JP5076593B2 - 光記録装置、光記録方法、及び画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光記録装置、光記録方法、及び画像表示装置に関する。

従来、メモリー性を有する光書き込み型の画像表示媒体や、このような画像表示媒体に画像を記録する技術として様々なものが開示されている。

例えば特許文献１には、表示体と、表示体と重ねて配置された光導電体と、表示体と光導電体の両側に配置された一対の電極とを備え、一対の電極の少なくとも一方が複数のサブ電極に分割された記録素子に対して、サブ電極毎に電圧を印加しながら、光によって情報の書き込みを行う技術が開示されている。

また、特許文献２には、画像に応じた光を照射することにより画像を書き込む光書き込み型の装置が開示されている。

また、特許文献３には、画像を書き込む領域を分割し、分割した領域毎に二次元的に一括露光することで画像を記録する装置が開示されている。
国際公開２００４−６８２３０号パンフレット 特開平１１−２３７６４４号公報 特開２００４−６１７４４号公報

本発明は、光書き込み型の画像表示媒体に対してむらの少ない画像を記録することができる光記録装置、光記録方法、及び画像表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明の光記録装置は、印加された電圧に応じて選択的に入射光を反射可能であり且つメモリー性を有する表示層と、照射された書き込み光に応じて電気抵抗が変化する光導電体層と、前記表示層及び前記光導電体層を挟み込むと共に少なくとも一方の電極が所定方向に沿って並置された複数の分割電極から成る一対の電極と、を備えた光書き込み型画像表示媒体に対して画像を記録する光記録装置であって、前記所定方向に沿って予め定めた順番で前記複数の分割電極のうちの何れかの分割電極を選択する電極選択手段と、前記表示層を初期化するためのリセット光を前記電極選択手段により選択された分割電極に相当する領域の光導電体層に照射する第１の光照射手段と、入力された画像情報に応じた画像光を前記電極選択手段により選択された分割電極に照射する第２の光照射手段と、前記光書き込み型画像表示媒体と、前記第１の光照射手段及び前記第２の光照射手段を含む光照射部と、を前記所定方向に沿って相対移動させる相対移動手段と、前記電極選択手段により選択された分割電極に対して、前記表示層を初期化するためのリセット用電圧として第１の極性の直流電圧を印加する第１の電圧印加手段と、前記電極選択手段により選択された分割電極に対して、前記表示層に画像を書き込むための画像書き込み用電圧として前記第１の極性と逆極性の第２の極性の直流電圧を印加する第２の電圧印加手段と、前記画像情報を表示する際に、前記電極選択手段により選択された分割電極に対して前記リセット用電圧が１回だけ印加され且つ前記リセット光が前記領域の光導電体層に照射されるように、前記第１の電圧印加手段及び前記第１の光照射手段を制御すると共に、その後、前記電極選択手段により選択された分割電極に対して前記画像書き込み用電圧が１回だけ印加され且つ前記画像光が前記領域の光導電体層に照射されるように、前記第２の電圧印加手段及び前記第２の光照射手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、前記相対移動手段は、前記光照射部を前記所定方向に沿って移動させる光照射部移動手段であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、前記制御手段は、前記画像光の照射期間後に前記画像書き込み用電圧の印加を予め定めた所定時間継続するように前記第２の電圧印加手段を制御することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、前記制御手段は、前記画像光の照射期間前から前記画像書き込み用電圧の印加が開始されるように前記第２の電圧印加手段を制御することを特徴とする。

請求項５記載の発明の光記録方法は、印加された電圧に応じて選択的に入射光を反射可能であり且つメモリー性を有する表示層と、照射された書き込み光に応じて電気抵抗が変化する光導電体層と、前記表示層及び前記光導電体層を挟み込むと共に少なくとも一方の電極が所定方向に沿って並置された複数の分割電極から成る一対の電極と、を備えた光書き込み型画像表示媒体に対して画像を記録する光記録方法であって、前記所定方向に沿って予め定めた順番で前記複数の分割電極のうちの何れかの分割電極に対して前記表示層を初期化するためのリセット用電圧として第１の極性の直流電圧を１回だけ印加し且つ前記リセット光を前記選択された分割電極に相当する領域の光導電体層に照射し、その後、前記選択された分割電極に対して前記表示層に画像を書き込むための画像書き込み用電圧として前記第１の極性と逆極性の第２の極性の直流電圧を１回だけ印加し且つ入力された画像情報に応じた画像光を前記領域の光導電体層に照射することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、印加された電圧に応じて選択的に入射光を反射可能であり且つメモリー性を有する表示層と、照射された書き込み光に応じて電気抵抗が変化する光導電体層と、前記表示層及び前記光導電体層を挟み込むと共に少なくとも一方の電極が所定方向に沿って並置された複数の分割電極から成る一対の電極と、を備えた光書き込み型画像表示媒体と、前記請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の光記録装置と、を備えたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、光書き込み型の画像表示媒体に対して分割電極内でのむらの少ない画像を記録することができる、という効果を有する。

請求項２記載の発明によれば、画像表示媒体を搬送する場合と比較して、安定して光照射手段による走査露光を行うことができる、という効果を有する。

請求項３記載の発明によれば、光書き込み型の画像表示媒体に対して反射率の低下を抑えることができる、という効果を有する。

請求項４記載の発明によれば、画像が記録されない領域が発生するのを防ぐことができる、という効果を有する。

請求項５記載の発明によれば、光書き込み型の画像表示媒体に対して分割電極内でのむらの少ない画像を記録することができる、という効果を有する。

請求項６記載の発明によれば、光書き込み型の画像表示媒体に対して分割電極内でのむらの少ない画像を記録することができる、という効果を有する。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態における光書き込み型の表示媒体１の断面図を示している。表示媒体１は、画像に応じたアドレス光の照射及びバイアス信号（電圧）の印加によって画像を記録することが可能な表示媒体である。

図１に示すように、表示媒体１は、表示面側から順に、透明基板３、透明電極５、表示層（液晶層）７、ラミネート層８、着色層（遮光層）９、光導電体層１０、透明電極６および透明基板４が積層されて構成されている。

透明基板３、４は、各機能層を内面に保持し、表示媒体の構造を維持するためのものである。透明基板３、４は、外力に耐える強度を有するシート形状の部材で構成され、表示面側の透明基板３は少なくとも入射光を、書き込み面側の透明基板４は少なくともアドレス光を、それぞれ透過する。透明基板３、４は、フレキシブル性を有することが好ましい。具体的な材料としては、無機シート（例えばガラス・シリコン）、高分子フィルム（例えばポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート）等を挙げることができる。外表面に、防汚膜、耐磨耗膜、光反射防止膜、ガスバリア膜など公知の機能性膜を形成してもよい。

なお、透明基板３、４は、本実施形態では可視光全域にわたって透過性をもつものであるが、表示させる波長域のみ透過性を有していてもよい。

透明電極５、６は、図２に示す光記録装置２から印加されたバイアス電圧を、表示媒体１内の各機能層へ印加するためのものである。透明電極５は、本実施形態では一例として３個の略同一形状（例えば長方形状）の分割電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃで構成されており、透明電極６は表示媒体１の略全面に相当する面積を有する単一の透明電極で構成されている。透明電極５、６は、面均一な導電性を有し、表示面側の透明電極５は少なくとも入射光を、書き込み面側の透明電極６は少なくともアドレス光を透過する。具体的には、金属（例えば金、アルミニウム）、金属酸化物（例えば酸化インジウム、酸化スズ、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ））、導電性有機高分子（例えばポリチオフェン系・ポリアニリン系）などで形成された導電性薄膜を挙げることができる。表面に、密着力改善膜、光反射防止膜、ガスバリア膜など公知の機能性膜を形成してもよい。

なお、透明電極５、６は、本実施形態では可視光全域にわたって透過性をもつものであるが、表示させる波長域のみ透過性を有していてもよい。

表示層７は、電場によって入射光のうち特定の色光の反射・透過状態を変調する機能を有し、選択した状態が無電場で保持できる性質のものである。表示層７としては、曲げや圧力などの外力に対して変形しない構造であることが好ましい。

本実施形態では、表示層７は、一例としてコレステリック液晶及び透明樹脂からなる自己保持型液晶複合体の液晶層で構成される。すなわち、複合体として自己保持性を有するためスペーサ等を必要としない液晶層であるが、これに限られるものではない。本実施形態では、図１に示されるように、高分子マトリックス（透明樹脂）１１中にコレステリック液晶１２が分散した状態となっている。

コレステリック液晶１２は、入射光のうち特定の色光の反射・透過状態を変調する機能を有し、液晶分子がらせん状に捩れて配向しており、らせん軸方向から入射した光のうち、らせんピッチに依存した特定の光を干渉反射する。電場によって配向が変化し、反射状態を変化させることができる。ドロップサイズが均一で、単層稠密に配置されていることが好ましい。

コレステリック液晶１２として使用可能な具体的な液晶としては、ネマチック液晶やスメクチック液晶（例えばシッフ塩基系、アゾ系、アゾキシ系、安息香酸エステル系、ビフェニル系、ターフェニル系、シクロヘキシルカルボン酸エステル系、フェニルシクロヘキサン系、ビフェニルシクロヘキサン系、ピリミジン系、ジオキサン系、シクロヘキシルシクロヘキサンエステル系、シクロヘキシルエタン系、シクロヘキサン系、トラン系、アルケニル系、スチルベン系、縮合多環系）、またはこれらの混合物に、カイラル剤（例えばステロイド系コレステロール誘導体、シッフ塩基系、アゾ系、エステル系、ビフェニル系）を添加したもの等を挙げることができる。

コレステリック液晶の螺旋ピッチは、ネマチック液晶に対するカイラル剤の添加量で調整する。例えば、表示色を青、緑、赤とする場合には、それぞれ選択反射の中心波長が、４００ｎｍ〜５００ｎｍ、５００ｎｍ〜６００ｎｍ、６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲になるようにする。また、コレステリック液晶の螺旋ピッチの温度依存性を補償するために、捩じれ方向が異なる、または逆の温度依存性を示す複数のカイラル剤を添加する公知の手法を用いてもよい。

表示層７がコレステリック液晶１２と高分子マトリックス（透明樹脂）１１からなる自己保持型液晶複合体を形成する形態としては、コレステリック液晶の連続相中に網目状の樹脂を含むＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）構造や、高分子の骨格中にコレステリック液晶がドロップレット状に分散されたＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）構造（マイクロカプセル化されたものを含む）を用いることができ、ＰＮＬＣ構造やＰＤＬＣ構造とすることによって、コレステリック液晶と高分子の界面にアンカリング効果を生じ、無電界でのプレーナ相またはフォーカルコニック相の保持状態を、より安定にすることができる。

ＰＮＬＣ構造やＰＤＬＣ構造は、高分子と液晶とを相分離させる公知の方法、例えば、アクリル系、チオール系、エポキシ系などの、熱や光、電子線などによって重合する高分子前駆体と液晶を混合し、均一相の状態から重合させて相分離させるＰＩＰＳ（Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ ＰｈａｓｅＳｅｐａｒａｔｉｏｎ）法、ポリビニルアルコールなどの、液晶の溶解度が低い高分子と液晶とを混合し、攪拌懸濁させて、液晶を高分子中にドロップレット分散させるエマルジョン法、熱可塑性高分子と液晶とを混合し、均一相に加熱した状態から冷却して相分離させるＴＩＰＳ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｈａｓｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）法、高分子と液晶とをクロロホルムなどの溶媒に溶かし、溶媒を蒸発させて高分子と液晶とを相分離させるＳＩＰＳ（Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｈａｓｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）法などによって形成することができるが、特に限定されるものではない。

高分子マトリックス１１は、コレステリック液晶１２を保持し、表示媒体の変形による液晶の流動（画像の変化）を抑制する機能を有するものであり、液晶材料に溶解せず、また液晶と相溶しない液体を溶剤とする高分子材料が好適に用いられる。また、高分子マトリックス１１としては、外力に耐える強度をもち、少なくとも反射光およびアドレス光に対して高い透過性を示す材料であることが望まれる。

高分子マトリックス１１として採用可能な材料としては、水溶性高分子材料（例えばゼラチン、ポリビニルアルコール、セルロース誘導体、ポリアクリル酸系ポリマー、エチレンイミン、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアミド、ポリスチレンスルホン酸塩、ポリアミジン、イソプレン系スルホン酸ポリマー）、あるいは水性エマルジョン化できる材料（例えばフッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂）等を挙げることができる。

光導電体層１０は、内部光電効果をもち、アドレス光の照射強度に応じてインピーダンス特性が変化する特性を有する層である。ＡＣ動作が可能であり、アドレス光に対して対称駆動になることが好ましく、電荷発生層（ＣＧＬ）が電荷輸送層（ＣＴＬ）の上下に積層された３層構造が好適である。本実施形態では、光導電体層１０として、一例として図１における上層から順に上側の電荷発生層１３、電荷輸送層１４および下側の電荷発生層１５が積層されてなる。

電荷発生層１３、１５は、アドレス光を吸収して光キャリアを発生させる機能を有する層である。主に、電荷発生層１３が表示面側の透明電極５から書き込み面側の透明電極６の方向に流れる光キャリア量を、電荷発生層１５が書き込み面側の透明電極６から表示面側の透明電極５の方向に流れる光キャリア量を、それぞれ左右している。電荷発生層１３、１５としては、アドレス光を吸収して励起子を発生させ、電荷発生層内部、または電荷発生層／電荷輸送層界面で自由キャリアに効率良く分離させられるものが好ましい。

電荷発生層１３、１５は、電荷発生材料（例えば金属又は無金属フタロシアニン、スクアリウム化合物、アズレニウム化合物、ペリレン顔料、インジゴ顔料、ビスやトリス等アゾ顔料、キナクリドン顔料、ピロロピロール色素、多環キノン顔料、ジブロモアントアントロンなど縮環芳香族系顔料、シアニン色素、キサンテン顔料、ポリビニルカルバゾールとニトロフルオレン等電荷移動錯体、ピリリウム塩染料とポリカーボネート樹脂からなる共昌錯体）を直接成膜する乾式法か、またはこれら電荷発生材料を、高分子バインダー（例えばポリビニルブチラール樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニルカルバゾール樹脂、ビニルホルマール樹脂、部分変性ビニルアセタール樹脂、カーボネート樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、スチレン樹脂、ビニルアセテート樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂等）とともに適当な溶剤に分散ないし溶解させて塗布液を調製し、これを塗布し乾燥させて成膜する湿式塗布法等により形成することができる。

電荷輸送層１４は、電荷発生層１３、１５で発生した光キャリアが注入されて、バイアス信号で印加された電場方向にドリフトする機能を有する層である。一般に電荷輸送層は、電荷発生層の数１０倍の厚みを有するため、電荷輸送層１４の容量、電荷輸送層１４の暗電流、および電荷輸送層１４内部の光キャリア電流が、光導電体層１０全体の明暗インピーダンスを決定付けている。

電荷輸送層１４は、電荷発生層１３、１５からの自由キャリアの注入が効率良く発生し（電荷発生層１３、１５とイオン化ポテンシャルが近いことが好ましい）、注入された自由キャリアができるだけ高速にホッピング移動するものが好適である。暗時のインピーダンスを高くするため、熱キャリアによる暗電流は低い方が好ましい。

電荷輸送層１４は、低分子の正孔輸送材料（例えばトリニトロフルオレン系化合物、ポリビニルカルバゾール系化合物、オキサジアゾール系化合物、ベンジルアミノ系ヒドラゾンあるいはキノリン系ヒドラゾン等のヒドラゾン系化合物、スチルベン系化合物、トリフェニルアミン系化合物、トリフェニルメタン系化合物、ベンジジン系化合物）、または低分子の電子輸送材料（例えばキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、フルフレオン化合物、キサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物）を、高分子バインダー（例えばポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、含珪素架橋型樹脂等）とともに適当な溶剤に分散ないし溶解させたもの、あるいは上記正孔輸送材料や電子輸送材料を高分子化した材料を適当な溶剤に分散ないし溶解させたものを調製し、これを塗布し乾燥させて形成すればよい。

着色層（遮光層）９は、書き込み時にアドレス光と入射光を光学分離し、相互干渉による誤動作を防ぐとともに、表示時に表示媒体の非表示面側から入射する外光と表示画像を光学分離し、画質の劣化を防ぐ目的で設けられる層であり、本実施形態において必須の構成要素ではない。ただし、表示媒体１の性能向上のためには、設けることが望まれる層である。その目的から、着色層９には、少なくとも電荷発生層の吸収波長域の光、および表示層の反射波長域の光を吸収する機能が要求される。

着色層９は、具体的には、無機顔料（例えばカドミウム系、クロム系、コバルト系、マンガン系、カーボン系）、または有機染料や有機顔料（アゾ系、アントラキノン系、インジゴ系、トリフェニルメタン系、ニトロ系、フタロシアニン系、ペリレン系、ピロロピロール系、キナクリドン系、多環キノン系、スクエアリウム系、アズレニウム系、シアニン系、ピリリウム系、アントロン系）を光導電体層１０の電荷発生層１３側の面に直接成膜する乾式法か、あるいはこれらを高分子バインダー（例えばポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル樹脂等）とともに適当な溶剤に分散ないし溶解させて塗布液を調製し、これを塗布し乾燥させて成膜する湿式塗布法等により形成することができる。

ラミネート層８は、それぞれ上下基板内面に形成した各機能層を貼りあわせる際に、凹凸吸収および接着の役割を果たす目的で設けられる層であり、本実施形態において必須の構成要素ではない。ラミネート層８は、ガラス転移点の低い高分子材料からなるものであり、熱や圧力によって表示層７と着色層９とを密着・接着させることができる材料が選択される。また、少なくとも入射光に対して透過性を有することが条件となる。

ラミネート層８に好適な材料としては、粘着性の高分子材料（例えばウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂）を挙げることができる。

図３は、図１に示される構造の表示媒体（液晶デバイス）１の等価回路を示す回路図である。Ｃｌｃ、Ｃｏｐｃ、およびＲｌｃ、Ｒｏｐｃは、それぞれ表示層７および光導電体層１０の静電容量および抵抗値である。ＣｅおよびＲｅは、表示層７および光導電体層１０以外の構成要素の等価静電容量および等価抵抗値である。

表示媒体１の透明電極５−透明電極６間に外部の書き込み装置２から印加される電圧をＶとすると、各構成要素には、各構成要素間のインピーダンス比によって決まる分圧Ｖｌｃ、ＶｏｐｃおよびＶｅが印加される。より具体的には、電圧が印加された直後には各構成要素の容量比で決定される分圧が生じ、時間経過とともに各構成要素の抵抗値比で決定される分圧へと緩和していく。

ここで、アドレス光の強度に応じて光導電体層１０の抵抗値Ｒｏｐｃが変化するため、露光と非露光によって表示層７に印加される実効電圧を制御することができる。露光時には光導電体層１０の抵抗値Ｒｏｐｃが小さくなって表示層７に印加される実効電圧は大きくなり、逆に非露光時には光導電体層１０の抵抗値Ｒｏｐｃが大きくなって表示層７に印加される実効電圧は小さくなる。

次に、コレステリック液晶（カイラルネマチック液晶）１２について具体的に説明する。コレステリック液晶１２が示すプレーナ相は、螺旋軸に平行に入射した光を右旋光と左旋光に分け、螺旋の捩じれ方向に一致する円偏光成分をブラッグ反射し、残りの光を透過させる選択反射現象を起こす。反射光の中心波長λおよび反射波長幅Δλは、螺旋ピッチをｐ、螺旋軸に直交する平面内の平均屈折率をｎ、複屈折率をΔｎとすると、それぞれ、λ＝ｎ・ｐ、Δλ＝Δｎ・ｐで表され、プレーナ相のコレステリック液晶層による反射光は、螺旋ピッチに依存した鮮やかな色を呈する。

正の誘電率異方性を有するコレステリック液晶は、図４（Ａ）に示すように、螺旋軸がセル表面に垂直になり、入射光に対して上記の選択反射現象を起こすプレーナ相、同図（Ｂ）に示すように、螺旋軸がほぼセル表面に平行になり、入射光を少し前方散乱させながら透過させるフォーカルコニック相、および同図（Ｃ）に示すように、螺旋構造がほどけて液晶ダイレクタが電界方向を向き、入射光をほぼ完全に透過させるホメオトロピック相、の３つの状態を示す。

上記の３つの状態のうち、プレーナ相とフォーカルコニック相は、無電界で双安定に存在することができる。したがって、コレステリック液晶の相状態は、液晶層に印加される電界強度に対して一義的に決まらず、プレーナ相が初期状態の場合には、電界強度の増加に伴って、プレーナ相、フォーカルコニック相、ホメオトロピック相の順に変化し、フォーカルコニック相が初期状態の場合には、電界強度の増加に伴って、フォーカルコニック相、ホメオトロピック相の順に変化する。

一方、液晶層に印加した電界強度を急激にゼロにした場合には、プレーナ相とフォーカルコニック相はそのままの状態を維持し、ホメオトロピック相はプレーナ相に変化する。

したがって、パルス信号を印加した直後のコレステリック液晶層は、図５に示すようなスイッチング挙動を示し、印加されたパルス信号の電圧が、Ｖｆｈ以上のときには、ホメオトロピック相からプレーナ相に変化した選択反射状態となり、ＶｐｆとＶｆｈの間のときには、フォーカルコニック相による透過状態となり、Ｖｐｆ以下のときには、パルス信号印加前の状態を継続した状態、すなわちプレーナ相による選択反射状態またはフォーカルコニック相による透過状態となる。

なお、図中、縦軸は正規化反射率であり、最大反射率を１００、最小反射率を０として、反射率を正規化している。また、プレーナ相、フォーカルコニック相およびホメオトロピック相の各状態間には、遷移領域が存在するため、正規化反射率が５０以上の場合を選択反射状態、正規化反射率が５０未満の場合を透過状態と定義し、プレーナ相とフォーカルコニック相の相変化のしきい値電圧をＶｐｆとし、フォーカルコニック相とホメオトロピック相の相変化のしきい値電圧をＶｆｈとする。

特に、コレステリック液晶の連続相中に網目状の樹脂を含むＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）構造や、高分子の骨格中にコレステリック液晶がドロップレット状に分散されたＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）構造（マイクロカプセル化されたものを含む）の液晶層においては、コレステリック液晶と高分子の界面における干渉により（アンカリング効果）、プレーナ相とフォーカルコニック相の無電界における双安定性が向上し、長期間に渡ってパルス信号印加直後の状態を保持することができる。

このようなコレステリック液晶１２を用いた表示媒体１では、コレステリック液晶の双安定現象を利用して、（Ａ）プレーナ相による選択反射状態と、（Ｂ）フォーカルコニック相による透過状態とを、スイッチングすることによって、無電界でのメモリー性を有するブラック・ホワイトのモノクロ表示、または無電界でのメモリー性を有するカラー表示を行う。

外部印加電圧の大きさに応じてコレステリック液晶１２は、プレーナ相状態（Ｐ状態）またはホメオトロピック相状態（Ｈ状態）を初期状態とした場合にはＰ状態、フォーカルコニック相状態（Ｆ状態）、Ｈ状態と変化し、Ｆ状態を初期状態とした場合にはＦ状態、Ｈ状態と変化し、その最終状態がＰ状態およびＦ状態では、印加電圧を除した後も維持されるが、Ｈ状態では、Ｐ状態に相変化する。従って、露光／非露光に関わらず、印加電圧の大きさにより、最終的な相状態としてＰ状態ないしＦ状態が選択される。図５に示すように、Ｐ状態では光反射、Ｆ状態では光透過状態となる。

次に、図２に示す画像表示装置２０について説明する。画像表示装置２０は、表示媒体１及び光記録装置２を含んで構成される。

光記録装置２は、表示媒体１に画像を書き込む（記録する）装置であり、表示媒体１に対してアドレス光の照射を行う光照射部（露光装置）３２、光照射部３２と表示媒体１とが相対移動するように光照射部３２を図中矢印Ａ方向へ移動させる駆動部２４、表示媒体１に印加するバイアス電圧（高圧パルス）を発生させる高圧パルス発生部２６Ａ、２６Ｂから成る電圧印加部２６、高圧パルス発生部２６Ａ、２６Ｂにより発生したバイアス電圧を印加する分割電極を切り替える切替部２８、駆動部２４及び切替部２８を制御する制御部３０を含んで構成される。

光照射部３２は、表示媒体１をリセット（初期化）するためのリセット光を照射するリセット光源３２Ａと、制御部３０からの画像に応じた入力信号に基づくアドレス光パターン（光画像パターン）を表示媒体１（詳しくは、光導電体層１０上）に照射する画像用光源３２Ｂと、を含んで構成される。

なお、表示媒体１をリセット（初期化）するとは、具体的には例えばコレステリック液晶１２の液晶の配向を初期化することをいい、例えばＦ状態又はＰ状態にすることをいう。

画像用光源３２Ｂにより照射されるアドレス光としては、光導電体層１０の吸収波長域内にピーク強度を持ち、できるだけバンド幅の狭い光であることが望ましい。

画像用光源３２Ｂとしては、例えば、冷陰極管、キセノンランプ、ハロゲンランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＥＬ、レーザ等の光源を一次元のアレイ状に配置したものや、ポリゴンミラーと組み合せたもの、など走査動作によって任意の二次元発光パターンを形成できるものが用いられる。

リセット光源３２Ａとしては、例えば上記のような光源をアレイ状に配置したものや導光板と組み合せたもの、などの均一な光を表示媒体１に照射することが可能な光源が用いられる。

高圧パルス発生部２６Ａは、リセット用電圧を発生する回路であり、高圧パルス発生部２６Ｂは、画像書き込み用電圧を発生する回路である。高圧パルス発生部２６Ａ、２６Ｂには、例えばそれぞれが逆極性の電圧を発生する高電圧アンプなどが用いられる。

本実施形態では、図２に示すように表示媒体１の透明電極６は接地されており、高圧パルス発生部２６Ａは、正の極性を有する直流電圧を出力し、高圧パルス発生部２６Ｂは負の極性を有する直流電圧を印加する。すなわち、分割電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃに対して、接地された透明電極６に印加されるリセット用電圧は、負の極性を有する直流電圧となり、分割電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃに対して、接地された透明電極６に印加される画像書き込み用電圧は、正の極性を有する直流電圧となる。

ここで、リセット用電圧の電圧値は、リセット光源３２Ａによりリセット光が表示媒体１に照射された状態でリセット用電圧が透明電極間に印加された場合に、表示媒体１をリセット（初期化）することができる電圧値、具体的には、例えばコレステリック液晶１２の液晶の配向を初期化することができる電圧値に設定される。例えばＦ状態に初期化するのであれば、図５に示すように、表示層７に印加される電圧（分圧）がＶｐｆより大きくＶｆｈより小さい電圧の範囲内となるような電圧値であり、Ｐ状態に初期化するのであれば、表示層７に印加される電圧（分圧）がＶｆｈ以上の電圧となるような電圧値である。

また、画像書き込み用電圧の電圧値は、少なくとも画像用光源３２Ｂにより画像に応じた画像光が表示媒体１に照射された状態で画像書き込み用電圧が透明電極間に印加された場合に、表示媒体１に画像を記録することができる電圧値に設定される。例えばコレステリック液晶１２の液晶の配向をＰ状態からＦ状態へ変更することで画像を書き込むのであれば、画像光が照射された部位の表示層７に印加される電圧（分圧）がＶｐｆより大きくＶｆｈより小さい電圧の範囲内となるような電圧値であり、Ｐ状態からＦ状態に変更するのであれば、画像光が照射された部位の表示層７に印加される電圧（分圧）がＶｆｈ以上の電圧となるような電圧値である。

なお、リセット用電圧を正の極性を有する直流電圧とし、画像書き込み用電圧を負の極性を有する直流電圧としてもよい。

切替部２８は、制御部３０からの指示に従って、リセット用電圧を印加する分割電極、画像書き込み用電圧を印加する分割電極を選択すると共に、リセット用電圧を印加する電極として選択した分割電極に対しては高圧パルス発生部２６Ａから出力されたリセット用電圧を印加すると共に、画像書き込み用電圧を印加する電極として選択した分割電極に対しては高圧パルス発生部２６Ｂから出力された画像書き込み用電圧を印加する。

駆動部２４は、制御部３０からの指示に従って、光照射部３２を図２において矢印Ａ方向（副走査方向）へ移動させる。駆動部２４は、例えばパルスモータ等を含んで構成され、パルスモータの駆動によって光照射部３２を図中矢印Ａ方向へ移動させる。これにより、リセット光源３２Ａ及び画像用光源３２Ｂが一体的に図中矢印Ａ方向へ移動する。光照射部３２を移動させる構成とすることで、表示媒体１の透明電極を検出する構成が不要となり表示媒体１を移動させる場合と比較して電圧印加部２６との接続構成が簡単となる。

制御部３０は、所定速度で光照射部３２が図２において矢印Ａ方向へ移動するように駆動部２４に指示すると共に、入力された画像データに基づいて、後述するタイミングでリセット光がリセット光源３２Ａにより表示媒体１に照射されるように且つ入力された画像データに基づく画像光が画像用光源３２Ｂにより表示媒体１に照射されるように各光源を制御すると共に、後述するタイミングで各分割電極５Ａ〜５Ｃにリセット用電圧及び画像書き込み用電圧が印加されるように切替部２８を制御する。

次に、表示媒体１をリセットしてから画像の書き込みを行った場合と、表示媒体１をリセットせずに画像の書き込みを行った場合と、の各々の場合における表示媒体１（コレステリック液晶１２）の積分反射率の特性について説明する。

本発明者等は、画像書き込み用電圧の極性と逆極性のリセット用電圧を表示媒体１に印加すると共にリセット光を照射して表示媒体１をリセット（逆極性フォトリセット）し、その後画像書き込み用電圧を表示媒体１に印加すると共に画像光を照射して表示媒体１に画像を書き込んだ場合と、画像書き込み用電圧の極性と同極性のリセット用電圧を表示媒体１に印加すると共にリセット光を照射して表示媒体１をリセットし（同極性フォトリセット）、その後画像書き込み用電圧を表示媒体１に印加すると共に画像光を照射して表示媒体１に画像を書き込んだ場合と、表示媒体１をリセットせずに画像書き込み用電圧を表示媒体１に印加すると共に画像光を照射して表示媒体１に画像を書き込んだ場合と、リセット光は照射せずに画像書き込み用電圧の極性と逆極性のリセット用電圧を表示媒体１に印加し（逆極性ダークリセット）し、その後画像書き込み用電圧を表示媒体１に印加すると共に画像光を照射して表示媒体１に画像を書き込んだ場合と、の各々の場合について表示媒体１の積分反射率を測定した。

図６に逆極性フォトリセットを行った場合、正極性フォトリセットを行った場合、リセットなし、逆極性ダークリセットの場合の結果を示した。

なお、電圧の印加及び光の照射は図７に示すようなタイミングで行った。同図に示すように、逆極性フォトリセット及び逆極性ダークリセットの場合は、ｔ１の期間（一例として２００ｍｓ）にリセット用電圧Ｖ１−Ａ（一例として−４５０Ｖ）を、同極性フォトリセットの場合はリセット用電圧Ｖ１−Ｂ（一例として４５０Ｖ）を表示媒体１に印加すると共に、逆極性フォトリセット及び同極性フォトリセットの場合は、リセット光Ｌ１（一例として１００μＷ）を表示媒体１に照射する。なお、リセットしない場合は当然ｔ１の期間ではリセット用電圧の印加もリセット光の照射もしない。

そして、フォトリセット又はダークリセットを行った場合は、ｔ２の期間（一例として１００ｍｓ）経過後、ｔ３〜ｔ５の期間（一例として１０００ｍｓ）で画像書き込み用電圧Ｖ２（一例として４００Ｖ）を表示媒体１に印加すると共に、そのうちのｔ４の期間（一例として１０ｍｓ）に画像光Ｌ２（一例として４００μＷ）を表示媒体１に照射する。

図６は、図７におけるｔ３の期間を様々に変化させた場合の表示媒体１の積分反射率の特性を示している。

図６に示すように、逆極性フォトリセットを行った場合は、ｔ３が８００ｍｓ程度まで、すなわち画像書き込み用電圧Ｖ２の印加開始から８００ｍｓ程度までは積分反射率はほとんど低下しないが、その他の場合は、画像書き込み用電圧Ｖ２の印加開始当初から徐々に積分反射率が低下してしまう。

このため、本実施形態では、リセット用電圧として、画像書き込み用電圧とは逆極性の直流電圧を表示媒体１に印加し、その後画像書き込み用電圧を表示媒体１に印加する。この逆極性フォトリセットを行うと、コレステリック液晶１２の配向が初期化され、リセット前に表示媒体１に記録されていた画像に拘わらずコレステリック液晶１２の反射率が安定する。また、同極性の電圧を印加し続けると表示媒体１内におけるイオンの移動が偏り表示の信頼性に影響が出る場合があるが、逆極性フォトリセットではその低減にもつながる。さらに、光書き込み型の表示媒体１には原理的に光導電体層１０による電荷発生があるため表示媒体１内部に電荷蓄積が生じるが、逆極性フォトリセットを行うとこれが緩和される。

また、図６に示すように、ｔ３を８００ｍｓ以上とした場合、程度の違いはあるものの、何れも積分反射率が急激に低下し始める。積分反射率が急激に低下し始めるｔ３をＴａ（ｓ）、光照射部３２の移動速度（副走査速度）をＶａ（ｍｍ／ｓ）とした場合、分割電極の電極幅ＷがＴａ×Ｖａ（ｍｍ）以下であれば、積分反射率が急激に低下するのを防ぐことができるが、分割電極の電極幅ＷがＴａ×Ｖａより大きい場合には、積分反射率の低下を防ぐため、ｔ３＋ｔ４＋ｔ５の期間を長くする必要がある。

図８には、図７におけるｔ３＋ｔ４＋ｔ５の期間を０．５（ｓ）、０．７５（ｓ）、１（ｓ）とした時の積分反射率の特性を示した。同図に示すように、ｔ３＋ｔ４＋ｔ５が０．５（ｓ）の場合は、ｔ３が０．４５（ｓ）を越えると積分反射率が急激に低下する。ｔ３＋ｔ４＋ｔ５が０．７５（ｓ）の場合は、ｔ３が０．６５（ｓ）程度まで積分反射率は低下しない。さらに、ｔ３＋ｔ４＋ｔ５が１（ｓ）の場合は、ｔ３が０．９（ｓ）程度まで積分反射率は低下しない。従って、画像書き込み用電圧の印加をＴａ＋０．１（ｓ）程度余分に継続すれば、積分反射率の低下が抑えられる。このため、本実施形態では、画像光の照射期間終了後も、画像書き込み用電圧の印加を積分反射率の低下を抑えることが可能な所定時間継続させる。

次に、表示媒体１に対する画像書き込みの動作について説明する。なお、以下では、分割電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃの電極幅Ｗは同一であり、Ｗ＜Ｔａ×Ｖａの場合について説明する。また、高圧パルス発生部２６Ａはリセット用電圧Ｖ１−Ａを出力し、高圧パルス発生部２６Ｂは画像書き込み用電圧Ｖ２を出力するものとする。

図９には、リセット光及び画像光を表示媒体１に照射するタイミング、表示媒体１に電圧を印加するタイミングを示した。

まず、制御部３０は、図２において矢印Ａ方向へ光照射部３２が移動開始するように駆動部２４に指示する。光照射部３２は、画像の書き込み動作を開始する前は予め定めた待機位置に配置されている。この待機位置は、表示媒体１の矢印Ａ方向上流側の端部よりもさらに上流側に位置する。

制御部３０が、駆動部２４に対して光照射部３２の移動開始を指示すると、駆動部２４は光照射部３２の移動を開始させる。これにより、光照射部３２は図２において矢印Ａ方向へ予め定めた移動速度Ｖａで移動を開始する。

そして、制御部３０は、リセット光源３２Ａが分割電極５Ａの領域に到達し、リセット光を分割電極５Ａの少なくとも一部の領域に照射可能となるＴ１の時点で、リセット用電圧Ｖ１−Ａが分割電極５Ａに所定時間Ｔｘ分印加されるように切替部２８に指示すると共に、リセット光Ｌ１が分割電極５Ａの領域に所定時間Ｔｘ分照射されるようにリセット光源３２Ａに指示する。なお、所定時間Ｔｘは、分割電極５Ａの全領域にリセット光が照射される時間に設定される。

これにより、切替部２８は、分割電極５Ａを選択し、高圧パルス発生部２６Ａから出力されたリセット用電圧Ｖ１−Ａを分割電極５Ａに所定時間Ｔｘ分印加し、リセット光源３２Ａは、リセット光Ｌ１を所定時間Ｔｘ分表示媒体１に照射するため、表示媒体１がリセットされる。例えばＦ状態にリセットされる。

リセットが終了すると、制御部３０は、画像用光源３２Ｂによる画像光の照射期間が開始するＴ３よりも前のＴ２の時点で、すなわち画像用光源３２Ｂが分割電極５Ａの矢印Ａ方向上流側の端部に到達するよりも前の時点で、画像書き込み用電圧Ｖ２が分割電極５Ａに所定時間Ｔｙ分印加されるように切替部２８に指示する。これにより、切替部２８は、分割電極５Ａに対して、高圧パルス発生部２６Ｂから出力された画像書き込み用電圧Ｖ２を分割電極５Ａに所定時間Ｔｙ分印加する。なお、画像書き込み用電圧Ｖ２の印加開始を画像用光源３２Ｂによる画像光の照射期間が開始するＴ３の時点としてもよいが、Ｔ３よりも前のＴ２の時点で電圧の印加を開始することにより、画像が記録されない領域が発生するのを防ぐことができ確実に画像が書き込まれる。

次に、制御部３０は、画像用光源３２Ｂによる画像光の照射期間が開始するＴ３の時点から画像光の照射期間が終了するＴ４の時点までの期間、すなわち画像用光源３２Ｂが分割電極５Ａの矢印Ａ方向上流側の端部に到達した時点から画像用光源３２Ｂが分割電極５Ａの矢印Ａ方向下流側の端部に到達するまでの期間に、入力された画像データのうち分割電極５Ａの領域に書き込むべき画像の画像データを画像用光源３２Ｂに出力する。これにより、Ｔ３からＴ４の画像光の照射期間に画像光が照射され、画像が書き込まれる。例えば画像光が照射された領域はＦ状態からＨ状態となる。なお、画像光の照射期間とは、画像光が照射されうる期間であり、画像を書き込まない領域については画像光が照射されないのはいうまでもない。

ここで、図９に示すように、画像光の照射期間（Ｔ３〜Ｔ４の期間）が終了した後も、画像書き込み用電圧Ｖ２の印加が所定時間Ｔｚ分継続されているため、積分反射率の低下が抑えられる。所定時間Ｔｚは積分反射率の低下を抑えることが可能な時間に設定される（例えば１００ｍｓ以上）。そして、画像書き込み用電圧Ｖ２の印加が終了すると、Ｈ状態の領域はＰ状態となって分割電極５Ａの領域に画像が表示されると共に維持される。

なお、制御部３０は、分割電極５Ｂ、５Ｃについても順次上記と同様に駆動部２４、光照射部３２、及び切替部２８を制御する。これにより、表示媒体１全体に画像が書き込まれる。

また、本実施形態では、表示層としてコレステリック液晶を用いた場合について説明したが、これに限らず、強誘電性液晶を用いてもよい。

また、本実施形態では、表示媒体１が固定された状態で光照射部３２を移動させることにより光照射部３２と表示媒体１とを相対移動させる場合について説明したが、光照射部３２を固定した状態で表示媒体１を移動させたり、両者を移動させたりすることにより両者を相対移動させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、分割電極が３個の場合について説明したが、これに限らず、分割電極が２個又は４個以上の場合にも本発明を適用可能である。

さらに、本実施形態では、リセット用電圧の印加及びリセット光の照射、画像書き込み用電圧の印加及び画像光の照射の動作を各分割電極について所定方向に順次行う場合について説明したが、上記の動作は隣り合う分割電極について順次行う必要はない。例えばある分割電極の領域全てが画像を書き込む必要がない場合、その分割電極に関しては上記の動作を行う必要はなく、次の分割電極から上記の動作を行えばよい。また、分割電極ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）個おきに上記の動作を表示媒体１全体について行い、上記の動作を行わなかった分割電極に対して同様の動作を繰り返すように、すなわち表示媒体１をｎ＋１回走査することにより画像を書き込むようにしてもよい。

表示媒体の断面図である。 画像表示装置の概略構成図である。 表示媒体の等価回路を示す回路図である。 コレステリック液晶の分子配向と光学特性の関係を示す模式説明図であり、（Ａ）はプレーナ相、（Ｂ）はフォーカルコニック相、（Ｃ）ホメオトロピック相の各相におけるものである。 コレステリック液晶のスイッチング挙動を説明するためのグラフである。 コレステリック液晶の積分反射率の特性を示すグラフである。 電圧印加及び光の照射のタイミングチャートである。 コレステリック液晶の積分反射率の特性を示すグラフである。 電圧印加及び光の照射のタイミングチャートである。

符号の説明

１ 表示媒体（光書き込み型画像表示媒体）
２ 光記録装置
３、４ 透明基板
５ 透明電極
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ 分割電極
６ 透明電極
７ 表示層
８ ラミネート層
９ 着色層
１０ 光導電体層
１２ コレステリック液晶
２０ 画像表示装置
２４ 駆動部（光照射部移動手段）
２６ 電圧印加部
２６Ａ 高圧パルス発生部（第１の電圧印加手段）
２６Ｂ 高圧パルス発生部（第２の電圧印加手段）
２８ 切替部（電極選択手段）
３０ 制御部（電極選択手段、制御手段）
３２ 光照射部
３２Ａ リセット光源（第１の光照射手段）
３２Ｂ 画像用光源（第２の光照射手段）

Claims (6)

1. 印加された電圧に応じて選択的に入射光を反射可能であり且つメモリー性を有する表示層と、照射された書き込み光に応じて電気抵抗が変化する光導電体層と、前記表示層及び前記光導電体層を挟み込むと共に少なくとも一方の電極が所定方向に沿って並置された複数の分割電極から成る一対の電極と、を備えた光書き込み型画像表示媒体に対して画像を記録する光記録装置であって、
   前記所定方向に沿って予め定めた順番で前記複数の分割電極のうちの何れかの分割電極を選択する電極選択手段と、
   前記表示層を初期化するためのリセット光を前記電極選択手段により選択された分割電極に相当する領域の光導電体層に照射する第１の光照射手段と、
   入力された画像情報に応じた画像光を前記電極選択手段により選択された分割電極に照射する第２の光照射手段と、
   前記光書き込み型画像表示媒体と、前記第１の光照射手段及び前記第２の光照射手段を含む光照射部と、を前記所定方向に沿って相対移動させる相対移動手段と、
   前記電極選択手段により選択された分割電極に対して、前記表示層を初期化するためのリセット用電圧として第１の極性の直流電圧を印加する第１の電圧印加手段と、
   前記電極選択手段により選択された分割電極に対して、前記表示層に画像を書き込むための画像書き込み用電圧として前記第１の極性と逆極性の第２の極性の直流電圧を印加する第２の電圧印加手段と、
   前記画像情報を表示する際に、前記電極選択手段により選択された分割電極に対して前記リセット用電圧が１回だけ印加され且つ前記リセット光が前記領域の光導電体層に照射されるように、前記第１の電圧印加手段及び前記第１の光照射手段を制御すると共に、その後、前記電極選択手段により選択された分割電極に対して前記画像書き込み用電圧が１回だけ印加され且つ前記画像光が前記領域の光導電体層に照射されるように、前記第２の電圧印加手段及び前記第２の光照射手段を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする光記録装置。
2. 前記相対移動手段は、前記光照射部を前記所定方向に沿って移動させる光照射部移動手段であることを特徴とする請求項１記載の光記録装置。
3. 前記制御手段は、前記画像光の照射期間後に前記画像書き込み用電圧の印加を予め定めた所定時間継続するように前記第２の電圧印加手段を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光記録装置。
4. 前記制御手段は、前記画像光の照射期間前から前記画像書き込み用電圧の印加が開始されるように前記第２の電圧印加手段を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の光記録装置。
5. 印加された電圧に応じて選択的に入射光を反射可能であり且つメモリー性を有する表示層と、照射された書き込み光に応じて電気抵抗が変化する光導電体層と、前記表示層及び前記光導電体層を挟み込むと共に少なくとも一方の電極が所定方向に沿って並置された複数の分割電極から成る一対の電極と、を備えた光書き込み型画像表示媒体に対して画像を記録する光記録方法であって、
   前記所定方向に沿って予め定めた順番で前記複数の分割電極のうちの何れかの分割電極に対して前記表示層を初期化するためのリセット用電圧として第１の極性の直流電圧を１回だけ印加し且つ前記リセット光を前記選択された分割電極に相当する領域の光導電体層に照射し、
   その後、前記選択された分割電極に対して前記表示層に画像を書き込むための画像書き込み用電圧として前記第１の極性と逆極性の第２の極性の直流電圧を１回だけ印加し且つ入力された画像情報に応じた画像光を前記領域の光導電体層に照射する
   ことを特徴とする光記録方法。
6. 印加された電圧に応じて選択的に入射光を反射可能であり且つメモリー性を有する表示層と、照射された書き込み光に応じて電気抵抗が変化する光導電体層と、前記表示層及び前記光導電体層を挟み込むと共に少なくとも一方の電極が所定方向に沿って並置された複数の分割電極から成る一対の電極と、を備えた光書き込み型画像表示媒体と、
   前記請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の光記録装置と、
   を備えた画像表示装置。

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