光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置
【課題】省電力で駆動が可能な光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置を提供すること。
【解決手段】光導電スイッチング素子アレイ１は、第１の共通電極２と、第１の共通電極２に対向配置され、第１の共通電極２との間で電圧が印加される個別電極３と、第１の共通電極２と個別電極３との間に配置され、アドレス光Ｌ２を受光することにより導電性が発現する光導電層４とを備え、光導電層４は、アドレス光Ｌ２を受光した際に電荷を発生する機能を有する第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２と、第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２でそれぞれ発生した電荷を輸送する機能を有する電荷輸送層４３とを備え、第１の電荷発生層４１と第２の電荷発生層４２とは、電荷輸送層４３の面方向の異なる位置に配置され、電荷輸送層４３の厚さ方向にも異なる位置に配置されている。
【解決手段】光導電スイッチング素子アレイ１は、第１の共通電極２と、第１の共通電極２に対向配置され、第１の共通電極２との間で電圧が印加される個別電極３と、第１の共通電極２と個別電極３との間に配置され、アドレス光Ｌ２を受光することにより導電性が発現する光導電層４とを備え、光導電層４は、アドレス光Ｌ２を受光した際に電荷を発生する機能を有する第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２と、第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２でそれぞれ発生した電荷を輸送する機能を有する電荷輸送層４３とを備え、第１の電荷発生層４１と第２の電荷発生層４２とは、電荷輸送層４３の面方向の異なる位置に配置され、電荷輸送層４３の厚さ方向にも異なる位置に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、所望の画像を表示する光書込み型画像表示装置が知られている。この光書込み型画像表示装置としては、例えば特許文献１に記載されているような、光導電スイッチング素子と、光導電スイッチング素子に積層された液晶層とを備えるものがある。
特許文献１に記載の光導電スイッチング素子は、交流電圧が印加される２つの電極層（第１の電極層および第２の電極層）と、第１の電極層と第２の電極層との間であって、第１の電極層側に配置された上部電荷発生層と、第１の電極層と第２の電極層との間であって、第２の電極層側に配置された下部電荷発生層と、上部電荷発生層と下部電荷発生層との間に配置された電荷輸送層とを有している。上部電荷発生層および下部電荷発生層は、それぞれ、光を受光した際に電荷を発生する機能を有している。電荷輸送層は、上部電荷発生層および下部電荷発生層でそれぞれ発生した電荷を輸送する機能を有している。
【０００３】
このような構成の光導電スイッチング素子では、第１の電極層と第２の電極層との間に交流電圧が印加されると、電流が第１の電極層から第２の電極層に向かう第１の状態と、電流が第２の電極層から第１の電極層に向かう第２の状態とを取り得る。そして、第１の状態では、見掛け上電荷輸送層と下部電荷発生層との界面が電荷移動に対するエネルギー障壁（バリア）として作用することとなり、その分、印加電圧を増大させて付与しなければ、電流が確実に流れず、光導電スイッチング素子が駆動しないという問題があった。これと同様に、第２の状態でも、見掛け上電荷輸送層と上部電荷発生層との界面が電荷移動に対するエネルギー障壁として作用することとなり、その分、印加電圧を増大させて付与しなければ、電流が確実に流れず、光導電スイッチング素子が駆動しないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１８０８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上述の従来技術に対して省電力での駆動が可能な光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光導電スイッチング素子は、第１の電極と、
前記第１の電極に対向して配置され、該第１の電極との間で電圧が印加される第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置され、光を受光することにより導電性が発現する光導電層とを備え、
前記光導電層は、光を受光した際に電荷を発生する機能を有する第１の電荷発生層および第２の電荷発生層と、前記第１の電荷発生層および前記第２の電荷発生層に接し、前記第１の電荷発生層および前記第２の電荷発生層でそれぞれ発生した前記電荷を輸送する機能を有する電荷輸送層とを備え、
前記第１の電荷発生層と前記第２の電荷発生層とは、前記電荷輸送層の厚さ方向と垂直な方向に沿って異なる位置に配置され、前記電荷輸送層の厚さ方向の異なる位置に配置されていることを特徴とする。
これにより、従来技術に対して省電力での駆動が可能である。
【０００７】
本発明の光導電スイッチング素子では、前記第１の電荷発生層は、前記第１の電極側に偏在しており、前記第２の電荷発生層は、前記第２の電極側に偏在していることが好ましい。
これにより、電流が光導電層を流れる場合において、電荷輸送層から電荷発生層の向きに電流が流れる際に、電荷輸送層と電荷発生層の界面が電荷移動に対するエネルギー障壁として作用し、且つ電極と電荷輸送層の界面が電荷移動に対するエネルギー障壁として作用する。このとき、第１の電荷発生層および第２の電荷発生層のうちいずれか一方の電荷発生層を経由することにより、前記エネルギー障壁を避けることができる。よって、電荷移動の際に前記エネルギー障壁を越え得る程度にまで電圧を増加させる必要がなく、よって、省電力での駆動が可能となる。
【０００８】
本発明の光導電スイッチング素子では、前記第１の電荷発生層は、前記第１の電極に接しているか、または、前記第２の電荷発生層は、前記第２の電極に接していることが好ましい。
これにより、電流が光導電層を流れる場合において、電荷輸送層から電荷発生層の向きに電流が流れる際に、電荷輸送層と電荷発生層の界面が電荷移動に対するエネルギー障壁として作用し、且つ電極と電荷輸送層の界面が電荷移動に対するエネルギー障壁として作用する。このとき、第１の電荷発生層および第２の電荷発生層のうちいずれか一方の電荷発生層を経由することにより、前記エネルギー障壁を避けることができる。よって、電荷移動の際に前記エネルギー障壁を越え得る程度にまで電圧を増加させる必要がなく、よって、省電力での駆動が可能となる。
【０００９】
本発明の光導電スイッチング素子では、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加した際に、電流は、前記第１の電極、前記第１の電荷発生層、前記電荷輸送層および前記第２の電極をこの順に流れる第１の状態と、前記第２の電極、前記第２の電荷発生層、前記電荷輸送層および前記第１の電極をこの順に流れる第２の状態とを取ることが好ましい。
これにより、電流が光導電層を流れる場合において、電荷輸送層から電荷発生層の向きに電流が流れる際に、電荷輸送層と電荷発生層の界面が電荷移動に対するエネルギー障壁として作用し、且つ電極と電荷輸送層の界面が電荷移動に対するエネルギー障壁として作用する。このとき、第１の電荷発生層および第２の電荷発生層のうちいずれか一方の電荷発生層を経由することにより、前記エネルギー障壁を避けることができる。よって、電荷移動の際に前記エネルギー障壁を越え得る程度にまで電圧を増加させる必要がなく、よって、省電力での駆動が可能となる。
【００１０】
本発明の光導電スイッチング素子では、前記第１の電荷発生層および前記第２の電荷発生層は、それぞれ、前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視における面積が前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視における当該電荷輸送層の面積よりも小さいものであることが好ましい。
これにより、光導電スイッチング素子を例えば表示装置としての透明性を有する画像表示装置に用いた場合、その透明性を第１の電荷発生層および第２の電荷発生層がそれぞれ低下させてしまうのを防止または抑制することができる。
【００１１】
本発明の光導電スイッチング素子では、前記電荷輸送層は、その前記第１の電荷発生層が配置されている部分の厚さが、前記第１の電荷発生層の厚さよりも厚く、前記第２の電荷発生層が配置されている部分の厚さが、前記第２の電荷発生層の厚さよりも厚いものであることが好ましい。
これにより、各層を積層して光導電スイッチング素子を製造する際、その製造を容易に行なうことができる。
【００１２】
本発明の光導電スイッチング素子では、前記第１の電荷発生層と前記第２の電荷発生層とは、前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視にて互いに離間して配置されていることが好ましい。
これにより、第１の電荷発生層と第２の電荷発生層とをできる限り離間させることができ、例えば、電流が第１の電極側から第２の電極側に向かう際に、第２の電荷発生層と電荷輸送層の界面が当該電荷移動に対するエネルギー障壁となるのを防止することができる。また、電流が第２の電極側から第１の電極側に向かう際に、第１の電荷発生層と電荷輸送層の界面が当該電荷移動に対するエネルギー障壁となるのを防止することができる。
【００１３】
本発明の光導電スイッチング素子では、前記第１の電極および前記第２の電極のうちの少なくとも一方の電極は、前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視における形状が四角形をなすものであり、
前記第１の電荷発生層と前記第２の電荷発生層とは、前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視にて前記四角形の対角線上の位置に配置されていることが好ましい。
これにより、第１の電荷発生層と第２の電荷発生層とをできる限り離間させることができ、例えば、電流が第１の電極側から第２の電極側に向かう際に、第２の電荷発生層と電荷輸送層の界面が当該電荷移動に対するエネルギー障壁となるのを防止することができる。また、電流が第２の電極側から第１の電極側に向かう際に、第１の電荷発生層と電荷輸送層の界面が当該電荷移動に対するエネルギー障壁となるのを防止することができる。
【００１４】
本発明の光導電スイッチング素子では、前記第１の電荷発生層および前記第２の電荷発生層のうちの少なくとも一方は、前記電荷輸送層に埋設されていることが好ましい。
これにより、光導電スイッチング素子の厚さを抑えることができる。
本発明の光導電スイッチング素子では、前記第１の電極および前記第２の電極は、それぞれ、光透過性を有することが好ましい。
これにより、第１の電極および第２の電極がそれぞれ光導電スイッチング素子の透明性を妨げる、すなわち、透過率を低下させてしまうのを防止することができる。
【００１５】
本発明の光導電スイッチング素子アレイでは、本発明の光導電スイッチング素子を複数備え、
前記複数の光導電スイッチング素子は、その面方向に行列状に配置されていることを特徴とする。
これにより、省電力で駆動が可能である。
【００１６】
本発明の光導電スイッチング素子アレイでは、前記第１の電極および前記第２の電極のうちの少なくとも一方の電極同士は、連結または一体的に形成されていることが好ましい。
これにより、光導電スイッチング素子アレイを製造する際、電極を個別に形成する場合に比べて、その製造が容易となる。
【００１７】
本発明の表示装置は、本発明の少なくとも１つの光導電スイッチング素子と、
前記光導電スイッチング素子の前記第１の電極側または前記第２の電極側に配置された液晶層とを備えることを特徴とする。
これにより、省電力で駆動が可能である。
本発明の表示装置では、前記液晶層は、光を透過する光透過状態と、光を拡散する光拡散状態とを取り得ることが好ましい。
これにより、光が照射されることによって所望のエリアを光散乱状態にするプロジェクタ用スクリーンを実現可能である。
本発明の画像形成装置は、本発明の表示装置と、
前記表示装置に光を照射することにより画像を描画するプロジェクターとを備えることを特徴とする。
これにより、省電力で駆動が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の画像形成装置の第１実施形態を示す図（（ａ）は画像形成装置の概略構成を示す模式図、（ｂ）は画像形成装置の使用例を示す図）である。
【図２】図１に示す画像形成装置が備えるプロジェクターの概略構成を示す図である。
【図３】図１に示す画像形成装置が備えるスクリーン（表示装置）を示す断面図である。
【図４】図１に示す画像形成装置が備えるスクリーン（表示装置）を示す断面図である。
【図５】図３に示すスクリーンが備える光導電スイッチング素子アレイの平面図である。
【図６】本発明の画像形成装置（第２実施形態）が備えるスクリーン（表示装置）を示す断面図である。
【図７】本発明の光導電スイッチング素子アレイの他の使用例（第３実施形態）を示す断面図である。
【図８】本発明の画像形成装置（第４実施形態）が備えるスクリーン（表示装置）を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の画像形成装置の第１実施形態を示す図（（ａ）は画像形成装置の概略構成を示す模式図、（ｂ）は画像形成装置の使用例を示す図）、図２は、図１に示す画像形成装置が備えるプロジェクターの概略構成を示す図、図３および図４は、それぞれ、図１に示す画像形成装置が備えるスクリーン（表示装置）を示す断面図、図５は、図３に示すスクリーンが備える光導電スイッチング素子アレイの平面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図３および図４中（図６および図７についても同様）の下側を「前（正面）」または「前方」、上側を「後（背面）」または「後方」と言う。
【００２０】
図１に示すように、画像形成装置１００は、スクリーン５８０およびプロジェクター７００を含んでいる。プロジェクター７００は、データ供給部７３０、画像投射系７３１および不可視光投射系７３２を含んでいる。なお、図１（ａ）、（ｂ）に示すＸＹＺ直交座標系は、スクリーン５８０の主面に沿う方向をＸ方向、Ｙ方向とし、スクリーン５８０の主面の法線方向をＺ方向としている。Ｘ方向およびＺ方向は例えば水平方向であり、Ｙ方向は例えば鉛直方向である。
【００２１】
第１実施形態の画像形成装置１００は、概略すると以下のように動作する。スクリーン５８０は、アドレス光（不可視光）Ｌ２が入射した領域において、可視光に対する散乱状態（光拡散状態）と透過状態（光透過状態）とが切替わるようになっている。データ供給部７３０は、パーソナルコンピューター等の信号源８００からプロジェクター７００に対する入力画像データＤ０を受け取る。データ供給部７３０は、入力画像の一部である画像Ｐに対応する画像データＤ１を画像投射系７３１に出力する。データ供給部７３０は、スクリーン５８０において画像Ｐを表示する範囲を示す範囲データＤ２を不可視光投射系７３２に出力する。
【００２２】
不可視光投射系７３２は、スクリーン５８０において画像Ｐを表示する表示領域Ａを散乱状態にすべく、アドレス光Ｌ２を表示領域Ａに対応したパターンでスクリーン５８０に投射する。画像投射系７３１は、画像データＤ１に基づいて可視光の画像Ｐを形成し、画像Ｐに対応する画像光（可視光）Ｌ１をスクリーン５８０に投射する。
スクリーン５８０において、画像光Ｌ１の入射領域である表示領域Ａはアドレス光Ｌ２により散乱状態になっており、表示領域Ａを除くスクリーン５８０は透過状態になっている。スクリーン５８０の表示領域Ａで画像光Ｌ１が散乱されて散乱光Ｌ３となり、散乱光Ｌ３が観察者Ｍに観察されることにより画像Ｐが表示される。スクリーン５８０に対して観察者Ｍと反対側の背景ＢＧからの可視光Ｌ４は、スクリーン５８０の表示領域Ａを除く部分を透過して観察者Ｍに観察される。実空間の背景ＢＧと同化した画像Ｐが表示され、多彩な空間演出が可能になっている。
【００２３】
以下、画像形成装置１００が備えるプロジェクター７００、スクリーン５８０の各構成について説明する。
図２に示すように、プロジェクター７００は、データ供給部７３０、画像投射系７３１および不可視光投射系７３２を含んでいる。本実施形態のプロジェクター７００は、入力画像のうちの所望の部分を部分画像とし、この部分画像を画像Ｐとして表示するようになっている。プロジェクター７００は、例えばスクリーン５８０に対して表示側（観察者Ｍ）と反対側における、スクリーン５８０を通した観察者Ｍの視野範囲外に配置される。
【００２４】
画像投射系７３１は、第１光源装置７３１１、第１光変調素子７３１２および第１投射光学系７３１３を含んでいる。第１光源装置７３１１は、ランプ光源や固体光源等を含んで構成され、可視光を含んだ光を射出する。第１光変調素子７３１２は、透過型もしくは反射型の液晶ライトバルブ、またはデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）等により構成される。第１光変調素子７３１２は、第１光源装置７３１１から射出された光を画像データＤ１に基づいて変調し、画像光Ｌ１として射出する。第１投射光学系７３１３は、第１光変調素子７３１２から射出された画像光Ｌ１をスクリーン５８０に投射する。
【００２５】
画像投射系７３１は、実際には複数の色光（例えば赤、緑、青）ごとに画像光を形成し、複数の色光による画像光をダイクロイックプリズム等の色合成素子により合成した後に、第１投射光学系７３１３によって投射する。複数の色光ごとに第１光変調素子が設けられている。
画像投射系７３１の具体的な構成例として、第１光源装置としてのランプ光源から射出された光を、複数の色光に色分離して第１光変調素子に供給する構成がある。この構成では、色光ごとに第１光変調素子が設けられ、１つの第１光源装置に対して複数の第１光変調素子が設けられる。
【００２６】
不可視光投射系７３２は、第２光源装置７３２１、第２光変調素子７３２２および第２投射光学系７３２３を含んでいる。第２光源装置７３２１は、ランプ光源や固体光源等により構成され、不可視光（ここでは近赤外光）を含んだ光を射出する。第２光変調素子７３２２は、第１光変調素子７３１２と同様に各種光変調素子により構成される。第２光変調素子７３２２は、第２光源装置７３２１から射出された光を範囲データＤ２に基づいて変調する。入射光は、第２光変調素子７３２２の画素ごとに例えば２階調に（明または暗の２値に）変調されて、画像Ｐに対応するパターンのアドレス光Ｌ２になる。換言すると、アドレス光Ｌ２は不可視光の画像になっており、この画像の輪郭は画像Ｐの輪郭と略一致している。
【００２７】
第２投射光学系７３２３は、第２光変調素子７３２２から射出されたアドレス光Ｌ２を、スクリーン５８０上で画像光Ｌ１と重なるように投射する。本実施形態の第２投射光学系７３２３は、第１投射光学系７３１３と連動してフォーカスやズームが制御される。これにより、スクリーン５８０においてアドレス光Ｌ２が投射される領域（以下、ＩＲ入射領域と称する）を表示領域Ａと高精度に対応させることが可能になっている。
【００２８】
データ供給部７３０は、表示範囲設定部７３０１および画像抽出部７３０２を含んでいる。表示範囲設定部７３０１は、入力画像において表示すべき範囲（部分画像の範囲）を示す範囲データＤ２を、画像抽出部７３０２および第２光変調素子７３２２に出力する。部分画像の範囲は、例えばユーザーの入力により設定される。画像抽出部７３０２は、入力画像データＤ０において画像Ｐを構成する画素の階調値を保持し、画像Ｐ以外の画素の階調値をブランク（例えば黒）に書換えることにより、画像データＤ１を生成する。画像抽出部７３０２は、画像データＤ１を第１光変調素子７３１２に出力する。
【００２９】
スクリーン５８０は、例えばステージ（図示せず）によって起立した状態で支持されている。また、スクリーン５８０は、画像Ｐを表示しないときは、無色透明または青味掛った透明（本実施形態では代表的に「無色透明」とする）の透過状態であり、まるで透明ガラス板のようにその背後を視認できるようになっている。そして、プロジェクター７００によって、スクリーン５８０に画像Ｐを表示する（描画する）際には、スクリーン５８０の画像Ｐが表示される領域のみを白濁した状態（散乱状態）とし、その白濁した状態の領域にプロジェクター７００から画像光Ｌ１を照射することにより、スクリーン５８０に所望の画像を表示する。この際、画像Ｐが表示されていない領域は、透過状態を保ったままである。そのため、このような構成の画像形成装置１００によれば、第１に、未使用時（画像Ｐを表示しないとき）にスクリーン５８０が視覚的に邪魔にならないという利点がある。第２に、使用時（画像Ｐを表示しているとき）には、透明な板に画像Ｐが視認性よく表示されるため、観察者Ｍに画像が浮き出ているような感覚を与えることができ、表示されている画像への興味・関心を効果的に持たせることができる。すなわち、画像形成装置１００によれば、例えば、優れた広告宣伝効果を発揮することができる。
【００３０】
また、本実施形態では、プロジェクター７００は、スクリーン５８０の近傍、すなわち、スクリーン５８０の下後方に設けられておりスクリーン５８０に対して近接投影にて画像を表示するように構成されている。また、プロジェクター７００は、スクリーン５８０の最もプロジェクター７００に近い部位から１ｍ以内に設けられている。このように、プロジェクター７００をスクリーン５８０の近傍に設けることにより、プロジェクター７００から照射される画像光Ｌ１が例えば他の展示品等の障害物によって遮られてしまうのを効果的に防止することができ、スクリーン５８０に所望の画像をより確実に表示することができる。
【００３１】
このような配置のスクリーン５８０は、第１の基板５１０と、第１の共通電極（第１の電極）２を有する光導電スイッチング素子アレイ１（光導電スイッチング素子集合体）と、配向膜５３０と、液晶高分子複合層（液晶層）５４０と、配向膜５５０と、第２の共通電極５６１と、第２の基板５６０とが正面（前面）側からこの順に積層されたものである（図３、図４参照）。また、光導電スイッチング素子アレイ１は、第１の共通電極２の他に、第１の共通電極２と対向配置された多数の個別電極（第２の電極）３と、第１の共通電極２と各個別電極３との間に配置され、アドレス光Ｌ２を受光することにより導電性が発現する光導電層４とを有している。また、第１の共通電極２と第２の共通電極５６１とは、それぞれ、電圧印加手段５７０と電気的に接続されている。この電圧印加手段５７０により、第１の共通電極２と第２の共通電極５６１との間に電圧を印加することができる。
【００３２】
このような構成とすることにより、簡単に、前述したような透過状態と散乱状態とを切り替えることのできるスクリーン５８０を得ることができる。
なお、図３〜図５に示すように、光導電スイッチング素子アレイ１は、個別電極３ごとに、多数（複数）の光導電スイッチング素子１１に分けることができる。換言すれば、光導電スイッチング素子アレイ１は、その面方向に行列状に配置された多数の光導電スイッチング素子１１が連結した（集合した）ものである。これにより、各光導電スイッチング素子１１は、それぞれ、独立して駆動することができる。
【００３３】
第１の基板５１０および第２の基板５６０は、それぞれ、シート状（平板状）の部材で構成され、これらの間に配置される各部材を支持および保護する機能を有している。また、第１の基板５１０および第２の基板５６０は、それぞれ、光透過性を有しており実質的に無色透明である。第１の基板５１０および第２の基板５６０は、それぞれ、可撓性を有していてもよく、硬質であってもよい。
【００３４】
第１の基板５１０および第２の基板５６０の構成材料としては、それぞれ、特に限定されず、例えば、ガラス、ポリエステル（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、ポリカーボネートなどの高分子フィルムを用いることができる。
第１の基板５１０の背面には、膜状の第１の共通電極２が形成されている。この第１の共通電極２に対向するように、膜状の各個別電極３がそれぞれ形成されている。また、第２の基板５６０の前面には、第２の共通電極５６１が形成されている。
【００３５】
第１の共通電極２、個別電極３および第２の共通電極５６１は、それぞれ、光透過性を有しており実質的に無色透明である。これにより、各電極がそれぞれスクリーン５８０の透明性を妨げる、すなわち、透過率を低下させてしまうのを防止することができる。
このような第１の共通電極２および第２の共通電極５６１は、それぞれ、電圧印加手段５７０に電気的に接続されており、当該電圧印加手段５７０によって、第１の共通電極２と第２の共通電極５６１と間に電圧を印加することができる。このとき光導電層４が低抵抗成分をもっていると、第１の共通電極２と各個別電極３との間に電位差が生じる、すなわち、光導電層４で電圧降下が発生する。これにより、第１の共通電極２と各個別電極３との間に電界が生じ、当該生じた電界が光導電層４に作用するとともに、各個別電極３と第２の共通電極５６１との間にも電界が生じ、当該生じた電界が液晶高分子複合層５４０に作用する。
【００３６】
第１の共通電極２、個別電極３および第２の共通電極５６１の構成材料としては、それぞれ、実質的に導電性を有し、かつ実質的に無色透明であれば特に限定されず、例えば、金、銀、銅、アルミニウムまたはこれらを含む合金等の金属材料、カーボンブラック等の炭素系材料、ポリアセチレン、ポリフルオレンまたはこれらの誘導体等の電子導電性高分子材料、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート等のマトリックス樹脂中に、ＮａＣｌ、Ｃｕ（ＣＦ３ＳＯ３）２等のイオン性物質を分散させたイオン導電性高分子材料、インジウム酸化物（ＩＯ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）等の導電性酸化物材料のような各種導電性材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３７】
第１の共通電極２と個別電極３との間には、光導電層４が配置されている。この光導電層４の構成については、後述する。
個別電極３と第２の共通電極５６１との間には、液晶高分子複合層５４０が配置されている。液晶高分子複合層５４０は、高分子５４２の粒子が液晶５４１中に分散して相分離した状態となっている（図３、図４参照）。なお、本実施形態の液晶高分子複合層５４０では、高分子５４２の粒子が液晶５４１中に分散しているが、これと逆に、液晶５４１の粒子が高分子５４２中に分散するようにしてもよい。
【００３８】
高分子５４２としては、液晶相の状態において液晶５４１と相溶して、その後、硬化する際に、液晶５４１と相分離するものが使用される。このような高分子５４２としては、例えば、高分子主鎖にベンゼン骨格あるいはビフェニル骨格を有する側鎖をつけたものであれば、熱可塑性高分子、熱硬化型高分子、紫外線硬化型高分子の別を問わず、広く用いることができる。
【００３９】
一方、液晶５４１としては、例えば電界方向と平行方向に配向する正の誘電異方性を有するものが使用される。このような液晶５４１としては、例えば、フェニルシクロヘキサン誘導体液晶、ビフェニル誘導体液晶、ビフェニルシクロヘキサン誘導体液晶、テルフェニル誘導体液晶、フェニルエーテル誘導体液晶、フェニルエステル誘導体液晶、ビシクロヘキサン誘導体液晶、アゾメチン誘導体液晶、アゾキシ誘導体液晶、ピリミジン誘導体液晶、ジオキサン誘導体液晶、キュバン誘導体液晶等を用いることができる。また、液晶５４１としては、スクリーン５８０のコントラストを向上させる為に、屈折率異方性ができるだけ大きいものを用いることが好ましい。
【００４０】
液晶高分子複合層５４０の両面には、それぞれ、配向膜５３０、５５０が形成されている。配向膜５３０、５５０は、液晶高分子複合層５４０の液晶５４１および高分子５４２を第１の基板５１０および第２の基板５６０と平行な方向に配向させる配向処理が施されている。高分子５４２は、配向する際は液晶相であるが、その後、硬化される為、その配向状態が保たれたまま固定されている。このため、高分子５４２は、その後、電界が印加されても配向方向が電界方向に揃うことはない。一方、液晶５４１は、配向状態が固定されていない為、電界を印加すると電界方向に揃うことになる。
【００４１】
従って、液晶高分子複合層５４０に電界を印加していない場合には、高分子５４２と液晶５４１の配向方向は、第１の基板５１０および第２の基板５６０に対して平行方向に一致する状態（液晶５４１と高分子５４２が揃って配向する状態）となる。この状態において、両者の屈折率を一致させることにより、スクリーン５８０は透明状態（透過状態）となる。
【００４２】
反対に、液晶高分子複合層５４０に電界を印加した場合には、液晶５４１の配向方向が電界方向に揃うため（液晶５４１と高分子５４２が異なる方向へ配向する状態となるため）、電界方向において、液晶５４１と高分子５４２と界面で屈折率の不一致により光散乱状態となり、スクリーン５８０は白濁状態（散乱状態）となる。
このような液晶高分子複合層５４０によれば、電圧が印加されていないときは、無色透明な透過状態となり、電圧を印加することにより白濁した散乱状態とすることができるため、画像形成装置１００の用途に適したスクリーン５８０を得ることができる。なお、このような透過状態と散乱状態との切り替えは、スクリーン５８０の各部位、すなわち、各光導電スイッチング素子１１で独立して行うことができる。
この透過状態と散乱状態との切り替えについて詳細に説明する。
【００４３】
高分子５４２および液晶５４１は、同様の屈折率異方性を示し、配向方向と平行方向における屈折率は１．５程度あり、配向方向と垂直方向の屈折率は１．７程度である。液晶高分子複合層５４０に電界が印加されていない状態では、液晶５４１が高分子５４２と同方向に配向しているため、第１の基板５１０および第２の基板５６０と垂直な方向における液晶５４１と高分子５４２の屈折率が一致する。従って、この状態では、スクリーン５８０は、透過率８０％程度の実質的に無色透明な状態（透過状態）となる。
【００４４】
一方、電圧印加手段５７０によって、第１の共通電極２および第２の共通電極５６１間に電圧を印加し、かつ、液晶高分子複合層５４０に電界が作用した条件において、高分子５４２の配向方向はそのままであるのに対し、液晶５４１だけが電界方向、つまり第１の基板５１０および第２の基板５６０に対して垂直な方向に配向する。このため、第１の基板５１０および第２の基板５６０と垂直な電界方向において、高分子５４２の屈折率は１．７程度のままであるのに対し、液晶５４１の屈折率が１．５程度に変化する。従って、電界方向における高分子５４２と液晶５４１の屈折率の差が０．２程度となり、第１の基板５１０および第２の基板５６０と垂直な方向から入射した光は、散乱することなる。その結果、この状態では、スクリーン５８０は、電界方向において白濁する状態（散乱状態）となる。
以上のような構成のスクリーン５８０の使用方法について説明する。
【００４５】
まず、電圧印加手段５７０により、第１の共通電極２および第２の共通電極５６１間に、所定の大きさの交流電圧を予め印加しておく（以下では、この状態を「スタンバイ状態」とも言う）。スタンバイ状態で印加する電圧の大きさは、スクリーン５８０が例えば８０％程度の高い透過率を保ち、実質的に無色透明の状態を保つ程度の大きさである。そして、このスタンバイ状態から液晶高分子複合層５４０にかかる電圧を少し増加させることによってスクリーン５８０を散乱状態に変化させることができる。
【００４６】
また、スタンバイ状態のスクリーン５８０の所望の部位（微少領域）にプロジェクター７００からアドレス光Ｌ２を照射する。すると、アドレス光Ｌ２が照射された部位では、アドレス光Ｌ２が照射されることにより光導電層４の電気抵抗が低下し、液晶高分子複合層５４０に印加される実際の電圧が高くなる。これにより、この部位の透過率が低下して白濁し散乱状態となる。一方、アドレス光Ｌ２が照射されない部位については、液晶高分子複合層５４０に印加されている電圧の強さが変化しないため無色透明な状態を維持している。そして、白濁した状態の部位を、スクリーン５８０に表示する画像Ｐに対応して、すなわち画像Ｐを表示する領域として用いることができる。
【００４７】
スクリーン５８０に照射するアドレス光Ｌ２の光量としては、アドレス光Ｌ２を照射した部位の透過率を低下させることができれば特に限定されないが、スクリーン５８０の透過率が２０％以下となるような光量であるのが好ましく、５％以下となるような光量であるのがより好ましい。
このように、スクリーン５８０は、スタンバイ状態では無色透明とし、画像がＰ表示される領域のみを散乱状態とするように使用される。これにより、スクリーン５８０は、例えば前述のような優れた広告宣伝効果を発揮するディジタルサイネージ（電子看板）であると言うことができる。
【００４８】
さて、前述したように、第１の共通電極２と個別電極３との間には、光導電層４が配置されている。この光導電層４は、光透過性を有し実質的に無色透明である。また、光導電層４は、アドレス光Ｌ２が照射されると、その光量に応じてインピーダンスが変化するものである。
そして、図３〜図５に示すように、個別電極３ごとに分けられた各光導電スイッチング素子１１では、それぞれ、光導電層４が、第１の電荷発生層４１と、第２の電荷発生層４２と、電荷輸送層４３とで構成されている。各光導電スイッチング素子１１の構成は、それぞれ、同じであるため、以下、１つの光導電スイッチング素子１１について代表的に説明する。
【００４９】
光導電スイッチング素子１１の大きさは、例えば、平面視で１辺が０．５〜１０ｍｍの正方形とするのが好ましく、０．５〜１ｍｍの正方形とするのがより好ましい。
第１の電荷発生層４１は、アドレス光Ｌ２を受光した際に電荷を発生する機能を有している。これと同様に、第２の電荷発生層４２も、アドレス光Ｌ２を受光した際に電荷を発生する機能を有している。このような第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２は、それぞれ、例えば、電荷発生物質を蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法などによって成膜したもの、電荷発生物質を樹脂バインダーに分散し、バーコート法、スピンコート法、ロールコート法、ディップ法、キャスティング法などによって塗布したもので構成される。電荷発生物質としては、ｐ型の有機半導体材料を用いることができ、例えば、フタロシアニン系、アゾ系、多環キノン系、インジゴ系、キナクリドン系、ペリレン系、スクエアリウム系、アズレニウム系、シアニン系、ピリリウム系などの有機材料を用いることができる。また、樹脂バインダーとしては、特に限定されず、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラール、アクリル、メタクリル、塩化ビニル、酢酸ビニル、これらの共重合体などを用いることができる。
【００５０】
電荷輸送層４３は、第１の電荷発生層４１や第２の電荷発生層４２でそれぞれ発生した電荷を輸送する機能を有している。この電荷輸送層４３は、例えば、電荷輸送物質を樹脂バインダーに分散し、バーコート法、スピンコート法、ロールコート法、ディップ法、キャスティング法などによって塗布したもので構成される。電荷輸送物質としては、電荷発生材料にｐ型の有機半導体を用いた場合には電子供与性の正孔輸送材料が用いられ、例えば、カルバゾール系、トリアゾール系、オキサジアゾール系、イミダゾール系、ピラゾリン系、ヒドラゾン系、スチルベン系、アミン系、ニトロフルオレノン系などの有機材料を用いることができる。また、樹脂バインダーとしては、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラール、アクリル、メタクリル、塩化ビニル、酢酸ビニル、これらの共重合体などを用いることができる。
【００５１】
このような第１の電荷発生層４１と第２の電荷発生層４２と電荷輸送層４３とを有する光導電スイッチング素子１１では、第１の電荷発生層４１と第２の電荷発生層４２とが、電荷輸送層４３の厚さ方向と垂直な方向（いわゆる、電荷輸送層４３の面内方向）に沿って異なる位置に配置されている、すなわち、図３〜図５中の左右方向に互いにズレて（離間して）配置されている。具体的には、図５に示すように、個別電極３が電荷輸送層４３の厚さ方向からの平面視にて正方形をなし、その対角線上に第１の電荷発生層４１と第２の電荷発生層４２とが配置されている。なお、電荷輸送層４３の厚さ方向とは、前面４３１と背面４３２との面間距離が最小となる方向（前面４３１または背面４３２の法線方向）である。これにより、第１の電荷発生層４１と第２の電荷発生層４２とをできる限り離間させることができ、例えば、後述するように電流ＥＣが第１の共通電極側から個別電極３側に向かう際に（図３参照）、第２の電荷発生層４２と電荷輸送層４３との界面が当該電荷移動に対するエネルギー障壁（バリア）となるのを防止することができる。また、電流ＥＣが個別電極３側から第１の共通電極側に向かう際に（図４参照）、第１の電荷発生層４２と電荷輸送層４３の界面が当該電荷移動に対するエネルギー障壁となるのを防止することができる。
【００５２】
なお、第１の電荷発生層４１と第２の電荷発生層４２との離間距離は、例えば、電荷輸送層４３の最大厚さｔｍａｘと同じかまたはそれよりも大きいのが好ましい。
また、第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２の平面視での形状は、それぞれ、図５に示す構成では正方形であるが、これに限定されず、例えば、長方形、円形、楕円形、扇形等であってもよい。
【００５３】
また、第１の電荷発生層４１と第２の電荷発生層４２とは、電荷輸送層４３の厚さ方向にも異なる位置に配置されている、すなわち、図３、図４中の上下方向にもズレて配置されている。具体的には、図３、図４に示すように、第１の電荷発生層４１は、第１の共通電極２側に偏在している。第１の電荷発生層４１が第１の共通電極２側に偏在しているとは、第１の電荷発生層４１が個別電極３よりも第１の共通電極２に近い位置となるように、幾何的に偏って設けられることを意味する。この場合、特に、第１の電荷発生層４１が第１の共通電極２に接しているのが好ましい。一方、第２の電荷発生層４２は、個別電極３側に偏在している。第２の電荷発生層４２が個別電極３側に偏在しているとは、第２の電荷発生層４２が第１の共通電極２よりも個別電極３に近い位置となるように、幾何的に偏って設けられることを意味する。この場合、特に、第２の電荷発生層４２が個別電極３に接しているのが好ましい。
【００５４】
また、第１の電荷発生層４１と第２の電荷発生層４２とは、それぞれ、その全体が電荷輸送層４３に埋設されている。換言すれば、第１の電荷発生層４１の前面４１１は、電荷輸送層４３の前面４３１と同一面上に位置し、第２の電荷発生層４２の背面４２１は、電荷輸送層４３の背面４３２と同一面上に位置している。
光導電スイッチング素子１１では、上記のような位置関係で、第１の電荷発生層４１、第２の電荷発生層４２および電荷輸送層４３が配置されている。
そして、第１の共通電極２と第２の共通電極３との間に交流電圧を印加した際、光導電スイッチング素子１１の光導電層４内を流れる電流ＥＣには、第１の共通電極２側から第２の共通電極３側に向かう場合（図３参照）と、その反対に、第２の共通電極３側から第１の共通電極２側に向かう場合（図４参照）とがある。
【００５５】
ここで、仮に第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２のうちの一方の電荷発生層（例えば第１の電荷発生層４１）を省略した場合を考えてみる。この場合、図４に示す状態において第１の共通電極２が第２の共通電極５６１に対して負のバイアスがかかっているとき、光導電層４にアドレス光Ｌ２が照射されると、第２の電荷発生層４２で電荷が発生して、図４中の矢印方向に電流ＥＣが生じ、光導電層４が低抵抗成分となる。逆に第１の共通電極２が第２の共通電極５６１に対して正のバイアスがかかっているとき、光導電層４にアドレス光Ｌ２が照射されると、第２の電荷発生層４２で電荷が発生して、図３中の矢印方向に電流ＥＣを生じさせようとするが、このとき、第２の電荷発生層４２と電荷輸送層４３との界面およびその周辺が電荷に対するエネルギー障壁として作用するとともに、第１の共通電極２と電荷輸送層４３の界面も電荷移動に対するエネルギー障壁として作用してしまうため、電流ＥＣが確実に図３中の矢印方向へ流れるには、これらのエネルギー障壁を越え得る程度まで、電圧を増大して印加しなければならない。
【００５６】
これに対し、光導電スイッチング素子１１では、第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２の双方が光導電層４に設けられている。これにより、図３に示すように、電流ＥＣは、第２の電荷発生層４２を経ずに、優先的に第１の共通電極２、第１の電荷発生層４１、第１の電荷発生層配置部４３３（電荷輸送層４３）および個別電極３をこの順に流れることができる（第１の状態）。また、第１の共通電極２と第２の共通電極３との間には、交流電圧が印加されるため、第１の状態と反対の状態、すなわち、電流ＥＣは、第１の電荷発生層４１を経ずに、優先的に個別電極３、第２の電荷発生層４２、第２の電荷発生層配置部４３４（電荷輸送層４３）および第１の共通電極２をこの順に流れることができる（第２の状態）。
【００５７】
このように光導電スイッチング素子１１が第１の状態と第２の状態とを取り得ることができることにより、前述のエネルギー障壁を越え得る程度にまで電圧を増加させることなく、光導電層４を低抵抗成分とすることが可能となる。これにより、スクリーン５８０の透過率が極小値となる駆動電圧をできる限り小さくできる、すなわち、省電力でスクリーン５８０の駆動が可能となる。
【００５８】
図５に示すように、光導電スイッチング素子１１では、第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２の電荷輸送層４３の厚さ方向からの平面視における各面積は、それぞれ、電荷輸送層４３の厚さ方向からの平面視における電荷輸送層４３の面積よりも小さい。第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２の各面積の和は、例えば、電荷輸送層４３の面積の５０％以下であるのが好ましく、０．１〜２０％であるのがより好ましく、０．１〜１％であるのがさらに好ましい。
【００５９】
第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２は、それぞれ、単独では光透過性が比較的低いものであるが、第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２の各面積の和を前記数値範囲に設定することにより、スクリーン５８０の全体としての透明性の低下を防止または抑制することができる。
また、第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２の各面積の大きさを適宜設定することにより、光導電層４でのインピーダンスを変更することもでき、所望のインピーダンスに設定したい場合の第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２の設計の自由度も増す。
【００６０】
図３（図４についても同様）に示すように、光導電スイッチング素子１１では、電荷輸送層４３は、その第１の電荷発生層４１が配置されている部分（第１の電荷発生層配置部４３３）の厚さｔ１が、第１の電荷発生層４１の厚さｔ２よりも厚い。また、電荷輸送層４３の第２の電荷発生層が配置されている部分（第２の電荷発生層配置部４３４）の厚さｔ３も、第２の電荷発生層の厚さｔ４よりも厚い。
このような層厚の大小関係により、各層を積層して光導電スイッチング素子アレイ１（光導電スイッチング素子１１）を製造する際、その製造を容易に行なうことができる。
【００６１】
なお、厚さｔ１と厚さｔ３とは、同じ大きさであり、厚さｔ２と厚さｔ４とも、同じ大きさである。
また、図３、図４に示すように、光導電スイッチング素子アレイ１では、第１の共通電極２が各光導電スイッチング素子１１をまたいで形成されている。すなわち、第１の共通電極２の各個別電極３に対向する部分をそれぞれ「第１の電極２１」としたとき、各第１の電極２１同士は、連結または一体的に形成されているものであると言うことができる。このような構成より、各個別電極３にそれぞれ対応して各第１の電極２１を設ける場合に比べて、光導電スイッチング素子アレイ１を簡単な構成のものとすることができ、また、各個別電極３にそれぞれ対応する電極を一括して形成することができ、よって、光導電スイッチング素子アレイ１の製造が容易となる。
【００６２】
＜第２実施形態＞
図６は、本発明の画像形成装置（第２実施形態）が備えるスクリーン（表示装置）を示す断面図である。
以下、この図を参照して本発明の光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００６３】
本実施形態は、第２の電荷発生層の配置位置が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
図６に示すように、本実施形態の光導電スイッチング素子１１では、第２の電荷発生層４２は、個別電極３に埋設されている、すなわち、電荷輸送層４３から突出している。これにより、光導電スイッチング素子アレイ１を製造する際、例えばスクリーン印刷で第１の共通電極２、第１の電荷発生層４１、電荷輸送層４３、第２の電荷発生層４２、個別電極３を順に積層して成膜することができ、よって、その製造が容易となる。
【００６４】
＜第３実施形態＞
図７は、本発明の光導電スイッチング素子アレイの他の使用例（第３実施形態）を示す断面図である。
以下、この図を参照して本発明の光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置の第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００６５】
本実施形態は、光導電スイッチング素子アレイの正面側の構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
図７に示すように、本実施形態では、前記第１実施形態での配向膜５３０、液晶高分子複合層５４０、配向膜５５０、第２の共通電極５６１、第２の基板５６０がそれぞれ省略され、それに代えて、電気抵抗６００で記述される電気的素子がそれぞれ各個別電極３に接続されている。各抵抗は、それぞれ、電圧印加手段５７０と個別電極３との間に配置されている。このような構成によっても、前記第１実施形態と同様に、省電力で、光導電スイッチング素子アレイ１の駆動が可能となる。
【００６６】
＜第４実施形態＞
図８は、本発明の画像形成装置（第４実施形態）が備えるスクリーン（表示装置）を示す断面図である。なお、図８中では、左側が「上」または「上方」、右側を「下」または「下方」、上側が「前（正面）」または「前方」、下側が「後（背面）」または「後方」である。
【００６７】
以下、この図を参照して本発明の光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置の第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、スクリーンの表裏を反転したこと以外は前記第１実施形態と同様である。
【００６８】
図８に示すように、本実施形態でのスクリーン５８０は、前記第１実施形態でのスクリーン５８０と異なり、第２の基板５６０側が正面側になり、第１の基板５１０側が背面側となり、この第１の基板５１０側（光導電スイッチング素子アレイ１）から画像光Ｌ１やアドレス光Ｌ２を入射させて用いられる。そして、画像光Ｌ１やアドレス光Ｌ２が入射することにより、各光導電スイッチング素子１１がそれぞれ第１の状態と第２の状態とを取り得ることができることにより、エネルギー障壁を越え得る程度にまで電圧を増加させることなく、光導電層４を低抵抗成分とすることが可能となる。
【００６９】
このようにスクリーン５８０は、表裏を反転して用いることができ、その場合でも、前記第１実施形態でも述べたように、当該スクリーン５８０の透過率が極小値となる駆動電圧をできる限り小さくできる、すなわち、省電力での駆動が可能となる。
以上、本発明の光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【００７０】
また、本発明の光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、表示装置は、前記各実施形態では行列状に配置された多数の光導電スイッチング素子を有するものであったが、これに限定されず、１つの光導電スイッチング素子を有するものであってもよい。
【００７１】
また、表示装置では、液晶高分子複合層は、前記各実施形態では電圧非印加時に透過状態となるものであるが、これに限定されず、電圧印加時に透過状態となるものであってもよいし、液晶高分子複合層を、一般的なＴＮモードの液晶層としてもよい。
また、個別電極の平面視での形状は、正方形の他、長方形等のような四角形であってもよし、円形、楕円形等のような丸みを帯びた形状であってもよい。
また、第１の電荷発生層および第２の電荷発生層中の電荷発生物質としては、前述したような有機材料の他に、無機材料も用いることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１００……画像形成装置 １……光導電スイッチング素子アレイ（光導電スイッチング素子集合体） １１……光導電スイッチング素子 ２……第１の共通電極 ２１……第１の電極 ３……個別電極（第２の電極） ４……光導電層 ４１……第１の電荷発生層 ４１１……前面 ４２……第２の電荷発生層 ４２１……背面 ４３……電荷輸送層 ４３１……前面 ４３２……背面 ４３３……第１の電荷発生層配置部 ４３４……第２の電荷発生層配置部 ５１０……第１の基板 ５３０、５５０……配向膜 ５４０……液晶高分子複合層（液晶層） ５４１……液晶 ５４２……高分子 ５６０……第２の基板 ５６１……第２の共通電極 ５７０……電圧印加手段 ５８０……スクリーン ６００……電気抵抗 ７００……プロジェクター ７３０……データ供給部 ７３０１……表示範囲設定部 ７３０２……画像抽出部 ７３１……画像投射系 ７３１１……第１光源装置 ７３１２……第１光変調素子 ７３１３……第１投射光学系 ７３２……不可視光投射系 ７３２１……第２光源装置 ７３２２……第２光変調素子 ７３２３……第２投射光学系 ８００……信号源 Ａ……表示領域 ＢＧ……背景 ＥＣ……電流 Ｄ０……入力画像データ Ｄ１……画像データ Ｄ２……範囲データ Ｌ１……画像光（可視光）
Ｌ２……アドレス光（不可視光） Ｌ３……散乱光 Ｌ４……可視光 Ｍ……観察者 Ｐ……画像 ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４……厚さ ｔｍａｘ……最大厚さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、所望の画像を表示する光書込み型画像表示装置が知られている。この光書込み型画像表示装置としては、例えば特許文献１に記載されているような、光導電スイッチング素子と、光導電スイッチング素子に積層された液晶層とを備えるものがある。
特許文献１に記載の光導電スイッチング素子は、交流電圧が印加される２つの電極層（第１の電極層および第２の電極層）と、第１の電極層と第２の電極層との間であって、第１の電極層側に配置された上部電荷発生層と、第１の電極層と第２の電極層との間であって、第２の電極層側に配置された下部電荷発生層と、上部電荷発生層と下部電荷発生層との間に配置された電荷輸送層とを有している。上部電荷発生層および下部電荷発生層は、それぞれ、光を受光した際に電荷を発生する機能を有している。電荷輸送層は、上部電荷発生層および下部電荷発生層でそれぞれ発生した電荷を輸送する機能を有している。
【０００３】
このような構成の光導電スイッチング素子では、第１の電極層と第２の電極層との間に交流電圧が印加されると、電流が第１の電極層から第２の電極層に向かう第１の状態と、電流が第２の電極層から第１の電極層に向かう第２の状態とを取り得る。そして、第１の状態では、見掛け上電荷輸送層と下部電荷発生層との界面が電荷移動に対するエネルギー障壁（バリア）として作用することとなり、その分、印加電圧を増大させて付与しなければ、電流が確実に流れず、光導電スイッチング素子が駆動しないという問題があった。これと同様に、第２の状態でも、見掛け上電荷輸送層と上部電荷発生層との界面が電荷移動に対するエネルギー障壁として作用することとなり、その分、印加電圧を増大させて付与しなければ、電流が確実に流れず、光導電スイッチング素子が駆動しないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１８０８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上述の従来技術に対して省電力での駆動が可能な光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光導電スイッチング素子は、第１の電極と、
前記第１の電極に対向して配置され、該第１の電極との間で電圧が印加される第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置され、光を受光することにより導電性が発現する光導電層とを備え、
前記光導電層は、光を受光した際に電荷を発生する機能を有する第１の電荷発生層および第２の電荷発生層と、前記第１の電荷発生層および前記第２の電荷発生層に接し、前記第１の電荷発生層および前記第２の電荷発生層でそれぞれ発生した前記電荷を輸送する機能を有する電荷輸送層とを備え、
前記第１の電荷発生層と前記第２の電荷発生層とは、前記電荷輸送層の厚さ方向と垂直な方向に沿って異なる位置に配置され、前記電荷輸送層の厚さ方向の異なる位置に配置されていることを特徴とする。
これにより、従来技術に対して省電力での駆動が可能である。
【０００７】
本発明の光導電スイッチング素子では、前記第１の電荷発生層は、前記第１の電極側に偏在しており、前記第２の電荷発生層は、前記第２の電極側に偏在していることが好ましい。
これにより、電流が光導電層を流れる場合において、電荷輸送層から電荷発生層の向きに電流が流れる際に、電荷輸送層と電荷発生層の界面が電荷移動に対するエネルギー障壁として作用し、且つ電極と電荷輸送層の界面が電荷移動に対するエネルギー障壁として作用する。このとき、第１の電荷発生層および第２の電荷発生層のうちいずれか一方の電荷発生層を経由することにより、前記エネルギー障壁を避けることができる。よって、電荷移動の際に前記エネルギー障壁を越え得る程度にまで電圧を増加させる必要がなく、よって、省電力での駆動が可能となる。
【０００８】
本発明の光導電スイッチング素子では、前記第１の電荷発生層は、前記第１の電極に接しているか、または、前記第２の電荷発生層は、前記第２の電極に接していることが好ましい。
これにより、電流が光導電層を流れる場合において、電荷輸送層から電荷発生層の向きに電流が流れる際に、電荷輸送層と電荷発生層の界面が電荷移動に対するエネルギー障壁として作用し、且つ電極と電荷輸送層の界面が電荷移動に対するエネルギー障壁として作用する。このとき、第１の電荷発生層および第２の電荷発生層のうちいずれか一方の電荷発生層を経由することにより、前記エネルギー障壁を避けることができる。よって、電荷移動の際に前記エネルギー障壁を越え得る程度にまで電圧を増加させる必要がなく、よって、省電力での駆動が可能となる。
【０００９】
本発明の光導電スイッチング素子では、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加した際に、電流は、前記第１の電極、前記第１の電荷発生層、前記電荷輸送層および前記第２の電極をこの順に流れる第１の状態と、前記第２の電極、前記第２の電荷発生層、前記電荷輸送層および前記第１の電極をこの順に流れる第２の状態とを取ることが好ましい。
これにより、電流が光導電層を流れる場合において、電荷輸送層から電荷発生層の向きに電流が流れる際に、電荷輸送層と電荷発生層の界面が電荷移動に対するエネルギー障壁として作用し、且つ電極と電荷輸送層の界面が電荷移動に対するエネルギー障壁として作用する。このとき、第１の電荷発生層および第２の電荷発生層のうちいずれか一方の電荷発生層を経由することにより、前記エネルギー障壁を避けることができる。よって、電荷移動の際に前記エネルギー障壁を越え得る程度にまで電圧を増加させる必要がなく、よって、省電力での駆動が可能となる。
【００１０】
本発明の光導電スイッチング素子では、前記第１の電荷発生層および前記第２の電荷発生層は、それぞれ、前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視における面積が前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視における当該電荷輸送層の面積よりも小さいものであることが好ましい。
これにより、光導電スイッチング素子を例えば表示装置としての透明性を有する画像表示装置に用いた場合、その透明性を第１の電荷発生層および第２の電荷発生層がそれぞれ低下させてしまうのを防止または抑制することができる。
【００１１】
本発明の光導電スイッチング素子では、前記電荷輸送層は、その前記第１の電荷発生層が配置されている部分の厚さが、前記第１の電荷発生層の厚さよりも厚く、前記第２の電荷発生層が配置されている部分の厚さが、前記第２の電荷発生層の厚さよりも厚いものであることが好ましい。
これにより、各層を積層して光導電スイッチング素子を製造する際、その製造を容易に行なうことができる。
【００１２】
本発明の光導電スイッチング素子では、前記第１の電荷発生層と前記第２の電荷発生層とは、前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視にて互いに離間して配置されていることが好ましい。
これにより、第１の電荷発生層と第２の電荷発生層とをできる限り離間させることができ、例えば、電流が第１の電極側から第２の電極側に向かう際に、第２の電荷発生層と電荷輸送層の界面が当該電荷移動に対するエネルギー障壁となるのを防止することができる。また、電流が第２の電極側から第１の電極側に向かう際に、第１の電荷発生層と電荷輸送層の界面が当該電荷移動に対するエネルギー障壁となるのを防止することができる。
【００１３】
本発明の光導電スイッチング素子では、前記第１の電極および前記第２の電極のうちの少なくとも一方の電極は、前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視における形状が四角形をなすものであり、
前記第１の電荷発生層と前記第２の電荷発生層とは、前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視にて前記四角形の対角線上の位置に配置されていることが好ましい。
これにより、第１の電荷発生層と第２の電荷発生層とをできる限り離間させることができ、例えば、電流が第１の電極側から第２の電極側に向かう際に、第２の電荷発生層と電荷輸送層の界面が当該電荷移動に対するエネルギー障壁となるのを防止することができる。また、電流が第２の電極側から第１の電極側に向かう際に、第１の電荷発生層と電荷輸送層の界面が当該電荷移動に対するエネルギー障壁となるのを防止することができる。
【００１４】
本発明の光導電スイッチング素子では、前記第１の電荷発生層および前記第２の電荷発生層のうちの少なくとも一方は、前記電荷輸送層に埋設されていることが好ましい。
これにより、光導電スイッチング素子の厚さを抑えることができる。
本発明の光導電スイッチング素子では、前記第１の電極および前記第２の電極は、それぞれ、光透過性を有することが好ましい。
これにより、第１の電極および第２の電極がそれぞれ光導電スイッチング素子の透明性を妨げる、すなわち、透過率を低下させてしまうのを防止することができる。
【００１５】
本発明の光導電スイッチング素子アレイでは、本発明の光導電スイッチング素子を複数備え、
前記複数の光導電スイッチング素子は、その面方向に行列状に配置されていることを特徴とする。
これにより、省電力で駆動が可能である。
【００１６】
本発明の光導電スイッチング素子アレイでは、前記第１の電極および前記第２の電極のうちの少なくとも一方の電極同士は、連結または一体的に形成されていることが好ましい。
これにより、光導電スイッチング素子アレイを製造する際、電極を個別に形成する場合に比べて、その製造が容易となる。
【００１７】
本発明の表示装置は、本発明の少なくとも１つの光導電スイッチング素子と、
前記光導電スイッチング素子の前記第１の電極側または前記第２の電極側に配置された液晶層とを備えることを特徴とする。
これにより、省電力で駆動が可能である。
本発明の表示装置では、前記液晶層は、光を透過する光透過状態と、光を拡散する光拡散状態とを取り得ることが好ましい。
これにより、光が照射されることによって所望のエリアを光散乱状態にするプロジェクタ用スクリーンを実現可能である。
本発明の画像形成装置は、本発明の表示装置と、
前記表示装置に光を照射することにより画像を描画するプロジェクターとを備えることを特徴とする。
これにより、省電力で駆動が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の画像形成装置の第１実施形態を示す図（（ａ）は画像形成装置の概略構成を示す模式図、（ｂ）は画像形成装置の使用例を示す図）である。
【図２】図１に示す画像形成装置が備えるプロジェクターの概略構成を示す図である。
【図３】図１に示す画像形成装置が備えるスクリーン（表示装置）を示す断面図である。
【図４】図１に示す画像形成装置が備えるスクリーン（表示装置）を示す断面図である。
【図５】図３に示すスクリーンが備える光導電スイッチング素子アレイの平面図である。
【図６】本発明の画像形成装置（第２実施形態）が備えるスクリーン（表示装置）を示す断面図である。
【図７】本発明の光導電スイッチング素子アレイの他の使用例（第３実施形態）を示す断面図である。
【図８】本発明の画像形成装置（第４実施形態）が備えるスクリーン（表示装置）を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の画像形成装置の第１実施形態を示す図（（ａ）は画像形成装置の概略構成を示す模式図、（ｂ）は画像形成装置の使用例を示す図）、図２は、図１に示す画像形成装置が備えるプロジェクターの概略構成を示す図、図３および図４は、それぞれ、図１に示す画像形成装置が備えるスクリーン（表示装置）を示す断面図、図５は、図３に示すスクリーンが備える光導電スイッチング素子アレイの平面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図３および図４中（図６および図７についても同様）の下側を「前（正面）」または「前方」、上側を「後（背面）」または「後方」と言う。
【００２０】
図１に示すように、画像形成装置１００は、スクリーン５８０およびプロジェクター７００を含んでいる。プロジェクター７００は、データ供給部７３０、画像投射系７３１および不可視光投射系７３２を含んでいる。なお、図１（ａ）、（ｂ）に示すＸＹＺ直交座標系は、スクリーン５８０の主面に沿う方向をＸ方向、Ｙ方向とし、スクリーン５８０の主面の法線方向をＺ方向としている。Ｘ方向およびＺ方向は例えば水平方向であり、Ｙ方向は例えば鉛直方向である。
【００２１】
第１実施形態の画像形成装置１００は、概略すると以下のように動作する。スクリーン５８０は、アドレス光（不可視光）Ｌ２が入射した領域において、可視光に対する散乱状態（光拡散状態）と透過状態（光透過状態）とが切替わるようになっている。データ供給部７３０は、パーソナルコンピューター等の信号源８００からプロジェクター７００に対する入力画像データＤ０を受け取る。データ供給部７３０は、入力画像の一部である画像Ｐに対応する画像データＤ１を画像投射系７３１に出力する。データ供給部７３０は、スクリーン５８０において画像Ｐを表示する範囲を示す範囲データＤ２を不可視光投射系７３２に出力する。
【００２２】
不可視光投射系７３２は、スクリーン５８０において画像Ｐを表示する表示領域Ａを散乱状態にすべく、アドレス光Ｌ２を表示領域Ａに対応したパターンでスクリーン５８０に投射する。画像投射系７３１は、画像データＤ１に基づいて可視光の画像Ｐを形成し、画像Ｐに対応する画像光（可視光）Ｌ１をスクリーン５８０に投射する。
スクリーン５８０において、画像光Ｌ１の入射領域である表示領域Ａはアドレス光Ｌ２により散乱状態になっており、表示領域Ａを除くスクリーン５８０は透過状態になっている。スクリーン５８０の表示領域Ａで画像光Ｌ１が散乱されて散乱光Ｌ３となり、散乱光Ｌ３が観察者Ｍに観察されることにより画像Ｐが表示される。スクリーン５８０に対して観察者Ｍと反対側の背景ＢＧからの可視光Ｌ４は、スクリーン５８０の表示領域Ａを除く部分を透過して観察者Ｍに観察される。実空間の背景ＢＧと同化した画像Ｐが表示され、多彩な空間演出が可能になっている。
【００２３】
以下、画像形成装置１００が備えるプロジェクター７００、スクリーン５８０の各構成について説明する。
図２に示すように、プロジェクター７００は、データ供給部７３０、画像投射系７３１および不可視光投射系７３２を含んでいる。本実施形態のプロジェクター７００は、入力画像のうちの所望の部分を部分画像とし、この部分画像を画像Ｐとして表示するようになっている。プロジェクター７００は、例えばスクリーン５８０に対して表示側（観察者Ｍ）と反対側における、スクリーン５８０を通した観察者Ｍの視野範囲外に配置される。
【００２４】
画像投射系７３１は、第１光源装置７３１１、第１光変調素子７３１２および第１投射光学系７３１３を含んでいる。第１光源装置７３１１は、ランプ光源や固体光源等を含んで構成され、可視光を含んだ光を射出する。第１光変調素子７３１２は、透過型もしくは反射型の液晶ライトバルブ、またはデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）等により構成される。第１光変調素子７３１２は、第１光源装置７３１１から射出された光を画像データＤ１に基づいて変調し、画像光Ｌ１として射出する。第１投射光学系７３１３は、第１光変調素子７３１２から射出された画像光Ｌ１をスクリーン５８０に投射する。
【００２５】
画像投射系７３１は、実際には複数の色光（例えば赤、緑、青）ごとに画像光を形成し、複数の色光による画像光をダイクロイックプリズム等の色合成素子により合成した後に、第１投射光学系７３１３によって投射する。複数の色光ごとに第１光変調素子が設けられている。
画像投射系７３１の具体的な構成例として、第１光源装置としてのランプ光源から射出された光を、複数の色光に色分離して第１光変調素子に供給する構成がある。この構成では、色光ごとに第１光変調素子が設けられ、１つの第１光源装置に対して複数の第１光変調素子が設けられる。
【００２６】
不可視光投射系７３２は、第２光源装置７３２１、第２光変調素子７３２２および第２投射光学系７３２３を含んでいる。第２光源装置７３２１は、ランプ光源や固体光源等により構成され、不可視光（ここでは近赤外光）を含んだ光を射出する。第２光変調素子７３２２は、第１光変調素子７３１２と同様に各種光変調素子により構成される。第２光変調素子７３２２は、第２光源装置７３２１から射出された光を範囲データＤ２に基づいて変調する。入射光は、第２光変調素子７３２２の画素ごとに例えば２階調に（明または暗の２値に）変調されて、画像Ｐに対応するパターンのアドレス光Ｌ２になる。換言すると、アドレス光Ｌ２は不可視光の画像になっており、この画像の輪郭は画像Ｐの輪郭と略一致している。
【００２７】
第２投射光学系７３２３は、第２光変調素子７３２２から射出されたアドレス光Ｌ２を、スクリーン５８０上で画像光Ｌ１と重なるように投射する。本実施形態の第２投射光学系７３２３は、第１投射光学系７３１３と連動してフォーカスやズームが制御される。これにより、スクリーン５８０においてアドレス光Ｌ２が投射される領域（以下、ＩＲ入射領域と称する）を表示領域Ａと高精度に対応させることが可能になっている。
【００２８】
データ供給部７３０は、表示範囲設定部７３０１および画像抽出部７３０２を含んでいる。表示範囲設定部７３０１は、入力画像において表示すべき範囲（部分画像の範囲）を示す範囲データＤ２を、画像抽出部７３０２および第２光変調素子７３２２に出力する。部分画像の範囲は、例えばユーザーの入力により設定される。画像抽出部７３０２は、入力画像データＤ０において画像Ｐを構成する画素の階調値を保持し、画像Ｐ以外の画素の階調値をブランク（例えば黒）に書換えることにより、画像データＤ１を生成する。画像抽出部７３０２は、画像データＤ１を第１光変調素子７３１２に出力する。
【００２９】
スクリーン５８０は、例えばステージ（図示せず）によって起立した状態で支持されている。また、スクリーン５８０は、画像Ｐを表示しないときは、無色透明または青味掛った透明（本実施形態では代表的に「無色透明」とする）の透過状態であり、まるで透明ガラス板のようにその背後を視認できるようになっている。そして、プロジェクター７００によって、スクリーン５８０に画像Ｐを表示する（描画する）際には、スクリーン５８０の画像Ｐが表示される領域のみを白濁した状態（散乱状態）とし、その白濁した状態の領域にプロジェクター７００から画像光Ｌ１を照射することにより、スクリーン５８０に所望の画像を表示する。この際、画像Ｐが表示されていない領域は、透過状態を保ったままである。そのため、このような構成の画像形成装置１００によれば、第１に、未使用時（画像Ｐを表示しないとき）にスクリーン５８０が視覚的に邪魔にならないという利点がある。第２に、使用時（画像Ｐを表示しているとき）には、透明な板に画像Ｐが視認性よく表示されるため、観察者Ｍに画像が浮き出ているような感覚を与えることができ、表示されている画像への興味・関心を効果的に持たせることができる。すなわち、画像形成装置１００によれば、例えば、優れた広告宣伝効果を発揮することができる。
【００３０】
また、本実施形態では、プロジェクター７００は、スクリーン５８０の近傍、すなわち、スクリーン５８０の下後方に設けられておりスクリーン５８０に対して近接投影にて画像を表示するように構成されている。また、プロジェクター７００は、スクリーン５８０の最もプロジェクター７００に近い部位から１ｍ以内に設けられている。このように、プロジェクター７００をスクリーン５８０の近傍に設けることにより、プロジェクター７００から照射される画像光Ｌ１が例えば他の展示品等の障害物によって遮られてしまうのを効果的に防止することができ、スクリーン５８０に所望の画像をより確実に表示することができる。
【００３１】
このような配置のスクリーン５８０は、第１の基板５１０と、第１の共通電極（第１の電極）２を有する光導電スイッチング素子アレイ１（光導電スイッチング素子集合体）と、配向膜５３０と、液晶高分子複合層（液晶層）５４０と、配向膜５５０と、第２の共通電極５６１と、第２の基板５６０とが正面（前面）側からこの順に積層されたものである（図３、図４参照）。また、光導電スイッチング素子アレイ１は、第１の共通電極２の他に、第１の共通電極２と対向配置された多数の個別電極（第２の電極）３と、第１の共通電極２と各個別電極３との間に配置され、アドレス光Ｌ２を受光することにより導電性が発現する光導電層４とを有している。また、第１の共通電極２と第２の共通電極５６１とは、それぞれ、電圧印加手段５７０と電気的に接続されている。この電圧印加手段５７０により、第１の共通電極２と第２の共通電極５６１との間に電圧を印加することができる。
【００３２】
このような構成とすることにより、簡単に、前述したような透過状態と散乱状態とを切り替えることのできるスクリーン５８０を得ることができる。
なお、図３〜図５に示すように、光導電スイッチング素子アレイ１は、個別電極３ごとに、多数（複数）の光導電スイッチング素子１１に分けることができる。換言すれば、光導電スイッチング素子アレイ１は、その面方向に行列状に配置された多数の光導電スイッチング素子１１が連結した（集合した）ものである。これにより、各光導電スイッチング素子１１は、それぞれ、独立して駆動することができる。
【００３３】
第１の基板５１０および第２の基板５６０は、それぞれ、シート状（平板状）の部材で構成され、これらの間に配置される各部材を支持および保護する機能を有している。また、第１の基板５１０および第２の基板５６０は、それぞれ、光透過性を有しており実質的に無色透明である。第１の基板５１０および第２の基板５６０は、それぞれ、可撓性を有していてもよく、硬質であってもよい。
【００３４】
第１の基板５１０および第２の基板５６０の構成材料としては、それぞれ、特に限定されず、例えば、ガラス、ポリエステル（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、ポリカーボネートなどの高分子フィルムを用いることができる。
第１の基板５１０の背面には、膜状の第１の共通電極２が形成されている。この第１の共通電極２に対向するように、膜状の各個別電極３がそれぞれ形成されている。また、第２の基板５６０の前面には、第２の共通電極５６１が形成されている。
【００３５】
第１の共通電極２、個別電極３および第２の共通電極５６１は、それぞれ、光透過性を有しており実質的に無色透明である。これにより、各電極がそれぞれスクリーン５８０の透明性を妨げる、すなわち、透過率を低下させてしまうのを防止することができる。
このような第１の共通電極２および第２の共通電極５６１は、それぞれ、電圧印加手段５７０に電気的に接続されており、当該電圧印加手段５７０によって、第１の共通電極２と第２の共通電極５６１と間に電圧を印加することができる。このとき光導電層４が低抵抗成分をもっていると、第１の共通電極２と各個別電極３との間に電位差が生じる、すなわち、光導電層４で電圧降下が発生する。これにより、第１の共通電極２と各個別電極３との間に電界が生じ、当該生じた電界が光導電層４に作用するとともに、各個別電極３と第２の共通電極５６１との間にも電界が生じ、当該生じた電界が液晶高分子複合層５４０に作用する。
【００３６】
第１の共通電極２、個別電極３および第２の共通電極５６１の構成材料としては、それぞれ、実質的に導電性を有し、かつ実質的に無色透明であれば特に限定されず、例えば、金、銀、銅、アルミニウムまたはこれらを含む合金等の金属材料、カーボンブラック等の炭素系材料、ポリアセチレン、ポリフルオレンまたはこれらの誘導体等の電子導電性高分子材料、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート等のマトリックス樹脂中に、ＮａＣｌ、Ｃｕ（ＣＦ３ＳＯ３）２等のイオン性物質を分散させたイオン導電性高分子材料、インジウム酸化物（ＩＯ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）等の導電性酸化物材料のような各種導電性材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３７】
第１の共通電極２と個別電極３との間には、光導電層４が配置されている。この光導電層４の構成については、後述する。
個別電極３と第２の共通電極５６１との間には、液晶高分子複合層５４０が配置されている。液晶高分子複合層５４０は、高分子５４２の粒子が液晶５４１中に分散して相分離した状態となっている（図３、図４参照）。なお、本実施形態の液晶高分子複合層５４０では、高分子５４２の粒子が液晶５４１中に分散しているが、これと逆に、液晶５４１の粒子が高分子５４２中に分散するようにしてもよい。
【００３８】
高分子５４２としては、液晶相の状態において液晶５４１と相溶して、その後、硬化する際に、液晶５４１と相分離するものが使用される。このような高分子５４２としては、例えば、高分子主鎖にベンゼン骨格あるいはビフェニル骨格を有する側鎖をつけたものであれば、熱可塑性高分子、熱硬化型高分子、紫外線硬化型高分子の別を問わず、広く用いることができる。
【００３９】
一方、液晶５４１としては、例えば電界方向と平行方向に配向する正の誘電異方性を有するものが使用される。このような液晶５４１としては、例えば、フェニルシクロヘキサン誘導体液晶、ビフェニル誘導体液晶、ビフェニルシクロヘキサン誘導体液晶、テルフェニル誘導体液晶、フェニルエーテル誘導体液晶、フェニルエステル誘導体液晶、ビシクロヘキサン誘導体液晶、アゾメチン誘導体液晶、アゾキシ誘導体液晶、ピリミジン誘導体液晶、ジオキサン誘導体液晶、キュバン誘導体液晶等を用いることができる。また、液晶５４１としては、スクリーン５８０のコントラストを向上させる為に、屈折率異方性ができるだけ大きいものを用いることが好ましい。
【００４０】
液晶高分子複合層５４０の両面には、それぞれ、配向膜５３０、５５０が形成されている。配向膜５３０、５５０は、液晶高分子複合層５４０の液晶５４１および高分子５４２を第１の基板５１０および第２の基板５６０と平行な方向に配向させる配向処理が施されている。高分子５４２は、配向する際は液晶相であるが、その後、硬化される為、その配向状態が保たれたまま固定されている。このため、高分子５４２は、その後、電界が印加されても配向方向が電界方向に揃うことはない。一方、液晶５４１は、配向状態が固定されていない為、電界を印加すると電界方向に揃うことになる。
【００４１】
従って、液晶高分子複合層５４０に電界を印加していない場合には、高分子５４２と液晶５４１の配向方向は、第１の基板５１０および第２の基板５６０に対して平行方向に一致する状態（液晶５４１と高分子５４２が揃って配向する状態）となる。この状態において、両者の屈折率を一致させることにより、スクリーン５８０は透明状態（透過状態）となる。
【００４２】
反対に、液晶高分子複合層５４０に電界を印加した場合には、液晶５４１の配向方向が電界方向に揃うため（液晶５４１と高分子５４２が異なる方向へ配向する状態となるため）、電界方向において、液晶５４１と高分子５４２と界面で屈折率の不一致により光散乱状態となり、スクリーン５８０は白濁状態（散乱状態）となる。
このような液晶高分子複合層５４０によれば、電圧が印加されていないときは、無色透明な透過状態となり、電圧を印加することにより白濁した散乱状態とすることができるため、画像形成装置１００の用途に適したスクリーン５８０を得ることができる。なお、このような透過状態と散乱状態との切り替えは、スクリーン５８０の各部位、すなわち、各光導電スイッチング素子１１で独立して行うことができる。
この透過状態と散乱状態との切り替えについて詳細に説明する。
【００４３】
高分子５４２および液晶５４１は、同様の屈折率異方性を示し、配向方向と平行方向における屈折率は１．５程度あり、配向方向と垂直方向の屈折率は１．７程度である。液晶高分子複合層５４０に電界が印加されていない状態では、液晶５４１が高分子５４２と同方向に配向しているため、第１の基板５１０および第２の基板５６０と垂直な方向における液晶５４１と高分子５４２の屈折率が一致する。従って、この状態では、スクリーン５８０は、透過率８０％程度の実質的に無色透明な状態（透過状態）となる。
【００４４】
一方、電圧印加手段５７０によって、第１の共通電極２および第２の共通電極５６１間に電圧を印加し、かつ、液晶高分子複合層５４０に電界が作用した条件において、高分子５４２の配向方向はそのままであるのに対し、液晶５４１だけが電界方向、つまり第１の基板５１０および第２の基板５６０に対して垂直な方向に配向する。このため、第１の基板５１０および第２の基板５６０と垂直な電界方向において、高分子５４２の屈折率は１．７程度のままであるのに対し、液晶５４１の屈折率が１．５程度に変化する。従って、電界方向における高分子５４２と液晶５４１の屈折率の差が０．２程度となり、第１の基板５１０および第２の基板５６０と垂直な方向から入射した光は、散乱することなる。その結果、この状態では、スクリーン５８０は、電界方向において白濁する状態（散乱状態）となる。
以上のような構成のスクリーン５８０の使用方法について説明する。
【００４５】
まず、電圧印加手段５７０により、第１の共通電極２および第２の共通電極５６１間に、所定の大きさの交流電圧を予め印加しておく（以下では、この状態を「スタンバイ状態」とも言う）。スタンバイ状態で印加する電圧の大きさは、スクリーン５８０が例えば８０％程度の高い透過率を保ち、実質的に無色透明の状態を保つ程度の大きさである。そして、このスタンバイ状態から液晶高分子複合層５４０にかかる電圧を少し増加させることによってスクリーン５８０を散乱状態に変化させることができる。
【００４６】
また、スタンバイ状態のスクリーン５８０の所望の部位（微少領域）にプロジェクター７００からアドレス光Ｌ２を照射する。すると、アドレス光Ｌ２が照射された部位では、アドレス光Ｌ２が照射されることにより光導電層４の電気抵抗が低下し、液晶高分子複合層５４０に印加される実際の電圧が高くなる。これにより、この部位の透過率が低下して白濁し散乱状態となる。一方、アドレス光Ｌ２が照射されない部位については、液晶高分子複合層５４０に印加されている電圧の強さが変化しないため無色透明な状態を維持している。そして、白濁した状態の部位を、スクリーン５８０に表示する画像Ｐに対応して、すなわち画像Ｐを表示する領域として用いることができる。
【００４７】
スクリーン５８０に照射するアドレス光Ｌ２の光量としては、アドレス光Ｌ２を照射した部位の透過率を低下させることができれば特に限定されないが、スクリーン５８０の透過率が２０％以下となるような光量であるのが好ましく、５％以下となるような光量であるのがより好ましい。
このように、スクリーン５８０は、スタンバイ状態では無色透明とし、画像がＰ表示される領域のみを散乱状態とするように使用される。これにより、スクリーン５８０は、例えば前述のような優れた広告宣伝効果を発揮するディジタルサイネージ（電子看板）であると言うことができる。
【００４８】
さて、前述したように、第１の共通電極２と個別電極３との間には、光導電層４が配置されている。この光導電層４は、光透過性を有し実質的に無色透明である。また、光導電層４は、アドレス光Ｌ２が照射されると、その光量に応じてインピーダンスが変化するものである。
そして、図３〜図５に示すように、個別電極３ごとに分けられた各光導電スイッチング素子１１では、それぞれ、光導電層４が、第１の電荷発生層４１と、第２の電荷発生層４２と、電荷輸送層４３とで構成されている。各光導電スイッチング素子１１の構成は、それぞれ、同じであるため、以下、１つの光導電スイッチング素子１１について代表的に説明する。
【００４９】
光導電スイッチング素子１１の大きさは、例えば、平面視で１辺が０．５〜１０ｍｍの正方形とするのが好ましく、０．５〜１ｍｍの正方形とするのがより好ましい。
第１の電荷発生層４１は、アドレス光Ｌ２を受光した際に電荷を発生する機能を有している。これと同様に、第２の電荷発生層４２も、アドレス光Ｌ２を受光した際に電荷を発生する機能を有している。このような第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２は、それぞれ、例えば、電荷発生物質を蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法などによって成膜したもの、電荷発生物質を樹脂バインダーに分散し、バーコート法、スピンコート法、ロールコート法、ディップ法、キャスティング法などによって塗布したもので構成される。電荷発生物質としては、ｐ型の有機半導体材料を用いることができ、例えば、フタロシアニン系、アゾ系、多環キノン系、インジゴ系、キナクリドン系、ペリレン系、スクエアリウム系、アズレニウム系、シアニン系、ピリリウム系などの有機材料を用いることができる。また、樹脂バインダーとしては、特に限定されず、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラール、アクリル、メタクリル、塩化ビニル、酢酸ビニル、これらの共重合体などを用いることができる。
【００５０】
電荷輸送層４３は、第１の電荷発生層４１や第２の電荷発生層４２でそれぞれ発生した電荷を輸送する機能を有している。この電荷輸送層４３は、例えば、電荷輸送物質を樹脂バインダーに分散し、バーコート法、スピンコート法、ロールコート法、ディップ法、キャスティング法などによって塗布したもので構成される。電荷輸送物質としては、電荷発生材料にｐ型の有機半導体を用いた場合には電子供与性の正孔輸送材料が用いられ、例えば、カルバゾール系、トリアゾール系、オキサジアゾール系、イミダゾール系、ピラゾリン系、ヒドラゾン系、スチルベン系、アミン系、ニトロフルオレノン系などの有機材料を用いることができる。また、樹脂バインダーとしては、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラール、アクリル、メタクリル、塩化ビニル、酢酸ビニル、これらの共重合体などを用いることができる。
【００５１】
このような第１の電荷発生層４１と第２の電荷発生層４２と電荷輸送層４３とを有する光導電スイッチング素子１１では、第１の電荷発生層４１と第２の電荷発生層４２とが、電荷輸送層４３の厚さ方向と垂直な方向（いわゆる、電荷輸送層４３の面内方向）に沿って異なる位置に配置されている、すなわち、図３〜図５中の左右方向に互いにズレて（離間して）配置されている。具体的には、図５に示すように、個別電極３が電荷輸送層４３の厚さ方向からの平面視にて正方形をなし、その対角線上に第１の電荷発生層４１と第２の電荷発生層４２とが配置されている。なお、電荷輸送層４３の厚さ方向とは、前面４３１と背面４３２との面間距離が最小となる方向（前面４３１または背面４３２の法線方向）である。これにより、第１の電荷発生層４１と第２の電荷発生層４２とをできる限り離間させることができ、例えば、後述するように電流ＥＣが第１の共通電極側から個別電極３側に向かう際に（図３参照）、第２の電荷発生層４２と電荷輸送層４３との界面が当該電荷移動に対するエネルギー障壁（バリア）となるのを防止することができる。また、電流ＥＣが個別電極３側から第１の共通電極側に向かう際に（図４参照）、第１の電荷発生層４２と電荷輸送層４３の界面が当該電荷移動に対するエネルギー障壁となるのを防止することができる。
【００５２】
なお、第１の電荷発生層４１と第２の電荷発生層４２との離間距離は、例えば、電荷輸送層４３の最大厚さｔｍａｘと同じかまたはそれよりも大きいのが好ましい。
また、第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２の平面視での形状は、それぞれ、図５に示す構成では正方形であるが、これに限定されず、例えば、長方形、円形、楕円形、扇形等であってもよい。
【００５３】
また、第１の電荷発生層４１と第２の電荷発生層４２とは、電荷輸送層４３の厚さ方向にも異なる位置に配置されている、すなわち、図３、図４中の上下方向にもズレて配置されている。具体的には、図３、図４に示すように、第１の電荷発生層４１は、第１の共通電極２側に偏在している。第１の電荷発生層４１が第１の共通電極２側に偏在しているとは、第１の電荷発生層４１が個別電極３よりも第１の共通電極２に近い位置となるように、幾何的に偏って設けられることを意味する。この場合、特に、第１の電荷発生層４１が第１の共通電極２に接しているのが好ましい。一方、第２の電荷発生層４２は、個別電極３側に偏在している。第２の電荷発生層４２が個別電極３側に偏在しているとは、第２の電荷発生層４２が第１の共通電極２よりも個別電極３に近い位置となるように、幾何的に偏って設けられることを意味する。この場合、特に、第２の電荷発生層４２が個別電極３に接しているのが好ましい。
【００５４】
また、第１の電荷発生層４１と第２の電荷発生層４２とは、それぞれ、その全体が電荷輸送層４３に埋設されている。換言すれば、第１の電荷発生層４１の前面４１１は、電荷輸送層４３の前面４３１と同一面上に位置し、第２の電荷発生層４２の背面４２１は、電荷輸送層４３の背面４３２と同一面上に位置している。
光導電スイッチング素子１１では、上記のような位置関係で、第１の電荷発生層４１、第２の電荷発生層４２および電荷輸送層４３が配置されている。
そして、第１の共通電極２と第２の共通電極３との間に交流電圧を印加した際、光導電スイッチング素子１１の光導電層４内を流れる電流ＥＣには、第１の共通電極２側から第２の共通電極３側に向かう場合（図３参照）と、その反対に、第２の共通電極３側から第１の共通電極２側に向かう場合（図４参照）とがある。
【００５５】
ここで、仮に第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２のうちの一方の電荷発生層（例えば第１の電荷発生層４１）を省略した場合を考えてみる。この場合、図４に示す状態において第１の共通電極２が第２の共通電極５６１に対して負のバイアスがかかっているとき、光導電層４にアドレス光Ｌ２が照射されると、第２の電荷発生層４２で電荷が発生して、図４中の矢印方向に電流ＥＣが生じ、光導電層４が低抵抗成分となる。逆に第１の共通電極２が第２の共通電極５６１に対して正のバイアスがかかっているとき、光導電層４にアドレス光Ｌ２が照射されると、第２の電荷発生層４２で電荷が発生して、図３中の矢印方向に電流ＥＣを生じさせようとするが、このとき、第２の電荷発生層４２と電荷輸送層４３との界面およびその周辺が電荷に対するエネルギー障壁として作用するとともに、第１の共通電極２と電荷輸送層４３の界面も電荷移動に対するエネルギー障壁として作用してしまうため、電流ＥＣが確実に図３中の矢印方向へ流れるには、これらのエネルギー障壁を越え得る程度まで、電圧を増大して印加しなければならない。
【００５６】
これに対し、光導電スイッチング素子１１では、第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２の双方が光導電層４に設けられている。これにより、図３に示すように、電流ＥＣは、第２の電荷発生層４２を経ずに、優先的に第１の共通電極２、第１の電荷発生層４１、第１の電荷発生層配置部４３３（電荷輸送層４３）および個別電極３をこの順に流れることができる（第１の状態）。また、第１の共通電極２と第２の共通電極３との間には、交流電圧が印加されるため、第１の状態と反対の状態、すなわち、電流ＥＣは、第１の電荷発生層４１を経ずに、優先的に個別電極３、第２の電荷発生層４２、第２の電荷発生層配置部４３４（電荷輸送層４３）および第１の共通電極２をこの順に流れることができる（第２の状態）。
【００５７】
このように光導電スイッチング素子１１が第１の状態と第２の状態とを取り得ることができることにより、前述のエネルギー障壁を越え得る程度にまで電圧を増加させることなく、光導電層４を低抵抗成分とすることが可能となる。これにより、スクリーン５８０の透過率が極小値となる駆動電圧をできる限り小さくできる、すなわち、省電力でスクリーン５８０の駆動が可能となる。
【００５８】
図５に示すように、光導電スイッチング素子１１では、第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２の電荷輸送層４３の厚さ方向からの平面視における各面積は、それぞれ、電荷輸送層４３の厚さ方向からの平面視における電荷輸送層４３の面積よりも小さい。第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２の各面積の和は、例えば、電荷輸送層４３の面積の５０％以下であるのが好ましく、０．１〜２０％であるのがより好ましく、０．１〜１％であるのがさらに好ましい。
【００５９】
第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２は、それぞれ、単独では光透過性が比較的低いものであるが、第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２の各面積の和を前記数値範囲に設定することにより、スクリーン５８０の全体としての透明性の低下を防止または抑制することができる。
また、第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２の各面積の大きさを適宜設定することにより、光導電層４でのインピーダンスを変更することもでき、所望のインピーダンスに設定したい場合の第１の電荷発生層４１および第２の電荷発生層４２の設計の自由度も増す。
【００６０】
図３（図４についても同様）に示すように、光導電スイッチング素子１１では、電荷輸送層４３は、その第１の電荷発生層４１が配置されている部分（第１の電荷発生層配置部４３３）の厚さｔ１が、第１の電荷発生層４１の厚さｔ２よりも厚い。また、電荷輸送層４３の第２の電荷発生層が配置されている部分（第２の電荷発生層配置部４３４）の厚さｔ３も、第２の電荷発生層の厚さｔ４よりも厚い。
このような層厚の大小関係により、各層を積層して光導電スイッチング素子アレイ１（光導電スイッチング素子１１）を製造する際、その製造を容易に行なうことができる。
【００６１】
なお、厚さｔ１と厚さｔ３とは、同じ大きさであり、厚さｔ２と厚さｔ４とも、同じ大きさである。
また、図３、図４に示すように、光導電スイッチング素子アレイ１では、第１の共通電極２が各光導電スイッチング素子１１をまたいで形成されている。すなわち、第１の共通電極２の各個別電極３に対向する部分をそれぞれ「第１の電極２１」としたとき、各第１の電極２１同士は、連結または一体的に形成されているものであると言うことができる。このような構成より、各個別電極３にそれぞれ対応して各第１の電極２１を設ける場合に比べて、光導電スイッチング素子アレイ１を簡単な構成のものとすることができ、また、各個別電極３にそれぞれ対応する電極を一括して形成することができ、よって、光導電スイッチング素子アレイ１の製造が容易となる。
【００６２】
＜第２実施形態＞
図６は、本発明の画像形成装置（第２実施形態）が備えるスクリーン（表示装置）を示す断面図である。
以下、この図を参照して本発明の光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００６３】
本実施形態は、第２の電荷発生層の配置位置が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
図６に示すように、本実施形態の光導電スイッチング素子１１では、第２の電荷発生層４２は、個別電極３に埋設されている、すなわち、電荷輸送層４３から突出している。これにより、光導電スイッチング素子アレイ１を製造する際、例えばスクリーン印刷で第１の共通電極２、第１の電荷発生層４１、電荷輸送層４３、第２の電荷発生層４２、個別電極３を順に積層して成膜することができ、よって、その製造が容易となる。
【００６４】
＜第３実施形態＞
図７は、本発明の光導電スイッチング素子アレイの他の使用例（第３実施形態）を示す断面図である。
以下、この図を参照して本発明の光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置の第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００６５】
本実施形態は、光導電スイッチング素子アレイの正面側の構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
図７に示すように、本実施形態では、前記第１実施形態での配向膜５３０、液晶高分子複合層５４０、配向膜５５０、第２の共通電極５６１、第２の基板５６０がそれぞれ省略され、それに代えて、電気抵抗６００で記述される電気的素子がそれぞれ各個別電極３に接続されている。各抵抗は、それぞれ、電圧印加手段５７０と個別電極３との間に配置されている。このような構成によっても、前記第１実施形態と同様に、省電力で、光導電スイッチング素子アレイ１の駆動が可能となる。
【００６６】
＜第４実施形態＞
図８は、本発明の画像形成装置（第４実施形態）が備えるスクリーン（表示装置）を示す断面図である。なお、図８中では、左側が「上」または「上方」、右側を「下」または「下方」、上側が「前（正面）」または「前方」、下側が「後（背面）」または「後方」である。
【００６７】
以下、この図を参照して本発明の光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置の第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、スクリーンの表裏を反転したこと以外は前記第１実施形態と同様である。
【００６８】
図８に示すように、本実施形態でのスクリーン５８０は、前記第１実施形態でのスクリーン５８０と異なり、第２の基板５６０側が正面側になり、第１の基板５１０側が背面側となり、この第１の基板５１０側（光導電スイッチング素子アレイ１）から画像光Ｌ１やアドレス光Ｌ２を入射させて用いられる。そして、画像光Ｌ１やアドレス光Ｌ２が入射することにより、各光導電スイッチング素子１１がそれぞれ第１の状態と第２の状態とを取り得ることができることにより、エネルギー障壁を越え得る程度にまで電圧を増加させることなく、光導電層４を低抵抗成分とすることが可能となる。
【００６９】
このようにスクリーン５８０は、表裏を反転して用いることができ、その場合でも、前記第１実施形態でも述べたように、当該スクリーン５８０の透過率が極小値となる駆動電圧をできる限り小さくできる、すなわち、省電力での駆動が可能となる。
以上、本発明の光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【００７０】
また、本発明の光導電スイッチング素子、光導電スイッチング素子アレイ、表示装置および画像形成装置は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、表示装置は、前記各実施形態では行列状に配置された多数の光導電スイッチング素子を有するものであったが、これに限定されず、１つの光導電スイッチング素子を有するものであってもよい。
【００７１】
また、表示装置では、液晶高分子複合層は、前記各実施形態では電圧非印加時に透過状態となるものであるが、これに限定されず、電圧印加時に透過状態となるものであってもよいし、液晶高分子複合層を、一般的なＴＮモードの液晶層としてもよい。
また、個別電極の平面視での形状は、正方形の他、長方形等のような四角形であってもよし、円形、楕円形等のような丸みを帯びた形状であってもよい。
また、第１の電荷発生層および第２の電荷発生層中の電荷発生物質としては、前述したような有機材料の他に、無機材料も用いることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１００……画像形成装置 １……光導電スイッチング素子アレイ（光導電スイッチング素子集合体） １１……光導電スイッチング素子 ２……第１の共通電極 ２１……第１の電極 ３……個別電極（第２の電極） ４……光導電層 ４１……第１の電荷発生層 ４１１……前面 ４２……第２の電荷発生層 ４２１……背面 ４３……電荷輸送層 ４３１……前面 ４３２……背面 ４３３……第１の電荷発生層配置部 ４３４……第２の電荷発生層配置部 ５１０……第１の基板 ５３０、５５０……配向膜 ５４０……液晶高分子複合層（液晶層） ５４１……液晶 ５４２……高分子 ５６０……第２の基板 ５６１……第２の共通電極 ５７０……電圧印加手段 ５８０……スクリーン ６００……電気抵抗 ７００……プロジェクター ７３０……データ供給部 ７３０１……表示範囲設定部 ７３０２……画像抽出部 ７３１……画像投射系 ７３１１……第１光源装置 ７３１２……第１光変調素子 ７３１３……第１投射光学系 ７３２……不可視光投射系 ７３２１……第２光源装置 ７３２２……第２光変調素子 ７３２３……第２投射光学系 ８００……信号源 Ａ……表示領域 ＢＧ……背景 ＥＣ……電流 Ｄ０……入力画像データ Ｄ１……画像データ Ｄ２……範囲データ Ｌ１……画像光（可視光）
Ｌ２……アドレス光（不可視光） Ｌ３……散乱光 Ｌ４……可視光 Ｍ……観察者 Ｐ……画像 ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４……厚さ ｔｍａｘ……最大厚さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
前記第１の電極に対向して配置され、該第１の電極との間で電圧が印加される第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置され、光を受光することにより導電性が発現する光導電層とを備え、
前記光導電層は、光を受光した際に電荷を発生する機能を有する第１の電荷発生層および第２の電荷発生層と、前記第１の電荷発生層および前記第２の電荷発生層に接し、前記第１の電荷発生層および前記第２の電荷発生層でそれぞれ発生した前記電荷を輸送する機能を有する電荷輸送層とを備え、
前記第１の電荷発生層と前記第２の電荷発生層とは、前記電荷輸送層の厚さ方向と垂直な方向に沿って異なる位置に配置され、前記電荷輸送層の厚さ方向の異なる位置に配置されていることを特徴とする光導電スイッチング素子。
【請求項２】
前記第１の電荷発生層は、前記第１の電極側に偏在しており、前記第２の電荷発生層は、前記第２の電極側に偏在している請求項１に記載の光導電スイッチング素子。
【請求項３】
前記第１の電荷発生層は、前記第１の電極に接しているか、または、前記第２の電荷発生層は、前記第２の電極に接している請求項２に記載の光導電スイッチング素子。
【請求項４】
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加した際に、電流は、前記第１の電極、前記第１の電荷発生層、前記電荷輸送層および前記第２の電極をこの順に流れる第１の状態と、前記第２の電極、前記第２の電荷発生層、前記電荷輸送層および前記第１の電極をこの順に流れる第２の状態とを取る請求項２または３に記載の光導電スイッチング素子。
【請求項５】
前記第１の電荷発生層および前記第２の電荷発生層は、それぞれ、前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視における面積が前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視における当該電荷輸送層の面積よりも小さいものである請求項１ないし４のいずれかに記載の光導電スイッチング素子。
【請求項６】
前記電荷輸送層は、その前記第１の電荷発生層が配置されている部分の厚さが、前記第１の電荷発生層の厚さよりも厚く、前記第２の電荷発生層が配置されている部分の厚さが、前記第２の電荷発生層の厚さよりも厚いものである請求項１ないし５のいずれかに記載の光導電スイッチング素子。
【請求項７】
前記第１の電荷発生層と前記第２の電荷発生層とは、前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視にて互いに離間して配置されている請求項１ないし６のいずれかに記載の光導電スイッチング素子。
【請求項８】
前記第１の電極および前記第２の電極のうちの少なくとも一方の電極は、前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視における形状が四角形をなすものであり、
前記第１の電荷発生層と前記第２の電荷発生層とは、前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視にて前記四角形の対角線上の位置に配置されている請求項７に記載の光導電スイッチング素子。
【請求項９】
前記第１の電荷発生層および前記第２の電荷発生層のうちの少なくとも一方は、前記電荷輸送層に埋設されている請求項１ないし８のいずれかに記載の光導電スイッチング素子。
【請求項１０】
前記第１の電極および前記第２の電極は、それぞれ、光透過性を有する請求項１ないし９のいずれかに記載の光導電スイッチング素子。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の光導電スイッチング素子を複数備え、
前記複数の光導電スイッチング素子は、その面方向に行列状に配置されていることを特徴とする光導電スイッチング素子アレイ。
【請求項１２】
前記第１の電極および前記第２の電極のうちの少なくとも一方の電極同士は、連結または一体的に形成されている請求項１１に記載の光導電スイッチング素子アレイ。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の少なくとも１つの光導電スイッチング素子と、
前記光導電スイッチング素子の前記第１の電極側または前記第２の電極側に配置された液晶層とを備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
前記液晶層は、光を透過する光透過状態と、光を拡散する光拡散状態とを取り得る請求項１３に記載の表示装置。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の表示装置と、
前記表示装置に光を照射することにより画像を描画するプロジェクターとを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
第１の電極と、
前記第１の電極に対向して配置され、該第１の電極との間で電圧が印加される第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置され、光を受光することにより導電性が発現する光導電層とを備え、
前記光導電層は、光を受光した際に電荷を発生する機能を有する第１の電荷発生層および第２の電荷発生層と、前記第１の電荷発生層および前記第２の電荷発生層に接し、前記第１の電荷発生層および前記第２の電荷発生層でそれぞれ発生した前記電荷を輸送する機能を有する電荷輸送層とを備え、
前記第１の電荷発生層と前記第２の電荷発生層とは、前記電荷輸送層の厚さ方向と垂直な方向に沿って異なる位置に配置され、前記電荷輸送層の厚さ方向の異なる位置に配置されていることを特徴とする光導電スイッチング素子。
【請求項２】
前記第１の電荷発生層は、前記第１の電極側に偏在しており、前記第２の電荷発生層は、前記第２の電極側に偏在している請求項１に記載の光導電スイッチング素子。
【請求項３】
前記第１の電荷発生層は、前記第１の電極に接しているか、または、前記第２の電荷発生層は、前記第２の電極に接している請求項２に記載の光導電スイッチング素子。
【請求項４】
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加した際に、電流は、前記第１の電極、前記第１の電荷発生層、前記電荷輸送層および前記第２の電極をこの順に流れる第１の状態と、前記第２の電極、前記第２の電荷発生層、前記電荷輸送層および前記第１の電極をこの順に流れる第２の状態とを取る請求項２または３に記載の光導電スイッチング素子。
【請求項５】
前記第１の電荷発生層および前記第２の電荷発生層は、それぞれ、前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視における面積が前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視における当該電荷輸送層の面積よりも小さいものである請求項１ないし４のいずれかに記載の光導電スイッチング素子。
【請求項６】
前記電荷輸送層は、その前記第１の電荷発生層が配置されている部分の厚さが、前記第１の電荷発生層の厚さよりも厚く、前記第２の電荷発生層が配置されている部分の厚さが、前記第２の電荷発生層の厚さよりも厚いものである請求項１ないし５のいずれかに記載の光導電スイッチング素子。
【請求項７】
前記第１の電荷発生層と前記第２の電荷発生層とは、前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視にて互いに離間して配置されている請求項１ないし６のいずれかに記載の光導電スイッチング素子。
【請求項８】
前記第１の電極および前記第２の電極のうちの少なくとも一方の電極は、前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視における形状が四角形をなすものであり、
前記第１の電荷発生層と前記第２の電荷発生層とは、前記電荷輸送層の厚さ方向からの平面視にて前記四角形の対角線上の位置に配置されている請求項７に記載の光導電スイッチング素子。
【請求項９】
前記第１の電荷発生層および前記第２の電荷発生層のうちの少なくとも一方は、前記電荷輸送層に埋設されている請求項１ないし８のいずれかに記載の光導電スイッチング素子。
【請求項１０】
前記第１の電極および前記第２の電極は、それぞれ、光透過性を有する請求項１ないし９のいずれかに記載の光導電スイッチング素子。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の光導電スイッチング素子を複数備え、
前記複数の光導電スイッチング素子は、その面方向に行列状に配置されていることを特徴とする光導電スイッチング素子アレイ。
【請求項１２】
前記第１の電極および前記第２の電極のうちの少なくとも一方の電極同士は、連結または一体的に形成されている請求項１１に記載の光導電スイッチング素子アレイ。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の少なくとも１つの光導電スイッチング素子と、
前記光導電スイッチング素子の前記第１の電極側または前記第２の電極側に配置された液晶層とを備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
前記液晶層は、光を透過する光透過状態と、光を拡散する光拡散状態とを取り得る請求項１３に記載の表示装置。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の表示装置と、
前記表示装置に光を照射することにより画像を描画するプロジェクターとを備えることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２２０６９２（Ｐ２０１２−２２０６９２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８５８２６（Ｐ２０１１−８５８２６）
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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