JP2009181057A - 光書き込み型表示媒体及び光書き込み方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上部電荷発生層及び下部電荷発生層に挟持された電荷輸送層を含む光スイッチング素子と、メモリ性を有する表示層を含む表示素子とが積層されて構成され、前記上部電荷発生層が有する吸収波長域と、前記下部電荷発生層が有する吸収波長域とが異なることを特徴とする光書き込み型表示媒体、及び該光書き込み型表示媒体に対して、前記上部電荷発生層のみが吸収する波長の光、及び前記下部電荷発生層のみが吸収する波長の光それぞれを照射して、光書き込みを行うことを特徴とする光書き込み方法。
【選択図】図1
Description
光書き込み型空間変調デバイスは、所定の電圧を素子に印加しつつ、受光した光量により光スイッチング素子のインピーダンスを変化させ、表示素子に印加される電圧を制御することにより、表示素子を駆動し、画像を表示するものである。特に、光書き込み型空間変調デバイスの表示制御素子にメモリ性のある素子を用いて、切り離し可能にした光書き込み型表示媒体は、電子ペーパー媒体として注目されている。
前記デュアルCGL構造は、吸収率を上下均等になるよう設計しており、電荷生成のバランスをとっている。
液晶,Vol.2,No.1,1998,pp3−18
本発明は、高感度な光書き込み型表示媒体、及び該光書き込み型表示媒体を用いた光書き込み方法を提供することを目的とする。
すなわち、
請求項1に係る発明は、上部電荷発生層及び下部電荷発生層に挟持された電荷輸送層を含む光スイッチング素子と、メモリ性を有する表示層を含む表示素子とが積層されて構成され、前記上部電荷発生層が有する吸収波長域と、前記下部電荷発生層が有する吸収波長域とが異なることを特徴とする光書き込み型表示媒体である。
請求項3に係る発明は、前記表示素子が極性表示素子であることを特徴とする請求項1に記載の光書き込み型表示媒体である。
請求項4に係る発明は、上部電荷発生層及び下部電荷発生層に挟持された電荷輸送層を含む光スイッチング素子と、メモリ性を有する表示層を含む表示素子とが積層されて構成され、前記上部電荷発生層が有する吸収波長域と、前記下部電荷発生層が有する吸収波長域とが異なる光書き込み型表示媒体に対し、前記上部電荷発生層のみが吸収する波長の光、及び前記下部電荷発生層のみが吸収する波長の光それぞれを照射して、光書き込みを行うことを特徴とする光書き込み方法である。
請求項2に係る発明によれば、繰り返し書き込みによる画像劣化を少なくすることができる。
請求項3に係る発明によれば、初期化して反転した電圧を印加する必要無く光書き込みができる。
請求項4に係る発明によれば、高感度な光書き込み方法を提供することができる。
本実施形態の光書き込み型表示媒体(以下、単に「表示媒体」という場合がある)は、上部電荷発生層及び下部電荷発生層に挟持された電荷輸送層を含む光スイッチング素子と、メモリ性を有する表示層を含む表示素子とが積層されて構成され、前記上部電荷発生層が有する吸収波長域と、前記下部電荷発生層が有する吸収波長域とが異なることを特徴とする。ここで、上部電荷発生層及び下部電荷発生層がそれぞれ有する吸収波長域が異なるとは、上部電荷発生層のみが光吸収する波長域、及び下部電荷発生層のみが光吸収する波長域が少なくとも存在することを意味する。尚、本発明においては、最大吸収率の75
%以上の吸収率である領域を光吸収する波長域とする。
図1は、本実施形態の光書き込み型表示媒体を示す断面図である。光書き込み型記録媒体(光書き込み型表示媒体)50は、光スイッチング素子30、表示素子40及び光スイッチング素子と表示素子の間に挟まれた機能膜52より構成され、図1に示すように、光スイッチング素子30は基板31、電極32、下部電荷発生層33、電荷輸送層34及び上部電荷発生層35より構成され、表示素子40は、基板41、電極42及び表示層43から構成される。光書き込み型表示媒体50は、上部電荷発生層35を表示素子側に位置させる。この電極32と42の間に交流電界が印加される。但し、光書き込み型表示媒体50において、光書き込みが光スイッチング素子側あるいは表示素子側から行なわれるかにより、光入射側の素子の基板及び電極を光透過性にすることが必要である。
まず、図2を用いて、本実施形態における光スイッチング素子を説明する。図2に示す光スイッチング素子30(デュアルCGL構造の光スイッチング素子)は、電極32(導電膜)が形成された基板31上に、光スイッチング層(光導電層)として、下部電荷発生層33(第1電荷発生層)、電荷輸送層34、上部電荷発生層35(第2電荷発生層)を順次積層し、1対の電荷発生層で電荷輸送層を挟持したものである。以下で説明する光書き込み型表示媒体においては、上部電荷発生層35がたとえば表示層側に位置することになる。また、図中、矢印は光入射方向を示す(但し、光入射方向はこれに限定されるわけではない)。
基板31の厚みは、0.01mm〜0.5mmの範囲内であることが好ましい。
従来の上部電荷発生層及び下部電荷発生層の吸収波長が同じ光書き込み型表示媒体では、それぞれの電荷発生層に光を吸収させるため、それぞれの電荷発生層の吸収率を制限する必要がある。例えば、下部電荷発生層側から光を入射させた場合、上部電荷発生層及び下部電荷発生層それぞれの光吸収率を50%とし、下部電荷発生層で50%の光を吸収させ、残りの50%の光を上部電荷発生層で吸収させている。そのため、感度が低下していた。
この場合、含有させる電荷輸送材料の混合比(電荷輸送材料/電荷発生材料)は、0.1〜50質量%の範囲とすることが好ましく、0.1〜25質量%の範囲とすることがより好ましい。
前記混合質量比における電荷発生材料が4/6に満たないと、結着樹脂量が多いため電荷発生層表面が平滑となり密着性を向上させるアンカー効果(投錨効果)が得られない場合がある。電荷発生材料が9/1を超えると、逆に電荷発生材料が多くなりすぎ十分な膜強度が得られない場合がある。
上部及び下部電荷発生層形成塗布液の固形分含有量の濃度は、1〜30質量%の範囲とすることが好ましい。1質量%未満では膜厚が薄すぎて電気特性が得られない場合があり、30質量%を超えると粘度が高すぎて膜形成が困難になる場合がある。また、1質量%未満、あるいは30質量%以上では、電荷発生材料微粒子の分散安定性が悪く、保存安定性や成膜性が悪化するといった問題が現れる場合がある。
乾燥温度が90℃に満たないと、基板31や電荷輸送層34と電荷発生層との接着性が十分に得られない場合がある。150℃を超えると、樹脂成分や電荷輸送材料等の劣化、基板の熱収縮やそれに伴う電極部のクラックなどが起こってしまう場合がある。なお、上記加熱乾燥は、下部電荷発生層33の形成後及び上部電荷発生層35の形成後の両方で各々行ってもよいし、上部電荷発生層35を形成した後だけ行ってもよい。また、電気特性や表面性に問題がないことを確認できれば、機能膜形成後や光書き込み型記録媒体作製後に行っても良い。
特に、ポリカーボネート樹脂は、バインダー樹脂とした場合、電荷輸送材料の特性を改善するため、大変有効である。
本実施形態における表示素子は、メモリ性を有する表示層を含む表示素子である。該表示素子としては、例えば、メモリ性のある液晶表示素子を挙げることができる。メモリ性のある液晶表示素子とは、液晶を電圧印加により配向制御した後、電圧印加を解除した後も、一定時間、液晶の配向が保たれる特徴を持った液晶である。具体的には、ポリマー分散型液晶(PDLC)やカイラルスメクチックC相等の強誘電性液晶、あるいはコレステリック液晶等である。また、これらをカプセル化した液晶素子でも適用可能である。メモリ性を有する液晶はそのメモリ性ゆえに、画像表示保持のための電力を必要とせず、また、一体化したデバイスを作製し、本体から分離して使用することが可能である。また、そのデバイスの作製を安価に行うことができる。
なお、メモリ性のある表示素子としては、上記液晶表示素子の他、エレクトロクロミック素子、電気泳動素子、電界回転素子を挙げることができる。
表示素子40の表示層43には、本実施形態では、カイラルネマチック液晶(コレステリック液晶)をゼラチンバインダー中に分散させたPDLC(Polymer Network Liquid Crystal)構造を採用しているが、この構造に限ることなく、コレステリック液晶をリブを介し電極間距離を固定したセルに配置する方式やカプセル液晶化することにより実現してもよい。また、液晶もコレステリック液晶に限ることなく、スメクチックA液晶、ネマチック液晶、ディスコティック液晶などが利用できる。
また、カイラルネマチック液晶、表面安定化カイラルスメクチックC液晶、双安定ねじれネマチック液晶、微粒子分散液晶などのメモリー性液晶を用いることにより、本実施形態の光変調素子を、光記録媒体や画像記録媒体として利用することができる。
なお、表示層43の膜厚は通常1〜50μmの範囲で用いられることが好ましい。
特に、メモリ性を有する表示素子40と光スイッチング素子30とを一体化した光書き込み型表示媒体50は、後述するデバイスを駆動する本体(光書き込み装置)から分離させることが可能となる。したがって、本体から分離させた表示媒体を、例えば配布することが可能になる。また、使用者は自由な場所で自由な姿勢で閲覧することができる。
図1における表示素子側から書き込みを行う場合、外部光を反射または吸収すると共に、露光光の波長の光のみを透過、または露光光の波長領域を除いた波長領域の光を吸収または反射することにより、黒表示部の再現性を高めたり、光スイッチング素子の光劣化を緩和することが出来る。図1における光スイッチング素子側から書き込みを行う場合、黒表示部の再現性を高めることが出来る。
また、この遮光層は、電極32と下部電荷発生層33の間、あるいは基板31の下側に設けても良い。
このようにして形成した遮光層の層厚は、0.5〜3.0μmの範囲とすることが好ましく、0.7〜2.0μmの範囲とすることがより好ましい。
次に、本実施形態の光書き込み型表示媒体を適用した画像書き込み装置(表示装置)の一形態について説明する。
図3示される表示装置は、表示媒体駆動装置、書き込み装置及びこれらを制御する制御装置から構成される。これらの装置は一つにまとめられていてもよいし、分離していてもよい。この表示装置では、光書き込み型表示媒体50として前記本実施形態の光書き込み型表示媒体が用いられる。
前記それぞれの波長の光の照射は、前記書き込み装置を用いて照射することができる。
<実施例1>
(光書き込み型表示媒体の作製)
以下のようにして、図1と同様な構成の光書き込み型記録媒体を製造した。
電極32としてITO膜(厚さ800Å)を形成したポリエチレンテレフタレート(PET)基板31(厚さ125μm、550mm×250mm)の前記ITO膜上に、下部電荷発生層33を形成した。
さらに、隔離層の上に、カプセル液晶素子による表示素子43、遮光膜(機能膜52)、透明の電極42及び透明の基板41を以下のようにして形成した。
一方、ポリビニルアルコール(クラレ社製ポバール217EE)10質量部を、熱したイオン交換水1000質量部に加えて攪拌後、放置冷却することによって,水相となる液を調製した。
得られたスラリーに、その固形成分の質量に対して2/3となる量のポリビニルアルコールを含むポリビニルアルコール10質量%の溶液と水を加えることにより固形分20質量%の塗布液Cを調製した。
また、既に、光スイッチング素子層及び隔離層(機能膜)が形成されたPETフィルム接着面上に、更に、表示層側の基板を貼りあわせ、実施例1の光書き込み型表示媒体を作製した。
得られた光書き込み型表示媒体における下部電荷発生層33及び上部電荷発生層35の波長と吸収率は図4に示すとおりである。
上部電荷発生層について、チタニロフタロシアニンを電荷発生材料とし、バインダー樹脂としてブチラール系樹脂であるエスレック(積水化学)を3:2(質量比)で混ぜ、これをブタノールに溶解分散させ、4質量%の溶液を得た。これをスピンコートにより吸収率80%になるように膜厚を調整し、上部部電荷発生層35を形成する他は実施例1と同一の比較例1の電気特性評価用のサンプルと、比較例1の光書き込み型表示媒体を作製した。
実施例1の光書き込み型表示媒体に対して、図7に示す波長の光を照射した。一方、比較例1の光書き込み型表示媒体に対して、波長が640nmの光を照射した。尚、それぞれの光照射の光量は500μW/cm2である。上記光照射した実施例1及び比較例1の光書き込み型表示媒体に対して、印加電界を変えたときの抵抗を測定した。その結果を図8に示す。尚、印加電圧を変えたときの抵抗は、以下の方法により測定した。すなわち、ソーラートロン社製インピーダンスアナライザ1260を用いて、前述した電気特性測定用サンプルを測定した(25℃)。
実施例1の光書き込み型表示媒体及び比較例1の光書き込み型表示媒体それぞれに対して、図9に示すように光を照射し書き込み電圧として、10Hzの周波数で200msの印加時間、印加電圧400Vで書き込んだ。また、書き込み電圧印加の前に初期化として10Hzの周波数で200msの印加時間、印加電圧600Vを光照射しながら印加し、その後非照射状態に100msした後、書き込みを行うシーケンスとした。電圧を繰り返し印加したときの反射率を測定した。その結果を図10に示す。図10では、初回の電圧印加のときの反射率を1とした(図12も同様)。図10より、実施例1の光書き込み型表示媒体の方が、繰り返しによる反射率の劣化が抑制されていることがわかる。尚、反射率は、書き込みシーケンス実施後、ミノルタ製測光機CM2200を用いて測定した。
実施例1の光書き込み型表示媒体及び比較例1の光書き込み型表示媒体それぞれに対して図11に示す書き込みをおこなった。書き込み電圧として、印加電圧400Vを1000msの印加時間しながら、650nmの単波長で200μwの強度の光を10msのみ照射した。また、書き込み電圧印加の前に初期化として200msの印加時間、印加電圧400Vを光照射しながら印加し、その後非照射状態で−400Vを100msした後、書き込みを行うシーケンスとした。書き込み電圧印加後、反射率を測定した。その結果を図12に示す。図12より、実施例1の光書き込み型表示媒体の方が、繰り返しによる反射率の劣化が抑制されていることがわかる。尚、反射率は、書き込みシーケンス実施後、ミノルタ製測光機CM2200を用いて測定した。
具体的には、まず、クロロガリウムフタロシアニンを電荷発生材料とし、バインダー樹脂としてブチラール系樹脂であるエスレック(積水化学)を用いて3:2で混ぜ、これをブタノールに溶解分散させ、4質量%の溶液を得た。これをスピンコートにより吸収率80%になるように膜厚を調整し、下部電荷発生層33を形成した。
さらに、液晶素子に変えて粒子移動素子を用いた他は、実施例1と同様の表示層側基板を作製し更に、光スイッチング層側の基板を貼りあわせ、実施例2の光書き込み型表示媒体を作製した。この粒子移動素子は−200Vを印加すると白色表示になり、200V印加すると黒色表示となる。
上部電荷発生層35について、クロロガリウムフタロシアニンを電荷発生材料とし、バインダー樹脂としてブチラール系樹脂であるエスレック(積水化学)を用いて3:2で混ぜ、これをブタノールに溶解分散させ、4質量%の溶液を得た。これをスピンコートにより吸収率が80%になるように膜厚を調整し、上部電荷発生層35を形成する他は実施例2と同一の光書き込み型表示媒体を作製した。
31、41 基板
32、42 電極
33 下部電荷発生層
34 電荷輸送層
35 上部電荷発生層
40 表示素子
43 表示層
50 光書き込み型表示媒体
52 機能膜
65 コネクタ
70、82 制御手段
84 光パターン生成手段
86 光照射手段
Claims (4)
- 上部電荷発生層及び下部電荷発生層に挟持された電荷輸送層を含む光スイッチング素子と、メモリ性を有する表示層を含む表示素子とが積層されて構成され、
前記上部電荷発生層が有する吸収波長域と、前記下部電荷発生層が有する吸収波長域とが異なることを特徴とする光書き込み型表示媒体。 - 前記上部電荷発生層に含まれる電荷発生材料がn型電荷発生材料であることを特徴とする請求項1に記載の光書き込み型表示媒体。
- 前記表示素子が極性表示素子であることを特徴とする請求項1に記載の光書き込み型表示媒体。
- 上部電荷発生層及び下部電荷発生層に挟持された電荷輸送層を含む光スイッチング素子と、メモリ性を有する表示層を含む表示素子とが積層されて構成され、前記上部電荷発生層が有する吸収波長域と、前記下部電荷発生層が有する吸収波長域とが異なる光書き込み型表示媒体に対し、前記上部電荷発生層のみが吸収する波長の光、及び前記下部電荷発生層のみが吸収する波長の光それぞれを照射して、光書き込みを行うことを特徴とする光書き込み方法。
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