JP3843703B2 - 光書き込み型記録表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光書き込み型記録表示装置に係り、特に、光スイッチング素子と表示素子を組み合わせた光書き込み型記録表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光導電光スイッチング素子と表示素子等の機能素子とを組み合わせた光書き込み型空間変調デバイスが開発され、ライトバルブとしてプロジェクター等に実用化されているほか、"液晶空間変調器と情報処理"液晶, Vol.2,No.1, '98,ｐ３−ｐ１８にあるように、光情報処理の分野にも可能性が検討されている。
【０００３】
また、例えば、H.Yoshida,T.Takizawaら"Reflective Display with Photoconductive Layer and a Bistable, Reflective Cholesteric Mixture" SID '96 APPLICATIONS DIGESTｐ５９にあるように、コレステリック液晶よりなる表示素子とアモルファスシリコンよりなる光スイッチング素子とを備えた記録表示媒体や、メモリ性のある液晶素子と有機感光体を積層した画像入力システムであるエルグラフィシステムなどが、光書き込み型の記録表示媒体として研究されている。
【０００４】
このような光書き込み型の記録表示媒体の表示素子に用いる表示材料としては、コレステリック液晶の他に、ネマチック液晶、ツイストネマチック液晶、スーパーツイスト液晶、スメクチック液晶などの液晶材料や、表面安定化強誘電液晶、前述したような液晶材料をポリマー分散化したポリマー分散化液晶、前述したような液晶材料をカプセル化したカプセル化液晶などが知られている。
【０００５】
ところで、このような光書き込み型の記録表示媒体において、メモリ性を有する表示材料より構成した表示素子を備えるものは、記録表示の保持に電力を必要とせずに、表示状態を保持することができる。そのため、デジタル情報を記録表示した後、書き込み装置から切り離しても表示状態が保持されるので、書き込み装置から切り離して持ち歩くことも可能であり、電子ペーパ媒体として注目されている。
【０００６】
メモリ性を有する表示材料としては、例えば、コレステリック液晶、強誘電液晶や、ポリマー分散化液晶、カプセル化液晶が存在しており、これらの表示材料を、電源と切り離し可能な記録表示媒体などへ応用することが検討されている。
【０００７】
特に、コレステリック液晶もしくはコレステリック液晶をカプセル化したコレステリックカプセル化液晶は、選択反射性を持つため、色選択のためのフィルタ等が不要であり、かつ、外部単電極を用いてカラー表示も可能であると言う点から、特に注目されている表示素子材料である。
【０００８】
一方、光書き込み型の記録表示媒体の光スイッチング素子に用いられる素子としては、電子写真用感材として提案され実用化されているアモルファスシリコン(以下、ａ−Ｓｉ:Ｈと称す。)や有機感光体(以下、ＯＰＣと称す。)などが知られている。なお、ＳｅやＣｄＳなどの光感光体も光スイッチング素子として使用可能であるが、これらはいずれも環境および人体に非常に有害な材料であるため、現在はほとんど用いられていない。
【０００９】
ａ−Ｓｉ:Ｈは、電子写真用の感光体材料として実用化されており、高感度、高硬度などの特徴を有する。しかしながら、製造方法が化学気相法(ＣＶＤ)であり設備が大規模であることと、膜形成時間が数μｍ／ｈと低速であるため、製造コストが高いと言う難点がある。そのため、現在では、低価格で高感度を有するＯＰＣに取って代わられている。
【００１０】
このような表示素子と光スイッチング素子とを備えた光書き込み型の記録表示媒体の一般的な概略構成を図１２に示す。図１２において、光書き込み型の記録表示媒体７０は、導電性基板６０、該導電性基板６０上にＯＰＣからなる電荷発生層(ＣＧＬ)６２、及び、ＯＰＣからなる電荷輸送層(ＣＴＬ)６４が順に積層された構成である。なお、ＯＰＣからなる電荷発生層６２は光スイッチング素子層の機能を有し、光の照射により層内にホールと電子を生じる。電荷輸送層６４は、電荷を輸送する機能を持つＯＰＣから構成されており、電荷発生層６２で発生した電子又はホールを一方向又は双方向に輸送する働きを持つ。
【００１１】
このような構成の記録表示媒体７０を用いて画像を形成する場合、まず、電荷輸送層６４側の表面をイオンをチャージした後、前記表面に画像データに応じた分布の光を照射する。表面に光が照射されると、内部の電荷発生層６２内において、波長、光量に応じた量のホール及び電子が発生する。発生したホール及び電子のうちの一方は、電荷発生層６２側の表面にチャージされたイオンに引き付けられ、電荷輸送層６４を通じて電荷発生層６２側の表面側に移動していき、前記表面のイオンによる電荷を打ち消す。
【００１２】
すなわち、光を照射された部分は電荷が消滅し、光が照射されていない部分は電荷が残留することになる。この後、帯電したトナーを、電荷輸送層６４側の表面に供給すると、電荷が残留した部位にのみトナーが付着するので、電荷輸送層６４側の表面に付着したトナー像を紙等の記録媒体に転写・定着することにより、画像が得られる。
【００１３】
Japan Hardcopy '96 Fall Meeting ｐ２５には、このような構成の表示媒体を、静電型画像記録システムの記録表示媒体として用いたエルグラフィシステム（以下、エルグラフィと称す。）が提案されている。
【００１４】
エルグラフィは写真の現像システムに変わり、簡易にカメラ等で撮影した画像を高精度に再生するシステムとして注目されている。このエルグラフィにおいて、記録表示媒体は、通常、メモリ性のある液晶よりなる液晶層及びＯＰＣ層を組み合わせた構成であり、ＯＰＣ層を光スイッチング素子として用い、記録表示媒体に直流電圧を印加すると共に光を選択的に照射してＯＰＣ層内に電荷を発生させ、ＯＰＣ層が電荷を液晶層に転送することにより電界を液晶層に印加して液晶分子を配向させ、保存可能な画像を表示する構成である。
【００１５】
エルグラフィでは、主に記録専用として利用するためのものであるので、書き換えは行わないが、画像を書き換えることも可能である。画像を書き換える場合は、例えば、Japan Hardcopy '96 Fall Meeting ｐ２５にあるように熱的に画像を消去して、再び上述した記録処理を行なえば良い。
【００１６】
ところで、エルグラフィのような構造では、交流駆動が有効ではないため、繰り返し記録性が課題となる。すなわち、通常、電荷輸送層を構成する電荷輸送性材料は電子吸引性材料か電子供与性材料が使われるため、電荷輸送層による輸送は電子またはホールのどちらか一方に限られる。そのため、このような電荷輸送層を備えた光スイッチング素子は整流作用を持つこととなる。
【００１７】
従って、この整流作用のため、正と負の二つの極性の電界のうち、一方の極性の電界印加が困難であり、これは、実質的に直流のバイアスが液晶に加えられることと等価である。そのため、このバイアスによって液晶内イオンが電極近傍に移動し、これにより電極近傍に発生する電界によってスイッチングが困難になり、画像焼き付きが発生してしまうという問題がある。
【００１８】
そのため、通常、液晶内のイオンの移動による画像の焼き付きを防ぐために正負の交流電界を印加する。もちろん、電荷輸送性材料の中でも、ポリビニルカルバゾールのように両極性の輸送が可能なものもあるが、感度に問題があり、ほとんど実用化されていない。
【００１９】
ところで、このような光書き込み型変調素子、或いは、光書き込み型記録表示媒体の従来の記録原理は、例えば、"O plus E'97 No206 PP115-119"に記載されているが、下記のようになる。
【００２０】
すなわち、光書き込み型変調素子、或いは、表示媒体は、図１３(Ａ)及び図１３（Ｂ）に示すように、ある種の閾値を持つ表示素子と光スイッチング素子が直列に接続され、両端から電圧が印加されている。表示素子８０及び光スイッチング素子８２のそれぞれの容量成分は光量に対してほぼ一定であるため、抵抗成分によりインピーダンスを制御することができる。
【００２１】
表示素子８０及び光スイッチング素子８２のインピーダンスによる分圧比を制御することにより、表示を制御する。
【００２２】
特に、光スイッチング素子層のインピーダンスを低くする、すなわち、低抵抗化については、従来、SID 96 APPLICATIONS DIGEST ｐ５９−ｐ６０にあるように、電気等価回路的に『導体化した状態』を用いている。
【００２３】
なお、ここで述べる『導体化した状態』とは、光照射により、光スイッチング素子層の抵抗成分が著しく小さくなって低インピーダンス化された状態であり、電気的等価回路としては導体とみなせるほどの低抵抗化した状態になることである。数値的には表示素子層の抵抗成分に比べて、概ね１／１００程度の抵抗成分比となる状態を示す。
【００２４】
この状態では容量成分の影響は非常に小さく限定されたものとなる。これにより、表示素子への分圧が高くなり、結果として表示素子層の閾値以上に電圧が達して表示オンとなる。このような機構であるため、光スイッチング素子としては光照射時に抵抗成分値がなるべく小さくなることが求められた。
【００２５】
また、表示オフとするためには、逆にインピーダンスが高い状態が求められるので、例えば、特開平１０‐２０３２８号公報にも記載されているように、光照射時は抵抗成分値が低く、非光照射時は抵抗成分値が高い光スイッチング素子が求められている。
【００２６】
このような光スイッチング素子としては、例えば、APPLIED OPTICS ｐ６８５９−ｐ６８６８に記載されているように、光スイッチング素子にａ−Ｓｉ:Ｈを用い、表示素子に強誘電液晶を用いたものがある。
【００２７】
Ａ−Ｓｉ:Ｈは、１ｍＷ／ｃｍ2の光照射により、抵抗成分の抵抗率を１．０×１０11Ωｃｍから１．０×１０8Ωｃｍまで下がる材料である。一方、表示素子層の抵抗率は＞１．０×１０10Ωｃｍであるため、光照射時は光スイッチング素子層のインピーダンスは導体化した状態となる。
【００２８】
すなわち、光照射時に光スイッチング素子が導体化するため、表示素子層の印加電圧が高くなり、その結果、表示オンとなる。逆に、非光照射には、光スイッチング素子層のインピーダンスが高くなり、表示素子にかかる印加電圧が低下して、表示素子層の閾値以下になれば、表示オフとなる。
【００２９】
従って、光照射時に光スイッチング素子が導体化して表示素子に閾値以上の電圧が印加されると共に、非光照射に光スイッチング素子層のインピーダンスが高くなって表示素子に閾値以下の電圧が印加されるように設計することにより、表示部のオン／オフスイッチングを制御している。なお、表示部のオン／オフスイッチングは光照射および非光照射を選択的に行うことにより実行できる。
【００３０】
ところで、上述したメモリ性を有する表示材料より構成した表示素子を備える切り離し可能な記録表示媒体として、表示素子にコレステリック液晶を用い、光スイッチング素子にａ−Ｓｉ:Ｈを用いた光書き込み型記録表示媒体が、例えば、SID 96 APLLICATIONS DIGEST ｐ５９-ｐ６２等で提案されている。
【００３１】
図１４に、この光書き込み型記録表示媒体の外部からの印加電圧に対する反射率特性を示す。この光書き込み型記録表示媒体では、光スイッチング素子層は光照射時は導体化されており分圧が小さくなるので、電圧印加時の閾値は低くなり(すなわち、低閾値Ｖａ)、非光照射時は抵抗が高くなって高インピーダンス化されるため、閾値は高くなる(すなわち、高閾値Ｖｂ)。
【００３２】
従って、図１４に示すように、印加電圧Ｖｃは、Ｖａ＜Ｖｃ＜Ｖｂと設定されており、これに光照射を選択的に行うことにより画像記録を行なう構成となっている。なお、インピーダンスの変動による分圧は、表示素子層の閾値に対して、表示オン時は閾値以上に、表示オフ時は閾値以下になるように設計されている。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような記録においては、分圧がインピーダンスによる分圧比に近づくまでに時間がかかるので、分圧がインピーダンスによる分圧比に近づくまでの間、記録パルスを印加している必要がある。
【００３４】
また、光書き込み時に光スイッチング素子層を低インピーダンス化するために、多くの光量が必要となる、という問題がある。
【００３５】
従来では、光照射時には条件の許す限りできるだけ多くの光量を照射して抵抗成分を下げていたが、特に、光スイッチング素子に、Ｂｉ12ＳｉＯ20素子や有機光感光体素子用いた場合は、非光照射時の抵抗成分が非常に大きく光スイッチング素子層の抵抗を導電化するために大光量が必要となってしまう。例えば、有機光感光体の抵抗成分は通常１００ＭΩ／ｃｍ2以上、しばしば１ＧΩ／ｃｍ2以上であり、これらを例えば１ＭΩ／ｃｍ2以下にするには１ｍＷ／ｃｍ2以上必要になる。
【００３６】
また、パルス印加時間が長いという問題も生じる。すなわち、非光照射時の光スイッチング素子あるいは表示素子層の時定数が長いため、印加電圧が静定するまで電圧印加を持続する必要がある。
【００３７】
例えば、前述したコレステリック液晶表示素子とａ−Ｓｉ:Ｈ光スイッチング素子との組み合わせからなる光書き込み型変調素子の場合、抵抗は１０ＭΩ／ｃｍ2程度、容量は４ｎＦ／ｃｍ2程度であるため、時定数は４０ｍｓ程度となり、インピーダンスの抵抗成分比に達するまでは１６０ｍｓ程度必要となる。
【００３８】
また、光スイッチング素子に有機光感光体を適用した場合、通常、暗抵抗時、すなわち非光照射時は、抵抗が１ＧΩ／ｃｍ程度、容量が１ｎＦ／ｃｍ2程度にもなる。この場合、時定数は１秒と非常に長くなってしまう。それだけでなく、表示素子に液晶材料を用いた場合、表示を高性能化するために液晶内のイオンを除去することがあり、このような構成では、抵抗成分が数十ＭΩ／ｃｍ2以上になり、かつ容量成分は０.１ｎＦ／ｃｍ2以上から数十ｎＦ／ｃｍ2となるため、時定数が数百ｍ秒から１秒程度になってしまう。
【００３９】
さらに、別の問題として、従来の記録方法では、書き込み画像に対しポジ記録しかできないという問題がある。なお、ポジ記録とは、光照射時が明るくなって表示オンとなり、かつ、非光照射時が暗くなって表示オフとなる記録方法であり、逆に、ネガ記録とは、光照射時が暗くなって表示オフとなり、非光照射時が明るくなって表示オンとなる記録方法である。また表示オンとは反射型の場合、高反射率状態を示し、透過なら高光透過率状態を示し、表示オフとは反射型の場合、低反射状態を示し、透過型では低透過率状態を示す。
【００４０】
以上のことから、本発明は、高感度に記録表示が可能であり、かつ、書き込みパルス印加時間が短時間で記録表示が可能な光書き込み型記録表示装置を提供することを目的とする。また、ポジ表示及びネガ表示の切り替えを容易に選択できる光書き込み型記録表示装置を提供することも目的とする。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１の光書き込み型記録表示装置は、メモリ性を有する所定インピーダンスの表示素子層と、光照射によりインピーダンスが変化し、前記表示素子層に積層されて電気的に直列接続された光スイッチング素子層と、を備えた光書き込み型記録表示媒体と、前記光書き込み型記録表示媒体に画像情報に応じて変換したパターン光を照射する光照射手段と、前記光書き込み型記録表示媒体に所定のパルス電圧を印加する印加手段と、前記表示素子層の所定インピーダンスと、前記光照射手段からの光照射量に応じて変化する前記光スイッチング素子層のインピーダンスとの大小関係に応じて前記印加手段によるパルス電圧を制御することにより、前記表示素子層に印加される電圧のパルス波形及び電圧値を制御して前記光書き込み型記録表示媒体の表示状態を制御する駆動制御手段と、を備え、前記光書き込み型記録表示媒体は、非光照射時の光スイッチング素子層の時定数が表示素子層の時定数よりも大きく、かつ、光照射時の光スイッチング素子層の時定数が表示素子層の時定数と同程度又は表示素子層の時定数よりも小さくなるように構成され、前記駆動制御手段は、前記非光照射時には、前記表示素子層が相変化に必要な時間以上、かつ、前記表示素子層に対して閾値以上の印加電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加するパルス電圧を制御すると共に、前記光照射時には、前記表示素子層が閾値電圧に達しないように電圧値及び印加時間を制御する、或いは、波形なまりによって前記表示素子層が閾値電圧以下となるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加するパルス電圧を制御することを特徴とする。
【００４２】
すなわち、請求項１に記載の発明では、駆動制御手段が前記表示素子層のインピーダンスと前記光照射手段からの光照射量に応じて変化する前記光スイッチング素子層のインピーダンスとの大小関係に応じて、前記表示素子層に印加される電圧のパルス波形及び電圧値を制御することにより、光書き込み型記録表示媒体の表示状態（すなわち、表示のオンオフ）を制御する。
【００４３】
表示素子層に印加する電圧のパルス波形を制御する手段としては、例えば電気的に任意波形を作って制御するパルス波形作成方法、表示素子層のインピーダンスと光スイッチング素子層のインピーダンスとを合わせる(インピーダンスマッチングを行なう)方法等を適用できる。好ましくは、インピーダンスマッチングを行なう方法を用いると良い。
【００４４】
また、表示素子層及び光スイッチング素子層の少なくとも一方の時定数を制御することによって、前記表示素子層のインピーダンスと前記光スイッチング素子層のインピーダンスとの大小関係を変え、インピーダンスマッチングを行なうことができる。時定数は、抵抗成分の変化や容量成分を変化させることにより制御できる。
【００４５】
例えば、レーザ光を光スイッチング素子に入射吸収させ、光スイッチング素子に相変化などを生じさせることによって発生した温度増加により光スイッチング素子層の抵抗成分を変化させたり、容量成分を変化させることができるので、レーザ光の照射量及び時間に応じて時定数を制御することができる。
【００４６】
また、別の方法として、光スイッチング素子層を光導電体材料より構成し、前記駆動制御手段は、前記光照射手段からの光照射量を制御して、該光照射量に応じて光スイッチング素子層内に発生する電荷量を制御することにより、スイッチング素子層の抵抗成分を変化させ、時定数を制御することができる。
【００４７】
特に、光スイッチング素子層を光導電体材料より構成して時定数を制御する構成は、記録時間、繰り返し性などの信頼性から好適である。
【００４８】
このように、表示素子層と光スイッチング素子層の光照射によるインピーダンスのミスマッチを調整してマッチするように制御するインピーダンスマッチングにより表示制御を行うことができる。
【００４９】
ここで、インピーダンスのミスマッチングについて説明する。一般に、容量は光照射によってもほとんど変化しないため、インピーダンスマッチングによる波形制御は抵抗成分を変化させることにより行う。
【００５０】
表示素子層と光スイッチング素子層が直列に接続されているときにパルスを印加した場合、矩形パルスを印加した場合であっても、表示素子層に印加される電圧波形は、矩形にはならない。これは、表示素子層と光スイッチング素子層のそれぞれは、概ね抵抗成分と容量成分とが並列に繋がった回路として表わすことができ、このような回路が直列に接続された場合、最初は容量成分に依存した容量分割となるが、時間の経過と共に抵抗成分に依存した抵抗分割になるためである。
【００５１】
ここで、図１に表示素子層と光スイッチング素子層が直列に接続されているときの光スイッチング素子層に対する電圧の印加状態に応じた表示素子層に印加される電圧の概念図を示す。図は正負の矩形パルスを５パルスづつ印加したときの表示素子層に印加される電圧波形を示している。なお、容量がほぼ同等の例をここでは示している。
【００５２】
表示素子層のインピーダンスＤに比べ、光スイッチング素子層Ｓのインピーダンスが著しく大きい場合(Ｄ<<Ｓ)、表示素子層にかかる電圧波形は図１（Ａ）のように微分波形に近い形状となる。これは通常、抵抗成分が非常に大きくなるため、光スイッチング素子層がコンデンサ的になるためである。最終パルスのあとにオーバーシュートが観察できる。
【００５３】
表示素子層のインピーダンスＤに比べ光スイッチング素子層のインピーダンスＳが大きい場合(Ｄ<Ｓ)、電圧波形は図１（Ｂ）のようになる。このときは通常抵抗成分が数倍から数十倍程度である。
【００５４】
さらに光スイッチング素子層の抵抗成分が下がり、表示素子層のインピーダンスＤと光スイッチング素子層のインピーダンスＳとが一致する場合(Ｄ＝Ｓ)は、電圧波形は図１（Ｃ）のように矩形パルスがそのまま印加される。もちろん、光スイッチング素子層のインピーダンスと表示素子層のインピーダンスとが厳密に一致しなくても１／２から２倍程度では通常、一致するに等しい波形が得られる。
【００５５】
さらに、光スイッチング素子層の抵抗成分が下がり、光スイッチング素子層のインピーダンスＳが表示素子層のインピーダンスＤよりも小さくなる場合(Ｄ>Ｓ)は、電圧波形は図１（Ｄ）のようになり、波形がなまった形となる。これは通常数分の一から数十分の一程度の抵抗値で生じる。
【００５６】
そして、さらに光スイッチング素子層の抵抗成分が下がり、光スイッチング素子層のインピーダンスＳが表示素子層のインピーダンスＤよりも著しく小さくなる場合(Ｄ>>Ｓ)は、光スイッチング素子が導電体と等価になるため、表示素子層に印加される電圧波形は図１（Ｅ）のように印加電圧パルスと等しくなる。もちろん、機能膜が具備されている場合は、その分の電圧降下が生じるが、通常は表示媒体や、光スイッチング素子層に比べ、インピーダンスは小さく、影響は少ない。また、機能膜が具備されている場合であっても光照射による変化も少なく、表示素子に印加される波形への影響も少ない。
【００５７】
次にこれらの電圧波形を用いて、光書き込み型記録表示媒体の記録表示制御について説明する。図２に光書き込み型記録表示媒体の表示素子層に印加される電圧波形の模式図を光照射時と非光照射時とのそれぞれについて示す。なお、実際印加電圧は交流駆動であり、正負のパルスが印加されるので複数の波形が観察される。ここでは説明のため、最終波形のみ示す。
【００５８】
なお、図３に図２の電圧波形に対応する光照射の有無、表示素子層の時定数Ｄ及び光スイッチング素子層の時定数Ｓの大小関係、表示素子層のオンオフ状態、及び表示パターンを示す。
【００５９】
まず、前記光書き込み型記録表示媒体において、非光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも著しく大きく（Ｓ>>Ｄ）、かつ、光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄと同程度（Ｓ≒Ｄ）又は表示素子層の時定数Ｄよりも小さく（Ｓ＜Ｄ）なるように構成された第１の場合では、請求項１に記載したように、前記駆動制御手段は、前記非光照射時には、前記表示素子層が相変化に必要な時間以上、かつ、前記表示素子層に対して閾値以上の印加電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、前記光照射時には、前記表示素子層が閾値電圧に達しない電圧値及び印加時間、電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御する、或いは、波形なまりによって前記表示素子層が実効的に閾値電圧以下となるように制御を行う。
【００６０】
すなわち、第１の場合では、非光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ａ）のように微分波形に近い形状となり、光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ｂ)のように矩形パルス形状か、或いは若干矩形パルスが右上がりに変形した形状となる。
【００６１】
そのため、第１の場合では、駆動制御手段は、閾値が図２（Ａ）及び図２（Ｂ)に示したＶthとなるように電圧を印加することにより、非光照射時に表示素子層が表示オンとなり、光照射時に表示素子層が表示オフとなるネガ記録を行うことができる。すなわち、図２（Ａ）及び図２（Ｂ)のような波形プロフィールおよび閾値に対応して印加電圧を設定することにより、ネガ記録を行うことが可能である。このように制御することにより感度が特に高く、かつマージンが広い記録装置を得ることができる。
【００６２】
このとき、駆動制御手段は、表示素子層の相変化に必要な時間パルスを印加する。相変化に必要な時間は、例えば、表示素子層にコレステリック液晶を用いた場合は１ｍｓから１０ｍｓ程度、強誘電液晶では１ｍｓ以下である。
【００６３】
また、閾値以下に印加電圧が下がってから表示オフとなるまでの間の電圧プロフィールにより、表示がオフにならないようパルス印加時間を選択する必要がある。この時間は通常１ｍｓから１００ｍｓの間となる。
【００６４】
なお、駆動制御手段が、印加電圧が閾値以下に下がってから表示オフとなるまでの間の電圧プロフィールにより、表示オフになるようなパルスを印加し、かつ、閾値が図２（Ｂ)に示したＶthとなるような大きさの電圧を印加するような制御を行なうことにより、ポジ記録を行うことも可能である。
【００６５】
この場合、光スイッチング素子層の時定数Ｓが小さいとき、閾値以上に相変化に必要な時間だけ印加されていればよい。なお、光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄに比べて小さいときは、表示オフ時に波形なまりが生じるため、表示オンに対する影響を小さくするような印加電圧に制御する。
【００６６】
波形なまりの影響は例えばコレステリック液晶では閾値以下となってから概ね４Ｖ／μｍ程度以下になるまでの時間が１０ｍｓ以上かかると影響が現れ、例えば反射率が低下する。
【００６７】
このように請求項１の発明では、画像データを反転した反転光パターンを形成せずとも背景が明るく画像部分が暗いポジ画像を表示することができる。
【００６８】
また、波形なまりによって前記表示素子層が閾値電圧以下となるように制御を行って表示オフとする場合は、閾値を図２（Ａ）及び図２（Ｂ)に示したＶthになるように印加電圧を設定することにより、非照射時に表示オンとし、照射時に表示オフとするネガ記録が可能になる。
【００６９】
これは、例えば、コレステリック液晶では閾値以下になってから概ね４Ｖ／μｍ程度以下になるまでの時間を１０ｍｓ以上とすることで可能となる。これは電圧を所望の値に設定することで容易に達成できる。
【００７０】
次に、前記光書き込み型記録表示媒体において、非光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも大きく（Ｓ＞Ｄ）、かつ、光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄと同程度（Ｓ≒Ｄ）又は表示素子層の時定数Ｄよりも小さく（Ｓ＜Ｄ）なるように構成された第２の場合では、前記駆動制御手段は、前記表示素子層に対して閾値電圧よりも大きく、相変化に必要な大きさの電圧が常に印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、前記光照射時には前記表示素子層の相変化に必要な時間閾値以上電圧が印加され、前記非光照射時には、閾値以下になってから電圧オフになるまでの電圧降下により前記表示素子層が表示オフになる大きさの電圧値及び印加時間電圧が印加されるように、前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御する。
【００７１】
第２の場合では、非光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ｃ）のように図２（Ａ）の波形が変形した形状となり、光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ｄ)のように矩形パルス形状か、或いは若干矩形パルスが右上がりに変形した形状となる。
【００７２】
第２の場合では、光照射及び非光照射のいずれの場合も、前記駆動制御手段は、閾値電圧よりも大きく、相変化に必要な大きさの電圧を印加しているが、前記光照射時には相変化に必要な時間閾値以上電圧を印加し、前記非光照射時には閾値電圧以下になってから電圧オフになるまでの電圧降下により表示オフになる大きさの電圧値及び印加時間となるように制御しているため、光照射時の表示素子層が表示オンとなり、非光照射時の表示素子層がオフとなるポジ記録を行うことが可能である。
【００７３】
この場合、表示素子層としては、電圧オフ時の急峻性により表示制御が可能なコレステリック液晶およびそのカプセル化液晶が特に好適であり、好ましい。また、光スイッチング層としては、有機光導電体が非光照射時のインピーダンスが高く効果的であるので好適である。
【００７４】
さらに、前記光書き込み型記録表示媒体において、非光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓ及び表示素子層の時定数Ｄが同程度（Ｓ≒Ｄ）であり、かつ、光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも小さく（Ｓ＜Ｄ）なるように構成された第３の場合では、請求項２に記載したように、前記駆動制御手段は、前記非光照射時には、前記表示素子層が相変化に必要な時間以上前記表示素子層に対して閾値以上の印加電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、前記光照射時には、波形なまりによって前記表示素子層が実効的に閾値電圧以下となるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御する。なお、『実効的に閾値電圧以下』とは、電圧降下のプロフィールが急峻でないために、閾値以上に電圧印加された効果が消失してしまい、結果として表示特性が劣化し、閾値電圧以下の印加と等価なオフ状態となることを意味している。
【００７５】
第３の場合では、非光照射時に印加される電圧波形は図２（Ｅ）のように矩形パルス形状となり、光照射時に印加される電圧波形は図２（Ｆ)のようになる。
【００７６】
そのため、第３の場合では、前記駆動制御手段が前記非光照射時には相変化に必要な時間以上に閾値以上の電圧を印加して表示オンとし、前記光照射時には波形なまりにより表示オフとするように、閾値電圧を設定することによりネガ記録を行うことができる。
【００７７】
また、第３の場合では、前記駆動制御手段が前記非光照射時には、前記表示素子層に対して閾値電圧以下の電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、前記光照射時には、前記表示素子層が相変化に必要な時間以上前記表示素子層に対して閾値以上の印加電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御することによりポジ記録を行うこともできる。
【００７８】
また、前記光書き込み型記録表示媒体において、非光照射時及び光照射時の両方において光スイッチング素子層の時定数Ｓよりも表示素子層の時定数Ｄが大きく（Ｓ＞Ｄ）なるように構成された第４の場合では、駆動制御手段は、前記光照射時に、前記表示素子層が相変化に必要な時間以上前記表示素子層に対して閾値以上の印加電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御する。また、前記非光照射時には、前記表示素子層が相変化に必要な時間より短い電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御する。
【００７９】
この場合では、非光照射時に印加される電圧波形は図２（Ｇ）に示すような形状となり、光照射時に印加される電圧波形は図２（Ｈ)のような形状となる。そのため、前記光照射時には相変化に必要な時間以上に閾値以上の電圧を印加して表示オンとし、前記非光照射時には波形なまりにより表示オフとなるポジ記録を行うことが可能である。
【００８０】
或いは、第４の場合において、前記駆動制御手段は、前記非光照射時には、前記表示素子層に印加される電圧が閾値以下になってから電圧オフになるまでの電圧降下により前記表示素子層が表示オフとなるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧値および印加時間を制御すると共に、前記光照射時には、前記表示素子層が相変化に必要な時間以上前記表示素子層に対して閾値以上の印加電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御する。
【００８１】
光照射時および非光照射時のいずれも光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄに比べ小さく（Ｓ＜Ｄ）なるように構成された第５の場合では、前記駆動手段は、前記非光照射時には、前記表示素子層の相変化に必要な時間より短いか、或いは、相変化に必要な閾値電圧以上に印加されないように(すなわち、前記閾値より小さい電圧が印加されるように)前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、前記光照射時には、表示素子層が閾値電圧以上の電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御することができる。この場合、波形なまりによる影響を小さくするように印加電圧を制御する。
【００８２】
この場合では、非光照射時に印加される電圧波形は図２（Ｉ）に示すような形状となり、光照射時に印加される電圧波形は図２（Ｊ)のような形状となる。そのため、第５の場合では、閾値を図２（Ｉ）及び図２（Ｊ)のＶthとなるように印加電圧を設定することにより、前記非光照射時は表示オフとなり、前記光照射時は表示オンとなるポジ記録を行うことができる。
【００８３】
また、第５の場合では、請求項３に記載したように、前記駆動手段は、光照射時及び非光照射時いずれの場合も、表示素子が閾値電圧以上の電圧が印加されるように、前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、前記光照射時には、波形なまりによって前記表示素子層が実効的に閾値電圧以下となるように制御する。
【００８４】
この場合では、非光照射時に印加される電圧波形は、図２（Ｋ）のような形状になり、光照射時に印加される電圧波形は、図２（Ｌ）のような形状となる。そのため、第５の場合では、閾値を図２（Ｋ）及び図２（Ｌ）のＶthとなるように印加電圧を設定することにより、前記光照射時に表示オフ、前記非光照射時に表示オンとなるネガ記録を行うことができる。
【００８５】
次に、前記光書き込み型記録表示媒体において、非光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも大きく（Ｓ＞Ｄ）、かつ、光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも小さく（Ｓ＜Ｄ）なるように構成された第６の場合では、請求項４に記載したように、前記駆動制御手段は、非光照射時及び光照射時の両方において、前記表示素子層の相変化に必要な時間より長く、閾値以上の電圧が前記表示素子層に印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、光照射時には閾値以下になってからの波形なまりによって、前記表示素子層が実効的に閾値以下となるように制御を行う。
【００８６】
この場合、非光照射時に印加される電圧波形は図２（Ｍ）のような形状となり、光照射時に印加される電圧波形は図２（Ｎ)のようになる。そのため、第６の場合では、閾値を図２（Ｍ）及び図２（Ｎ)のＶthとなるように印加電圧を設定することにより、前記非光照射時は表示オンとなり、前記光照射時は表示オフとなるネガ記録を行うことができる。なお、このとき、光照射時に閾値以下になる時間が長いと、表示オン状態に悪影響を与えるので、表示オン状態に与える影響が小さくなるように光照射時に閾値以下になる時間を設定する。
【００８７】
そのため、駆動制御手段は、閾値が図２（Ｍ）及び図２（Ｎ)のＶthとなるように電圧を印加して、非光照射時に表示素子層が表示オンとなり、光照射時に電圧オフ後の波形なまりにより表示素子層が表示オフとなるネガ記録を行う。
【００８８】
この場合、例えば、コレステリック液晶のようなオフ時の急峻特性により反射率を制御できる表示素子が効果的である。また、電圧が閾値以下になってから電圧オフになるまでの時間が、例えば、１０ｍｓ程度以上となるようにインピーダンスマッチングを制御すると良い。
【００８９】
また、第６の場合において、前記非光照射時には、前記表示素子層への閾値電圧以上の電圧印加時間が相変化に必要な時間よりも短く、或いは、閾値よりも小さい電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に電圧を印加すると共に、前記光照射時には、前記表示素子層の相変化に必要な閾値以上の電圧が前記表示素子層に印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御することにより、非光照射時に表示素子層をオフとし、光照射時に閾値以上とすることにより表示素子層が表示オンとなるポジ記録を行うことができる。
【００９０】
この場合、非光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ｏ）のような形状となり、光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ｐ)のような形状となる。なお、この構成において、閾値を図２（Ｏ）及び図２（Ｐ）のＶthとする場合、光照射時のオフ特性は波形なまりが生じるため、表示オンに対する影響が小さくなるように印加電圧を設定すると良い。
【００９１】
また、前記光書き込み型記録表示媒体において、非光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも大きく（Ｓ＞Ｄ）、光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも小さく（Ｓ＜Ｄ）なるように構成された第７の場合、請求項５に記載したように、前記駆動制御手段は、非光照射時には、前記表示素子層に対して電圧オフ時のオーバーシュートにより相変化に必要な時間以上、閾値以上の電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、光照射時には、電圧オフ時のオーバーシュートによる印加電圧が前記表示素子層の相変化に必要な電圧値よりも小さくなるように、或いは、前記相変化に必要な時間閾値よりも短い時間電圧が印加されるように、前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御する。
【００９２】
第７の場合では、非光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ｑ）のような形状となり、光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ｒ)のような形状となる。
【００９３】
そのため、第７の場合では、駆動制御手段は、閾値が図２（Ｑ）及び図２（Ｒ)のＶthとなるように印加電圧を制御することにより、非光照射時に表示素子層が表示オンとなり、光照射時に閾値に到達せず表示素子層が表示オフとなるネガ記録を行うことができる。
【００９４】
このとき、光照射時は波形なまりが生じるため、表示オンに対する影響が小さくなるように印加電圧を設定すると良い。また、表示素子層としてコレステリック液晶を用いた場合は、電圧が閾値以下になったときから電圧オフになるまでの時間を１０ｍｓ以下とすることにより波形なまりによる影響を小さくできる。
【００９５】
また、前記光書き込み型記録表示媒体において、表示がオフとなる第１の閾値Ｖth-1と、該第１の閾値Ｖth-1以上の電圧印加により表示がオンとなる第２の閾値Ｖth-2を持つ表示素子層を備え、非光照射時の前記光スイッチング素子層の時定数Ｓが前記表示素子層の時定数Ｄよりも大きく（Ｓ＞Ｄ）、かつ、光照射時の前記光スイッチング素子層の時定数Ｓが前記表示素子層の時定数Ｄと同程度(Ｓ≒Ｄ）又は表示素子層の時定数Ｄよりも小さく（Ｓ＜Ｄ）なるように構成された第８の場合、前記駆動制御手段は、非光照射時には、前記表示素子層に対して電圧オフ時のオーバーシュートによる印加電圧が前記第１の閾値Ｖth-2以上、かつ、前記第２の閾値Ｖth-2以下となるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、光照射時には、前記表示素子層に第２の閾値Ｖth-2以上の電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御する。なお、オーバーシュートや波形なまりがあっても表示特性に影響を与えない程度であれば問題ないので、光照射時の前記光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも若干大きくてもよい。
【００９６】
第８の場合では、非光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ｓ）のような形状となり、光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ｔ)のような形状となる。
【００９７】
そのため、第８の場合では、駆動制御手段が、閾値が第２の閾値Ｖth-2となるように電圧を印加することにより、光照射時は表示素子層が表示オンとなり、非光照射時はオーバーシュートが第１の閾値Ｖth-1以上であり、かつ第２の閾値Ｖth-2に達しないので表示オフとなる。
【００９８】
なお、表示素子層が表示オンとなる光照射時は波形なまりが生じるため、表示オンに対する影響を小さくするような印加電圧に制御する。また、駆動制御手段は、表示素子層が表示オンとなる光照射時に、オーバーシュートが第１の閾値Ｖth-1を越え、表示素子層が表示オフとならないように、印加する電圧及び時間を制御する。例えば、表示素子層にコレステリック液晶を用いた場合、表示オフにする第１の閾値Ｖth-1は概ね４Ｖ／μｍ程度、表示オンにする第２の閾値Ｖth-2概ね１２Ｖ／μｍ程度である。
【００９９】
なお、請求項１から請求項５に記載の光書き込み型記録表示装置では、表示素子層が反射率に対する電圧の閾値が１つの場合について説明したが、請求項１から請求項５に記載の光書き込み型記録表示装置において表示素子層の閾値は１つに限らず、１つ以上の閾値を持つ表示素子層を適用することができる。
【０１００】
また、反射率に対する電圧の閾値が１つの表示素子層とは、印加電圧が唯一の閾値Ｖａ以下の場合と以上の場合とで反射率が異なる表示媒体より構成された表示素子層である。このような表示媒体としては、例えば、スメクチック液晶、強誘電液晶、ネマチック液晶、無機エレクトロクロミック素子、電気泳動素子、電界回転素子、電界制御型粒子素子、或いは、これらをカプセル化したカプセル液晶素子、これらをマトリックスポリマーのなかに分散させたポリマーネットワーク安定化液晶素子などがある。
【０１０１】
これらは、例えば、カプセル化したネマチック液晶素子では、通常、閾値電圧以下の電圧印加では、反射率が低くなり、閾値以上では反射率が高くなる。
【０１０２】
また、反射率に対する電圧の閾値が２つの表示素子層とは、二つの閾値Ｖth-1、Ｖth-2(Ｖth-1＜Ｖth-2)を有し、印加電圧がＶth-1以下では、状態変化がなく、Ｖth-1以上Ｖth-2以下では、低反射率状態となり、Ｖth-2以上では高反射率状態となる、或いは、Ｖth-1以上Ｖ２以下では、高反射率状態となり、Ｖth-2以上では低反射率状態となる等のように、二つの閾値Ｖth-1、Ｖth-2間でそれぞれ異なる状態変化を起こす表示媒体より構成された表示素子層である。
【０１０３】
また、閾値Ｖth以上に印加する場合の外部電圧Ｖとは概ね次の通りである。表示素子層と光スイッチング素子層以外の層が電気的に無視できる場合は、表示素子層の容量成分をＣD、抵抗成分をＲDとし、光スイッチング素子層の容量成分をＣS、抵抗成分をＲSとしたとき、光スイッチング層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも大きい(Ｓ＞Ｄ)場合は、少なくとも
（１／ＣD）（１／ＣD＋１／ＣS）＞Ｖth／Ｖ
となり、光スイッチング層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも小さい(Ｓ＜Ｄ)場合は、少なくとも
ＲD／（ＲD＋ＲS）＞Ｖth／Ｖ
となる。
【０１０４】
表示素子層と光スイッチング素子層以外の層が電気的に無視できない場合は、それ以外の容量成分をＣex、抵抗成分をＲexとし、光スイッチング層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも大きい(Ｓ＞Ｄ)場合は、少なくとも
（１／ＣD）（１／ＣD＋１／ＣS＋１／Ｃex）＞Ｖth／Ｖ
となり、光スイッチング層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも小さい(Ｓ＜Ｄ)場合は、少なくとも
ＲD／（ＲD＋ＲS＋Ｒex）＞Ｖth／Ｖ
となる。
【０１０５】
もちろん、これらは目安であり、素子の非線形性、例えば、電圧依存性などにより変わることは言うまでもない。また、オーバーシュートの場合はこれに限らない。
【０１０６】
このような表示媒体としては、例えば、コレステリック液晶のような素子がある。ただし、コレステリックの場合、高反射率条件を得るためには、電圧印加後、急峻に電圧をオフする必要がある。
【０１０７】
さらに、表示媒体として、メモリ性のある素子である、強誘電カプセル液晶素子、コレステリック液晶やこれらを用いたポリマーネットワーク安定化液晶、ポリマー分散液晶、カプセル液晶素子、さらに、電界回転素子、電気泳動素子、電気泳動素子をカプセルに詰めた電気泳動型カプセル素子、電界移動型粒子素子やポリマーネットワーク安定化素子などメモリ性のある表示素子が好適である。これらは、無電源保持が可能であり、媒体を書き込み装置から切り離して使うことができる。
【０１０８】
中でも、請求項６に記載したように、コレステリック液晶を用いたポリマーネットワーク安定化液晶素子、ポリマー分散液晶素子、及びカプセル液晶素子のうちのいずれか１つから構成すると好ましい。
【０１０９】
コレステリック液晶やコレステリック液晶を用いたポリマーネットワーク安定化液晶、ポリマー分散液晶、カプセル液晶素子は、電圧OFF時の急峻性により表示のオンオフ状態を安定的に選択できるので、表示制御性がよく、特に効果的である。なぜなら、光照射によるインピーダンスマッチング制御により、表示オフ時の電圧降下のプロフィールを容易に制御できるためである。
【０１１０】
コレステリック液晶は電圧オフ時の急峻性により反射率を制御できるため、階調制御も可能になる。また、コレステリック液晶は、表示をオフにする第１の閾値Ｖth-1とそれより高い電圧印加により表示をオンにする第２の閾値Ｖth-2を持つ表示素子としても適用でき、オーバーシュートによる制御も可能であり、有効な素子である。
【０１１１】
また、光スイッチング素子としては、無機光導電性材料としてはアモルファスシリコン(ａ−Ｓｉ:Ｈ)、 ＣｄＳ、ＢＳＯなどを適用でき、また、有機光導電性材料としては、ジアゾ系感光材料やフタロシアニン系材料、などが適応可能である。なかでも、非光照射時の抵抗成分の値が大きいため、インピーダンスが大きい有機光導電材料やＢＳＯは好適である。
【０１１２】
特に、有機光導電体は、インピーダンスが高いため、請求項７に記載したように、前記スイッチング素子層を有機光導電体より構成することが好ましい。また、高純度にイオンが取り除かれ、高信頼性化された液晶素子は時定数が大きく、インピーダンスマッチング制御には時定数の大きい光導電材料が好適であると言う理由もある。また、有機光導電体は時定数の光照射による制御範囲が広く、設計がしやすい。また、有機光導電体はコストが安く、量産性に富むという利点も有している。
【０１１３】
ここで時定数の測定は、表示素子および光スイッチング素子をそれぞれを容量成分と抵抗成分の並列回路として、それらをインピーダンス測定器などで測定して求める方法が適用できる。それぞれの素子の等価回路が抵抗成分と容量成分の並列回路であらわされることは、たとえば"APPLIED OPTICS"1992 Vol.31 No.32b
pp6859などに示されている。
【０１１４】
また、表示素子と光スイッチング素子層のほかに、機能層や反射層、光吸収層などを積層する場合であっても、容易に適用できる。もちろん、本発明は、多層化することによりカラー画像を表示するように構成することも可能である。
【０１１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る光書き込み型記録表示装置は、図４に示すように、大別して、画像を表示する記録部１０、光のパターンにより記録部１０に画像を書き込む光書き込み部１２、及び記録部１０と光書き込み部１２とを制御する制御部１４とから構成されている。なお、光書き込み部１２は本発明の光照射手段に相当し、制御部１４は本発明の駆動制御手段に相当する。
【０１１６】
記録部１０は、画像表示面を構成する空間変調素子２０と該空間変調素子２０を駆動する駆動装置２２とを備えている。なお、空間変調素子２０は本発明の光書き込み型記録表示媒体に相当し、駆動装置２２は本発明の印加手段する。
【０１１７】
空間変調素子２０は、対向配置された光入射側透明基板３０と表示側透明基板３１との間に、光入射側透明基板３０から順に、光入射側透明電極層３２、有機光電導スイッチング素子層３４、液晶表示素子層３６、表示側透明電極層３８が積層された構造である。なお、有機光電導スイッチング素子層３４は、本発明の光スイッチング素子層に相当し、液晶表示素子層３６は、本発明の表示素子層に相当する。
【０１１８】
光入射側透明基板３０と表示側透明基板３１としては、ガラス製またはプラスチック製など公知の透明基板を適宜使用することができるが、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルフィルムをはじめとするフレキシブル基板を適用することも可能である。なお、透明基板３０の厚さは１００μmから５００μm程度が好適である。
【０１１９】
光入射側透明電極層３２及び表示側透明電極層３８は、光を透過させる性質を持つ電極より構成されていればよく、ＩＴＯ電極等が好適である。
【０１２０】
また、液晶表示素子層３６は、選択反射性かあるいは後方散乱性をもつメモリ性のある素子よりなる層であり、液晶を配向させるための１対の配向膜間に設けられたスペーサにより区画された空間内に液晶材料が充填された構成である。液晶表示素子層３６を、選択反射性のある層とする場合は、液晶材料としてコレステリック液晶を充填し、後方散乱性のある層とする場合は、液晶材料としてネマチック液晶などを用いたポリマー分散液晶を充填するとよい。勿論、コレステリック液晶をポリマー分散液晶化してもよいし、これらの液晶をカプセル化することも好適である。
【０１２１】
なお、選択反射および後方散乱では、表示に必要な波長は反射し、不必要な波長はそのまま透過するため、本実施の形態では、液晶表示素子層３６の光射出側に有機光電導スイッチング素子層３４を設けて、液晶表示素子層３６を透過した光を吸収し、吸収された光量を光スイッチングに使用している。
【０１２２】
また、有機光電導スイッチング素子層３４は、本実施の形態では、図５に示すように、電荷輸送性材料からなる電荷輸送層(ＣＴＬ)４４、該電荷輸送層(ＣＴＬ)４４の下層側と上層側との両方に設けられた電荷発生層(ＣＧＬ)４２、４６、該下層側電荷発生層(ｔａｉｌ ＣＧＬ)４２の下層側に設けられた第１電極４０、及び、前記上層側電荷発生層(ｔｏｐ ＣＧＬ)４６の上層側に設けられた第２電極４１から構成された有機光導電体よりなる。このように電荷輸送層の上下に電荷発生層を積層したデュアルＣＧＬ構造とすることにより交流電圧印加が可能となる。なお、電荷輸送層４４は、ホール輸送性材料より構成されている。
【０１２３】
このデュアルＣＧＬ構造とすることにより、交流電圧の印加が可能となる。すなわち、デュアルＣＧＬ構造の有機光導電体は、光が照射されると、下層側電荷発生層(ＣＧＬ)４２及び上層側電荷発生層(ＣＧＬ)４６とのそれぞれの層において、ホールｈおよび自由電子ｅが発生する。
【０１２４】
上層側電荷発生層(ＣＧＬ)４６で発生したホールｈおよび自由電子ｅのうち、ホールｈは、電荷輸送層(ＣＴＬ)４４に搬送され、下層側電荷発生層(ＣＧＬ)４２で発生した自由電子ｅと結合する。上層側電荷発生層(ＣＧＬ)４６で自由電子ｅは第２電極４１に突入する。また、下層側電荷発生層(ＣＧＬ)４２で発生したホールｈおよび自由電子ｅのうち、自由電子ｅは電荷輸送層(ＣＴＬ)４４に搬送されたホールｈと結合し、下層側電荷発生層(ＣＧＬ)４２で発生したホールｈは、第１電極４０に突入する。これにより、電流が流れる。なお、電界が反転した場合は、電流は逆方向に流れることになる。
【０１２５】
また、下層側電荷発生層(ＣＧＬ)４２及び上層側電荷発生層(ＣＧＬ)４６を構成する電荷発生層材料としては、ペリレン系有機材料、フタロシアニン系有機材料、ビスアゾ系有機材料、ジチオピトケロピロール系有機材料、スクワリリウム系有機材料、アズレニウム系有機材料、チアピリリウム・ポリカーボネート系有機材料など光照射により電荷が発生する有機材料が適用できる。
【０１２６】
なお、本実施の形態の下側及び上側電荷発生層４２、４６の作製方法としては、真空蒸着法やスパッタ法などドライな膜形成法のほか、溶剤やあるいは分散材を用いてのスピンコート法、ディップ法などが適用可能である。いずれの方法も、ａ−Ｓｉ:Ｈやフォトダイオード作製時のような基板加熱や厳しい工程管理は不要である。
【０１２７】
また、下側及び上側電荷発生層４２、４６の膜厚は、１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは２０ｎｍ〜５００ｎｍが適切である。１０ｎｍより薄いと光感度が不足しかつ均一な作製が難しくなり、また、１μｍより厚くなると、光感度は飽和し、膜内応力による剥離が生じ易くなるためである。
【０１２８】
また、下側及び上側電荷発生層４２、４６には、それぞれホールｈ及び自由電子ｅが同程度生じさせる必要があるため、波長、光量、電圧に対して同程度の感度が必要である。そのため、下側及び上側電荷発生層４２、４６の両方とも同じ材料で形成されることが望ましい。もちろん、同程度の感度であるなら材料が異なっていても問題は無い。
【０１２９】
また、電荷輸送層(ＣＴＬ)４４を構成する電荷輸送材料としては、トリニトロフルオレン系、ポリビニルカルバゾール系、オキサジアゾール系、ピラリゾン系、ヒドラゾン系、スチルベン系、トリフェニルアミン系、トリフェニルメタン系、ジアミン系などが適用可能である。また、ＬｉＣｌＯ4を添加したポリビニルアルコ−ルやポリエチレンオキシドのようなイオン導電性材料の適用も可能である。中でも、ジアミン系が感度、ホール輸送能力などが好適である。
【０１３０】
電荷輸送層の作製方法としては、真空蒸着法やスパッタ法などドライな膜形成法のほか、溶剤やあるいは分散材を用いてのスピンコート法、ディップ法などが適用可能である。また、電荷輸送層の膜厚は、０．１μｍ〜１００μｍ、好ましくは１μｍ〜１０μｍが適切である。０．１μｍより薄いと耐電圧低くなり信頼性確保が困難となり、また、１００μｍより厚くなると、機能素子とのインピーダンスマッチングが困難となり設計が難しくなるため、前記の範囲が望ましい。
【０１３１】
これらの構造の他に、機能層を付与することも可能である。例えば、電極と電荷発生層の間にキャリアの突入を防ぐ機能層を形成したり、反射層や遮光層を形成したり、直流成分除去用機能層を形成したり、これらの複数の機能を兼ねた機能層を備えるように構成することもできる。なお、このような機能層は電流の流れを著しく妨げない範囲で適用可能である。
【０１３２】
なお、本実施の形態では、有機光電導スイッチング素子層３４として、デュアルＣＧＬ構造のものについて説明したが、デュアルＣＧＬ構造に限らず、例えば、その他の構造の有機光導電素子やアモルファスシリコン素子等のように、光吸収能と、吸収した光を吸収量に相当する電荷に変換する光電変換能を兼ねた光機能層であれば適用可能である。
【０１３３】
また、空間変調素子２０を駆動させる駆動装置２２は、上述した光入射側透明電極層３２と表示側透明電極層３８に接続するコネクタ２８と、駆動パルス生成部２９を備えている。駆動パルス生成部２９は、後述する制御部１４から入力された駆動波形出力のためのトリガ信号を検知し、該トリガ信号の検知によって駆動パルスを生成し、コネクタ２８を介して光入射側透明電極層３２と表示側透明電極層３８に駆動パルスを印加する。これにより、光入射側透明電極層３２と表示側透明電極層３８との間に電界を生じさせる。なお、このコネクタ２８は取り外し可能に構成されている。
【０１３４】
駆動パルス生成部２９は、例えば、ＲＯＭのような波形記憶部とＤＡ変換部とを有している。波形記憶部には、例えば、上述した図２に示されるような波形が記憶され、ＤＡ変換部はＲＯＭから読み出された波形をＤＡ変換して駆動パルスを生成する。なお、パルス発生回路のような電気回路的な方式でパルスを発生させるように構成する等のように駆動パルスを印加する手段であれば他の構成を適用することもできる。
【０１３５】
また、光書き込み部１２は、大別して、画像データに応じてパターンを生成するパターン生成部５０、パターン生成部５０において生成されたパターンを光のパターンとして空間変調素子２０の光入射側透明基板３０に照射する光照射部５２を備え、制御部１４から入力された指示に基き、画像データに応じて形成した光のパターンを空間変調素子２０の画像表示面側から照射して光書き込みを行う。
【０１３６】
パターン生成部５０としては、例えば、ＴＦＴを用いた液晶ディスプレイ、単純マトリックス型液晶ディスプレイ等の透過型ディスプレイを適用することができる。光照射部５２としては、蛍光ライト、ハロゲンランプ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ライト等、空間変調素子２０に光を照射できるものであれば適用できる。
【０１３７】
また、上述のように、パターン生成部５０と光照射部５２とは別体に設けた構成としてもよいし、一体に設けた構成としてもよい。一体に設けた構成とする場合、例えば、ＥＬディスプレイ、ＣＲＴ、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）などの発光型ディスプレイ等が適用できる。これらの他にも、空間変調素子２０に照射する光量、波長、及び、照射パターンを制御できる照明装置であれば、適用可能である。もちろん、光源は白色に限定されるわけではなく、フィルターを用いて得られる有色光とすることも可能である。
【０１３８】
制御部１４は、パーソナルコンピュータなどの外部機器と接続されており、外部機器から入力された画像データを表示用の画像データに変換すると共に、光書き込み部１２と駆動装置２２とを同期して制御する。例えば、外部機器から画像データが入力され、空間変調素子２０に書き込む書き込み指示があると、液晶表示素子層３６の時定数Ｄ及び有機光電導スイッチング素子層３４との大小関係に応じたトリガ信号を駆動装置２２に出力すると共に、入力された画像データを表示用の画像データに変換して光書き込み部１２に出力する。
【０１３９】
また、制御部１４は、光書き込み部１２による光照射時及び非光照射時のそれぞれにおいて、液晶表示素子層３６の時定数Ｄ及び有機光電導スイッチング素子層３４との大小関係に応じて決定される電圧波形に対応する閾値となるように、駆動装置２２が空間変調素子２０に印加する電圧の大きさ及び印加時間を決定して、駆動装置２２に駆動波形出力のためのトリガ信号を出力する。
【０１４０】
なお、制御部１４による光書き込み部１２及び駆動装置２２の駆動制御は、上述の図３に示したような、図２の電圧波形に対応する光照射の有無、液晶表示素子層３６の時定数Ｄ及び有機光電導スイッチング素子層３４の時定数Ｓの大小関係、液晶表示素子層３６のオンオフ状態の組み合わせと合致するように行なう。
【０１４１】
例えば、液晶表示素子層３６の時定数Ｄ及び有機光電導スイッチング素子層３４との大小関係が、非光照射時はＤ<<Ｓ、光照射時はＤ≧Ｓとなる第１の場合では、制御部１４は、非光照射時には、液晶表示素子層３６に対して相変化に必要な時間以上、かつ、閾値Ｖａ以上の印加電圧が印加されるように駆動装置２２にトリガ信号を出力する。また、光照射時には、液晶表示素子層３６に対して、閾値電圧Ｖｂに閾値電圧に達しない電圧値及び印加時間、電圧が印加されるように空間変調素子２０に印加する電圧の大きさ及び印加時間を制御する。或いは、波形なまりによって液晶表示素子層３６が閾値電圧Ｖｂ以下となるように制御を行う。
【０１４２】
また、液晶表示素子層３６の時定数Ｄ及び有機光電導スイッチング素子層３４との大小関係が、非光照射時はＤ＜Ｓ、光照射時はＤ≧Ｓとなる第２の場合では、制御部１４は、液晶表示素子層３６に対して、閾値電圧Ｖａよりも大きく、相変化に必要な大きさの電圧が常に印加されるように駆動装置２２にトリガ信号を出力しつつ、光照射時には、液晶表示素子層３６に対して、液晶表示素子層３６の相変化に必要な時間閾値以上電圧を印加し、非光照射時には閾値電圧以下になってから電圧オフになるまでの電圧降下により表示オフになる大きさの電圧値及び印加時間、液晶表示素子層３６に電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御する。
【０１４３】
ここでは、一例として２つの場合を挙げたが、本実施の形態の制御部１４は、上記の２つの場合に限らず、上記図３に示した全ての場合に応じて、前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、光書き込み部１２による光照射状態を制御する。
【０１４４】
また、本実施の形態では、有機光電導スイッチング素子層３４がデュアルＣＧＬ構造の有機光導電体とした場合について説明したが、勿論、本発明はデュアルＣＧＬ構造の有機光導電体に限らず、その他の構造の有機光導電体や、アモルファスシリコン等を有機光電導スイッチング素子層３４に適用することが可能である。
【０１４５】
【実施例】
まず、実施例を作製する前に、印加電圧および印加時間の条件を決めるため、観察実験を行なった。この観察実験は、インピーダンスマッチング制御の効果を検証するため、光書き込み型記録表示媒体の液晶表示素子層３６と同様の構成をもつ液晶表示素子セル３７、機能層、有機光電導スイッチング素子層３４と同様の構成を持つ有機光電導スイッチング素子セル３５の各セルを独立に作製し、液晶表示素子セル３７と有機光電導スイッチング素子セル３５の容量成分、抵抗成分を測定し、図６に示すように、その後液晶表示素子セル３７と有機光電導スイッチング素子セル３５とを電気的に直列に接続した状態で積層し、光照射時と非光照射時とのそれぞれにおいて液晶表示素子セル３７にかかる印加電圧、及び印加電圧に対応する反射率の変化をＸ線を用いて測定することにより行なった。
【０１４６】
光入射側透明基板３０及び表示側透明基板３１としてガラス基板、光入射側透明電極層３２及び表示側透明電極層３８としてＩＴＯ膜を形成した。このＩＴＯ膜はデュアルＣＧＬ構造における第１電極４０を兼ねている。
【０１４７】
有機光電導スイッチング素子セル３５は、下層側電荷発生層４２、電荷輸送層４４、上層側電荷発生層４６を順次作製したデュアルＣＧＬ構造をしており、観察実験では、最上層に液晶表示素子セル３７と接続するためのＡｕ電極３９ａを形成した。なお、抵抗は電荷発生層４２、４６および電荷輸送層４４の膜厚により調整し、容量成分は電荷輸送層４４の膜厚により調整した。
【０１４８】
液晶表示素子セル３７は、表示側透明電極層３８側から、表示素子である液晶層４７、透明電極基板４８、基板４９、及び遮光層３９ｂを順次作製した構造である。液晶表示素子セル３７の遮光層３９ｂ側が有機光電導スイッチング素子セル３５のＡｕ電極３９ａ側と対向するように配置すると共に、表示側透明電極層３８側から反射率が測定されるように配置される。
【０１４９】
液晶層４７には、閾値が４０Ｖ／５μｍから５０Ｖ／５μｍ程度のコレステリック液晶を用いた。この液晶表示素子セル３７に対して５ｍｓ以上４０Ｖ／５μｍから５０Ｖ／５μｍ程度の電圧を印加した後、５０Ｖ／５ｍｓ程度でのスピードで電圧降下させた。
【０１５０】
１０Ｖ程度まで降下させるとプレーナ状態となり１５％程度の高反射率となる (表示オン)。それ以下の電圧降下スピードではフォーカル状態となり、このときは低反射率となる(表示オフ)。抵抗成分については精製度を変えることにより調整した。
【０１５１】
また、制御部１４は、アンプに接続したパルスジェネレータより書き込みパルスを印加する構成とした。光書き込み部１２の光源としてはハロゲン光源を用いた。
【０１５２】
観察実験を行なった後に実施例を作製し、同様に反射率の変化をＸ線を用いて測定したのち、比較のために比較例を作成し反射率の変化をＸ線を用いて測定した。以下、観察例、実施例、比較例の順で説明する。
【０１５３】
(第１実施例)
(１)観察例１
まず、光入射側透明基板３０としてのガラス基板上に光入射側透明電極層３２としてＩＴＯ膜を作製した。このＩＴＯ膜付き透明基板上に、BenZimidazole Perylene(ＢＺＰ)を蒸着して０．０８μｍ厚程度のＢＺＰ膜となるように成膜し、下層側電荷発生層４２とした。
【０１５４】
この下層側電荷発生層４２の上層に、ビフェニルージアミン系材料 ７．２％、PolyCarbonate bisphenol-Z、(ポリ(4,4’-シクロヘキシリデンジフェニレンカーボネート)) １０．８％、及びモノクロロベンゼン８２％を混合した混合溶液を、モノクロベンゼンにより２倍希釈した希釈液を、スピンコート法により３μｍ厚程度の膜となるように塗布し、電荷輸送層４４とした。
【０１５５】
さらに、電荷輸送層４４の上層に、上述した下層側電荷発生層４２と同様の方法で、０．０８μｍ厚程度のＢＺＰ膜を成膜し、上層側電荷発生層４６とし、この上層側電荷発生層４６の上層に、スパッタによってＡｕ電極を作製して、有機光電導スイッチング素子セル３５を得た。
【０１５６】
この有機光電導スイッチング素子セル３５に３０μＷ／ｃｍ2の光を照射した状態(光照射時)でのインピーダンスは、容量成分１ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分２ＭΩ／ｃｍ2であり、よって時定数は２ｍｓである。また、１μＷ／ｃｍ2以下の光量でのインピーダンスは、容量成分１．２ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分８０ＭΩ／ｃｍ2であり、よって時定数は９６ｍｓである。
【０１５７】
また、表示側透明基板３１としてのガラス基板上に表示側透明電極層３８としてＩＴＯ膜を作製した。このＩＴＯ膜付き透明基板上に、接着剤付きの５μｍ径球状スペーサーハヤビーズＬ-２５（商品名；早川ゴム株式会社製）を湿式散布した後、別のＩＴＯ膜付きガラス基板をＩＴＯ膜がスペーサーに接触するように密着させ、セル枠を形成した。以上の工程を室温で行った後、セル枠を１１０℃に加熱して、３０分間保持しスペーサーと各フィルムを接着させてＯＰＣ液晶セル枠を得た。
【０１５８】
このＯＰＣ液晶セル枠に、ブルーの色光を選択反射するコレステリック液晶を注入し、液晶表示素子セル３７を得た。なお、注入したコレステリック液晶は、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶ＺＬＩ４３８９（商品名；メルク・ジャパン株式会社製）６４．９ｗｔ％、右旋性のカイラル剤ＣＢ１５（メルク・ジャパン株式会社製）１７．５ｗｔ％および右旋性のカイラル剤ＣＥ２（メルク・ジャパン株式会社製）１７．５ｗｔ％を混合してなる液晶である。得られた液晶表示素子セル３７のインピーダンスは、容量成分１ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分５０ＭΩ／ｃｍ2であり、よって時定数は５０ｍｓである。
【０１５９】
ここで、図７に、観察例１の液晶表示素子セル３７の印加電圧に対する反射率変化を示す。液晶表示素子セル３７の時定数は５０ｍｓ、光スイッチング素子は非光照射時９６ｍｓ、光照射時２ｍｓである。
【０１６０】
図７において、黒菱形で結んだグラフが非光照射時の反射率変化特性を示しており、白三角で結んだグラフが光照射時の反射率変化特性を示している。
【０１６１】
図７より明らかなように、この液晶表示素子セル３７は、非光照射時は２８０Ｖあたりに閾値を持つが、光照射時は明確な閾値を持たない。このため、非光照射時に１００Ｖ程度以下或いは２８０Ｖ程度以上の電圧の印加するか、光照射時に１００Ｖ以下電圧の印加することにより反射率２３％程度以上となり、表示オンとなる。逆に、非光照射時に１００Ｖ程度以上２８０Ｖ程度以下の電圧の印加するか、光照射時に１００Ｖ以上電圧の印加することにより反射率３％程度以下となり、表示オフとなる。
【０１６２】
なお、機能層として、容量成分４０ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分２ＫΩ／ｃｍ2の機能素子を、記録表示媒体の機能層と等価的に接続した場合についても反射率特性を測定したが、測定結果は機能素子を接続しない場合とほとんど変わらなかった。
【０１６３】
(２)実施例１
本実施例１では、光スイッチング素子として、交流電圧印加時の波形を評価するため有機光導電材料より構成したスイッチング素子セルを作製した。また、有機光導電材料より構成したスイッチング素子とメモリ性のある表示素子を一体で作製し、画像表示できることを確認するための装置を作製した。
【０１６４】
まず、光入射側透明基板３０としてのガラス基板上に光入射側透明電極層３２としてＩＴＯ膜を作製した。このＩＴＯ膜付き透明基板上に、BenZimidazole Perylene(ＢＺＰ)を蒸着して０．０８μｍ厚程度のＢＺＰ膜となるように成膜し、下層側電荷発生層４２とした。
【０１６５】
この下層側電荷発生層４２の上層に、ビフェニルジアミン系電荷輸送剤７．２％、PolyCarbonate bisphenol-Z、(ポリ(4,4’-シクロヘキシリデンジフェニレンカーボネート)) １０．８％、及びモノクロロベンゼン８２％を混合した混合溶液を、モノクロベンゼンにより２倍希釈した希釈液を、スピンコート法により３μｍ厚程度の膜となるように塗布し、電荷輸送層４４とした。
【０１６６】
さらに、電荷輸送層４４の上層に、上述した下層側電荷発生層４２と同様の方法で、０．０８μｍ厚程度のＢＺＰ膜を成膜して上層側電荷発生層４６とした。これにより、デュアルＣＧＬ構造の有機光電導スイッチング素子層３４を形成した。
【０１６７】
また、上層側電荷発生層４６の上層に、スピンコート法により１μｍ程度の厚さのポリビニルアルコールをバインダーとする金属酸化物系の遮光膜を塗布し乾燥させ、遮光層３９ｃを形成した。
【０１６８】
さらに、遮光層３９ｃの上層に、接着剤付きの５μｍ径球状スペーサーハヤビーズＬ-２５（商品名；早川ゴム株式会社製）を湿式散布した後、ＩＴＯ膜付きガラス基板をＩＴＯ膜がスペーサーに接触するように密着させ、セル枠を形成した。以上の工程を室温で行った後、セル枠を１１０℃に加熱して、３０分間保持しスペーサーと各フィルムを接着させてＯＰＣ液晶セル枠を得た。
【０１６９】
このＯＰＣ液晶セル枠に、ブルーの色光を選択反射するコレステリック液晶を注入し、液晶表示素子層３６を形成した。なお、注入したコレステリック液晶は、上述した観察例１と同様に、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶ＺＬＩ４３８９（商品名；メルク・ジャパン株式会社製）６４．９ｗｔ％、右旋性のカイラル剤ＣＢ１５（メルク・ジャパン株式会社製）１７．５ｗｔ％および右旋性のカイラル剤ＣＥ２（メルク・ジャパン株式会社製）１７．５ｗｔ％を混合してなる液晶である。なお、この空間変調素子２０はコネクタ２８により装置本体から容易に取り外し可能に構成されている。
【０１７０】
このような構成の空間変調素子２０を、図８に示すように、コネクタ２８に接続し、画像を入力するためにモノクロの等価型ＴＦＴ液晶２４を密着させ、そのＴＦＴ液晶２４の画像からパターン光を空間変調素子２０に照射する。同時に、駆動パルス生成部２９により５０Ｈｚ３００Ｖの矩形波を４パルス印加し、空間変調素子２０に画像を形成した。光量は、有機光電導スイッチング素子層３４に対して光照射エリアには３０μＷ／ｃｍ2、非光照射エリアには１μＷ／ｃｍ2の光が照射されるようにハロゲン光源２６からの射出光の光強度を調整した。
（３）比較例１
観察例１と同様の構成にして、観察例１の液晶表示素子セル３７の１／１００以下の抵抗成分値となるよう１０ｍＷ／ｃｍ2の光量を照射し、抵抗成分として２００ＫΩ／ｃｍ2、１ｎＦ／ｃｍ2を得た。非光照射時は観察例１と同様とした。これを用いて、印加電圧に対する反射率を求めた。その結果を図９に示す。
【０１７１】
図９において、黒菱形で結んだグラフが非光照射時の反射率変化特性を示しており、白四角で結んだグラフが光照射時の反射率変化特性を示している。
【０１７２】
（４）評価１
比較例１においても、観察例１においても記録は可能であったが、画像を記録するためには、観察例１が３０μＷ／ｃｍ2の高感度で記録できたのに対し、比較例１では１０ｍＷ／ｃｍ2の光量が必要であった。このことから、感度が大幅に改善されたことが明白である。
【０１７３】
従って、観察例１の液晶表示素子セル３７と有機光電導スイッチング素子セル３５とを一体化した実施例１では、観察例１と同様に３０μＷ／ｃｍ2で所望の画像が記録可能であった。この記録表示は１０００回繰り返してもほとんど劣化がなかった。記録電圧は２８０Ｖ以上であれはよく、１００Ｖ以上のマージンが確認できた。
【０１７４】
(第２実施例)
(１)観察例２
まず、光入射側透明基板３０としてのガラス基板上に光入射側透明電極層３２としてＩＴＯ膜を作製した。このＩＴＯ膜付き透明基板上に、TiO-phthalocyanineを蒸着して０．０４μｍ厚程度の膜となるように成膜し、下層側電荷発生層４２とした。
【０１７５】
この下層側電荷発生層４２の上層に、ビフェニルージアミン系材料 ７．２％、PolyCarbonate bisphenol-Z、(ポリ(4,4’-シクロヘキシリデンジフェニレンカーボネート)) １０．８％、及びモノクロロベンゼン８２％を混合した混合溶液を、モノクロベンゼンにより２倍希釈した希釈液を、スピンコート法により３μｍ厚程度の膜となるように塗布し、電荷輸送層４４とした。
【０１７６】
さらに、電荷輸送層４４の上層に、上述した下層側電荷発生層４２と同様の方法で、０．０４μｍ厚程度のphthaloyanine膜を成膜し、上層側電荷発生層４６とし、この上層側電荷発生層４６の上層に、スパッタによってＡｕ電極を作製して、有機光電導スイッチング素子セル３５を得た。
【０１７７】
この有機光電導スイッチング素子セル３５に３０μＷ／ｃｍ2の光を照射した状態(光照射時)でのインピーダンスは、容量成分０．６ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分６４ＭΩ／ｃｍ2であった。よって、時定数は３６ｍｓである。また、１μＷ／ｃｍ2以下の光量でのインピーダンスは、容量成分０．６ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分１００ＭΩ／ｃｍ2であった。よって、時定数は６０ｍｓである。
【０１７８】
また、上記と同様にしてＯＰＣ液晶セル枠を得、このＯＰＣ液晶セル枠に、ブルーの色光を選択反射する上述した観察例１と同様の組成のコレステリック液晶を注入し、液晶表示素子セル３７を得た。得られた液晶表示素子セル３７のインピーダンスは、容量成分１ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分５０ＭΩ／ｃｍ2であり、時定数は１０ｍｓである。
【０１７９】
つぎに容量成分４０ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分２ＫΩ／ｃｍ2の機能素子セルを接続した。この機能素子セルは、等価的に一体化した記録表示媒体の機能層として接続しているが、容量、抵抗値とも液晶表示素子セル３７及び有機光電導スイッチング素子セル３５にほとんど影響を与えない。
【０１８０】
ここで、図１０に、観察例２の液晶表示素子セル３７の印加電圧に対する反射率変化を示す。液晶表示素子セル３７の時定数は１０ｍｓ、光スイッチング素子は非光照射時６０ｍｓ、光照射時３６ｍｓである。
【０１８１】
図１０において、黒菱形で結んだグラフが非光照射時の反射率変化特性を示しており、白四角で結んだグラフが光照射時の反射率変化特性を示している。
【０１８２】
図１０より明らかなように、この液晶表示素子セル３７は、非光照射時は２９０Ｖあたりに閾値を持ち、光照射時は２５０Ｖあたりに閾値を持つ。このため、２５０Ｖから２９０Ｖの範囲では、光照射時は反射率２０％程度以上となり表示オンとなるが、非光照射時は反射率３％程度以下となり、表示オフとなる。
【０１８３】
(２)実施例２
本実施例２では、有機光導電材料からなる光スイッチング素子とメモリ性のある表示素子を一体で作製し、画像表示できることを確認するための装置を作製した。
【０１８４】
まず、ＩＴＯ膜付き透明基板上に、TiO-phthalocyanineを蒸着して０．０４μｍ厚程度の膜となるように成膜し、下層側電荷発生層４２とした。
【０１８５】
この下層側電荷発生層４２の上層に、ビフェニルジアミン系電荷輸送剤７．２％、PolyCarbonate bisphenol-Z、(ポリ(4,4’-シクロヘキシリデンジフェニレンカーボネート)) １０．８％、及びモノクロロベンゼン８２％を混合した混合溶液を、モノクロベンゼンにより２倍希釈した希釈液を、スピンコート法により３μｍ厚程度の膜となるように塗布し、電荷輸送層４４とした。
【０１８６】
さらに、電荷輸送層４４の上層に、上述した下層側電荷発生層４２と同様の方法で、０．０４μｍ厚程度のTiO-phthalocyanine膜を成膜して上層側電荷発生層４６とした。これにより、デュアルＣＧＬ構造の有機光電導スイッチング素子層３４を形成した。
【０１８７】
また、上層側電荷発生層４６の上層に、スピンコート法により１μｍ程度の厚さのポリビニルアルコールをバインダーとする金属酸化物系の遮光膜を塗布し乾燥させ、遮光層３９ｃを形成した。
【０１８８】
さらに、遮光層３９ｃの上層に、実施例１と同様にしてＯＰＣ液晶セル枠を作成し、このＯＰＣ液晶セル枠に、ブルーの色光を選択反射する、上述した観察例１と同様の組成のコレステリック液晶を注入し、液晶表示素子層３６を形成した。
【０１８９】
このような構成の空間変調素子２０を、図８に示すように、コネクタ２８に接続し、画像を入力するためにモノクロの等価型ＴＦＴ液晶２４を密着させ、そのＴＦＴ液晶２４の画像からパターン光を空間変調素子２０に照射する。同時に、駆動パルス生成部２９により５０Ｈｚ２８０Ｖの矩形波を４パルス印加し、空間変調素子２０に画像を形成した。光量は、有機光電導スイッチング素子層３４に対して光照射エリアには１００μＷ／ｃｍ2、非光照射エリアには１ｎＷ／ｃｍ2の光が照射されるようにハロゲン光源２６からの射出光の光強度を調整した。
（３）比較例２
観察例２と同様の構成にして、観察例２の液晶表示素子セル３７の１／１００以下の抵抗成分値となるよう１００ｍＷ／ｃｍ2の光量を照射し、抵抗成分として１００ＫΩ／ｃｍ2、１ｎＦ／ｃｍ2を得た。非光照射時は観察例２と同様である。
【０１９０】
（４）評価２
比較例２においても、観察例２においても記録は可能であったが、画像を記録するためには、観察例２が１００μＷ／ｃｍ2の高感度で記録できたのに対し、比較例２では１００ｍＷ／ｃｍ2の光量が必要であった。このことから、感度が大幅に改善されたことが明白である。
【０１９１】
従って、観察例２の液晶表示素子セル３７と有機光電導スイッチング素子セル３５とを一体化した実施例２では、観察例２と同様に１００μＷ／ｃｍ2で所望の画像が記録可能であった。この記録表示は１０００回繰り返してもほとんど劣化がなかった。
【０１９２】
(第３実施例)
(１)観察例３
まず、光入射側透明基板３０としてのガラス基板上に光入射側透明電極層３２としてＩＴＯ膜を作製した。このＩＴＯ膜付き透明基板上に、BenZimidazole Perylene(ＢＺＰ)を蒸着して０．０２μｍ厚程度のＢＺＰ膜となるように成膜し、下層側電荷発生層４２とした。
【０１９３】
この下層側電荷発生層４２の上層に、観察例１と同様にして３μｍ厚程度の電荷輸送膜を形成し電荷輸送層４４とした。
【０１９４】
さらに、電荷輸送層４４の上層に、上述した下層側電荷発生層４２と同様の方法で、０．０２μｍ厚程度のＢＺＰ膜を成膜し、上層側電荷発生層４６とし、この上層側電荷発生層４６の上層に、スパッタによってＡｕ電極を作製して、有機光電導スイッチング素子セル３５を得た。
【０１９５】
この有機光電導スイッチング素子セル３５に１００μＷ／ｃｍ2の光を照射した状態(光照射時)でのインピーダンスは、容量成分０．６ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分７ＭΩ／ｃｍ2であり、よって時定数は４．２ｍｓである。また、１μＷ／ｃｍ2以下の光量でのインピーダンスは、容量成分０．６ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分４２ＭΩ／ｃｍ2であった。よって、時定数は２５．２ｍｓである。
【０１９６】
また、上記と同様にしてＯＰＣ液晶セル枠を得、このＯＰＣ液晶セル枠に、ブルーの色光を選択反射する上述した観察例１と同様の組成のコレステリック液晶を注入し、液晶表示素子セル３７を得た。得られた液晶表示素子セル３７のインピーダンスは、容量成分１ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分４０ＭΩ／ｃｍ2であった。よって時定数は４０ｍｓである。
【０１９７】
つぎに容量成分４０ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分２ＫΩ／ｃｍ2の機能素子セルを接続した。この機能素子セルは、等価的に一体化した記録表示媒体の機能層として接続しているが、容量、抵抗値とも液晶表示素子セル３７及び有機光電導スイッチング素子セル３５にほとんど影響を与えない。
【０１９８】
ここで、図１１に、観察例３の液晶表示素子セル３７の印加電圧に対する反射率変化を示す。液晶表示素子セル３７の時定数は４０ｍｓ、光スイッチング素子は非光照射時２５．２ｍｓ、光照射時４．２ｍｓである。
【０１９９】
図１１において、白菱形で結んだグラフが非光照射時の反射率変化特性を示しており、黒四角で結んだグラフが光照射時の反射率変化特性を示している。
【０２００】
図１１より明らかなように、この液晶表示素子セル３７は、非光照射時は３９０Ｖあたりに閾値を持ち、光照射時は２４０Ｖあたりに第１閾値、２８０Ｖあたりに第２閾値を持つ。このため、２４０Ｖ程度から２８０Ｖ程度の範囲では、光照射時は反射率２０％程度以上となり表示オンとなるが、非光照射時は反射率３％程度以下となり、表示オフとなる。なお、ここで述べる第１閾値及び第２閾値は液晶表示素子セル３７そのものの閾値を示しており、液晶表示素子セル３７の第２閾値は、液晶表示素子セル３７が有機光電導スイッチング素子セル３５と電気的に直列に接続されているために現れる閾値であり、光書き込み型記録表示媒体としては第３の閾値である。
【０２０１】
また、２８０Ｖ程度から３９０Ｖ程度の範囲は、非光照射時及び光照射時の両方とも反射率３％程度以下となり、表示オフとなるが、３９０Ｖ程度よりも大きくなると、非光照射時は反射率２０％程度以上となり表示オンとなり、光照射時は反射率３％程度以下となり、表示オフとなる。
【０２０２】
すなわち、印加する電圧の大きさを変更するだけで容易にネガ記録とポジ記録の切り替えを行うことが可能である。
【０２０３】
(２)実施例３
本実施例３では、光スイッチング素子として、交流電圧印加時の波形を評価するため有機光導電材料より構成したスイッチング素子セルを作製した。また、有機光導電材料より構成したスイッチング素子とメモリ性のある表示素子を一体で作製し、画像表示できることを確認するための装置を作製した。
【０２０４】
まず、実施例１と同様にしてＩＴＯ膜付き透明基板上に、電荷発生層としてBenZimidazole Perylene(ＢＺＰ)を蒸着により０．０２μｍ厚程度の膜となるように成膜し、下層側電荷発生層４２とした。次に電荷輸送層として実施例１と同様にして３μｍ厚程度の電荷輸送膜を形成し電荷輸送層４４とした。
【０２０５】
さらに、電荷輸送層４４の上層に、上述した下層側電荷発生層４２と同様の方法で、０．０２μｍ厚程度のＢＺＰ膜を成膜して上層側電荷発生層４６とした。これにより、デュアルＣＧＬ構造の有機光電導スイッチング素子層３４を形成した。
【０２０６】
また、上層側電荷発生層４６の上層に、スピンコート法により１μｍ程度の厚さのポリビニルアルコールをバインダーとする金属酸化物系の遮光膜を塗布し乾燥させ、遮光層３９ｃを形成した。
【０２０７】
さらに、遮光層３９ｃの上層に、実施例１と同様にしてＯＰＣ液晶セル枠を作成し、このＯＰＣ液晶セル枠に、ブルーの色光を選択反射する、上述した観察例１と同様の組成のコレステリック液晶を注入し、液晶表示素子層３６を形成した。
【０２０８】
このような構成の空間変調素子２０を、図８に示すように、コネクタ２８に接続し、画像を入力するためにモノクロの等価型ＴＦＴ液晶２４を密着させ、そのＴＦＴ液晶２４の画像からパターン光を空間変調素子２０に照射する。同時に、駆動パルス生成部２９により５０Ｈｚ３００Ｖの矩形波を４パルス印加し、空間変調素子２０に画像を形成した。光量は、有機光電導スイッチング素子層３４に対して光照射エリアには１００μＷ／ｃｍ2、非光照射エリアには１ｎＷ／ｃｍ2の光が照射されるようにハロゲン光源２６からの射出光の光強度を調整した。
【０２０９】
（３）比較例３
比較例３として、上述した比較例１を転用した。
【０２１０】
（４）評価３
比較例３においても、観察例３においても記録は可能であったが、画像を記録するためには、観察例３が１００μＷ／ｃｍ2の高感度で記録できたのに対し、比較例２では１０ｍＷ／ｃｍ2の光量が必要であった。このことから、感度が大幅に改善されたことが明白である。
【０２１１】
従って、観察例３の液晶表示素子セル３７と有機光電導スイッチング素子セル３５とを一体化した実施例３でも、観察例３と同様に１００μＷ／ｃｍ2で所望の画像が記録可能であった。この記録表示は１０００回繰り返してもほとんど劣化がなかった。
【０２１２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高感度に記録表示が可能であり、かつ、書き込みパルス印加時間が短時間で記録表示が可能である、と言う効果が得られる。
【０２１３】
また、ポジ表示及びネガ表示の切り替えを容易に選択できる、と言う効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表示素子層と有機光電導スイッチング素子層とのインピーダンスミスマッチにより表示素子層に印加される電圧波形の変化を説明する波形図である。
【図２】表示素子層に印加される電圧波形及び閾値電圧の関係を示す説明図である。
【図３】図２の電圧波形に対応する光照射の有無、表示素子層の時定数Ｄ及び有機光電導スイッチング素子層の時定数Ｓの大小関係、表示素子層の状態との関係、及び表示パターンを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る光書き込み型記録表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図５】図４の有機光電導スイッチング素子層の概略構成を説明する部分断面図である。
【図６】観察例１〜観察例３の概略構成を示す説明図である。
【図７】観察例１の液晶表示素子セルの印加電圧に対する非光照射時及び光照射時のそれぞれにおける反射率変化を示すグラフである。
【図８】実施例１〜実施例３の概略構成を示す説明図である。
【図９】比較例１の液晶表示素子セルの印加電圧に対する非光照射時及び光照射時のそれぞれにおける反射率変化を示すグラフである。
【図１０】観察例２の液晶表示素子セルの印加電圧に対する非光照射時及び光照射時のそれぞれにおける反射率変化を示すグラフである。
【図１１】観察例３の液晶表示素子セルの印加電圧に対する非光照射時及び光照射時のそれぞれにおける反射率変化を示すグラフである。
【図１２】従来の表示素子と光スイッチング素子とを用いた光書き込み型の記録表示媒体の一般的な概略構成を示す説明図である。
【図１３】表示素子と光スイッチング素子とを備えた光書き込み型の記録表示媒体を電気的に表わした回路である。
【図１４】従来の光書き込み型記録表示媒体の印加電圧に対する非光照射時及び光照射時のそれぞれにおける反射率変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 記録部
１２ 光書き込み部
１４ 制御部
２０ 空間変調素子
２２ 駆動装置
２４ ＴＦＴ液晶
２６ ハロゲン光源
２８ コネクタ
２９ 駆動パルス生成部
３０ 光入射側透明基板
３１ 表示側透明基板
３２ 光入射側透明電極層
３４ 有機光電導スイッチング素子層
３５ 有機光電導スイッチング素子セル
３６ 表示素子層
３７ 液晶表示素子セル
３８ 表示側透明電極層
３９ａ 電極
３９ｂ、３９ｃ 遮光層
４０ 第１電極
４１ 第２電極
４２ 下層側電荷発生層
４４ 電荷輸送層
４６ 上層側電荷発生層
４７ 液晶層
４８ 透明電極基板
４９ 基板
５０ パターン生成部
５２ 光照射部
【発明の属する技術分野】
本発明は、光書き込み型記録表示装置に係り、特に、光スイッチング素子と表示素子を組み合わせた光書き込み型記録表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光導電光スイッチング素子と表示素子等の機能素子とを組み合わせた光書き込み型空間変調デバイスが開発され、ライトバルブとしてプロジェクター等に実用化されているほか、"液晶空間変調器と情報処理"液晶, Vol.2,No.1, '98,ｐ３−ｐ１８にあるように、光情報処理の分野にも可能性が検討されている。
【０００３】
また、例えば、H.Yoshida,T.Takizawaら"Reflective Display with Photoconductive Layer and a Bistable, Reflective Cholesteric Mixture" SID '96 APPLICATIONS DIGESTｐ５９にあるように、コレステリック液晶よりなる表示素子とアモルファスシリコンよりなる光スイッチング素子とを備えた記録表示媒体や、メモリ性のある液晶素子と有機感光体を積層した画像入力システムであるエルグラフィシステムなどが、光書き込み型の記録表示媒体として研究されている。
【０００４】
このような光書き込み型の記録表示媒体の表示素子に用いる表示材料としては、コレステリック液晶の他に、ネマチック液晶、ツイストネマチック液晶、スーパーツイスト液晶、スメクチック液晶などの液晶材料や、表面安定化強誘電液晶、前述したような液晶材料をポリマー分散化したポリマー分散化液晶、前述したような液晶材料をカプセル化したカプセル化液晶などが知られている。
【０００５】
ところで、このような光書き込み型の記録表示媒体において、メモリ性を有する表示材料より構成した表示素子を備えるものは、記録表示の保持に電力を必要とせずに、表示状態を保持することができる。そのため、デジタル情報を記録表示した後、書き込み装置から切り離しても表示状態が保持されるので、書き込み装置から切り離して持ち歩くことも可能であり、電子ペーパ媒体として注目されている。
【０００６】
メモリ性を有する表示材料としては、例えば、コレステリック液晶、強誘電液晶や、ポリマー分散化液晶、カプセル化液晶が存在しており、これらの表示材料を、電源と切り離し可能な記録表示媒体などへ応用することが検討されている。
【０００７】
特に、コレステリック液晶もしくはコレステリック液晶をカプセル化したコレステリックカプセル化液晶は、選択反射性を持つため、色選択のためのフィルタ等が不要であり、かつ、外部単電極を用いてカラー表示も可能であると言う点から、特に注目されている表示素子材料である。
【０００８】
一方、光書き込み型の記録表示媒体の光スイッチング素子に用いられる素子としては、電子写真用感材として提案され実用化されているアモルファスシリコン(以下、ａ−Ｓｉ:Ｈと称す。)や有機感光体(以下、ＯＰＣと称す。)などが知られている。なお、ＳｅやＣｄＳなどの光感光体も光スイッチング素子として使用可能であるが、これらはいずれも環境および人体に非常に有害な材料であるため、現在はほとんど用いられていない。
【０００９】
ａ−Ｓｉ:Ｈは、電子写真用の感光体材料として実用化されており、高感度、高硬度などの特徴を有する。しかしながら、製造方法が化学気相法(ＣＶＤ)であり設備が大規模であることと、膜形成時間が数μｍ／ｈと低速であるため、製造コストが高いと言う難点がある。そのため、現在では、低価格で高感度を有するＯＰＣに取って代わられている。
【００１０】
このような表示素子と光スイッチング素子とを備えた光書き込み型の記録表示媒体の一般的な概略構成を図１２に示す。図１２において、光書き込み型の記録表示媒体７０は、導電性基板６０、該導電性基板６０上にＯＰＣからなる電荷発生層(ＣＧＬ)６２、及び、ＯＰＣからなる電荷輸送層(ＣＴＬ)６４が順に積層された構成である。なお、ＯＰＣからなる電荷発生層６２は光スイッチング素子層の機能を有し、光の照射により層内にホールと電子を生じる。電荷輸送層６４は、電荷を輸送する機能を持つＯＰＣから構成されており、電荷発生層６２で発生した電子又はホールを一方向又は双方向に輸送する働きを持つ。
【００１１】
このような構成の記録表示媒体７０を用いて画像を形成する場合、まず、電荷輸送層６４側の表面をイオンをチャージした後、前記表面に画像データに応じた分布の光を照射する。表面に光が照射されると、内部の電荷発生層６２内において、波長、光量に応じた量のホール及び電子が発生する。発生したホール及び電子のうちの一方は、電荷発生層６２側の表面にチャージされたイオンに引き付けられ、電荷輸送層６４を通じて電荷発生層６２側の表面側に移動していき、前記表面のイオンによる電荷を打ち消す。
【００１２】
すなわち、光を照射された部分は電荷が消滅し、光が照射されていない部分は電荷が残留することになる。この後、帯電したトナーを、電荷輸送層６４側の表面に供給すると、電荷が残留した部位にのみトナーが付着するので、電荷輸送層６４側の表面に付着したトナー像を紙等の記録媒体に転写・定着することにより、画像が得られる。
【００１３】
Japan Hardcopy '96 Fall Meeting ｐ２５には、このような構成の表示媒体を、静電型画像記録システムの記録表示媒体として用いたエルグラフィシステム（以下、エルグラフィと称す。）が提案されている。
【００１４】
エルグラフィは写真の現像システムに変わり、簡易にカメラ等で撮影した画像を高精度に再生するシステムとして注目されている。このエルグラフィにおいて、記録表示媒体は、通常、メモリ性のある液晶よりなる液晶層及びＯＰＣ層を組み合わせた構成であり、ＯＰＣ層を光スイッチング素子として用い、記録表示媒体に直流電圧を印加すると共に光を選択的に照射してＯＰＣ層内に電荷を発生させ、ＯＰＣ層が電荷を液晶層に転送することにより電界を液晶層に印加して液晶分子を配向させ、保存可能な画像を表示する構成である。
【００１５】
エルグラフィでは、主に記録専用として利用するためのものであるので、書き換えは行わないが、画像を書き換えることも可能である。画像を書き換える場合は、例えば、Japan Hardcopy '96 Fall Meeting ｐ２５にあるように熱的に画像を消去して、再び上述した記録処理を行なえば良い。
【００１６】
ところで、エルグラフィのような構造では、交流駆動が有効ではないため、繰り返し記録性が課題となる。すなわち、通常、電荷輸送層を構成する電荷輸送性材料は電子吸引性材料か電子供与性材料が使われるため、電荷輸送層による輸送は電子またはホールのどちらか一方に限られる。そのため、このような電荷輸送層を備えた光スイッチング素子は整流作用を持つこととなる。
【００１７】
従って、この整流作用のため、正と負の二つの極性の電界のうち、一方の極性の電界印加が困難であり、これは、実質的に直流のバイアスが液晶に加えられることと等価である。そのため、このバイアスによって液晶内イオンが電極近傍に移動し、これにより電極近傍に発生する電界によってスイッチングが困難になり、画像焼き付きが発生してしまうという問題がある。
【００１８】
そのため、通常、液晶内のイオンの移動による画像の焼き付きを防ぐために正負の交流電界を印加する。もちろん、電荷輸送性材料の中でも、ポリビニルカルバゾールのように両極性の輸送が可能なものもあるが、感度に問題があり、ほとんど実用化されていない。
【００１９】
ところで、このような光書き込み型変調素子、或いは、光書き込み型記録表示媒体の従来の記録原理は、例えば、"O plus E'97 No206 PP115-119"に記載されているが、下記のようになる。
【００２０】
すなわち、光書き込み型変調素子、或いは、表示媒体は、図１３(Ａ)及び図１３（Ｂ）に示すように、ある種の閾値を持つ表示素子と光スイッチング素子が直列に接続され、両端から電圧が印加されている。表示素子８０及び光スイッチング素子８２のそれぞれの容量成分は光量に対してほぼ一定であるため、抵抗成分によりインピーダンスを制御することができる。
【００２１】
表示素子８０及び光スイッチング素子８２のインピーダンスによる分圧比を制御することにより、表示を制御する。
【００２２】
特に、光スイッチング素子層のインピーダンスを低くする、すなわち、低抵抗化については、従来、SID 96 APPLICATIONS DIGEST ｐ５９−ｐ６０にあるように、電気等価回路的に『導体化した状態』を用いている。
【００２３】
なお、ここで述べる『導体化した状態』とは、光照射により、光スイッチング素子層の抵抗成分が著しく小さくなって低インピーダンス化された状態であり、電気的等価回路としては導体とみなせるほどの低抵抗化した状態になることである。数値的には表示素子層の抵抗成分に比べて、概ね１／１００程度の抵抗成分比となる状態を示す。
【００２４】
この状態では容量成分の影響は非常に小さく限定されたものとなる。これにより、表示素子への分圧が高くなり、結果として表示素子層の閾値以上に電圧が達して表示オンとなる。このような機構であるため、光スイッチング素子としては光照射時に抵抗成分値がなるべく小さくなることが求められた。
【００２５】
また、表示オフとするためには、逆にインピーダンスが高い状態が求められるので、例えば、特開平１０‐２０３２８号公報にも記載されているように、光照射時は抵抗成分値が低く、非光照射時は抵抗成分値が高い光スイッチング素子が求められている。
【００２６】
このような光スイッチング素子としては、例えば、APPLIED OPTICS ｐ６８５９−ｐ６８６８に記載されているように、光スイッチング素子にａ−Ｓｉ:Ｈを用い、表示素子に強誘電液晶を用いたものがある。
【００２７】
Ａ−Ｓｉ:Ｈは、１ｍＷ／ｃｍ2の光照射により、抵抗成分の抵抗率を１．０×１０11Ωｃｍから１．０×１０8Ωｃｍまで下がる材料である。一方、表示素子層の抵抗率は＞１．０×１０10Ωｃｍであるため、光照射時は光スイッチング素子層のインピーダンスは導体化した状態となる。
【００２８】
すなわち、光照射時に光スイッチング素子が導体化するため、表示素子層の印加電圧が高くなり、その結果、表示オンとなる。逆に、非光照射には、光スイッチング素子層のインピーダンスが高くなり、表示素子にかかる印加電圧が低下して、表示素子層の閾値以下になれば、表示オフとなる。
【００２９】
従って、光照射時に光スイッチング素子が導体化して表示素子に閾値以上の電圧が印加されると共に、非光照射に光スイッチング素子層のインピーダンスが高くなって表示素子に閾値以下の電圧が印加されるように設計することにより、表示部のオン／オフスイッチングを制御している。なお、表示部のオン／オフスイッチングは光照射および非光照射を選択的に行うことにより実行できる。
【００３０】
ところで、上述したメモリ性を有する表示材料より構成した表示素子を備える切り離し可能な記録表示媒体として、表示素子にコレステリック液晶を用い、光スイッチング素子にａ−Ｓｉ:Ｈを用いた光書き込み型記録表示媒体が、例えば、SID 96 APLLICATIONS DIGEST ｐ５９-ｐ６２等で提案されている。
【００３１】
図１４に、この光書き込み型記録表示媒体の外部からの印加電圧に対する反射率特性を示す。この光書き込み型記録表示媒体では、光スイッチング素子層は光照射時は導体化されており分圧が小さくなるので、電圧印加時の閾値は低くなり(すなわち、低閾値Ｖａ)、非光照射時は抵抗が高くなって高インピーダンス化されるため、閾値は高くなる(すなわち、高閾値Ｖｂ)。
【００３２】
従って、図１４に示すように、印加電圧Ｖｃは、Ｖａ＜Ｖｃ＜Ｖｂと設定されており、これに光照射を選択的に行うことにより画像記録を行なう構成となっている。なお、インピーダンスの変動による分圧は、表示素子層の閾値に対して、表示オン時は閾値以上に、表示オフ時は閾値以下になるように設計されている。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような記録においては、分圧がインピーダンスによる分圧比に近づくまでに時間がかかるので、分圧がインピーダンスによる分圧比に近づくまでの間、記録パルスを印加している必要がある。
【００３４】
また、光書き込み時に光スイッチング素子層を低インピーダンス化するために、多くの光量が必要となる、という問題がある。
【００３５】
従来では、光照射時には条件の許す限りできるだけ多くの光量を照射して抵抗成分を下げていたが、特に、光スイッチング素子に、Ｂｉ12ＳｉＯ20素子や有機光感光体素子用いた場合は、非光照射時の抵抗成分が非常に大きく光スイッチング素子層の抵抗を導電化するために大光量が必要となってしまう。例えば、有機光感光体の抵抗成分は通常１００ＭΩ／ｃｍ2以上、しばしば１ＧΩ／ｃｍ2以上であり、これらを例えば１ＭΩ／ｃｍ2以下にするには１ｍＷ／ｃｍ2以上必要になる。
【００３６】
また、パルス印加時間が長いという問題も生じる。すなわち、非光照射時の光スイッチング素子あるいは表示素子層の時定数が長いため、印加電圧が静定するまで電圧印加を持続する必要がある。
【００３７】
例えば、前述したコレステリック液晶表示素子とａ−Ｓｉ:Ｈ光スイッチング素子との組み合わせからなる光書き込み型変調素子の場合、抵抗は１０ＭΩ／ｃｍ2程度、容量は４ｎＦ／ｃｍ2程度であるため、時定数は４０ｍｓ程度となり、インピーダンスの抵抗成分比に達するまでは１６０ｍｓ程度必要となる。
【００３８】
また、光スイッチング素子に有機光感光体を適用した場合、通常、暗抵抗時、すなわち非光照射時は、抵抗が１ＧΩ／ｃｍ程度、容量が１ｎＦ／ｃｍ2程度にもなる。この場合、時定数は１秒と非常に長くなってしまう。それだけでなく、表示素子に液晶材料を用いた場合、表示を高性能化するために液晶内のイオンを除去することがあり、このような構成では、抵抗成分が数十ＭΩ／ｃｍ2以上になり、かつ容量成分は０.１ｎＦ／ｃｍ2以上から数十ｎＦ／ｃｍ2となるため、時定数が数百ｍ秒から１秒程度になってしまう。
【００３９】
さらに、別の問題として、従来の記録方法では、書き込み画像に対しポジ記録しかできないという問題がある。なお、ポジ記録とは、光照射時が明るくなって表示オンとなり、かつ、非光照射時が暗くなって表示オフとなる記録方法であり、逆に、ネガ記録とは、光照射時が暗くなって表示オフとなり、非光照射時が明るくなって表示オンとなる記録方法である。また表示オンとは反射型の場合、高反射率状態を示し、透過なら高光透過率状態を示し、表示オフとは反射型の場合、低反射状態を示し、透過型では低透過率状態を示す。
【００４０】
以上のことから、本発明は、高感度に記録表示が可能であり、かつ、書き込みパルス印加時間が短時間で記録表示が可能な光書き込み型記録表示装置を提供することを目的とする。また、ポジ表示及びネガ表示の切り替えを容易に選択できる光書き込み型記録表示装置を提供することも目的とする。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１の光書き込み型記録表示装置は、メモリ性を有する所定インピーダンスの表示素子層と、光照射によりインピーダンスが変化し、前記表示素子層に積層されて電気的に直列接続された光スイッチング素子層と、を備えた光書き込み型記録表示媒体と、前記光書き込み型記録表示媒体に画像情報に応じて変換したパターン光を照射する光照射手段と、前記光書き込み型記録表示媒体に所定のパルス電圧を印加する印加手段と、前記表示素子層の所定インピーダンスと、前記光照射手段からの光照射量に応じて変化する前記光スイッチング素子層のインピーダンスとの大小関係に応じて前記印加手段によるパルス電圧を制御することにより、前記表示素子層に印加される電圧のパルス波形及び電圧値を制御して前記光書き込み型記録表示媒体の表示状態を制御する駆動制御手段と、を備え、前記光書き込み型記録表示媒体は、非光照射時の光スイッチング素子層の時定数が表示素子層の時定数よりも大きく、かつ、光照射時の光スイッチング素子層の時定数が表示素子層の時定数と同程度又は表示素子層の時定数よりも小さくなるように構成され、前記駆動制御手段は、前記非光照射時には、前記表示素子層が相変化に必要な時間以上、かつ、前記表示素子層に対して閾値以上の印加電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加するパルス電圧を制御すると共に、前記光照射時には、前記表示素子層が閾値電圧に達しないように電圧値及び印加時間を制御する、或いは、波形なまりによって前記表示素子層が閾値電圧以下となるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加するパルス電圧を制御することを特徴とする。
【００４２】
すなわち、請求項１に記載の発明では、駆動制御手段が前記表示素子層のインピーダンスと前記光照射手段からの光照射量に応じて変化する前記光スイッチング素子層のインピーダンスとの大小関係に応じて、前記表示素子層に印加される電圧のパルス波形及び電圧値を制御することにより、光書き込み型記録表示媒体の表示状態（すなわち、表示のオンオフ）を制御する。
【００４３】
表示素子層に印加する電圧のパルス波形を制御する手段としては、例えば電気的に任意波形を作って制御するパルス波形作成方法、表示素子層のインピーダンスと光スイッチング素子層のインピーダンスとを合わせる(インピーダンスマッチングを行なう)方法等を適用できる。好ましくは、インピーダンスマッチングを行なう方法を用いると良い。
【００４４】
また、表示素子層及び光スイッチング素子層の少なくとも一方の時定数を制御することによって、前記表示素子層のインピーダンスと前記光スイッチング素子層のインピーダンスとの大小関係を変え、インピーダンスマッチングを行なうことができる。時定数は、抵抗成分の変化や容量成分を変化させることにより制御できる。
【００４５】
例えば、レーザ光を光スイッチング素子に入射吸収させ、光スイッチング素子に相変化などを生じさせることによって発生した温度増加により光スイッチング素子層の抵抗成分を変化させたり、容量成分を変化させることができるので、レーザ光の照射量及び時間に応じて時定数を制御することができる。
【００４６】
また、別の方法として、光スイッチング素子層を光導電体材料より構成し、前記駆動制御手段は、前記光照射手段からの光照射量を制御して、該光照射量に応じて光スイッチング素子層内に発生する電荷量を制御することにより、スイッチング素子層の抵抗成分を変化させ、時定数を制御することができる。
【００４７】
特に、光スイッチング素子層を光導電体材料より構成して時定数を制御する構成は、記録時間、繰り返し性などの信頼性から好適である。
【００４８】
このように、表示素子層と光スイッチング素子層の光照射によるインピーダンスのミスマッチを調整してマッチするように制御するインピーダンスマッチングにより表示制御を行うことができる。
【００４９】
ここで、インピーダンスのミスマッチングについて説明する。一般に、容量は光照射によってもほとんど変化しないため、インピーダンスマッチングによる波形制御は抵抗成分を変化させることにより行う。
【００５０】
表示素子層と光スイッチング素子層が直列に接続されているときにパルスを印加した場合、矩形パルスを印加した場合であっても、表示素子層に印加される電圧波形は、矩形にはならない。これは、表示素子層と光スイッチング素子層のそれぞれは、概ね抵抗成分と容量成分とが並列に繋がった回路として表わすことができ、このような回路が直列に接続された場合、最初は容量成分に依存した容量分割となるが、時間の経過と共に抵抗成分に依存した抵抗分割になるためである。
【００５１】
ここで、図１に表示素子層と光スイッチング素子層が直列に接続されているときの光スイッチング素子層に対する電圧の印加状態に応じた表示素子層に印加される電圧の概念図を示す。図は正負の矩形パルスを５パルスづつ印加したときの表示素子層に印加される電圧波形を示している。なお、容量がほぼ同等の例をここでは示している。
【００５２】
表示素子層のインピーダンスＤに比べ、光スイッチング素子層Ｓのインピーダンスが著しく大きい場合(Ｄ<<Ｓ)、表示素子層にかかる電圧波形は図１（Ａ）のように微分波形に近い形状となる。これは通常、抵抗成分が非常に大きくなるため、光スイッチング素子層がコンデンサ的になるためである。最終パルスのあとにオーバーシュートが観察できる。
【００５３】
表示素子層のインピーダンスＤに比べ光スイッチング素子層のインピーダンスＳが大きい場合(Ｄ<Ｓ)、電圧波形は図１（Ｂ）のようになる。このときは通常抵抗成分が数倍から数十倍程度である。
【００５４】
さらに光スイッチング素子層の抵抗成分が下がり、表示素子層のインピーダンスＤと光スイッチング素子層のインピーダンスＳとが一致する場合(Ｄ＝Ｓ)は、電圧波形は図１（Ｃ）のように矩形パルスがそのまま印加される。もちろん、光スイッチング素子層のインピーダンスと表示素子層のインピーダンスとが厳密に一致しなくても１／２から２倍程度では通常、一致するに等しい波形が得られる。
【００５５】
さらに、光スイッチング素子層の抵抗成分が下がり、光スイッチング素子層のインピーダンスＳが表示素子層のインピーダンスＤよりも小さくなる場合(Ｄ>Ｓ)は、電圧波形は図１（Ｄ）のようになり、波形がなまった形となる。これは通常数分の一から数十分の一程度の抵抗値で生じる。
【００５６】
そして、さらに光スイッチング素子層の抵抗成分が下がり、光スイッチング素子層のインピーダンスＳが表示素子層のインピーダンスＤよりも著しく小さくなる場合(Ｄ>>Ｓ)は、光スイッチング素子が導電体と等価になるため、表示素子層に印加される電圧波形は図１（Ｅ）のように印加電圧パルスと等しくなる。もちろん、機能膜が具備されている場合は、その分の電圧降下が生じるが、通常は表示媒体や、光スイッチング素子層に比べ、インピーダンスは小さく、影響は少ない。また、機能膜が具備されている場合であっても光照射による変化も少なく、表示素子に印加される波形への影響も少ない。
【００５７】
次にこれらの電圧波形を用いて、光書き込み型記録表示媒体の記録表示制御について説明する。図２に光書き込み型記録表示媒体の表示素子層に印加される電圧波形の模式図を光照射時と非光照射時とのそれぞれについて示す。なお、実際印加電圧は交流駆動であり、正負のパルスが印加されるので複数の波形が観察される。ここでは説明のため、最終波形のみ示す。
【００５８】
なお、図３に図２の電圧波形に対応する光照射の有無、表示素子層の時定数Ｄ及び光スイッチング素子層の時定数Ｓの大小関係、表示素子層のオンオフ状態、及び表示パターンを示す。
【００５９】
まず、前記光書き込み型記録表示媒体において、非光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも著しく大きく（Ｓ>>Ｄ）、かつ、光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄと同程度（Ｓ≒Ｄ）又は表示素子層の時定数Ｄよりも小さく（Ｓ＜Ｄ）なるように構成された第１の場合では、請求項１に記載したように、前記駆動制御手段は、前記非光照射時には、前記表示素子層が相変化に必要な時間以上、かつ、前記表示素子層に対して閾値以上の印加電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、前記光照射時には、前記表示素子層が閾値電圧に達しない電圧値及び印加時間、電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御する、或いは、波形なまりによって前記表示素子層が実効的に閾値電圧以下となるように制御を行う。
【００６０】
すなわち、第１の場合では、非光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ａ）のように微分波形に近い形状となり、光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ｂ)のように矩形パルス形状か、或いは若干矩形パルスが右上がりに変形した形状となる。
【００６１】
そのため、第１の場合では、駆動制御手段は、閾値が図２（Ａ）及び図２（Ｂ)に示したＶthとなるように電圧を印加することにより、非光照射時に表示素子層が表示オンとなり、光照射時に表示素子層が表示オフとなるネガ記録を行うことができる。すなわち、図２（Ａ）及び図２（Ｂ)のような波形プロフィールおよび閾値に対応して印加電圧を設定することにより、ネガ記録を行うことが可能である。このように制御することにより感度が特に高く、かつマージンが広い記録装置を得ることができる。
【００６２】
このとき、駆動制御手段は、表示素子層の相変化に必要な時間パルスを印加する。相変化に必要な時間は、例えば、表示素子層にコレステリック液晶を用いた場合は１ｍｓから１０ｍｓ程度、強誘電液晶では１ｍｓ以下である。
【００６３】
また、閾値以下に印加電圧が下がってから表示オフとなるまでの間の電圧プロフィールにより、表示がオフにならないようパルス印加時間を選択する必要がある。この時間は通常１ｍｓから１００ｍｓの間となる。
【００６４】
なお、駆動制御手段が、印加電圧が閾値以下に下がってから表示オフとなるまでの間の電圧プロフィールにより、表示オフになるようなパルスを印加し、かつ、閾値が図２（Ｂ)に示したＶthとなるような大きさの電圧を印加するような制御を行なうことにより、ポジ記録を行うことも可能である。
【００６５】
この場合、光スイッチング素子層の時定数Ｓが小さいとき、閾値以上に相変化に必要な時間だけ印加されていればよい。なお、光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄに比べて小さいときは、表示オフ時に波形なまりが生じるため、表示オンに対する影響を小さくするような印加電圧に制御する。
【００６６】
波形なまりの影響は例えばコレステリック液晶では閾値以下となってから概ね４Ｖ／μｍ程度以下になるまでの時間が１０ｍｓ以上かかると影響が現れ、例えば反射率が低下する。
【００６７】
このように請求項１の発明では、画像データを反転した反転光パターンを形成せずとも背景が明るく画像部分が暗いポジ画像を表示することができる。
【００６８】
また、波形なまりによって前記表示素子層が閾値電圧以下となるように制御を行って表示オフとする場合は、閾値を図２（Ａ）及び図２（Ｂ)に示したＶthになるように印加電圧を設定することにより、非照射時に表示オンとし、照射時に表示オフとするネガ記録が可能になる。
【００６９】
これは、例えば、コレステリック液晶では閾値以下になってから概ね４Ｖ／μｍ程度以下になるまでの時間を１０ｍｓ以上とすることで可能となる。これは電圧を所望の値に設定することで容易に達成できる。
【００７０】
次に、前記光書き込み型記録表示媒体において、非光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも大きく（Ｓ＞Ｄ）、かつ、光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄと同程度（Ｓ≒Ｄ）又は表示素子層の時定数Ｄよりも小さく（Ｓ＜Ｄ）なるように構成された第２の場合では、前記駆動制御手段は、前記表示素子層に対して閾値電圧よりも大きく、相変化に必要な大きさの電圧が常に印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、前記光照射時には前記表示素子層の相変化に必要な時間閾値以上電圧が印加され、前記非光照射時には、閾値以下になってから電圧オフになるまでの電圧降下により前記表示素子層が表示オフになる大きさの電圧値及び印加時間電圧が印加されるように、前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御する。
【００７１】
第２の場合では、非光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ｃ）のように図２（Ａ）の波形が変形した形状となり、光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ｄ)のように矩形パルス形状か、或いは若干矩形パルスが右上がりに変形した形状となる。
【００７２】
第２の場合では、光照射及び非光照射のいずれの場合も、前記駆動制御手段は、閾値電圧よりも大きく、相変化に必要な大きさの電圧を印加しているが、前記光照射時には相変化に必要な時間閾値以上電圧を印加し、前記非光照射時には閾値電圧以下になってから電圧オフになるまでの電圧降下により表示オフになる大きさの電圧値及び印加時間となるように制御しているため、光照射時の表示素子層が表示オンとなり、非光照射時の表示素子層がオフとなるポジ記録を行うことが可能である。
【００７３】
この場合、表示素子層としては、電圧オフ時の急峻性により表示制御が可能なコレステリック液晶およびそのカプセル化液晶が特に好適であり、好ましい。また、光スイッチング層としては、有機光導電体が非光照射時のインピーダンスが高く効果的であるので好適である。
【００７４】
さらに、前記光書き込み型記録表示媒体において、非光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓ及び表示素子層の時定数Ｄが同程度（Ｓ≒Ｄ）であり、かつ、光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも小さく（Ｓ＜Ｄ）なるように構成された第３の場合では、請求項２に記載したように、前記駆動制御手段は、前記非光照射時には、前記表示素子層が相変化に必要な時間以上前記表示素子層に対して閾値以上の印加電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、前記光照射時には、波形なまりによって前記表示素子層が実効的に閾値電圧以下となるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御する。なお、『実効的に閾値電圧以下』とは、電圧降下のプロフィールが急峻でないために、閾値以上に電圧印加された効果が消失してしまい、結果として表示特性が劣化し、閾値電圧以下の印加と等価なオフ状態となることを意味している。
【００７５】
第３の場合では、非光照射時に印加される電圧波形は図２（Ｅ）のように矩形パルス形状となり、光照射時に印加される電圧波形は図２（Ｆ)のようになる。
【００７６】
そのため、第３の場合では、前記駆動制御手段が前記非光照射時には相変化に必要な時間以上に閾値以上の電圧を印加して表示オンとし、前記光照射時には波形なまりにより表示オフとするように、閾値電圧を設定することによりネガ記録を行うことができる。
【００７７】
また、第３の場合では、前記駆動制御手段が前記非光照射時には、前記表示素子層に対して閾値電圧以下の電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、前記光照射時には、前記表示素子層が相変化に必要な時間以上前記表示素子層に対して閾値以上の印加電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御することによりポジ記録を行うこともできる。
【００７８】
また、前記光書き込み型記録表示媒体において、非光照射時及び光照射時の両方において光スイッチング素子層の時定数Ｓよりも表示素子層の時定数Ｄが大きく（Ｓ＞Ｄ）なるように構成された第４の場合では、駆動制御手段は、前記光照射時に、前記表示素子層が相変化に必要な時間以上前記表示素子層に対して閾値以上の印加電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御する。また、前記非光照射時には、前記表示素子層が相変化に必要な時間より短い電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御する。
【００７９】
この場合では、非光照射時に印加される電圧波形は図２（Ｇ）に示すような形状となり、光照射時に印加される電圧波形は図２（Ｈ)のような形状となる。そのため、前記光照射時には相変化に必要な時間以上に閾値以上の電圧を印加して表示オンとし、前記非光照射時には波形なまりにより表示オフとなるポジ記録を行うことが可能である。
【００８０】
或いは、第４の場合において、前記駆動制御手段は、前記非光照射時には、前記表示素子層に印加される電圧が閾値以下になってから電圧オフになるまでの電圧降下により前記表示素子層が表示オフとなるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧値および印加時間を制御すると共に、前記光照射時には、前記表示素子層が相変化に必要な時間以上前記表示素子層に対して閾値以上の印加電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御する。
【００８１】
光照射時および非光照射時のいずれも光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄに比べ小さく（Ｓ＜Ｄ）なるように構成された第５の場合では、前記駆動手段は、前記非光照射時には、前記表示素子層の相変化に必要な時間より短いか、或いは、相変化に必要な閾値電圧以上に印加されないように(すなわち、前記閾値より小さい電圧が印加されるように)前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、前記光照射時には、表示素子層が閾値電圧以上の電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御することができる。この場合、波形なまりによる影響を小さくするように印加電圧を制御する。
【００８２】
この場合では、非光照射時に印加される電圧波形は図２（Ｉ）に示すような形状となり、光照射時に印加される電圧波形は図２（Ｊ)のような形状となる。そのため、第５の場合では、閾値を図２（Ｉ）及び図２（Ｊ)のＶthとなるように印加電圧を設定することにより、前記非光照射時は表示オフとなり、前記光照射時は表示オンとなるポジ記録を行うことができる。
【００８３】
また、第５の場合では、請求項３に記載したように、前記駆動手段は、光照射時及び非光照射時いずれの場合も、表示素子が閾値電圧以上の電圧が印加されるように、前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、前記光照射時には、波形なまりによって前記表示素子層が実効的に閾値電圧以下となるように制御する。
【００８４】
この場合では、非光照射時に印加される電圧波形は、図２（Ｋ）のような形状になり、光照射時に印加される電圧波形は、図２（Ｌ）のような形状となる。そのため、第５の場合では、閾値を図２（Ｋ）及び図２（Ｌ）のＶthとなるように印加電圧を設定することにより、前記光照射時に表示オフ、前記非光照射時に表示オンとなるネガ記録を行うことができる。
【００８５】
次に、前記光書き込み型記録表示媒体において、非光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも大きく（Ｓ＞Ｄ）、かつ、光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも小さく（Ｓ＜Ｄ）なるように構成された第６の場合では、請求項４に記載したように、前記駆動制御手段は、非光照射時及び光照射時の両方において、前記表示素子層の相変化に必要な時間より長く、閾値以上の電圧が前記表示素子層に印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、光照射時には閾値以下になってからの波形なまりによって、前記表示素子層が実効的に閾値以下となるように制御を行う。
【００８６】
この場合、非光照射時に印加される電圧波形は図２（Ｍ）のような形状となり、光照射時に印加される電圧波形は図２（Ｎ)のようになる。そのため、第６の場合では、閾値を図２（Ｍ）及び図２（Ｎ)のＶthとなるように印加電圧を設定することにより、前記非光照射時は表示オンとなり、前記光照射時は表示オフとなるネガ記録を行うことができる。なお、このとき、光照射時に閾値以下になる時間が長いと、表示オン状態に悪影響を与えるので、表示オン状態に与える影響が小さくなるように光照射時に閾値以下になる時間を設定する。
【００８７】
そのため、駆動制御手段は、閾値が図２（Ｍ）及び図２（Ｎ)のＶthとなるように電圧を印加して、非光照射時に表示素子層が表示オンとなり、光照射時に電圧オフ後の波形なまりにより表示素子層が表示オフとなるネガ記録を行う。
【００８８】
この場合、例えば、コレステリック液晶のようなオフ時の急峻特性により反射率を制御できる表示素子が効果的である。また、電圧が閾値以下になってから電圧オフになるまでの時間が、例えば、１０ｍｓ程度以上となるようにインピーダンスマッチングを制御すると良い。
【００８９】
また、第６の場合において、前記非光照射時には、前記表示素子層への閾値電圧以上の電圧印加時間が相変化に必要な時間よりも短く、或いは、閾値よりも小さい電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に電圧を印加すると共に、前記光照射時には、前記表示素子層の相変化に必要な閾値以上の電圧が前記表示素子層に印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御することにより、非光照射時に表示素子層をオフとし、光照射時に閾値以上とすることにより表示素子層が表示オンとなるポジ記録を行うことができる。
【００９０】
この場合、非光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ｏ）のような形状となり、光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ｐ)のような形状となる。なお、この構成において、閾値を図２（Ｏ）及び図２（Ｐ）のＶthとする場合、光照射時のオフ特性は波形なまりが生じるため、表示オンに対する影響が小さくなるように印加電圧を設定すると良い。
【００９１】
また、前記光書き込み型記録表示媒体において、非光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも大きく（Ｓ＞Ｄ）、光照射時の光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも小さく（Ｓ＜Ｄ）なるように構成された第７の場合、請求項５に記載したように、前記駆動制御手段は、非光照射時には、前記表示素子層に対して電圧オフ時のオーバーシュートにより相変化に必要な時間以上、閾値以上の電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、光照射時には、電圧オフ時のオーバーシュートによる印加電圧が前記表示素子層の相変化に必要な電圧値よりも小さくなるように、或いは、前記相変化に必要な時間閾値よりも短い時間電圧が印加されるように、前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御する。
【００９２】
第７の場合では、非光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ｑ）のような形状となり、光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ｒ)のような形状となる。
【００９３】
そのため、第７の場合では、駆動制御手段は、閾値が図２（Ｑ）及び図２（Ｒ)のＶthとなるように印加電圧を制御することにより、非光照射時に表示素子層が表示オンとなり、光照射時に閾値に到達せず表示素子層が表示オフとなるネガ記録を行うことができる。
【００９４】
このとき、光照射時は波形なまりが生じるため、表示オンに対する影響が小さくなるように印加電圧を設定すると良い。また、表示素子層としてコレステリック液晶を用いた場合は、電圧が閾値以下になったときから電圧オフになるまでの時間を１０ｍｓ以下とすることにより波形なまりによる影響を小さくできる。
【００９５】
また、前記光書き込み型記録表示媒体において、表示がオフとなる第１の閾値Ｖth-1と、該第１の閾値Ｖth-1以上の電圧印加により表示がオンとなる第２の閾値Ｖth-2を持つ表示素子層を備え、非光照射時の前記光スイッチング素子層の時定数Ｓが前記表示素子層の時定数Ｄよりも大きく（Ｓ＞Ｄ）、かつ、光照射時の前記光スイッチング素子層の時定数Ｓが前記表示素子層の時定数Ｄと同程度(Ｓ≒Ｄ）又は表示素子層の時定数Ｄよりも小さく（Ｓ＜Ｄ）なるように構成された第８の場合、前記駆動制御手段は、非光照射時には、前記表示素子層に対して電圧オフ時のオーバーシュートによる印加電圧が前記第１の閾値Ｖth-2以上、かつ、前記第２の閾値Ｖth-2以下となるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、光照射時には、前記表示素子層に第２の閾値Ｖth-2以上の電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御する。なお、オーバーシュートや波形なまりがあっても表示特性に影響を与えない程度であれば問題ないので、光照射時の前記光スイッチング素子層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも若干大きくてもよい。
【００９６】
第８の場合では、非光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ｓ）のような形状となり、光照射時に表示素子層に印加される電圧波形は図２（Ｔ)のような形状となる。
【００９７】
そのため、第８の場合では、駆動制御手段が、閾値が第２の閾値Ｖth-2となるように電圧を印加することにより、光照射時は表示素子層が表示オンとなり、非光照射時はオーバーシュートが第１の閾値Ｖth-1以上であり、かつ第２の閾値Ｖth-2に達しないので表示オフとなる。
【００９８】
なお、表示素子層が表示オンとなる光照射時は波形なまりが生じるため、表示オンに対する影響を小さくするような印加電圧に制御する。また、駆動制御手段は、表示素子層が表示オンとなる光照射時に、オーバーシュートが第１の閾値Ｖth-1を越え、表示素子層が表示オフとならないように、印加する電圧及び時間を制御する。例えば、表示素子層にコレステリック液晶を用いた場合、表示オフにする第１の閾値Ｖth-1は概ね４Ｖ／μｍ程度、表示オンにする第２の閾値Ｖth-2概ね１２Ｖ／μｍ程度である。
【００９９】
なお、請求項１から請求項５に記載の光書き込み型記録表示装置では、表示素子層が反射率に対する電圧の閾値が１つの場合について説明したが、請求項１から請求項５に記載の光書き込み型記録表示装置において表示素子層の閾値は１つに限らず、１つ以上の閾値を持つ表示素子層を適用することができる。
【０１００】
また、反射率に対する電圧の閾値が１つの表示素子層とは、印加電圧が唯一の閾値Ｖａ以下の場合と以上の場合とで反射率が異なる表示媒体より構成された表示素子層である。このような表示媒体としては、例えば、スメクチック液晶、強誘電液晶、ネマチック液晶、無機エレクトロクロミック素子、電気泳動素子、電界回転素子、電界制御型粒子素子、或いは、これらをカプセル化したカプセル液晶素子、これらをマトリックスポリマーのなかに分散させたポリマーネットワーク安定化液晶素子などがある。
【０１０１】
これらは、例えば、カプセル化したネマチック液晶素子では、通常、閾値電圧以下の電圧印加では、反射率が低くなり、閾値以上では反射率が高くなる。
【０１０２】
また、反射率に対する電圧の閾値が２つの表示素子層とは、二つの閾値Ｖth-1、Ｖth-2(Ｖth-1＜Ｖth-2)を有し、印加電圧がＶth-1以下では、状態変化がなく、Ｖth-1以上Ｖth-2以下では、低反射率状態となり、Ｖth-2以上では高反射率状態となる、或いは、Ｖth-1以上Ｖ２以下では、高反射率状態となり、Ｖth-2以上では低反射率状態となる等のように、二つの閾値Ｖth-1、Ｖth-2間でそれぞれ異なる状態変化を起こす表示媒体より構成された表示素子層である。
【０１０３】
また、閾値Ｖth以上に印加する場合の外部電圧Ｖとは概ね次の通りである。表示素子層と光スイッチング素子層以外の層が電気的に無視できる場合は、表示素子層の容量成分をＣD、抵抗成分をＲDとし、光スイッチング素子層の容量成分をＣS、抵抗成分をＲSとしたとき、光スイッチング層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも大きい(Ｓ＞Ｄ)場合は、少なくとも
（１／ＣD）（１／ＣD＋１／ＣS）＞Ｖth／Ｖ
となり、光スイッチング層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも小さい(Ｓ＜Ｄ)場合は、少なくとも
ＲD／（ＲD＋ＲS）＞Ｖth／Ｖ
となる。
【０１０４】
表示素子層と光スイッチング素子層以外の層が電気的に無視できない場合は、それ以外の容量成分をＣex、抵抗成分をＲexとし、光スイッチング層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも大きい(Ｓ＞Ｄ)場合は、少なくとも
（１／ＣD）（１／ＣD＋１／ＣS＋１／Ｃex）＞Ｖth／Ｖ
となり、光スイッチング層の時定数Ｓが表示素子層の時定数Ｄよりも小さい(Ｓ＜Ｄ)場合は、少なくとも
ＲD／（ＲD＋ＲS＋Ｒex）＞Ｖth／Ｖ
となる。
【０１０５】
もちろん、これらは目安であり、素子の非線形性、例えば、電圧依存性などにより変わることは言うまでもない。また、オーバーシュートの場合はこれに限らない。
【０１０６】
このような表示媒体としては、例えば、コレステリック液晶のような素子がある。ただし、コレステリックの場合、高反射率条件を得るためには、電圧印加後、急峻に電圧をオフする必要がある。
【０１０７】
さらに、表示媒体として、メモリ性のある素子である、強誘電カプセル液晶素子、コレステリック液晶やこれらを用いたポリマーネットワーク安定化液晶、ポリマー分散液晶、カプセル液晶素子、さらに、電界回転素子、電気泳動素子、電気泳動素子をカプセルに詰めた電気泳動型カプセル素子、電界移動型粒子素子やポリマーネットワーク安定化素子などメモリ性のある表示素子が好適である。これらは、無電源保持が可能であり、媒体を書き込み装置から切り離して使うことができる。
【０１０８】
中でも、請求項６に記載したように、コレステリック液晶を用いたポリマーネットワーク安定化液晶素子、ポリマー分散液晶素子、及びカプセル液晶素子のうちのいずれか１つから構成すると好ましい。
【０１０９】
コレステリック液晶やコレステリック液晶を用いたポリマーネットワーク安定化液晶、ポリマー分散液晶、カプセル液晶素子は、電圧OFF時の急峻性により表示のオンオフ状態を安定的に選択できるので、表示制御性がよく、特に効果的である。なぜなら、光照射によるインピーダンスマッチング制御により、表示オフ時の電圧降下のプロフィールを容易に制御できるためである。
【０１１０】
コレステリック液晶は電圧オフ時の急峻性により反射率を制御できるため、階調制御も可能になる。また、コレステリック液晶は、表示をオフにする第１の閾値Ｖth-1とそれより高い電圧印加により表示をオンにする第２の閾値Ｖth-2を持つ表示素子としても適用でき、オーバーシュートによる制御も可能であり、有効な素子である。
【０１１１】
また、光スイッチング素子としては、無機光導電性材料としてはアモルファスシリコン(ａ−Ｓｉ:Ｈ)、 ＣｄＳ、ＢＳＯなどを適用でき、また、有機光導電性材料としては、ジアゾ系感光材料やフタロシアニン系材料、などが適応可能である。なかでも、非光照射時の抵抗成分の値が大きいため、インピーダンスが大きい有機光導電材料やＢＳＯは好適である。
【０１１２】
特に、有機光導電体は、インピーダンスが高いため、請求項７に記載したように、前記スイッチング素子層を有機光導電体より構成することが好ましい。また、高純度にイオンが取り除かれ、高信頼性化された液晶素子は時定数が大きく、インピーダンスマッチング制御には時定数の大きい光導電材料が好適であると言う理由もある。また、有機光導電体は時定数の光照射による制御範囲が広く、設計がしやすい。また、有機光導電体はコストが安く、量産性に富むという利点も有している。
【０１１３】
ここで時定数の測定は、表示素子および光スイッチング素子をそれぞれを容量成分と抵抗成分の並列回路として、それらをインピーダンス測定器などで測定して求める方法が適用できる。それぞれの素子の等価回路が抵抗成分と容量成分の並列回路であらわされることは、たとえば"APPLIED OPTICS"1992 Vol.31 No.32b
pp6859などに示されている。
【０１１４】
また、表示素子と光スイッチング素子層のほかに、機能層や反射層、光吸収層などを積層する場合であっても、容易に適用できる。もちろん、本発明は、多層化することによりカラー画像を表示するように構成することも可能である。
【０１１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る光書き込み型記録表示装置は、図４に示すように、大別して、画像を表示する記録部１０、光のパターンにより記録部１０に画像を書き込む光書き込み部１２、及び記録部１０と光書き込み部１２とを制御する制御部１４とから構成されている。なお、光書き込み部１２は本発明の光照射手段に相当し、制御部１４は本発明の駆動制御手段に相当する。
【０１１６】
記録部１０は、画像表示面を構成する空間変調素子２０と該空間変調素子２０を駆動する駆動装置２２とを備えている。なお、空間変調素子２０は本発明の光書き込み型記録表示媒体に相当し、駆動装置２２は本発明の印加手段する。
【０１１７】
空間変調素子２０は、対向配置された光入射側透明基板３０と表示側透明基板３１との間に、光入射側透明基板３０から順に、光入射側透明電極層３２、有機光電導スイッチング素子層３４、液晶表示素子層３６、表示側透明電極層３８が積層された構造である。なお、有機光電導スイッチング素子層３４は、本発明の光スイッチング素子層に相当し、液晶表示素子層３６は、本発明の表示素子層に相当する。
【０１１８】
光入射側透明基板３０と表示側透明基板３１としては、ガラス製またはプラスチック製など公知の透明基板を適宜使用することができるが、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルフィルムをはじめとするフレキシブル基板を適用することも可能である。なお、透明基板３０の厚さは１００μmから５００μm程度が好適である。
【０１１９】
光入射側透明電極層３２及び表示側透明電極層３８は、光を透過させる性質を持つ電極より構成されていればよく、ＩＴＯ電極等が好適である。
【０１２０】
また、液晶表示素子層３６は、選択反射性かあるいは後方散乱性をもつメモリ性のある素子よりなる層であり、液晶を配向させるための１対の配向膜間に設けられたスペーサにより区画された空間内に液晶材料が充填された構成である。液晶表示素子層３６を、選択反射性のある層とする場合は、液晶材料としてコレステリック液晶を充填し、後方散乱性のある層とする場合は、液晶材料としてネマチック液晶などを用いたポリマー分散液晶を充填するとよい。勿論、コレステリック液晶をポリマー分散液晶化してもよいし、これらの液晶をカプセル化することも好適である。
【０１２１】
なお、選択反射および後方散乱では、表示に必要な波長は反射し、不必要な波長はそのまま透過するため、本実施の形態では、液晶表示素子層３６の光射出側に有機光電導スイッチング素子層３４を設けて、液晶表示素子層３６を透過した光を吸収し、吸収された光量を光スイッチングに使用している。
【０１２２】
また、有機光電導スイッチング素子層３４は、本実施の形態では、図５に示すように、電荷輸送性材料からなる電荷輸送層(ＣＴＬ)４４、該電荷輸送層(ＣＴＬ)４４の下層側と上層側との両方に設けられた電荷発生層(ＣＧＬ)４２、４６、該下層側電荷発生層(ｔａｉｌ ＣＧＬ)４２の下層側に設けられた第１電極４０、及び、前記上層側電荷発生層(ｔｏｐ ＣＧＬ)４６の上層側に設けられた第２電極４１から構成された有機光導電体よりなる。このように電荷輸送層の上下に電荷発生層を積層したデュアルＣＧＬ構造とすることにより交流電圧印加が可能となる。なお、電荷輸送層４４は、ホール輸送性材料より構成されている。
【０１２３】
このデュアルＣＧＬ構造とすることにより、交流電圧の印加が可能となる。すなわち、デュアルＣＧＬ構造の有機光導電体は、光が照射されると、下層側電荷発生層(ＣＧＬ)４２及び上層側電荷発生層(ＣＧＬ)４６とのそれぞれの層において、ホールｈおよび自由電子ｅが発生する。
【０１２４】
上層側電荷発生層(ＣＧＬ)４６で発生したホールｈおよび自由電子ｅのうち、ホールｈは、電荷輸送層(ＣＴＬ)４４に搬送され、下層側電荷発生層(ＣＧＬ)４２で発生した自由電子ｅと結合する。上層側電荷発生層(ＣＧＬ)４６で自由電子ｅは第２電極４１に突入する。また、下層側電荷発生層(ＣＧＬ)４２で発生したホールｈおよび自由電子ｅのうち、自由電子ｅは電荷輸送層(ＣＴＬ)４４に搬送されたホールｈと結合し、下層側電荷発生層(ＣＧＬ)４２で発生したホールｈは、第１電極４０に突入する。これにより、電流が流れる。なお、電界が反転した場合は、電流は逆方向に流れることになる。
【０１２５】
また、下層側電荷発生層(ＣＧＬ)４２及び上層側電荷発生層(ＣＧＬ)４６を構成する電荷発生層材料としては、ペリレン系有機材料、フタロシアニン系有機材料、ビスアゾ系有機材料、ジチオピトケロピロール系有機材料、スクワリリウム系有機材料、アズレニウム系有機材料、チアピリリウム・ポリカーボネート系有機材料など光照射により電荷が発生する有機材料が適用できる。
【０１２６】
なお、本実施の形態の下側及び上側電荷発生層４２、４６の作製方法としては、真空蒸着法やスパッタ法などドライな膜形成法のほか、溶剤やあるいは分散材を用いてのスピンコート法、ディップ法などが適用可能である。いずれの方法も、ａ−Ｓｉ:Ｈやフォトダイオード作製時のような基板加熱や厳しい工程管理は不要である。
【０１２７】
また、下側及び上側電荷発生層４２、４６の膜厚は、１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは２０ｎｍ〜５００ｎｍが適切である。１０ｎｍより薄いと光感度が不足しかつ均一な作製が難しくなり、また、１μｍより厚くなると、光感度は飽和し、膜内応力による剥離が生じ易くなるためである。
【０１２８】
また、下側及び上側電荷発生層４２、４６には、それぞれホールｈ及び自由電子ｅが同程度生じさせる必要があるため、波長、光量、電圧に対して同程度の感度が必要である。そのため、下側及び上側電荷発生層４２、４６の両方とも同じ材料で形成されることが望ましい。もちろん、同程度の感度であるなら材料が異なっていても問題は無い。
【０１２９】
また、電荷輸送層(ＣＴＬ)４４を構成する電荷輸送材料としては、トリニトロフルオレン系、ポリビニルカルバゾール系、オキサジアゾール系、ピラリゾン系、ヒドラゾン系、スチルベン系、トリフェニルアミン系、トリフェニルメタン系、ジアミン系などが適用可能である。また、ＬｉＣｌＯ4を添加したポリビニルアルコ−ルやポリエチレンオキシドのようなイオン導電性材料の適用も可能である。中でも、ジアミン系が感度、ホール輸送能力などが好適である。
【０１３０】
電荷輸送層の作製方法としては、真空蒸着法やスパッタ法などドライな膜形成法のほか、溶剤やあるいは分散材を用いてのスピンコート法、ディップ法などが適用可能である。また、電荷輸送層の膜厚は、０．１μｍ〜１００μｍ、好ましくは１μｍ〜１０μｍが適切である。０．１μｍより薄いと耐電圧低くなり信頼性確保が困難となり、また、１００μｍより厚くなると、機能素子とのインピーダンスマッチングが困難となり設計が難しくなるため、前記の範囲が望ましい。
【０１３１】
これらの構造の他に、機能層を付与することも可能である。例えば、電極と電荷発生層の間にキャリアの突入を防ぐ機能層を形成したり、反射層や遮光層を形成したり、直流成分除去用機能層を形成したり、これらの複数の機能を兼ねた機能層を備えるように構成することもできる。なお、このような機能層は電流の流れを著しく妨げない範囲で適用可能である。
【０１３２】
なお、本実施の形態では、有機光電導スイッチング素子層３４として、デュアルＣＧＬ構造のものについて説明したが、デュアルＣＧＬ構造に限らず、例えば、その他の構造の有機光導電素子やアモルファスシリコン素子等のように、光吸収能と、吸収した光を吸収量に相当する電荷に変換する光電変換能を兼ねた光機能層であれば適用可能である。
【０１３３】
また、空間変調素子２０を駆動させる駆動装置２２は、上述した光入射側透明電極層３２と表示側透明電極層３８に接続するコネクタ２８と、駆動パルス生成部２９を備えている。駆動パルス生成部２９は、後述する制御部１４から入力された駆動波形出力のためのトリガ信号を検知し、該トリガ信号の検知によって駆動パルスを生成し、コネクタ２８を介して光入射側透明電極層３２と表示側透明電極層３８に駆動パルスを印加する。これにより、光入射側透明電極層３２と表示側透明電極層３８との間に電界を生じさせる。なお、このコネクタ２８は取り外し可能に構成されている。
【０１３４】
駆動パルス生成部２９は、例えば、ＲＯＭのような波形記憶部とＤＡ変換部とを有している。波形記憶部には、例えば、上述した図２に示されるような波形が記憶され、ＤＡ変換部はＲＯＭから読み出された波形をＤＡ変換して駆動パルスを生成する。なお、パルス発生回路のような電気回路的な方式でパルスを発生させるように構成する等のように駆動パルスを印加する手段であれば他の構成を適用することもできる。
【０１３５】
また、光書き込み部１２は、大別して、画像データに応じてパターンを生成するパターン生成部５０、パターン生成部５０において生成されたパターンを光のパターンとして空間変調素子２０の光入射側透明基板３０に照射する光照射部５２を備え、制御部１４から入力された指示に基き、画像データに応じて形成した光のパターンを空間変調素子２０の画像表示面側から照射して光書き込みを行う。
【０１３６】
パターン生成部５０としては、例えば、ＴＦＴを用いた液晶ディスプレイ、単純マトリックス型液晶ディスプレイ等の透過型ディスプレイを適用することができる。光照射部５２としては、蛍光ライト、ハロゲンランプ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ライト等、空間変調素子２０に光を照射できるものであれば適用できる。
【０１３７】
また、上述のように、パターン生成部５０と光照射部５２とは別体に設けた構成としてもよいし、一体に設けた構成としてもよい。一体に設けた構成とする場合、例えば、ＥＬディスプレイ、ＣＲＴ、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）などの発光型ディスプレイ等が適用できる。これらの他にも、空間変調素子２０に照射する光量、波長、及び、照射パターンを制御できる照明装置であれば、適用可能である。もちろん、光源は白色に限定されるわけではなく、フィルターを用いて得られる有色光とすることも可能である。
【０１３８】
制御部１４は、パーソナルコンピュータなどの外部機器と接続されており、外部機器から入力された画像データを表示用の画像データに変換すると共に、光書き込み部１２と駆動装置２２とを同期して制御する。例えば、外部機器から画像データが入力され、空間変調素子２０に書き込む書き込み指示があると、液晶表示素子層３６の時定数Ｄ及び有機光電導スイッチング素子層３４との大小関係に応じたトリガ信号を駆動装置２２に出力すると共に、入力された画像データを表示用の画像データに変換して光書き込み部１２に出力する。
【０１３９】
また、制御部１４は、光書き込み部１２による光照射時及び非光照射時のそれぞれにおいて、液晶表示素子層３６の時定数Ｄ及び有機光電導スイッチング素子層３４との大小関係に応じて決定される電圧波形に対応する閾値となるように、駆動装置２２が空間変調素子２０に印加する電圧の大きさ及び印加時間を決定して、駆動装置２２に駆動波形出力のためのトリガ信号を出力する。
【０１４０】
なお、制御部１４による光書き込み部１２及び駆動装置２２の駆動制御は、上述の図３に示したような、図２の電圧波形に対応する光照射の有無、液晶表示素子層３６の時定数Ｄ及び有機光電導スイッチング素子層３４の時定数Ｓの大小関係、液晶表示素子層３６のオンオフ状態の組み合わせと合致するように行なう。
【０１４１】
例えば、液晶表示素子層３６の時定数Ｄ及び有機光電導スイッチング素子層３４との大小関係が、非光照射時はＤ<<Ｓ、光照射時はＤ≧Ｓとなる第１の場合では、制御部１４は、非光照射時には、液晶表示素子層３６に対して相変化に必要な時間以上、かつ、閾値Ｖａ以上の印加電圧が印加されるように駆動装置２２にトリガ信号を出力する。また、光照射時には、液晶表示素子層３６に対して、閾値電圧Ｖｂに閾値電圧に達しない電圧値及び印加時間、電圧が印加されるように空間変調素子２０に印加する電圧の大きさ及び印加時間を制御する。或いは、波形なまりによって液晶表示素子層３６が閾値電圧Ｖｂ以下となるように制御を行う。
【０１４２】
また、液晶表示素子層３６の時定数Ｄ及び有機光電導スイッチング素子層３４との大小関係が、非光照射時はＤ＜Ｓ、光照射時はＤ≧Ｓとなる第２の場合では、制御部１４は、液晶表示素子層３６に対して、閾値電圧Ｖａよりも大きく、相変化に必要な大きさの電圧が常に印加されるように駆動装置２２にトリガ信号を出力しつつ、光照射時には、液晶表示素子層３６に対して、液晶表示素子層３６の相変化に必要な時間閾値以上電圧を印加し、非光照射時には閾値電圧以下になってから電圧オフになるまでの電圧降下により表示オフになる大きさの電圧値及び印加時間、液晶表示素子層３６に電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御する。
【０１４３】
ここでは、一例として２つの場合を挙げたが、本実施の形態の制御部１４は、上記の２つの場合に限らず、上記図３に示した全ての場合に応じて、前記光書き込み型記録表示媒体に印加する電圧を制御すると共に、光書き込み部１２による光照射状態を制御する。
【０１４４】
また、本実施の形態では、有機光電導スイッチング素子層３４がデュアルＣＧＬ構造の有機光導電体とした場合について説明したが、勿論、本発明はデュアルＣＧＬ構造の有機光導電体に限らず、その他の構造の有機光導電体や、アモルファスシリコン等を有機光電導スイッチング素子層３４に適用することが可能である。
【０１４５】
【実施例】
まず、実施例を作製する前に、印加電圧および印加時間の条件を決めるため、観察実験を行なった。この観察実験は、インピーダンスマッチング制御の効果を検証するため、光書き込み型記録表示媒体の液晶表示素子層３６と同様の構成をもつ液晶表示素子セル３７、機能層、有機光電導スイッチング素子層３４と同様の構成を持つ有機光電導スイッチング素子セル３５の各セルを独立に作製し、液晶表示素子セル３７と有機光電導スイッチング素子セル３５の容量成分、抵抗成分を測定し、図６に示すように、その後液晶表示素子セル３７と有機光電導スイッチング素子セル３５とを電気的に直列に接続した状態で積層し、光照射時と非光照射時とのそれぞれにおいて液晶表示素子セル３７にかかる印加電圧、及び印加電圧に対応する反射率の変化をＸ線を用いて測定することにより行なった。
【０１４６】
光入射側透明基板３０及び表示側透明基板３１としてガラス基板、光入射側透明電極層３２及び表示側透明電極層３８としてＩＴＯ膜を形成した。このＩＴＯ膜はデュアルＣＧＬ構造における第１電極４０を兼ねている。
【０１４７】
有機光電導スイッチング素子セル３５は、下層側電荷発生層４２、電荷輸送層４４、上層側電荷発生層４６を順次作製したデュアルＣＧＬ構造をしており、観察実験では、最上層に液晶表示素子セル３７と接続するためのＡｕ電極３９ａを形成した。なお、抵抗は電荷発生層４２、４６および電荷輸送層４４の膜厚により調整し、容量成分は電荷輸送層４４の膜厚により調整した。
【０１４８】
液晶表示素子セル３７は、表示側透明電極層３８側から、表示素子である液晶層４７、透明電極基板４８、基板４９、及び遮光層３９ｂを順次作製した構造である。液晶表示素子セル３７の遮光層３９ｂ側が有機光電導スイッチング素子セル３５のＡｕ電極３９ａ側と対向するように配置すると共に、表示側透明電極層３８側から反射率が測定されるように配置される。
【０１４９】
液晶層４７には、閾値が４０Ｖ／５μｍから５０Ｖ／５μｍ程度のコレステリック液晶を用いた。この液晶表示素子セル３７に対して５ｍｓ以上４０Ｖ／５μｍから５０Ｖ／５μｍ程度の電圧を印加した後、５０Ｖ／５ｍｓ程度でのスピードで電圧降下させた。
【０１５０】
１０Ｖ程度まで降下させるとプレーナ状態となり１５％程度の高反射率となる (表示オン)。それ以下の電圧降下スピードではフォーカル状態となり、このときは低反射率となる(表示オフ)。抵抗成分については精製度を変えることにより調整した。
【０１５１】
また、制御部１４は、アンプに接続したパルスジェネレータより書き込みパルスを印加する構成とした。光書き込み部１２の光源としてはハロゲン光源を用いた。
【０１５２】
観察実験を行なった後に実施例を作製し、同様に反射率の変化をＸ線を用いて測定したのち、比較のために比較例を作成し反射率の変化をＸ線を用いて測定した。以下、観察例、実施例、比較例の順で説明する。
【０１５３】
(第１実施例)
(１)観察例１
まず、光入射側透明基板３０としてのガラス基板上に光入射側透明電極層３２としてＩＴＯ膜を作製した。このＩＴＯ膜付き透明基板上に、BenZimidazole Perylene(ＢＺＰ)を蒸着して０．０８μｍ厚程度のＢＺＰ膜となるように成膜し、下層側電荷発生層４２とした。
【０１５４】
この下層側電荷発生層４２の上層に、ビフェニルージアミン系材料 ７．２％、PolyCarbonate bisphenol-Z、(ポリ(4,4’-シクロヘキシリデンジフェニレンカーボネート)) １０．８％、及びモノクロロベンゼン８２％を混合した混合溶液を、モノクロベンゼンにより２倍希釈した希釈液を、スピンコート法により３μｍ厚程度の膜となるように塗布し、電荷輸送層４４とした。
【０１５５】
さらに、電荷輸送層４４の上層に、上述した下層側電荷発生層４２と同様の方法で、０．０８μｍ厚程度のＢＺＰ膜を成膜し、上層側電荷発生層４６とし、この上層側電荷発生層４６の上層に、スパッタによってＡｕ電極を作製して、有機光電導スイッチング素子セル３５を得た。
【０１５６】
この有機光電導スイッチング素子セル３５に３０μＷ／ｃｍ2の光を照射した状態(光照射時)でのインピーダンスは、容量成分１ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分２ＭΩ／ｃｍ2であり、よって時定数は２ｍｓである。また、１μＷ／ｃｍ2以下の光量でのインピーダンスは、容量成分１．２ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分８０ＭΩ／ｃｍ2であり、よって時定数は９６ｍｓである。
【０１５７】
また、表示側透明基板３１としてのガラス基板上に表示側透明電極層３８としてＩＴＯ膜を作製した。このＩＴＯ膜付き透明基板上に、接着剤付きの５μｍ径球状スペーサーハヤビーズＬ-２５（商品名；早川ゴム株式会社製）を湿式散布した後、別のＩＴＯ膜付きガラス基板をＩＴＯ膜がスペーサーに接触するように密着させ、セル枠を形成した。以上の工程を室温で行った後、セル枠を１１０℃に加熱して、３０分間保持しスペーサーと各フィルムを接着させてＯＰＣ液晶セル枠を得た。
【０１５８】
このＯＰＣ液晶セル枠に、ブルーの色光を選択反射するコレステリック液晶を注入し、液晶表示素子セル３７を得た。なお、注入したコレステリック液晶は、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶ＺＬＩ４３８９（商品名；メルク・ジャパン株式会社製）６４．９ｗｔ％、右旋性のカイラル剤ＣＢ１５（メルク・ジャパン株式会社製）１７．５ｗｔ％および右旋性のカイラル剤ＣＥ２（メルク・ジャパン株式会社製）１７．５ｗｔ％を混合してなる液晶である。得られた液晶表示素子セル３７のインピーダンスは、容量成分１ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分５０ＭΩ／ｃｍ2であり、よって時定数は５０ｍｓである。
【０１５９】
ここで、図７に、観察例１の液晶表示素子セル３７の印加電圧に対する反射率変化を示す。液晶表示素子セル３７の時定数は５０ｍｓ、光スイッチング素子は非光照射時９６ｍｓ、光照射時２ｍｓである。
【０１６０】
図７において、黒菱形で結んだグラフが非光照射時の反射率変化特性を示しており、白三角で結んだグラフが光照射時の反射率変化特性を示している。
【０１６１】
図７より明らかなように、この液晶表示素子セル３７は、非光照射時は２８０Ｖあたりに閾値を持つが、光照射時は明確な閾値を持たない。このため、非光照射時に１００Ｖ程度以下或いは２８０Ｖ程度以上の電圧の印加するか、光照射時に１００Ｖ以下電圧の印加することにより反射率２３％程度以上となり、表示オンとなる。逆に、非光照射時に１００Ｖ程度以上２８０Ｖ程度以下の電圧の印加するか、光照射時に１００Ｖ以上電圧の印加することにより反射率３％程度以下となり、表示オフとなる。
【０１６２】
なお、機能層として、容量成分４０ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分２ＫΩ／ｃｍ2の機能素子を、記録表示媒体の機能層と等価的に接続した場合についても反射率特性を測定したが、測定結果は機能素子を接続しない場合とほとんど変わらなかった。
【０１６３】
(２)実施例１
本実施例１では、光スイッチング素子として、交流電圧印加時の波形を評価するため有機光導電材料より構成したスイッチング素子セルを作製した。また、有機光導電材料より構成したスイッチング素子とメモリ性のある表示素子を一体で作製し、画像表示できることを確認するための装置を作製した。
【０１６４】
まず、光入射側透明基板３０としてのガラス基板上に光入射側透明電極層３２としてＩＴＯ膜を作製した。このＩＴＯ膜付き透明基板上に、BenZimidazole Perylene(ＢＺＰ)を蒸着して０．０８μｍ厚程度のＢＺＰ膜となるように成膜し、下層側電荷発生層４２とした。
【０１６５】
この下層側電荷発生層４２の上層に、ビフェニルジアミン系電荷輸送剤７．２％、PolyCarbonate bisphenol-Z、(ポリ(4,4’-シクロヘキシリデンジフェニレンカーボネート)) １０．８％、及びモノクロロベンゼン８２％を混合した混合溶液を、モノクロベンゼンにより２倍希釈した希釈液を、スピンコート法により３μｍ厚程度の膜となるように塗布し、電荷輸送層４４とした。
【０１６６】
さらに、電荷輸送層４４の上層に、上述した下層側電荷発生層４２と同様の方法で、０．０８μｍ厚程度のＢＺＰ膜を成膜して上層側電荷発生層４６とした。これにより、デュアルＣＧＬ構造の有機光電導スイッチング素子層３４を形成した。
【０１６７】
また、上層側電荷発生層４６の上層に、スピンコート法により１μｍ程度の厚さのポリビニルアルコールをバインダーとする金属酸化物系の遮光膜を塗布し乾燥させ、遮光層３９ｃを形成した。
【０１６８】
さらに、遮光層３９ｃの上層に、接着剤付きの５μｍ径球状スペーサーハヤビーズＬ-２５（商品名；早川ゴム株式会社製）を湿式散布した後、ＩＴＯ膜付きガラス基板をＩＴＯ膜がスペーサーに接触するように密着させ、セル枠を形成した。以上の工程を室温で行った後、セル枠を１１０℃に加熱して、３０分間保持しスペーサーと各フィルムを接着させてＯＰＣ液晶セル枠を得た。
【０１６９】
このＯＰＣ液晶セル枠に、ブルーの色光を選択反射するコレステリック液晶を注入し、液晶表示素子層３６を形成した。なお、注入したコレステリック液晶は、上述した観察例１と同様に、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶ＺＬＩ４３８９（商品名；メルク・ジャパン株式会社製）６４．９ｗｔ％、右旋性のカイラル剤ＣＢ１５（メルク・ジャパン株式会社製）１７．５ｗｔ％および右旋性のカイラル剤ＣＥ２（メルク・ジャパン株式会社製）１７．５ｗｔ％を混合してなる液晶である。なお、この空間変調素子２０はコネクタ２８により装置本体から容易に取り外し可能に構成されている。
【０１７０】
このような構成の空間変調素子２０を、図８に示すように、コネクタ２８に接続し、画像を入力するためにモノクロの等価型ＴＦＴ液晶２４を密着させ、そのＴＦＴ液晶２４の画像からパターン光を空間変調素子２０に照射する。同時に、駆動パルス生成部２９により５０Ｈｚ３００Ｖの矩形波を４パルス印加し、空間変調素子２０に画像を形成した。光量は、有機光電導スイッチング素子層３４に対して光照射エリアには３０μＷ／ｃｍ2、非光照射エリアには１μＷ／ｃｍ2の光が照射されるようにハロゲン光源２６からの射出光の光強度を調整した。
（３）比較例１
観察例１と同様の構成にして、観察例１の液晶表示素子セル３７の１／１００以下の抵抗成分値となるよう１０ｍＷ／ｃｍ2の光量を照射し、抵抗成分として２００ＫΩ／ｃｍ2、１ｎＦ／ｃｍ2を得た。非光照射時は観察例１と同様とした。これを用いて、印加電圧に対する反射率を求めた。その結果を図９に示す。
【０１７１】
図９において、黒菱形で結んだグラフが非光照射時の反射率変化特性を示しており、白四角で結んだグラフが光照射時の反射率変化特性を示している。
【０１７２】
（４）評価１
比較例１においても、観察例１においても記録は可能であったが、画像を記録するためには、観察例１が３０μＷ／ｃｍ2の高感度で記録できたのに対し、比較例１では１０ｍＷ／ｃｍ2の光量が必要であった。このことから、感度が大幅に改善されたことが明白である。
【０１７３】
従って、観察例１の液晶表示素子セル３７と有機光電導スイッチング素子セル３５とを一体化した実施例１では、観察例１と同様に３０μＷ／ｃｍ2で所望の画像が記録可能であった。この記録表示は１０００回繰り返してもほとんど劣化がなかった。記録電圧は２８０Ｖ以上であれはよく、１００Ｖ以上のマージンが確認できた。
【０１７４】
(第２実施例)
(１)観察例２
まず、光入射側透明基板３０としてのガラス基板上に光入射側透明電極層３２としてＩＴＯ膜を作製した。このＩＴＯ膜付き透明基板上に、TiO-phthalocyanineを蒸着して０．０４μｍ厚程度の膜となるように成膜し、下層側電荷発生層４２とした。
【０１７５】
この下層側電荷発生層４２の上層に、ビフェニルージアミン系材料 ７．２％、PolyCarbonate bisphenol-Z、(ポリ(4,4’-シクロヘキシリデンジフェニレンカーボネート)) １０．８％、及びモノクロロベンゼン８２％を混合した混合溶液を、モノクロベンゼンにより２倍希釈した希釈液を、スピンコート法により３μｍ厚程度の膜となるように塗布し、電荷輸送層４４とした。
【０１７６】
さらに、電荷輸送層４４の上層に、上述した下層側電荷発生層４２と同様の方法で、０．０４μｍ厚程度のphthaloyanine膜を成膜し、上層側電荷発生層４６とし、この上層側電荷発生層４６の上層に、スパッタによってＡｕ電極を作製して、有機光電導スイッチング素子セル３５を得た。
【０１７７】
この有機光電導スイッチング素子セル３５に３０μＷ／ｃｍ2の光を照射した状態(光照射時)でのインピーダンスは、容量成分０．６ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分６４ＭΩ／ｃｍ2であった。よって、時定数は３６ｍｓである。また、１μＷ／ｃｍ2以下の光量でのインピーダンスは、容量成分０．６ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分１００ＭΩ／ｃｍ2であった。よって、時定数は６０ｍｓである。
【０１７８】
また、上記と同様にしてＯＰＣ液晶セル枠を得、このＯＰＣ液晶セル枠に、ブルーの色光を選択反射する上述した観察例１と同様の組成のコレステリック液晶を注入し、液晶表示素子セル３７を得た。得られた液晶表示素子セル３７のインピーダンスは、容量成分１ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分５０ＭΩ／ｃｍ2であり、時定数は１０ｍｓである。
【０１７９】
つぎに容量成分４０ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分２ＫΩ／ｃｍ2の機能素子セルを接続した。この機能素子セルは、等価的に一体化した記録表示媒体の機能層として接続しているが、容量、抵抗値とも液晶表示素子セル３７及び有機光電導スイッチング素子セル３５にほとんど影響を与えない。
【０１８０】
ここで、図１０に、観察例２の液晶表示素子セル３７の印加電圧に対する反射率変化を示す。液晶表示素子セル３７の時定数は１０ｍｓ、光スイッチング素子は非光照射時６０ｍｓ、光照射時３６ｍｓである。
【０１８１】
図１０において、黒菱形で結んだグラフが非光照射時の反射率変化特性を示しており、白四角で結んだグラフが光照射時の反射率変化特性を示している。
【０１８２】
図１０より明らかなように、この液晶表示素子セル３７は、非光照射時は２９０Ｖあたりに閾値を持ち、光照射時は２５０Ｖあたりに閾値を持つ。このため、２５０Ｖから２９０Ｖの範囲では、光照射時は反射率２０％程度以上となり表示オンとなるが、非光照射時は反射率３％程度以下となり、表示オフとなる。
【０１８３】
(２)実施例２
本実施例２では、有機光導電材料からなる光スイッチング素子とメモリ性のある表示素子を一体で作製し、画像表示できることを確認するための装置を作製した。
【０１８４】
まず、ＩＴＯ膜付き透明基板上に、TiO-phthalocyanineを蒸着して０．０４μｍ厚程度の膜となるように成膜し、下層側電荷発生層４２とした。
【０１８５】
この下層側電荷発生層４２の上層に、ビフェニルジアミン系電荷輸送剤７．２％、PolyCarbonate bisphenol-Z、(ポリ(4,4’-シクロヘキシリデンジフェニレンカーボネート)) １０．８％、及びモノクロロベンゼン８２％を混合した混合溶液を、モノクロベンゼンにより２倍希釈した希釈液を、スピンコート法により３μｍ厚程度の膜となるように塗布し、電荷輸送層４４とした。
【０１８６】
さらに、電荷輸送層４４の上層に、上述した下層側電荷発生層４２と同様の方法で、０．０４μｍ厚程度のTiO-phthalocyanine膜を成膜して上層側電荷発生層４６とした。これにより、デュアルＣＧＬ構造の有機光電導スイッチング素子層３４を形成した。
【０１８７】
また、上層側電荷発生層４６の上層に、スピンコート法により１μｍ程度の厚さのポリビニルアルコールをバインダーとする金属酸化物系の遮光膜を塗布し乾燥させ、遮光層３９ｃを形成した。
【０１８８】
さらに、遮光層３９ｃの上層に、実施例１と同様にしてＯＰＣ液晶セル枠を作成し、このＯＰＣ液晶セル枠に、ブルーの色光を選択反射する、上述した観察例１と同様の組成のコレステリック液晶を注入し、液晶表示素子層３６を形成した。
【０１８９】
このような構成の空間変調素子２０を、図８に示すように、コネクタ２８に接続し、画像を入力するためにモノクロの等価型ＴＦＴ液晶２４を密着させ、そのＴＦＴ液晶２４の画像からパターン光を空間変調素子２０に照射する。同時に、駆動パルス生成部２９により５０Ｈｚ２８０Ｖの矩形波を４パルス印加し、空間変調素子２０に画像を形成した。光量は、有機光電導スイッチング素子層３４に対して光照射エリアには１００μＷ／ｃｍ2、非光照射エリアには１ｎＷ／ｃｍ2の光が照射されるようにハロゲン光源２６からの射出光の光強度を調整した。
（３）比較例２
観察例２と同様の構成にして、観察例２の液晶表示素子セル３７の１／１００以下の抵抗成分値となるよう１００ｍＷ／ｃｍ2の光量を照射し、抵抗成分として１００ＫΩ／ｃｍ2、１ｎＦ／ｃｍ2を得た。非光照射時は観察例２と同様である。
【０１９０】
（４）評価２
比較例２においても、観察例２においても記録は可能であったが、画像を記録するためには、観察例２が１００μＷ／ｃｍ2の高感度で記録できたのに対し、比較例２では１００ｍＷ／ｃｍ2の光量が必要であった。このことから、感度が大幅に改善されたことが明白である。
【０１９１】
従って、観察例２の液晶表示素子セル３７と有機光電導スイッチング素子セル３５とを一体化した実施例２では、観察例２と同様に１００μＷ／ｃｍ2で所望の画像が記録可能であった。この記録表示は１０００回繰り返してもほとんど劣化がなかった。
【０１９２】
(第３実施例)
(１)観察例３
まず、光入射側透明基板３０としてのガラス基板上に光入射側透明電極層３２としてＩＴＯ膜を作製した。このＩＴＯ膜付き透明基板上に、BenZimidazole Perylene(ＢＺＰ)を蒸着して０．０２μｍ厚程度のＢＺＰ膜となるように成膜し、下層側電荷発生層４２とした。
【０１９３】
この下層側電荷発生層４２の上層に、観察例１と同様にして３μｍ厚程度の電荷輸送膜を形成し電荷輸送層４４とした。
【０１９４】
さらに、電荷輸送層４４の上層に、上述した下層側電荷発生層４２と同様の方法で、０．０２μｍ厚程度のＢＺＰ膜を成膜し、上層側電荷発生層４６とし、この上層側電荷発生層４６の上層に、スパッタによってＡｕ電極を作製して、有機光電導スイッチング素子セル３５を得た。
【０１９５】
この有機光電導スイッチング素子セル３５に１００μＷ／ｃｍ2の光を照射した状態(光照射時)でのインピーダンスは、容量成分０．６ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分７ＭΩ／ｃｍ2であり、よって時定数は４．２ｍｓである。また、１μＷ／ｃｍ2以下の光量でのインピーダンスは、容量成分０．６ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分４２ＭΩ／ｃｍ2であった。よって、時定数は２５．２ｍｓである。
【０１９６】
また、上記と同様にしてＯＰＣ液晶セル枠を得、このＯＰＣ液晶セル枠に、ブルーの色光を選択反射する上述した観察例１と同様の組成のコレステリック液晶を注入し、液晶表示素子セル３７を得た。得られた液晶表示素子セル３７のインピーダンスは、容量成分１ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分４０ＭΩ／ｃｍ2であった。よって時定数は４０ｍｓである。
【０１９７】
つぎに容量成分４０ｎＦ／ｃｍ2、抵抗成分２ＫΩ／ｃｍ2の機能素子セルを接続した。この機能素子セルは、等価的に一体化した記録表示媒体の機能層として接続しているが、容量、抵抗値とも液晶表示素子セル３７及び有機光電導スイッチング素子セル３５にほとんど影響を与えない。
【０１９８】
ここで、図１１に、観察例３の液晶表示素子セル３７の印加電圧に対する反射率変化を示す。液晶表示素子セル３７の時定数は４０ｍｓ、光スイッチング素子は非光照射時２５．２ｍｓ、光照射時４．２ｍｓである。
【０１９９】
図１１において、白菱形で結んだグラフが非光照射時の反射率変化特性を示しており、黒四角で結んだグラフが光照射時の反射率変化特性を示している。
【０２００】
図１１より明らかなように、この液晶表示素子セル３７は、非光照射時は３９０Ｖあたりに閾値を持ち、光照射時は２４０Ｖあたりに第１閾値、２８０Ｖあたりに第２閾値を持つ。このため、２４０Ｖ程度から２８０Ｖ程度の範囲では、光照射時は反射率２０％程度以上となり表示オンとなるが、非光照射時は反射率３％程度以下となり、表示オフとなる。なお、ここで述べる第１閾値及び第２閾値は液晶表示素子セル３７そのものの閾値を示しており、液晶表示素子セル３７の第２閾値は、液晶表示素子セル３７が有機光電導スイッチング素子セル３５と電気的に直列に接続されているために現れる閾値であり、光書き込み型記録表示媒体としては第３の閾値である。
【０２０１】
また、２８０Ｖ程度から３９０Ｖ程度の範囲は、非光照射時及び光照射時の両方とも反射率３％程度以下となり、表示オフとなるが、３９０Ｖ程度よりも大きくなると、非光照射時は反射率２０％程度以上となり表示オンとなり、光照射時は反射率３％程度以下となり、表示オフとなる。
【０２０２】
すなわち、印加する電圧の大きさを変更するだけで容易にネガ記録とポジ記録の切り替えを行うことが可能である。
【０２０３】
(２)実施例３
本実施例３では、光スイッチング素子として、交流電圧印加時の波形を評価するため有機光導電材料より構成したスイッチング素子セルを作製した。また、有機光導電材料より構成したスイッチング素子とメモリ性のある表示素子を一体で作製し、画像表示できることを確認するための装置を作製した。
【０２０４】
まず、実施例１と同様にしてＩＴＯ膜付き透明基板上に、電荷発生層としてBenZimidazole Perylene(ＢＺＰ)を蒸着により０．０２μｍ厚程度の膜となるように成膜し、下層側電荷発生層４２とした。次に電荷輸送層として実施例１と同様にして３μｍ厚程度の電荷輸送膜を形成し電荷輸送層４４とした。
【０２０５】
さらに、電荷輸送層４４の上層に、上述した下層側電荷発生層４２と同様の方法で、０．０２μｍ厚程度のＢＺＰ膜を成膜して上層側電荷発生層４６とした。これにより、デュアルＣＧＬ構造の有機光電導スイッチング素子層３４を形成した。
【０２０６】
また、上層側電荷発生層４６の上層に、スピンコート法により１μｍ程度の厚さのポリビニルアルコールをバインダーとする金属酸化物系の遮光膜を塗布し乾燥させ、遮光層３９ｃを形成した。
【０２０７】
さらに、遮光層３９ｃの上層に、実施例１と同様にしてＯＰＣ液晶セル枠を作成し、このＯＰＣ液晶セル枠に、ブルーの色光を選択反射する、上述した観察例１と同様の組成のコレステリック液晶を注入し、液晶表示素子層３６を形成した。
【０２０８】
このような構成の空間変調素子２０を、図８に示すように、コネクタ２８に接続し、画像を入力するためにモノクロの等価型ＴＦＴ液晶２４を密着させ、そのＴＦＴ液晶２４の画像からパターン光を空間変調素子２０に照射する。同時に、駆動パルス生成部２９により５０Ｈｚ３００Ｖの矩形波を４パルス印加し、空間変調素子２０に画像を形成した。光量は、有機光電導スイッチング素子層３４に対して光照射エリアには１００μＷ／ｃｍ2、非光照射エリアには１ｎＷ／ｃｍ2の光が照射されるようにハロゲン光源２６からの射出光の光強度を調整した。
【０２０９】
（３）比較例３
比較例３として、上述した比較例１を転用した。
【０２１０】
（４）評価３
比較例３においても、観察例３においても記録は可能であったが、画像を記録するためには、観察例３が１００μＷ／ｃｍ2の高感度で記録できたのに対し、比較例２では１０ｍＷ／ｃｍ2の光量が必要であった。このことから、感度が大幅に改善されたことが明白である。
【０２１１】
従って、観察例３の液晶表示素子セル３７と有機光電導スイッチング素子セル３５とを一体化した実施例３でも、観察例３と同様に１００μＷ／ｃｍ2で所望の画像が記録可能であった。この記録表示は１０００回繰り返してもほとんど劣化がなかった。
【０２１２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高感度に記録表示が可能であり、かつ、書き込みパルス印加時間が短時間で記録表示が可能である、と言う効果が得られる。
【０２１３】
また、ポジ表示及びネガ表示の切り替えを容易に選択できる、と言う効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表示素子層と有機光電導スイッチング素子層とのインピーダンスミスマッチにより表示素子層に印加される電圧波形の変化を説明する波形図である。
【図２】表示素子層に印加される電圧波形及び閾値電圧の関係を示す説明図である。
【図３】図２の電圧波形に対応する光照射の有無、表示素子層の時定数Ｄ及び有機光電導スイッチング素子層の時定数Ｓの大小関係、表示素子層の状態との関係、及び表示パターンを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る光書き込み型記録表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図５】図４の有機光電導スイッチング素子層の概略構成を説明する部分断面図である。
【図６】観察例１〜観察例３の概略構成を示す説明図である。
【図７】観察例１の液晶表示素子セルの印加電圧に対する非光照射時及び光照射時のそれぞれにおける反射率変化を示すグラフである。
【図８】実施例１〜実施例３の概略構成を示す説明図である。
【図９】比較例１の液晶表示素子セルの印加電圧に対する非光照射時及び光照射時のそれぞれにおける反射率変化を示すグラフである。
【図１０】観察例２の液晶表示素子セルの印加電圧に対する非光照射時及び光照射時のそれぞれにおける反射率変化を示すグラフである。
【図１１】観察例３の液晶表示素子セルの印加電圧に対する非光照射時及び光照射時のそれぞれにおける反射率変化を示すグラフである。
【図１２】従来の表示素子と光スイッチング素子とを用いた光書き込み型の記録表示媒体の一般的な概略構成を示す説明図である。
【図１３】表示素子と光スイッチング素子とを備えた光書き込み型の記録表示媒体を電気的に表わした回路である。
【図１４】従来の光書き込み型記録表示媒体の印加電圧に対する非光照射時及び光照射時のそれぞれにおける反射率変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 記録部
１２ 光書き込み部
１４ 制御部
２０ 空間変調素子
２２ 駆動装置
２４ ＴＦＴ液晶
２６ ハロゲン光源
２８ コネクタ
２９ 駆動パルス生成部
３０ 光入射側透明基板
３１ 表示側透明基板
３２ 光入射側透明電極層
３４ 有機光電導スイッチング素子層
３５ 有機光電導スイッチング素子セル
３６ 表示素子層
３７ 液晶表示素子セル
３８ 表示側透明電極層
３９ａ 電極
３９ｂ、３９ｃ 遮光層
４０ 第１電極
４１ 第２電極
４２ 下層側電荷発生層
４４ 電荷輸送層
４６ 上層側電荷発生層
４７ 液晶層
４８ 透明電極基板
４９ 基板
５０ パターン生成部
５２ 光照射部
Claims (7)
- メモリ性を有する所定インピーダンスの表示素子層と、光照射によりインピーダンスが変化し、前記表示素子層に積層されて電気的に直列接続された光スイッチング素子層と、を備えた光書き込み型記録表示媒体と、
前記光書き込み型記録表示媒体に画像情報に応じて変換したパターン光を照射する光照射手段と、
前記光書き込み型記録表示媒体に所定のパルス電圧を印加する印加手段と、前記表示素子層の所定インピーダンスと、前記光照射手段からの光照射量に応じて変化する前記光スイッチング素子層のインピーダンスとの大小関係に応じて前記印加手段によるパルス電圧を制御することにより、前記表示素子層に印加される電圧のパルス波形及び電圧値を制御して前記光書き込み型記録表示媒体の表示状態を制御する駆動制御手段と、を備え、
前記光書き込み型記録表示媒体は、非光照射時の光スイッチング素子層の時定数が表示素子層の時定数よりも大きく、かつ、光照射時の光スイッチング素子層の時定数が表示素子層の時定数と同程度又は表示素子層の時定数よりも小さくなるように構成され、
前記駆動制御手段は、前記非光照射時には、前記表示素子層が相変化に必要な時間以上、かつ、前記表示素子層に対して閾値以上の印加電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加するパルス電圧を制御すると共に、前記光照射時には、前記表示素子層が閾値電圧に達しないように電圧値及び印加時間を制御する、或いは、波形なまりによって前記表示素子層が閾値電圧以下となるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加するパルス電圧を制御することを特徴とする光書き込み型記録表示装置。 - メモリ性を有する所定インピーダンスの表示素子層と、光照射によりインピーダンスが変化し、前記表示素子層に積層されて電気的に直列接続された光スイッチング素子層と、を備えた光書き込み型記録表示媒体と、
前記光書き込み型記録表示媒体に画像情報に応じて変換したパターン光を照射する光照射手段と、
前記光書き込み型記録表示媒体に所定のパルス電圧を印加する印加手段と、前記表示素子層の所定インピーダンスと、前記光照射手段からの光照射量に応じて変化する前記光スイッチング素子層のインピーダンスとの大小関係に応じて前記印加手段によるパルス電圧を制御することにより、前記表示素子層に印加される電圧のパルス波形及び電圧値を制御して前記光書き込み型記録表示媒体の表示状態を制御する駆動制御手段と、を備え、
前記光書き込み型記録表示媒体は、非光照射時の光スイッチング素子層の時定数及び表示素子層の時定数が同程度であり、かつ、光照射時の光スイッチング素子層の時定数が表示素子層の時定数よりも小さくなるように構成され、
前記駆動制御手段は、前記非光照射時には、前記表示素子層が相変化に必要な時間以上、かつ、閾値以上の電圧が前記表示素子層に印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加するパルス電圧を制御すると共に、前記光照射時には、波形なまりによって前記表示素子層が実効的に閾値電圧以下となるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加するパルス電圧を制御することを特徴とする光書き込み型記録表示装置。 - メモリ性を有する所定インピーダンスの表示素子層と、光照射によりインピーダンスが変化し、前記表示素子層に積層されて電気的に直列接続された光スイッチング素子層と、を備えた光書き込み型記録表示媒体と、
前記光書き込み型記録表示媒体に画像情報に応じて変換したパターン光を照射する光照射手段と、
前記光書き込み型記録表示媒体に所定のパルス電圧を印加する印加手段と、前記表示素子層の所定インピーダンスと、前記光照射手段からの光照射量に応じて変化する前記光スイッチング素子層のインピーダンスとの大小関係に応じて前記印加手段によるパルス電圧を制御することにより、前記表示素子層に印加される電圧のパルス波形及び電圧値を制御して前記光書き込み型記録表示媒体の表示状態を制御する駆動制御手段と、を備え、
前記光書き込み型記録表示媒体は、非光照射時及び光照射時の両方において光スイッチング素子層の時定数よりも表示素子層の時定数が小さく構成され、
前記駆動制御手段は、前記非光照射時には、前記表示素子層の相変化に必要な閾値以上の電圧を前記表示素子層に印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加するパルス電圧を制御すると共に、前記光照射時には、電圧オフ後の波形なまりによって前記表示素子層が閾値電圧以下となるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加するパルス電圧を制御することを特徴とする光書き込み型記録表示装置。 - メモリ性を有する所定インピーダンスの表示素子層と、光照射によりインピーダンスが変化し、前記表示素子層に積層されて電気的に直列接続された光スイッチング素子層と、を備えた光書き込み型記録表示媒体と、
前記光書き込み型記録表示媒体に画像情報に応じて変換したパターン光を照射する光照射手段と、
前記光書き込み型記録表示媒体に所定のパルス電圧を印加する印加手段と、前記表示素子層の所定インピーダンスと、前記光照射手段からの光照射量に応じて変化する前記光スイッチング素子層のインピーダンスとの大小関係に応じて前記印加手段によるパルス電圧を制御することにより、前記表示素子層に印加される電圧のパルス波形及び電圧値を制御して前記光書き込み型記録表示媒体の表示状態を制御する駆動制御手段と、を備え、
前記光書き込み型記録表示媒体は、前記非光照射時の光スイッチング素子層の時定数が表示素子層の時定数よりも大きく、前記光照射時の光スイッチング素子層の時定数が表示素子層の時定数よりも小さくなるように構成され、
前記駆動制御手段は、前記非光照射時及び前記光照射時の両方において、前記表示素子層の相変化に必要な時間より長く、閾値以上の電圧が前記表示素子層に印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加するパルス電圧を制御すると共に、光照射時には閾値以下になってからの波形なまりによって、前記表示素子層が実効的に閾値以下となるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加するパルス電圧を制御することを特徴とする光書き込み型記録表示装置。 - メモリ性を有する所定インピーダンスの表示素子層と、光照射によりインピーダンスが変化し、前記表示素子層に積層されて電気的に直列接続された光スイッチング素子層と、を備えた光書き込み型記録表示媒体と、
前記光書き込み型記録表示媒体に画像情報に応じて変換したパターン光を照射する光照射手段と、
前記光書き込み型記録表示媒体に所定のパルス電圧を印加する印加手段と、前記表示素子層の所定インピーダンスと、前記光照射手段からの光照射量に応じて変化する前記光スイッチング素子層のインピーダンスとの大小関係に応じて前記印加手段によるパルス電圧を制御することにより、前記表示素子層に印加される電圧のパルス波形及び電圧値を制御して前記光書き込み型記録表示媒体の表示状態を制御する駆動制御手段と、を備え、
前記光書き込み型記録表示媒体は、非光照射時の光スイッチング素子層の時定数が表示素子層の時定数よりも大きく、光照射時の光スイッチング素子層の時定数が表示素子層の時定数よりも小さくなるように構成され、
前記駆動制御手段は、非光照射時には、前記表示素子層に対して電圧オフ時のオーバーシュートにより相変化に必要な時間以上、閾値以上の電圧が印加されるように前記光書き込み型記録表示媒体に印加するパルス電圧を制御すると共に、光照射時には、電圧オフ時のオーバーシュートによる印加電圧が前記表示素子層の相変化に必要な電圧値よりも小さくなるように、或いは、前記相変化に必要な時間閾値よりも短い時間電圧が印加されるように、前記光書き込み型記録表示媒体に印加するパルス電圧を制御することを特徴とする光書き込み型記録表示装置。 - 前記表示素子層は、コレステリック液晶を用いたポリマーネットワーク安定化液晶素子、ポリマー分散液晶素子、及びカプセル液晶素子のうちのいずれか１つより構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光書き込み型記録表示装置。
- 前記スイッチング素子層は、有機光導電体より構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光書き込み型記録表示装置。
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