのが基本動作である。

（書き込み工程）
書き込み工程では、電圧印加部１７によって一対の電極５，６間に直流のバイアス電圧を印加しながら、光照射部１８によって光変調素子１に書き込み光を像様に照射する。このとき、好ましくは初期化期間としてまずバイアス電圧のみ印加して、光変調層および有機感光層に印加される電圧比を抵抗分圧に緩和させその状態を維持しつつ、書き込み光を照射する。

本実施形態における露光時および非露光時の光変調層７のスイッチング挙動変化を、図１１のグラフを用いて説明する。
外部印加電圧の大きさに応じて液晶は、プレーナ相またはホメオトロピック相を初期状態とした場合にはプレーナ相、フォーカルコニック相、ホメオトロピック相と変化し、フォーカルコニック相を初期状態とした場合にはフォーカルコニック相、ホメオトロピック相と変化する。そして、最終状態がプレーナ相およびフォーカルコニック相では、印加電圧を除した後も維持されるが、ホメオトロピック相では図１１に示される通り、プレーナ相に相変化する。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プレーナ相ないしフォーカルコニック相が選択される。図１０に示される通り、プレーナ相では光反射、フォーカルコニック相では光透過状態となる。

図１１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、プレーナ相、フォーカルコニック相、ホメオトロピック相（最終的にホメオトロピック相→プレーナ相）、またはフォーカルコニック相、ホメオトロピック相（最終的にホメオトロピック相→プレーナ相）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、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、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「低電圧側のしきい値」、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「高電圧側のしきい値」と呼ぶ。図１１のグラフ中においては、前者をＶｐｆ、後者をＶｆｈと記号により表記している。

本実施形態においては、画像書き込み時における相変化のしきい値として、高電圧側のしきい値を利用している。すなわち、まず、非露光状態でＶｐｆ以上、Ｖｆｈ以下の大きさに相当する直流電圧を印加して、光変調層７の前画像が反射状態となっている部分をプレーナ相からフォーカルコニック相へ相変化させて全面をフォーカルコニック相にセット（初期化）し、光変調層および有機感光層に印加される電圧比を抵抗分圧に緩和させた後、その電圧状態を維持しながら、光照射部１８により像様に書き込み光を照射する。

このように、書き込み工程の操作により、露光されない部位は、低電圧側のしきい値Ｖｐｆ以上、高電圧側のしきい値Ｖｆｈ以下の状態であるためフォーカルコニック相のままであるが、露光された部位は、高電圧側のしきい値Ｖｆｈを超えフォーカルコニック相からホメオトロピック相へ相変化して、部位による選択が為されて画像が書き込まれる。

本実施形態においては、ここで印加する電圧は直流電圧である。電荷輸送層を２層の電荷発生層で挟み込んだ対称型の３層構成の有機感光層では、交流電圧を印加することで、それぞれの電荷発生層で生じる光キャリアを交互に移動させて光導電性を確保させているのに対して、電荷輸送層１４と電荷発生層１５とを１層ずつ積層しただけの片極性構造の有機感光層１０では、電荷発生層１５で発生した光キャリアを電荷輸送層１４側への一方向にのみ移動させるだけで足りるためである。

また、書き込み時の印加電圧として直流電圧を用いているため、電荷輸送層を電荷発生層でサンドイッチした３層構成の光導電層を用い、かつバイアス電圧として交流電圧を印加する場合に比して、１層の電荷発生層のみ光キャリアを生じさせる光エネルギーで十分であり、書き込みに必要な照射光量を削減（理論上は半分程度）することができる。

ところが、図２に示すように、印加する電圧が直流電圧であることから、移動した光キャリアが電荷輸送層１４と光変調層７との間等に蓄積され、そのまま電圧の印加および書き込み光の照射を終了して電界をゼロにすると逆方向への放電電流が生じてしまう。ここで図２は、光変調素子への印加電圧および書き込み光強度を時系列で示すチャートである。

後述する比較例の評価結果を示すグラフである図４を参照して説明すれば、バイアス電圧の印加をそのまま終了させると、光変調層７には、グラフ中の矢印Ａに示すように、その直前まで印加していた直流電圧とは逆極性のピーク電圧が生じる。コレステリック液晶は、印加電圧がゼロになる時の波形が乱れると、ホメオトロピック相からプレーナ相への相変化が阻害されるため、反射状態にすることが困難になってしまう。そのため、書き込み工程において単に印加電圧を直流にするだけでは、本実施形態の光変調素子に高コントラストの画像を書き込むことができない。
そこで、この放電電流を積極的に利用するパルス電圧印加工程の操作が、書き込み工程に引き続いて行われる。

（パルス電圧印加工程）
パルス電圧印加工程では、書き込み工程における光照射部１８による光の照射を保持したまま、一対の電極５，６間に、それまで印加していた直流電圧（バイアス電圧）と逆極性のパルス電圧（終了パルス）を１パルス印加して該パルス電圧の印加終了と共に前記光照射を終了する。図３に、本発明の駆動方法の一例について、光変調素子への印加電圧および書き込み光強度を時系列で示すチャートを示す。

直流電圧の印加終了時に生ずる放電電流と同極性の終了パルスを積極的に印加することで、書き込み工程での電圧印加により蓄積された電荷を打ち消すことができ、急峻に電圧が降下することからホメオトロピック相からプレーナ相への相変化が阻害されないようになる。なお、このとき逆極性のパルスを印加することで、蓄積電荷の打消し効果を上回る逆極性の電圧印加による電荷の蓄積が生じ、電圧印加終了時に放電による電圧変動が生じてしまっては、結局画像の相変化が照射光に応じたものにならなくなってしまうので、終了パルスの印加時間や大きさを適宜調整して用いる必要がある。

後述する実施例の評価結果を示すグラフである図６を参照して説明すれば、バイアス電圧の印加に続いて終了パルスを印加することで、光変調層７には、グラフ中の矢印Ｂに示すように、その直前まで印加していた直流電圧とは逆極性の、放電電流により増幅されたピーク電圧が生じる。

なお、光を照射せずにパルス電圧のみを印加した場合は、光キャリアによる放電電流の影響がないため終了パルスは増幅されることがなく、光変調層７はフォーカルコニック相となる。よって、片極性構造の光導電層７について、コレステリック液晶１２を光により駆動（スイッチング）することができる。

（印加電圧）
書き込み工程で印加するバイアス電圧およびパルス電圧印加工程で印加する終了パルスの具体的な電圧の大きさや印加時間（パルス幅）は、光変調素子１の各層の組成や厚さ、層構成；光照射部１８による書き込み光の強度や照射時間、照射方法；等各種条件により一概に言えず、これら条件に応じて適宜制御すればよい。

書き込み工程で印加するバイアス電圧については、図１１を用いて説明すれば、書き込み光の照射無しには低電圧側のしきい値Ｖpf以上、高電圧側のしきい値Ｖfh以下であって、書き込み光の照射時に高電圧側のしきい値Ｖfhを超える電圧が光変調層７に印加されるような電圧であることが必要となる。この条件を満たす範囲で、適切な電圧および印加時間に調整すればよい。

一方、パルス電圧印加工程で印加する終了パルスについては、放電電流による増幅で波形の乱れが解消され、１つの独立したパルス電圧として機能し、光変調層７をホメオトロピック相からプレーナ相に相変化させることができる電圧の大きさおよび印加時間とする。このとき、光照射部以外の部位（暗部）について相変化させてしまうことが無いよう、放電電流による増幅無しには高電圧側のしきい値Ｖfhを超えることの無い電圧の大きさであることが条件となる。

なお、この終了パルスにより、書き込み工程で印加していた直流電圧とは逆極性の比較的大きなパルス電圧が印加されることになるが、これによって書き込み工程とは逆方向への光キャリアの移動が起こり蓄積されて、終了パルスの印加終了後にまた放電電流が生じてしまうことが無い、あるいは少ないことが望ましい。したがって、終了パルスのパルス幅および大きさとしては、当該パルス電圧の印加後に前記直流電圧の極性の側への放電電流のピークが生じないように制御することが好ましい。

以上、好ましい実施形態を挙げて本発明の光変調素子、並びにその駆動方法および駆動装置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。例えば、上記実施形態では光変調層が１層のみからなる単色画像形成用の表示素子を例に挙げて説明したが、光変調層やその他の層を必要に応じて複数層として多色画像が形成できる表示素子としてもよいし、このとき少なくともブルー、グリーンおよびレッドの三原色を表示し得る光変調層を積層することでフルカラー画像が形成できる表示素子としてもよい。

その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の光変調素子、本発明の駆動方法あるいは本発明の駆動装置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光変調素子、本発明の駆動方法あるいは本発明の駆動装置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、実施例を挙げることで、本発明を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。
＜表示素子の作製＞
本発明に適用し得る光変調素子として、図１に記載の光変調素子１を試作して、比較例および本発明（実施例）の検証をすべく、画像の書き込みを行った。図１を参照しつつ説明する。

（有機感光層側基板の作製）
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、基板４および電極６とした。そのＩＴＯ（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を形成して、電荷発生層１５および電荷輸送層１４の２層からなる有機感光層１０を形成した。

その有機感光層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、有機感光層側基板を作製した。

（光変調層側基板の作製）
コレステリック液晶として、ネマチック液晶（大日本インキ化学工業社製、ＲＤＰ−８３１３２）８５．５質量％、右旋性カイラル剤（メルク社製、Ｒ８１１）１１．６質量％および右旋性カイラル剤（メルク社製、Ｒ１０１１）２．９質量％を混合して、赤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、光変調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の光変調層用塗布液を得た。

上記（有機感光層側基板の作製）において基板４および電極６として用いたものと同じＩＴＯ電極付きＰＥＴフィルム（東レ社製ハイビーム）を基板３および電極５として、５０℃に加熱してゼラチンをゾル状態にした前記光変調層用塗布液を、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、光変調層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、光変調層側基板を作製した。

（基板の貼り合わせ）
このようにして作製した有機感光層側基板および光変調層側基板を、光変調層７とラミネート層８とが向かい合い、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、光変調素子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、最終的に得られる光変調素子１の外部から両電極５，６が導通できるようにした。
得られた光変調素子１の外観は、光変調層７が赤色の選択反射を示すものであった。
得られた光変調素子１の両電極５，６にリード線を付けた市販のミノ虫クリップを接続し、これを接触端子１９とした。

＜波形観測用ダミー素子の作製＞
（有機感光層ダミーの作製）
上記（有機感光層側基板の作製）と同様して得られた有機感光層側基板と、上記（有機感光層側基板の作製）において基板４および電極６として用いたものと同じＩＴＯ電極付きＰＥＴフィルム（東レ社製ハイビーム）とを、ラミネート層８とＩＴＯ面とが向かい合うように重ね合わせて、１００℃のラミネータを通して接着し、有機感光層ダミーを作製した。

（光変調層ダミーの作製）
上記（有機感光層側基板の作製）において基板４および電極６として用いたものと同じＩＴＯ電極付きＰＥＴフィルム（東レ社製ハイビーム）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、ラミネート層を形成した。

ラミネート層が形成されたＩＴＯ電極付きＰＥＴフィルムと、上記（光変調層側基板の作製）と同様にして得られた光変調層側基板の光変調層７とを、ラミネート層と光変調層とが向かい合うように重ね合わせて、１００℃のラミネータを通して接着し、光変調層ダミーを作製した。

＜駆動評価用システムの作製＞
電圧印加部１７として高速・高電圧アンプ（松定プレシジョン社製，ＨＥＯＰＴ１Ｂ−６０型）を用い、これを光変調素子１の接続端子１９に接続して電圧印加回路を形成した。

一方、光源としてカラー発光ダイオード光源（ＣＣＳ社製，ＨＬＶ−３Ｍ−ＲＧＢ型）を用い、光変調素子１の非表示面（書き込み側の面）を照射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４７０ｎｍ、バンド半値幅２０ｎｍの青色光を照射することができる。

また、制御回路１６としてマルチチャンネルＤＡＱボード（ナショナルインスツルメンツ社製６７１３型）、および制御ソフト（ナショナルインスツルメンツ社製ＬａｂＶＩＥＷ）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。

なお、不図示ではあるが、表示面側（基板３側）の表面に、光変調層７の表示画像の光反射率を測定するための積分球形分光計（コニカミノルタ社製、ＣＭ２００２型）を取り付けた。
以上のようにして、実施例および比較例に供する光変調素子および駆動装置を含む駆動評価用システムを作製した。

＜電圧波形評価用システムの作製＞
光変調層７と有機感光層１０とが一体になった光変調素子１では、各層に印加されている電圧を直接観測することはできない。そこで代替手段として、上記のように光変調層と有機感光層とを別体に構成した有機感光層ダミーと光変調層ダミーとを、上記駆動評価用システムと電気回路的に同じ接続となるように直列に接続して波形観測用ダミー素子を作製した。

この波形観測用ダミー素子を上記駆動評価用システムと同様に電圧印加部１７、光照射部１８および制御回路１６と配置ないし結線した。
さらに、光変調層ダミーと並列に高電圧プローブ（テクトロニクス社Ｐ６０１５Ａ型）を介して、オシロスコープ（テクトロニクス社ＴＤＳ１００２型）を接続して、電圧波形評価用システムを作製した。

＜比較例＞
比較例では、図２のチャートに示す時系列となるように電圧を印加し書き込み光を照射した。具体的には、まず光変調素子１の電極５，６に３００Ｖのバイアス電圧を印加し、その１００ｍｓ後にバイアス電圧はそのままで５００μＷの青色光を１６０ｍｓ照射し、その直後に電圧および光を同時にゼロにした。この操作は電圧波形評価用システム（評価試験１）および駆動評価用システム（評価試験２）の双方で行った。なお、電圧波形評価用システムを用いた評価試験１では、書き込み光は有機感光層ダミーに照射した。

（評価試験１）
電圧波形評価用システムにおけるオシロスコープにより、光変調層７に印加された電圧（分圧）を観察した。図４は、光変調層７に印加された電圧（縦軸）を時系列で示すグラフである。
図４のグラフから、バイアス電圧の印加終了後に、当該バイアス電圧とは逆極性の放電電流が発生して矢印Ａに示すピークが生じ、波形の乱れが生じていることがわかる。

（評価試験２）
駆動評価用システムにおける積分球形分光計により、駆動操作後の光変調素子１の表示面側からの反射光の分光反射スペクトルを観察した。図５は、その結果を示すグラフであり、横軸に反射光の波長を、縦軸に反射率をそれぞれプロットしたものである。

本例における光変調素子１では、光変調層７に８０Ｖ程度の電圧が印加されれば、コレステリック液晶１２がホメオトロピック相に相変化するのに十分であるが、上記の波形の乱れの影響により、ホメオトロピック相からプレーナ相への相変化が妨げられ、図５のグラフを見ればわかるように、光変調層７はフォーカルコニック相の消色状態となっている。

＜実施例＞
実施例では、書き込み画像の光照射部（明部）を想定して、図３のチャートに示す時系列となるように電圧を印加し書き込み光を照射する試験と、書き込み画像の光非照射部（暗部）を想定して、図３のチャートに示す時系列となるように電圧のみ印加し書き込み光は照射しない試験とを行った。

具体的には、明部では、まず光変調素子１の電極５，６に３００Ｖのバイアス電圧を印加し、その１００ｍｓ後にバイアス電圧はそのままで５００μＷの青色光を１６０ｍｓ照射し（書き込み工程）、さらにバイアス電圧とは逆極性の２００Ｖのパルス電圧を４０ｍｓ印加し、その直後に電圧および光を同時にゼロにした（パルス電圧印加工程）。

一方、暗部では、明部同様３００Ｖのバイアス電圧を印加するが、光の照射を行わずに電圧の印加をそのまま２６０ｍｓ続け、さらにバイアス電圧とは逆極性の２００Ｖのパルス電圧を４０ｍｓ印加し、その直後に電圧をゼロにした。
以上の明部および暗部の各操作は、電圧波形評価用システム（評価試験１）および駆動評価用システム（評価試験２）の双方で行った。なお、電圧波形評価用システムを用いた評価試験１では、書き込み光は有機感光層ダミーに照射した。

（評価試験１）
電圧波形評価用システムにおけるオシロスコープにより、光変調層７に印加された電圧（分圧）を観察した。図６は、明部を想定する操作において、光変調層７に印加された電圧（縦軸）を時系列で示すグラフであり、図７は、暗部を想定する操作における同様のグラフである。

図６のグラフから、図４のグラフと比較すればわかるように明部では、終了パルスを印加することでこれが放電電流により増幅され（矢印Ｂのピーク参照）、該終了パルスの印加後の波形についてはその乱れが消え、印加電圧が急峻にゼロになっている。すなわち、終了パルスを印加したことで波形の乱れがキャンセルされたことがわかる。
また、図７のグラフから、光照射が為されない場合には、逆極性パルスである終了パルスが放電電流により増幅されないことがわかる（矢印Ｂ’のピーク参照）。

（評価試験２）
駆動評価用システムにおける積分球形分光計により、駆動操作後の光変調素子１の表示面側からの反射光の分光反射スペクトルを観察した。図８は明部を想定する操作において、図９は暗部を想定する操作において、それぞれその結果を示すグラフであり、横軸に反射光の波長を、縦軸に反射率をそれぞれプロットしたものである。

図８のグラフから、明部ではプレーナ相の反射状態となっていることがわかる。これは、波形の乱れがキャンセルされたことで、コレステリック液晶１２のホメオトロピック相からプレーナ相へ適切に相変化したものと思われる。
一方、図９のグラフから、暗部ではフォーカルコニック相の消色状態となっていることがわかる。これは、本例における光変調素子１では、終了パルスのみではコレステリック液晶１２がホメオトロピック相に相変化するのに不十分であり、暗部では放電電流による増幅が無いため、そのままフォーカルコニック相になったものと思われる。

なお、評価試験１の電圧波形評価用システムにおいても、その駆動操作後の光変調素子１の表示面側からの反射光の分光反射スペクトルは、明部および暗部とも、駆動評価用システムの場合と同様、上記図８および図９と同様の軌跡を描くグラフとなった。
以上のように、実施例においては、図１に示される如き２層構成（片極性）の有機感光層１０に対して、明部で選択反射、暗部で選択透過の画像を書き込むことができた。

本発明の光変調素子および駆動装置全体を含むシステムの例示的一態様を示す概略構成図である。 本発明に特徴的な終了パルス工程を含まない駆動方法の一例について、電圧および書き込み光強度を時系列で示すチャートである。 本発明に特徴的な終了パルス工程を含む駆動方法の一例について、光変調素子への印加電圧および書き込み光強度を時系列で示すチャートである。 比較例の評価試験の結果であって、光変調層に印加された電圧（縦軸）を時系列で示すグラフである。 比較例の評価試験の結果であって、駆動操作後の光変調素子の表示面側からの反射光の分光反射スペクトルを示すグラフである。 実施例の評価試験の結果であって、明部を想定する操作において、光変調層に印加された電圧（縦軸）を時系列で示すグラフである。 実施例の評価試験の結果であって、暗部を想定する操作において、光変調層に印加された電圧（縦軸）を時系列で示すグラフである。 実施例の評価試験の結果であって、明部を想定する操作において、駆動操作後の光変調素子の表示面側からの反射光の分光反射スペクトルを示すグラフである。 実施例の評価試験の結果であって、暗部を想定する操作において、駆動操作後の光変調素子の表示面側からの反射光の分光反射スペクトルを示すグラフである。 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。 従来からの一般的な表示素子に対して、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：表示素子（光変調素子）、 ２：駆動装置（光変調素子の駆動装置）、 ３，４：基板、 ５，６：電極（電極層）、 ７：光変調層、 ８：ラミネート層、 ９：着色層、 １０：有機感光層（光導電層）、 １１：高分子マトリックス、 １２：コレステリック液晶、 １４：電荷輸送層、 １５：電荷発生層、 １６：制御回路、 １７：電圧印加部（電圧印加手段）、 １８：光照射部（光照射手段）、 １９：接触端子

Claims (6)

1. 一対の電極層の間に、少なくとも、
   コレステリック液晶を含み、該液晶の相状態に応じて光を反射または透過する表示層と、
   電荷発生層および電荷輸送層が、一方の層が他方の層に挟まれること無く積層してなる光導電層と、
   が積層されてなることを特徴とする光変調素子。
2. 前記表示層が、高分子中に前記コレステリック液晶が分散されてなることを特徴とする請求項１に記載の光変調素子。
3. 請求項１に記載の光変調素子の前記一対の電極層に直流電圧を印加しながら、前記光変調素子に表示される画像に応じて光を照射する書き込み工程と、
   書き込み工程における光の照射を保持したまま、前記一対の電極層に、それまで印加していた直流電圧と逆極性のパルス電圧を１パルス印加して該パルス電圧の印加終了と共に前記光照射を終了するパルス電圧印加工程と、
   が順次為されることを特徴とする光変調素子の駆動方法。
4. 請求項１に記載の光変調素子の前記一対の電極層に直流電圧を印加しながら、前記光変調素子に表示される画像に応じて光を照射する書き込み工程と、
   書き込み工程における光の照射を保持したまま、前記一対の電極層に、それまで印加していた直流電圧と逆極性のパルス電圧を、当該パルス電圧の印加後に前記直流電圧の極性の側への放電電流のピークが生じないパルス幅および大きさに制御しつつ１パルス印加して該パルス電圧の印加終了と共に前記光照射を終了するパルス電圧印加工程と、
   が順次為されることを特徴とする光変調素子の駆動方法。
5. 請求項１に記載の光変調素子の前記一対の電極層に電圧を印加する電圧印加手段と、該電圧印加手段により電圧を印加しながら前記光変調素子に光を照射する光照射手段とを含み、
   前記電圧印加手段が印加する電圧が、直流電圧および当該直流電圧に続いて印加される当該直流電圧とは逆極性の１パルスのパルス電圧であり、かつ、該パルス電圧の印加終了と共に前記光照射手段による光の照射を終了するように制御されてなることを特徴とする光変調素子の駆動装置。
6. 請求項１に記載の光変調素子の前記一対の電極層に電圧を印加する電圧印加手段と、該電圧印加手段により電圧を印加しながら前記光変調素子に光を照射する光照射手段とを含み、
   前記電圧印加手段が印加する電圧が、直流電圧および当該直流電圧に続いて印加される当該直流電圧とは逆極性の１パルスのパルス電圧であって、後に印加されるパルス電圧のパルス幅および大きさが、当該パルス電圧の印加後に前記直流電圧の極性の側への放電電流のピークが生じないように制御されてなり、かつ、当該パルス電圧の印加終了と共に前記光照射手段による光の照射を終了するように制御されてなることを特徴とする光変調素子の駆動装置。

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