JP2596540B2

JP2596540B2 - 画像発生装置およびこれを利用したデイスプレイ装置並びに光シヤツタプリンタ

Info

Publication number: JP2596540B2
Application number: JP60243573A
Authority: JP
Inventors: 英雄保富
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 1985-10-29
Filing date: 1985-10-29
Publication date: 1997-04-02
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: JPS62102222A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電気光学効果を示す強誘電体からなる光シ
ャッタ層を利用したライトバルブと、これを利用したデ
ィスプレイ装置およびプリンタに関する。

（従来の技術および発明の解決すべき問題点） CRTに代わるフラットディスプレイの研究は、かなり
古くから行われているが、現状では、小型画面に民生用
として用いられている液晶ディスプレイ以外は、ほとん
ど研究開発レベルの域を脱していない。

自ら発光しないタイプの、いわゆる投写光が必要なシ
ャッタ機能を備えたフラットディスプレイも、種々のも
のが研究されている。たとえば、液晶を用いたライトバ
ルブはすでに製品化されている。

光シャッタには、PLZT（（Pb,La）（Zr,Ti）O₃セラミ
ックスの略称）,SBN（（Sr,Ba,Nb）Ｏセラミックスの略
称）等の強誘電体薄膜の電気光学効果（カー効果、ポッ
ケルス効果）を利用したものがある。すなわち、電気光
学効果を示す薄膜の両側に電極を設け、且つ、２枚の偏
光子をたとえばクロスニコル状態に配置することによ
り、電流に直流電圧を加えるか否かにより光を透過また
は遮断できる。

この光シャッタにより高精細画面を得るには、電極配
置を微細化しなければならないが、一方ではこれに伴い
クロストークが問題になる。このため、種々の電極配置
が提案されている（たとえば、特開昭58−88721号公
報、特開昭58−130321号公報、特開昭58−130323号公報
参照）。しかし、現状では、25〜30μｍ程度が微細化の
限度である。

本発明の目的は、電気光学効果を利用したライトバル
ブとこれを利用した高解像度のディスプレイ装置並びに
光シャッタプリンタを提供することである。

（問題点を解決するための手段）本発明に係る画像発生装置は、第１透明電極及び第２
透明電極を備え、前記第１透明電極と第２透明電極との
間に、前記第１透明電極側から順に、フタロシアニン系
の光導電層と、前記第１透明電極側からの光を遮断する
一方前記第２透明電極側からの光を反射する反射層と、
電気光学効果を有する強誘電体からなる10μｍ以下の光
シャッタ層とを備えたライトバルブと、前記第１透明電
極と第２透明電極との間に電圧を印加する電源と、半導
体レーザを含み、この半導体レーザからのレーザビーム
を画像パターンに基づいて前記ライトバルブの第１透明
電極側から光導電層に照射するレーザ書き込み手段と、
光源及びクロスニコル状態に配置された２枚の偏光板を
含み、光源からの光を一方の偏光板を通して前記ライト
バルブの第２透明電極側から光シャッタ層に入射させる
と共に、前記反射層で反射された光を他方の偏光板を通
して射出させる投影光出力手段とを備える。

また、上記画像発生装置を用いるディスプレイ装置
は、更に、この投影光出力手段から射出された光をスク
リーンに投影する投影手段を備える。

また、上記画像発生装置を用いる光シャッタプリンタ
は、更にこの投影光出力手段から射出された光に基づい
てペーパ上に画像を形成する電子写真プリンタ手段を備
える。

（作用）第１透明電極側からレーザ書き込み手段により書き込
み光が照射されると、高抵抗導電層が導通する。これに
より、光シャッタ層に加わる直流電圧が大きくなり、第
２透明電極側からの投写光を楕円偏光させる。したがっ
て、投射光は偏光子を通る。他方、書き込み光が照射さ
れないと、楕円偏光を生じない。したがって、書き込み
光により画像パターンを照射すると、これに対応した投
写光がライトバルブから生じる。これをスクリーンに投
射すると画像パターンがスクリーン上に現れる。また、
この電気光学効果ライトバルブを露光源として利用する
と、電子写真プロセスによるプリンタが実現できる。

（実施例）以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

第１図に、本発明の実施例の図式的な断面図を示す。
ライトバルブ11は、次のように作製される。ガラス製透
明基体２（厚さ1mm）の一方の面に、0.5μｍ厚の反射防
止層（例えばパーフルオロブテン−２をモノマーガスと
して作製したプラズマ重合膜）１を形成し、他方の面
に、0.1μｍ厚の透明電極（ITO）３を形成する。透明電
極３の上に、下地層４を介して、PLZT、SBN等の強誘電
性の電気光学効果を有する光シャッタ層５を形成する。
光シャッタ層をスパッタ法、イオンプレーティング法、
プラズマCVD法等により形成した場合には10μｍ以下の
膜厚にすることができる。下地層４は、光シャッタ層５
の成膜性を向上させるために設けられ、たとえば、スパ
ッタ法により蒸着した0.1μｍ厚のMgO層である。さらに
光シャッタ層５の上に、0.5μｍ厚の反射層（誘電ミラ
ー）６と0.5μｍ厚の光遮断層（カーボンブラック等の
黒色顔料・染料）７とを設ける。電荷発生粉体（たとえ
ば特開昭56−166355号公報に示されるアモルファスα型
銅フタロシアニン）を、電荷輸送材（たとえばｐ−ジエ
チルアミノベンズアルデヒド−ジフェニルヒドラゾン）
と樹脂バインダとともに可溶剤で溶かし分散し、光遮断
層７の上に塗布し、乾燥し、低温で焼付けして、１μｍ
厚の光導電層8aを形成する。（または、有機系材料の代
わりに、アモルファスシリコン、アモルファスゲルマニ
ウム、あるいはゲルマニウムドープアモルファスシリコ
ン等の無機物質を用いてもよい。）さらに、0.1μｍ厚
の透明電極（ITO）９を形成し、その上に、ガラス製透
明基体（厚さ1mm）10を積層する。

光導電層8aの成分である電荷発生粉体、樹脂バインダ
ーおよび電荷輸送材としては、以下にあげるものが使用
できる。

電荷発生物質として用いられるものとしては、シアニ
ン系色素、スチリル系色素、ピリリウム系染料、アゾ系
顔料、キナクリドン系顔料、ペリレン系顔料、多環キノ
ン系顔料、スクアリリウム系顔料、フタロシアニン系顔
料等の有機物質があげられるが、現行の半導体レーザ波
長に感度が良好な電荷発生物質としては、フタロシアニ
ン系顔料が最も好ましい。

フタロシアニン系顔料としては、上述した特開昭56−
166355号公報に示されるアモルファスα型水素フタロシ
アニン、あるいはメタルフタロシアニン、あるいはそれ
らの誘導体（結晶構造は、α型，β型，γ型，σ型，ε
型，τ型，χ型あるいは、それらの中間体すなわちアモ
ルファスである）が使用できる。

メタルフタロシアニンの中心金属原子は、具体的に
は、銅、銀、ナトリウム、リチウム、ベリリウム、マグ
ネシウム、カルシウム、ガリウム、亜鉛、カドミウム、
バリウム、水銀、アルミニウム、インジウム、ランタ
ン、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウ
ム、ジスプロシウム、ホルミウム、イッテルビウム、ル
テチウム、チタン、錫、ハフニウム、鉛、トリウム、バ
ナジウム、アンチモン、クロム、モリブデン、ウラン、
マンガン、鉄、コバルト、ロジウム、パラジウム、オス
ミウムおよび白金等である。また、フタロシアニンの中
心核として、金属原子ではなく、３価以上の原子価を有
するハロゲン化金属であってもよい。さらに、銅−４−
アミノフタロシアニン、鉄ポリハロフタロシアニン、コ
バルトヘキサフェニルフタロシアニンやテトラアゾフタ
ロシアニン、テトラメチルフタロシアニン、ジアルキル
アミノフタロシアニン等の無金属フタロシアニンの誘導
体などが使用できる。これらは単独または混合して使用
できる。

フタロシアニン分子中のベンゼン核の水素原子がニト
ロ基、シアノ基、ハロゲン原子、スルホン基およびカル
ボキシル基からなる群から選ばれた少なくとも一種の電
子吸引性基で置換されたフタロシアニン誘導体と、フタ
ロシアニンおよび前記フタロシアニン化合物から選ばれ
る非置換フタロシアニン化合物の少なくとも一種とを、
それらと塩を形成しうる無機酸と混合し、水または塩基
性物質によって析出させることによって得られるフタロ
シアニン系光導電性材料組成物を使用することもでき
る。この場合、電子吸引性基置換フタロシアニン誘導体
は、一分子中の置換基の数が１〜16個の任意のものを使
用でき、またその電子吸引性基置換フタロシアニン誘導
体と他の非置換フタロシアニン化合物との組成割合は、
前者の置換基の数がその組成物中の単位フタロシアニン
１分子当たり0.001〜２個、好ましくは、0.002〜１個に
なるようにするのが好ましい。前記フタロシアニン系光
導電性材料組成物を製造する際使用されるフタロシアニ
ン化合物と塩を形成しうる無機酸としては、硫酸、オル
トリン酸、クロロスルホン酸、塩酸、ヨウ化水素酸、フ
ッ化水素酸、臭化水素酸等が挙げられる。

これ以外でも、レーザー光を吸収し極めて高い効率で
電荷担体を発生する材料であれば、いずれの材料であっ
ても使用することができる。

適当な樹脂バインダの例は、飽和ポリエステル樹脂、
ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル
共重合体、イオン架橋オレフィン共重合体（アイオノマ
ー）、スチレン−ブタジエンブロック共重合体ポリカー
ボネート、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、セルロー
スエステル、ポリイミド等の熱可塑性結着剤；エポキシ
樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹
脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、アルキッド樹脂、熱
硬化性アクリル樹脂等の熱硬化性結着剤；光硬化性樹
脂；ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリビニルピレ
ン、ポリビニルアントラセン等の光導電性樹脂である。

電荷輸送材料としては、一般的に知られているヒドラ
ゾン系、オキサジアゾール系、トリフェニルメタン系、
ピラゾリン系、スチリル系等の化合物を使用することが
出来る。その中でも特に下記一般式で示されるヒドラゾ
ン化合物が好適である。

ここに、R₁は水素またはメチル基、R₂およびR₃はアル
キル基、アラルキル基または置換基を有してもよいアリ
ール基、置換基を有してもよい縮合多環式基、Ａは置換
基を有してもよい芳香族炭化水素基、又は、芳香族複素
環基、ｎは１または２の数を表わす。R₂,R₃は両者合し
て環を形成してもよい。

なお、光源18に白色光でカラーフィルター19を取り付
けて単色光を得るかわりに、ライトバルブ11の電源15の
電圧を変化させることで、光シャッタ層５のPLZT等の透
過光波長の電界依存性を利用し、分光することができ
る。（例えばR,G,Bのモノカラーにできる。）さらに、静止画はもちろん、動画も投影できる。（例
えばPLZTの応答速度はμｓオーダであるので十分であ
る。ただし、光導電層のキャリア移動度の方で律速され
るので、この場合、各光導電層の材料が限られる。）以上の構成を有するライトバルブ11に、レーザーダイ
オード12とポリゴンモータ13およびレンズ14からなる半
導体レーザー書き込み系の書き込み光により、ガラス基
板10側から約５〜10μｍの解像度でイメージデータを照
射する。これにより、イメージデータに対応して光導電
層8aの書き込み部分では、電気抵抗が約３桁小さくな
り、導通状態になる。直流電源15を両透明電極3,9の間
に接続し、光導電層が導通状態になったときに、光シャ
ッタ層５に約１μV/cmの直流電場が加わるようにする。
（光導電層７は、光が照射されていない状態では抵抗が
高く、電源15の発生する電圧は、主に光導電層8aに加え
られている。）一方、ガラス基体２側に、偏光板16,17を光シャッタ
層５とそれぞれ45゜をなし、相互に90゜ずれた直線偏光
を生じるクロスニコル状態にあるように配置する。偏光
板16の背後に光源18を設置し、レンズ20および偏光板16
とを（必要ならば、単色を得るためのカラーフィルター
19も）通して光源18の光を入射角が10度〜80度の範囲で
光シャッタ層５に入射する。反射層６で反射された光
は、偏光子17に入射する。（反射型なので、光路が２倍
になり、電気光学効果が大きくなる。）投写光とは逆の
方向からの書き込み光により光導電層8aの書き込み部分
が導通し、光シャッタ層５に十分な直流電場が加わる
と、光シャッタ層５の強誘電体薄膜に電気光学効果によ
る楕円偏光が生じ、反射光の偏光状態が変化する。した
がって、反射光の一部は、偏光板17を通り、レンズ21お
よびミラー22を介して、スクリーン23に達し、輝点を生
じる。イメージリーダー等の画像処理装置24のメモリに
格納されたイメージデータを半導体レーザ書き込み系に
より光導電層8aに照射して、画像を得る。

第２図に、変形実施例の図式的な断面図を示す。第１
図に示した実施例との相違点は、光導電層8aの代わり
に、電荷発生粉体を樹脂バインダー中に可溶剤で溶かし
分散させ、塗布、乾燥、焼付により形成した0.8μｍ厚
の光導電層8bと、樹脂バインダーと電荷輸送剤とのみを
可溶剤に溶かし、塗布、乾燥、焼付により形成した0.5
μｍ厚の電荷輸送層8cとを順次積層したことである。

さらに、第３図に別の変形実施例の図式的な断面図を
示す。第１図に示した実施例との相違点は、光導電層8a
と光遮断層７の代わりに、光吸収と光導電とを行う１μ
ｍ厚の黒色感光層8dと、0.02μｍ厚の電気絶縁層8eとを
順次積層したことである。黒色感光層8dは、フタロシア
ニン系顔料（青色）とペリレン顔料（赤色）との混合物
（または、青色と赤色のペリレン顔料の混合物）であ
る。黒色なので、光を遮断する。また、電気絶縁層8e
は、スチレンをモノマーガスとして作製したプラズマ重
合膜である。なお、プラズマ重合膜用のモノマー種（あ
るいは膜材料）としては、たとえば、脂肪族系、芳香族
系、脂環族系および複素環系の飽和・不飽和炭化水素
（たとえば、エチレン、プロピレン、シクロヘキサン、
イソブチレン、ブテン−１、ブタジエン等）、酸素含有
炭化水素（エチレンテレフタレート、メチルメタクリレ
ート、酢酸セルロース等、カーボネート等）、窒素，酸
素含有炭化水素（ウレタン等、ビニルカルバゾール、ヒ
ドラゾン等）、塩素含有炭化水素（塩化ビニル等）、フ
ッ素含有炭化水素（フルオロカーボン、フルオロビニ
ル、フルオロビニリデン、テトラフルオロエチレン等）
がある。

第２図と第３図に示した実施例においても、書き込み
光を光導電層等8b,8c,8d,8eに入射すると、光導電層8b,
黒色感光層8dが導通状態になり、光シャッタ層５に約1V
/μｍの電場が加わる。したがって、楕円偏光が生じ、
光源18の光の一部は偏光板13を通り、スクリーン23に達
する。

第４図は、第１図におけるよりもさらに大きなスクリ
ーンにカラー画像を写し出すカラー大画面ディスプレイ
の概略を示す図である。図示しないカラーCCD,カラーイ
メージセンサ等により入力された赤、緑、青の信号31r,
31g,31bをそれぞれフィルタ35r,35g,35bを通った赤、
緑、青の書き込み光に変換し、ミラー32を介して、それ
ぞれ独立にライトバルブ33r,33g,33bの図示しない光導
電層に加える。一方、三個の光源34r,34g,34bからそれ
ぞれ赤、緑、青の３色の光を、３個のライトバルブ33r,
33g,33bに入射する。各ライトバルブの図示しない光シ
ャッタ層を通った光をそれぞれ投写レンズ36r,36g,36b
を介して、大スクリーン37上の一点に投写する。これに
より、三色の組合せでカラー大画面を投写できる。

第５図は、通信やコンピュータの端末として、信号を
大画面化し、同時にハードコピーをとるためのライトバ
ルブ大画面ディスプレイと光プリンタ装置の概略を示す
図式的な図である。半導体レーザー41,ポリゴンモータ4
2およびレンズ43からなる半導体レーザー書き込み系に
より、信号に対応した光が、Ａ位置にある第１図に示し
たライトバルブ11に書き込まれる。その状態で、ライト
バルブ11をＢ位置へ移動する。そして、光源18からの光
を、レンズ20と偏光子16を通してライトバルブ11に入射
する。反射光の一部は、偏光子17とレンズ21を通り、次
にハーフミラー44により２方向に分離される。一方の光
は、レンズ45を介してスクリーン46に投写される。他方
の光は、通常の電子写真プロセスにより普通紙にコピー
される。すなわち、この光は、スキャンミラー51により
反射され、レンズ52を通り、ミラー53,54により反射さ
れる。そして、イレースランプ55により照射されスコト
ロンチャージャ45により帯電された感光体ドラム57を露
光する。スキャンミラー51を移動し、感光体ドラムを回
転させ、潜像を形成する。現像器58により形成されたト
ナー像は、転写チャージャ59と分離チャージャ60によ
り、中間ローラ61により搬送されるペーパー62へ転写さ
れ、定着ローラ63でペーパー62に定着される。

なお、第４図に示したカバーディスプレイとカラー光
プリンタとを組合せることも可能である。

（発明の効果）第１電極側からの画像パターンに応じた光照射は、長
波長の半導体レーザによって行われるため、ほぼレーザ
ビームのスポット径並の高解像度が実現される。よっ
て、高精細な画像を発生することができる。

更に、光導電層が長波長の半導体レーザからのレーザ
光に対して高感度であるフタロシアニン系材料から構成
されているので、書き込み時間を短くすることができ、
更に、コントラストを高くすることができる。

更に、フタロシアニン系材料から構成された光導電層
は、温度変化に対する肝硬変かが少なく、ライトバルブ
に光源からの光が長時間照射されライトバルブ自体の温
度が上昇しても、発生される画像のコントラストが低下
することはない。

また、反射型であるため、カー効果の印紙である光路
長が２倍になり、カー効果が大きくなる。

更に、電気光学効果を有する強誘電体からなる光シャ
ッタ層が、10μｍ以下の薄膜であるので、駆動電圧が低
く大画面化が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、それぞれ、本発明の実施例のライト
バルブの図式的な断面図である。第４図は、カラー大画面ディスプレイ装置の概念図であ
る。第５図は、大画面ディスプレイ光プリンタ装置の概念図
である。３……第２透明電極、５……光シャッタ層、６……光反射層、７……光遮断層、 8a……光導電層、９……第１透明電極、 10……透明基体、11……ライトバルブ、 12……半導体レーザー、16,17……偏光子、 18……光源、23……スクリーン、 31r,31g,31b……イメージ信号、 34r,34g,34b……光源、 37……スクリーン。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１透明電極及び第２透明電極を備え、前
記第１透明電極と第２透明電極との間に、前記第１透明
電極側から順に、フタロシアニン系の光導電層と、前記
第１透明電極側からの光を遮断する一方前記第２透明電
極側からの光を反射する反射層と、電気光学効果を有す
る強誘電体からなる10μｍ以下の光シャッタ層とを備え
たライトバルブと、前記第１透明電極と第２透明電極との間に電圧を印加す
る電源と、半導体レーザを含み、この半導体レーザからのレーザビ
ームを画像パターンに基づいて前記ライトバルブの第１
透明電極側から光導電層に照射するレーザ書き込み手段
と、光源及びクロスニコル状態に配置された２枚の偏光板を
含み、光源からの光を一方の偏光板を通して前記ライト
バルブの第２透明電極側から光シャッタ層に入射させる
と共に、前記反射層で反射された光を他方の偏光板を通
して射出させる投影光出力手段とを備えることを特徴と
する画像発生装置。
【請求項２】第１透明電極及び第２透明電極を備え、前
記第１透明電極と第２透明電極との間に、前記第１透明
電極側から順に、フタロシアニン系の光導電層と、前記
第１透明電極側からの光を遮断する一方前記第二透明電
極側からの光を反射する反射層と、電気光学効果を有す
る強誘電体からなる10μｍ以下の光シャッタ層とを備え
たライトバルブと、前記第１透明電極と第２透明電極との間に電圧を印加す
る電源と、半導体レーザを含み、この半導体レーザからのレーザビ
ームを画像パターンに基づいて前記ライトバルブの第１
透明電極側から光導電体操に照射するレーザ書き込み手
段と、光源及びクロスニコル状態に配置された２枚の偏光板と
含み、光源からの光を一方の偏光板を等して前記ライト
バルブの第２透明電極側から光シャッタ層に入射させる
と共に、前記反射層で反射された光を他方の偏光板を通
して射出させる投影光出力手段と、この投影光出力手段から射出された光をスクリーンに投
影する投影手段とを備えることを特徴とするディスプレ
イ装置。
【請求項３】第１透明電極及び第２透明電極を備え、前
記第１透明電極と第２透明電極との間に、前記第１透明
電極側から順に、フタロシアニン系の光導電層と、前記
第１透明電極側からの光を遮断する一方前記第二透明電
極側からの光を反射する反射層と、電気光学効果を有す
る強誘電体からなる10μｍ以下の光シャッタ層とを備え
たライトバルブと、前記第１透明電極と第２透明電極との間に電圧を印加す
る電源と、半導体レーザを含み、この半導体レーザからのレーザビ
ームを画像パターンに基づいて前記ライトバルブの第１
透明電極側から光導電体操に照射するレーザ書き込み手
段と、光源及びクロスニコル状態に配置された２枚の偏光板を
含み、光源からの光を一方の偏光板を通して前記ライト
バルブの第２透明電極側から光シャッタ層に入射させる
と共に、前記反射層で反射された光を他方の偏光板を通
して射出させる投影光出力手段と、この投影光出力手段から射出された光に基づいてペーパ
上に画像を形成する電子写真プリンタ手段を備えること
を特徴とする光シャッタプリンタ。