专利名称：光导开关元件及其阵列、显示装置以及图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光导开关元件、光导开关元件阵列、显示装置以及图像形成装置。
背景技术：
一直以来，已知有显示所希望的图像的光写入型图像显示装置。作为这种光写入型图像显示装置，例如专利文献I中记载的那样，具备光导开关元件和层叠于光导开关元件的液晶层。专利文献I中记载的光导开关元件具有施加交流电压的2个电极层(第I电极层以及第2电极层)；在第I电极层和第2电极层之间配置于第I电极层侧的上部电荷生成层；在第I电极层和第2电极层之间配置于第2电极层侧的下部电荷生成层；以及配置于上部电荷生成层和下部电荷生成层之间的电荷输送层。上部电荷生成层和下部电荷生成层分别具有接受光时生成电荷的功能。电荷输送层具有将分别在上部电荷生成层和下部电荷生成层中生成的电荷输送的功能。这样构成的光导开关元件中，在第I电极层与第2电极层之间施加交流电压时，可成为电流从第I电极层流向第2电极层的第I状态和电流从第2电极层流向第I电极层的第2状态。而且，第I状态中，表观上电荷输送层与下部电荷生成层的界面作为对电荷移动的能量势垒(阻挡)进行作用，如果不附加增大相应部分的施加电压，则存在电流不能可靠地流动，光导开关元件不驱动的问题。与此同样地，在第2状态中，表观上电荷输送层与上部电荷生成层的界面作为对电荷移动的能量势垒进行作用，如果不附加增大相应部分的施加电压，则也存在电流不能可靠地流动，光导开关元件不驱动的问题。专利文献I :日本特开2000-180888号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种相对于上述现有技术能够省电地驱动的光导开关元件、光导开关元件阵列、显示装置以及图像形成装置。这样的目的通过下述本发明而实现。
本发明的光导开关元件，其特征在于，具备 第I电极，与上述第I电极相对地配置的第2电极，以及配置于上述第I电极与上述第2电极之间的通过接受光而现出导电性的光导层；其中，上述光导层具备接受光时生成电荷的第I电荷生成层和第2电荷生成层，以及与上述第I电荷生成层和上述第2电荷生成层连接且使在上述第I电荷生成层和上述第2电荷生成层中各自生成的上述电荷能够移动的电荷输送层；并且，上述第I电荷生成层和上述第2电荷生成层配置在沿着与上述电荷输送层的厚度方向垂直的方向为不同位置且上述电荷输送层的厚度方向的不同位置。由此，相对于现有技术能够省电地进行驱动。本发明的光导开关元件中，优选上述第I电荷生成层偏设于上述第I电极侧，上述第2电荷生成层偏设于上述第2电极侧。
由此，在电流流过光导层的情况中，电流从电荷输送层流向电荷生成层时，电荷输送层与电荷生成层的界面作为对电荷移动的能量势垒进行作用，并且电极与电荷输送层的界面作为对电荷移动的能量势垒进行作用。此时，通过经由第I电荷生成层和第2电荷生成层中的一方的电荷生成层，从而能够避开上述能量势垒。因此，不需要增加电压至电荷移动时可越过上述能量势垒的程度，因此，能够省电地进行驱动。本发明的光导开关元件中，优选上述第I电荷生成层与上述第I电极连接，或上述第2电荷生成层与上述第2电极连接。由此，在电流流过光导层的情况中，电流从电荷输送层流向电荷生成层时，电荷输送层与电荷生成层的界面作为对电荷移动的能量势垒进行作用，且电极与电荷输送层的界面作为对电荷移动的能量势垒进行作用。此时，通过经由第I电荷生成层和第2电荷生成层中的一方的电荷生成层，从而能够避开上述能量势垒。因此，不需要增加电压至电荷移动 时可越过上述能量势垒的程度，因此，能够省电地进行驱动。本发明的光导开关元件中，优选在上述第I电极与上述第2电极之间施加电压时，电流为以上述第I电极、上述第I电荷生成层、上述电荷输送层以及上述第2电极这样的顺序流动的第I状态，和电流以上述第2电极、上述第2电荷生成层、上述电荷输送层以及上述第I电极这样的顺序流动的第2状态。由此，在电流流过光导层的情况中，电流从电荷输送层流向电荷生成层时，电荷输送层与电荷生成层的界面作为对电荷移动的能量势垒进行作用，且电极与电荷输送层的界面作为对电荷移动的能量势垒进行作用。此时，通过经由第I电荷生成层和第2电荷生成层中的一方的电荷生成层，从而能够避开上述能量势垒。因此，不需要增加电压至电荷移动时可越过上述能量势垒的程度，因此，能够省电地进行驱动。本发明的光导开关元件中，优选上述第I电荷生成层和上述第2电荷生成层，在从上述电荷输送层的厚度方向的俯视图中，各自的面积小于上述俯视图中的该电荷输送层的面积。由此，例如将光导开关元件应用于作为显示装置的具有透明性的图像显示装置中时，能够防止或抑制第I电荷生成层和第2电荷生成层各自使其透明性降低。本发明的光导开关元件中，优选上述电荷输送层为其配置有上述第I电荷生成层的部分的厚度比上述第I电荷生成层的厚度厚，配置有上述第2电荷生成层的部分的厚度比上述第2电荷生成层的厚度厚。由此，层叠各层制造光导开关元件时，能够容易地进行其制造。本发明的光导开关元件中，优选在上述俯视图中，上述第I电荷生成层和上述第2电荷生成层相互分离地配置。由此，能够尽可能地使第I电荷生成层和第2电荷生成层分离，例如在电流从第I电极侧流向第2电极侧时，能够防止第2电荷生成层与电荷输送层的界面成为对该电荷移动的能量势垒。另外，电流从第2电极侧流向第I电极侧时，能够防止第I电荷生成层与电荷输送层的界面成为对该电荷移动的能量势垒。本发明的光导开关元件中，优选上述第I电极和上述第2电极中的至少一方的电极的上述俯视图中的形状呈四边形，并且，上述第I电荷生成层和上述第2电荷生成层在上述俯视图中被配置在上述四边形的对角线上的位置。
由此，能够尽可能地使第I电荷生成层和第2电荷生成层分离，例如在电流从第I电极侧流向第2电极侧时，能够防止第2电荷生成层与电荷输送层的界面成为对该电荷移动的能量势垒。另外，在电流从第2电极侧流向第I电极侧时，能够防止第I电荷生成层与电荷输送层的界面成为对该电荷移动的能量势垒。本发明的光导开关元件中，优选上述第I电荷生成层和上述第2电荷生成层中至少一方埋设于上述电荷输送层。由此，能够抑制光导开关元件的厚度。本发明的光导开关元件中，优选上述第I电极和上述第2电极各自具有透光性。 由此，能够防止第I电极和第2电极各自妨碍光导开关元件的透明性、即防止降低透过率。本发明的光导开关元件阵列中，其特征在于，具备多个本发明的光导开关元件，并且，上述多个光导开关元件在其面内方向呈矩阵状地配置。由此，能够省电地进行驱动。本发明的光导开关元件阵列中，优选上述第I电极和上述第2电极中的至少一方的电极彼此连结或一体地形成。由此，在制造光导开关元件阵列时，与分别独立地形成电极的情况相比，其制造变容易。本发明的显示装置，其特征在于，具备本发明的至少一个光导开关元件、以及配置于上述光导开关元件的上述第I电极侧或上述第2电极侧的液晶层。由此，能够省电地进行驱动。本发明的显示装置中，优选上述液晶层可成为透过光的透光状态和扩散光的光扩散状态。由此，能够实现通过照射光而使所希望的区域成为光散射状态的投影仪用屏幕。本发明的图像形成装置，其特征在于，具备本发明的显示装置和通过对上述显示装置照射光而描绘图像的投影仪。由此，能够省电地进行驱动。
图I是表示本发明的图像形成装置的第I实施方式的图((a)是表示图像形成装置的概略结构的示意图，(b)是表示图像形成装置的使用例的图)。图2是表示图I所示的图像形成装置所具备的投影仪的概略结构的图。图3是表示图I所示的图像形成装置所具备的屏幕(显示装置)的剖视图。图4是表示图I所示的图像形成装置所具备的屏幕(显示装置)的剖视图。图5是表示图3所示的屏幕所具备的光导开关元件阵列的俯视图。图6是表示本发明的图像形成装置(第2实施方式)所具备的屏幕(显示装置)的剖视图。图7是表示本发明的光导开关元件阵列的其他使用例(第3实施方式)的剖视图。图8是表示本发明的图像形成装置(第4实施方式)所具备的屏幕(显示装置)的剖视图。
具体实施例方式以下，基于附图所示的优选的实施方式，详细说明本发明的光导开关元件、光导开关元件阵列、显示装置以及图像形成装置。<第I实施方式>图I是表示本发明的图像形成装置的第I实施方式的图((a)是表示图像形成装置的概略结构的示意图，(b)是表示图像形成装置的使用例的图)，图2是表示图I所示的图像形成装置所具备的投影仪的概略结构的图，图3和图4均表示图I所示的图像形成装置所具备的屏幕(显示装置)的剖视图，图5是图3所示的屏幕所具备的光导开关元件阵列的俯视图。应予说明，以下，为了方便说明，将图I中的上侧记为“上”或“上方”、下侧记为“下”或“下方”。另外，将图3和图4中(图6和图7也同样)的下侧记为“前(正面)”或“前方”、上侧记为“后(背面)”或“后方”。如图I所示，图像形成装置100包含屏幕580和投影仪700。投影仪700包含数据 供给部730、图像投射系731以及不可见光投射系732。应予说明，图I (a)、(b)所示的XYZ正交坐标系中，将沿屏幕580的主面的方向设为X方向、Y方向，将屏幕580的主面的法线方向设为Z方向。X方向和Z方向例如为水平方向，Y方向例如为垂直方向。第I实施方式的图像形成装置100大致进行如下的动作。屏幕580在射入有寻址(address)光(不可见光)L2的区域中，可切换为对可见光的散射状态(光扩散状态)和透过状态(透光状态)。数据供给部730接受从个人计算机等信号源800向投影仪700的输入图像数据D0。数据供给部730将与作为输入图像的一部分的图像P相对应的图像数据Dl输出到图像投射系731。数据供给部730将在屏幕580中显示图像P的范围的范围数据D2输出到不可见光投射系732。不可见光投射系732，将使屏幕580中显示图像P的显示区域A成为散射状态地使寻址光L2以与显示区域A对应的图案投射到屏幕580。图像投射系731基于图像数据Dl形成可见光的图像P，将与图像P对应的图像光(可见光)LI投射到屏幕580。在屏幕580中，作为图像光LI的入射区域的显示区域A由于寻址光L2而成散射状态，除去显示区域A的屏幕580成为透过状态。在屏幕580的显示区域A中图像光LI发生散射，成为散射光L3，散射光L3被观察者M所观察到而显示图像P。来自相对于屏幕580与观察者M相反的一侧的背景BG的可见光L4，透过屏幕580的显示区域A以外的部分，被观察者M观察到。显示出与实际空间的背景BG相同化的图像P，可以进行多彩的空间演示。以下，对图像形成装置100具备的投影仪700、屏幕580的各构成进行说明。如图2所示，投影仪700包含数据供给部730、图像投射系731以及不可见光投射系732。本实施方式的投影仪700将输入图像中的所希望的部分作为部分图像，将该部分图像作为图像P显示。投影仪700例如配置于相对于屏幕580与显示侧(观察者M)相反的一侧的、通过屏幕580的观察者M的视野范围外处。图像投射系731包含第I光源装置7311、第I光调制元件7312以及第I投射光学系7313。第I光源装置7311包含灯光源或固体光源等而构成并射出含有可见光的光。第I光调制元件7312由透过型或反射型的液晶光阀、或数字微镜器件(DMD)等构成。第I光调制元件7312基于图像数据Dl对从第I光源装置7311射出的光进行调制，作为图像光LI射出。第I投射光学系7313将从第I光调制元件7312射出的图像光LI投射到屏幕580。图像投射系731实际上是将多个颜色的光(例如红、绿、蓝)以每一个作为图像光进行形成，利用分色棱镜等颜色合成元件合成由多个颜色的光形成的图像光后，通过第I投射光学系7313投射。对多个颜色的光的每一个设置第I光调制元件。作为图像投射系731的具体构成例，有将从作为第I光源装置的灯光源射出的光进行颜色分离为多个颜色的光，供给到第I光调制元件的构成。该构成中，对每个颜色光设置第I光调制元件，对一个第I光源装置设置多个第I光调制元件。不可见光投射系732包含第2光源装置7321、第2光调制元件7322以及第2投射光学系7323。第2光源装置7321由灯光源火固体光源等构成并射出含有不可见光(此处为近红外光)的光。第2光调制元件7322与第I光调制元件7312同样地由各种光调制元件构成。第2光调制元件7322基于范围数据D2对从第2光源装置7321射出的光进行 调制。入射光将在第2光调制元件7322的每个像素当中例如被调制为2灰度(明或暗的2个值)，成为与图像P对应的图案的寻址光L2。换言之，寻址光L2成为不可见光的图像，该图像的轮郭与图像P的轮郭基本一致。第2投射光学系7323将从第2光调制元件7322射出的寻址光L2以在屏幕580上与图像光LI重叠的方式进行投射。本实施方式的第2投射光学系7323与第I投射光学系7313连动地控制对焦、变焦。由此，能够在屏幕580中使寻址光L2投射的区域(以下，称为IR入射区域)与显示区域A高精度对应。数据供给部730包含显示范围设定部7301和图像抽出部7302。显示范围设定部7301将表示输入图像中应该显示的范围(部分图像的范围)的范围数据D2输出到图像抽出部7302和第2光调制元件7322。部分图像的范围例如通过用户的输入而设定。图像抽出部7302通过在输入图像数据DO中保持构成图像P的像素的灰度值，将图像P以外的像素的灰度值改为空白(例如黑)，从而生成图像数据D1。图像抽出部7302将图像数据Dl输出到第I光调制元件7312。屏幕580例如以直立的状态被载台(未图示)支承。另外，屏幕580不显示图像P时，是无色透明或泛蓝色的透明(在本实施方式中统称为“无色透明”)的透过状态，完全如同透明的玻璃板能够观察到其背后。而且，通过投影仪700，在屏幕580显示(描绘)图像P时，仅将屏幕580的显示图像P的区域成为白浊的状态(散射状态)，从投影仪700向其白浊的状态的区域照射图像光LI，从而在屏幕580显示所希望的图像。此时，不显示图像P的区域保持原来的透过状态。因此，根据这样构成的图像形成装置100，第1，具有未使用时(不显示图像P时)屏幕580在视觉上没有干扰的优点。第2，在使用时(显示图像P时)，能够在透明的板上可视性良好地显示图像P，所以给予观察者M图像浮现的感觉，能够有效地对显示的图像产生兴趣、关注。即，根据图像形成装置100，例如能够发挥优异的广告宣传效果。另外，在本实施方式中，投影仪700被设置在屏幕580的附近、即屏幕580的下后方，以相对于屏幕580近距投影地显示图像的方式构成。另外，投影仪700被设置在从屏幕580的最靠近投影仪700的部位Im以内。这样，通过将投影仪700设置于屏幕580的附近，能够有效防止从投影仪700照射的图像光LI例如被其他的展示品等障碍物遮挡，能够在屏幕580上更可靠地显示所希望的图像。
这样配置的屏幕580从正面(前面)侧依次层叠有第I基板510、具有第I共用电极(第I电极)2的光导开关元件阵列I (光导开关元件集合体)、取向膜530、液晶高分子复合层(液晶层)540、取向膜550、第2共用电极561和第2基板560 (参照图3、图4)。另夕卜，光导开关元件阵列I除了具有第I共用电极2之外，还具有与第I共用电极2相对地配置的多个独立电极(第2电极)3、以及配置在第I共用电极2与各独立电极3之间的通过接受寻址光L2而现出导电性的光导层4。另外，第I共用电极2和第2共用电极561分别与电压施加机构570电连接。通过该电压施加机构570，能够在第I共用电极2与第2共用电极561之间施加电压。通过这样的构成，能够得到可简单地切换上述那样的透过状态和散射状态的屏幕580。应予说明，图3 图5所示，光导开关元件阵列I可按每个独立电极3划分成多个(许多)光导开关元件11。换言之，光导开关元件阵列I是在其面方向呈矩阵状配置的多个光导开关元件11连结(集合)的阵列。由此，各光导开关元件11可以各自独立驱动。
第I基板510和第2基板560各自由片状(平板状)的部件构成，具有支承和保护配置于它们间的各部件的功能。另外，第I基板510和第2基板560各自为具有透光性，实际上是无色透明的。第I基板510和第2基板560均可具有可挠性，也可以是硬质的。作为第I基板510和第2基板560的构成材料各自没有特别限定，例如可以使用玻璃、聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯等高分子膜。在第I基板510的背面形成有膜状的第I共用电极2。以与该第I共用电极2相对的方式各自形成有膜状的各独立电极3。另外，在第2基板560的前面形成有第2共用电极 561。第I共用电极2、独立电极3以及第2共用电极561各自为具有透光性，实际上是无色透明的。由此，能够防止各电极各自妨碍屏幕580的透明性、即防止降低透过率。这样的第I共用电极2和第2共用电极561各自与电压施加机构570电连接，通过该电压施加机构570，能够在第I共用电极2与第2共用电极561之间施加电压。此时，光电层4具有低电阻成分时，在第I共用电极2与各独立电极3之间生成电位差，即，在光导层4中发生电压下降。由此，在第I共用电极2与各独立电极3之间生成电场，该生成的电场作用于光导层4,并且,在各独立电极3与第2共用电极561之间生成电场,该生成的电场作用于液晶高分子复合层540。作为第I共用电极2、独立电极3以及第2共用电极561的构成材料只要各自为实质上具有导电性且实质上无色透明就没有特别限定，例如可举出金、银、铜、铝或含有它们的合金等金属材料，炭黑等碳系材料、聚乙炔、聚芴或它们的衍生物等电子导电性高分子材料，在聚乙烯醇、聚碳酸酯等基体树脂中分散NaCl、Cu (CF3SO3)2等离子性物质而成的离子导电性高分子材料，氧化铟(10)、氧化铟锡(ITO)、掺杂氟的氧化锡(FTO)等导电性氧化物材料这样的各种导电性材料，可以组合它们中的I种或2种以上使用。在第I共用电极2与独立电极3之间配置有光导层4。该光导层4的构成在后面叙述。在独立电极3与第2共用电极561之间配置有液晶高分子复合层540。液晶高分子复合层540是将高分子542的粒子分散在液晶541中而成为相分离的状态(参照图3、图4)。应予说明，本实施方式的液晶高分子复合层540中是将高分子542的粒子分散在液晶541中，但也可以与之相反地将液晶541的粒子分散在闻分子542中。作为高分子542，使用在液晶相的状态下与液晶541相溶，其后进行固化时与液晶541相分离的高分子。作为这样的高分子542，例如只要是在高分子主链带有具有苯骨架或联苯骨架的侧链的高分子，则热塑性高分子、热固化型高分子、紫外线固化型高分子均没问题，可以广泛地使用。另一方面，作为液晶541，例如可使用具有在与电场方向平行方向取向的正介电各向异性的液晶。作为这样的液晶541,例如可以使用苯基环己烧衍生物液晶、联苯衍生物液晶、联苯环己烧衍生物液晶、二联苯衍生物液晶、苯基酿衍生物液晶、苯基酷衍生物液晶、双环己烷衍生物液晶、甲亚胺衍生物液晶、氧化偶氮衍生物液晶、嘧啶衍生物液晶、二氧六环衍生物液晶、立方烧衍生物液晶等。另外，作为液晶541,为了提闻屏眷580的对比度，优选使用折射率各向异性尽可能大的液晶。
在液晶高分子复合层540的两面分别形成有取向膜530、550。取向膜530、550实施有使液晶高分子复合层540的液晶541和高分子542在与第I基板510和第2基板560平行的方向取向的取向处理。高分子542在取向时是液晶相，其后，进行固化，所以保持原来的取向状态地被固定。因此，高分子542在其后即使施加电场，也不会发生其取向方向与电场方向变一致的情况。另一方面，液晶541由于没有固定取向状态,因此施加电场时将与电场方向变一致。因此，在不对液晶高分子复合层540施加电场的情况下，高分子542和液晶541的取向方向将相对于第I基板510和第2基板560成为与平行方向一致的状态(液晶541和高分子542 —致取向的状态)。在该状态下，通过使两者的折射率一致，屏幕580成为透明状态(透过状态)。反之，对液晶高分子复合层540施加电场的情况下，由于液晶541的取向方向与电场方向变一致(成为液晶541和高分子542在不同方向取向的状态)，所以在电场方向上，因液晶541与高分子542在界面中折射率不一致而成为光散射状态，屏幕580成为白浊状态(散射状态)。根据这样的液晶高分子复合层540，能够制成不施加电压时为无色透明的透过状态，通过施加电压将成为白浊的散射状态，所以能够得到适用于图像形成装置100的用途的屏幕580。应予说明，这样的透过状态和散射状态的切换能够在屏幕580的各部位、即各光导开关元件11中独立地进行。对该透过状态和散射状态的切换进行详细说明。高分子542和液晶541呈相同的折射率各向异性，在与取向方向平行方向中的折射率为I. 5左右，在与取向方向垂直方向的折射率为I. 7左右。在对液晶高分子复合层540不施加电场的状态中，液晶541与高分子542同方向地取向，所以与第I基板510和第2基板560垂直的方向中的液晶541和高分子542的折射率一致。因此，在该状态下，屏幕580成为透过率80%左右的实质上为无色透明的状态(透过状态)。另一方面，通过电压施加机构570，在第I共用电极2和第2共用电极561间施加电压且电场对液晶高分子复合层540进行作用的条件下，高分子542的取向方向保持原样，而相对于此只有液晶541在电场方向、即相对于第I基板510和第2基板560垂直的方向进行取向。因此，在与第I基板510和第2基板560垂直的电场方向中，相对于高分子542的折射率保持为I. 7左右，液晶541的折射率变为I. 5左右。因此，在电场方向中的高分子542与液晶541的折射率之差变为0. 2左右，从与第I基板510和第2基板560垂直的方向入射的光发生散射。其结果，在该状态中，屏幕580在电场方向成为白浊的状态(散射状态)。对如上的构成的屏幕580的使用方法进行说明。首先，通过电压施加机构570，在第I共用电极2和第2共用电极561之间预先施加规定大小的交流电压(以下，也将该状态称为“待机状态”)。在待机状态下施加的电压大小是使屏幕580保持例如80%左右的高透过率且实质上保持无色透明状态的程度的大小。而且，通过少许增加对液晶高分子复合层540的施加电压，能够使屏幕580从该待机状态变化到散射状态。
并且，从投影仪700向待机状态的屏幕580的所希望的部位(微少区域)照射寻址光L2。于是，通过照射寻址光L2，照射有寻址光L2的部位中光导层4的电阻降低，实际的施加于液晶高分子复合层540的电压变高。由此，该部位的透过率降低变为白浊成为散射状态。另一方面，对于未照射寻址光L2的部位，由于施加于液晶高分子复合层540的电压的强度未发生变化，所以维持无色透明的状态。进而，能使白浊的状态的部位与显示到屏幕580的图像P对应，即用作显示图像P的区域。作为照射在屏幕580的寻址光L2的光量，只要能够降低照射寻址光L2的部位的透过率，就没有特别限定，优选使屏幕580的透过率成为20%以下的光量，更优选成为5%以下的光量。这样，以在待机状态下成为无色透明，将仅显示图像P的区域成为散射状态的方式使用屏幕580。由此，可以说屏幕580是例如发挥上述那样优异的广告宣传效果的数字标牌(电子看板)。并且，如上述那样，在第I共用电极2与独立电极3之间配置有光导层4。该光导层4具有透光性，实质上是无色透明的。另外，光导层4在照射寻址光L2时，根据其光量阻抗发生变化。而且，如图3 图5所示，以每个独立电极3划分的各光导开关元件11中，各自光导层4由第I电荷生成层41、第2电荷生成层42以及电荷输送层43构成。各光导开关兀件11的构成各自相同，所以下面以一个光导开关元件11为代表进行说明。光导开关元件11的大小例如优选在俯视图中I边为0. 5 IOmm的正方形，更优选为0. 5 1_的正方形。第I电荷生成层41具有在接受寻址光L2时生成电荷的功能。与此同样地，第2电荷生成层42也具有在接受寻址光L2时生成电荷的功能。这样的第I电荷生成层41和第2电荷生成层42，各自例如可以通过蒸镀法、溅射法、离子镀覆法、CVD法等对电荷生成物质进行成膜而成或将电荷生成物质分散在树脂粘合剂中，通过刮涂布法、旋涂法、辊涂法、浸涂法、浇铸法等涂覆而成。作为电荷生成物质，可以使用P型的有机半导体材料，例如，可以使用酞菁系、偶氮系、多环醌系、靛蓝系、喹吖啶酮系、茈系、方名！系、奥4翁系、花菁系、批喃系等有机材料。另外，作为树脂粘合剂，没有特别限定，例如可以使用聚碳酸酯、聚芳酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇缩丁醛、丙烯酸、甲基丙烯酸、氯化乙烯、醋酸乙烯、它们的共聚物等。电荷输送层43具有输送在第I电荷生成层41、第2电荷生成层42中分别生成的电荷的(电荷移动) 功能。该电荷输送层43例如将电荷输送物质分散于树脂粘合剂，通过刮涂布法、旋涂法、辊涂法、浸涂法、浇铸法等涂覆而成。作为电荷输送物质，在电荷生成材料中使用P型的有机半导体的情况下使用电子供与性的空穴输送材料，例如可以使用咔唑系、三唑系、3恶二唑系、咪唑系、吡唑啉系、腙系、二苯乙烯系、胺系、硝基芴酮系等有机材料。另外，作为树脂粘合剂，例如可以使用聚碳酸酯、聚芳酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇缩丁醛、丙烯酸、甲基丙烯酸、氯化乙烯、醋酸乙烯、它们的共聚物等。具有这样的第I电荷生成层41、第2电荷生成层42以及电荷输送层43的光导开关元件11中，第I电荷生成层41和第2电荷生成层42配置在沿与电荷输送层43的厚度方向垂直的方向(所谓的电荷输送层43的面内方向)不同的位置，即在图3 图5中的左右方向相互偏离地(分离)配置。具体而言，如图5所示，从电荷输送层43的厚度方向的俯视图中，独立电极3呈正方形，在其对角线上配置有第I电荷生成层41和第2电荷生成层42。应予说明，电荷输送层43的厚度方向是指前面431与背面432的面间距离为最小的方向(前面431或背面432的法线方向)。由此，能够尽可能使第I电荷生成层41和第2电荷生成层42分离，例如，如后述那样，在电流EC从第I共用电极侧流向独立电极3侧时(参照图3)，能够防止第2电荷生成层42与电荷输送层43的界面成为对该电荷移动的能量势垒(阻挡)。另外，在电流EC从独立电极3侧流向第I共用电极侧时(参照图4)，能够防止第I电荷生成层42与电荷输送层43的界面成为对该电荷移动的能量势垒。应予说明，优选第I电荷生成层41与第2电荷生成层42的分离距离，例如与电荷输送层43的最大厚度相同或比其大。另外，第I电荷生成层41和第2电荷生成层42的俯视图中的形状各自在图5所示的构成中为正方形，但并不局限于此，例如也可以为长方形、圆形、椭圆形、扇形等。另外，第I电荷生成层41和第2电荷生成层42在电荷输送层43的厚度方向也配置在不同的位置，即，在图3、图4中的上下方向上也偏离地配置。具体而言，如图3、图4所不，第I电荷生成层41偏设于第I共用电极2 —侧。第I电荷生成层41偏设于第I共用电极2 —侧是指，以第I电荷生成层41相对于独立电极3处于更靠近第I共用电极2的位置的方式几何性地偏离设置。此时，特别优选第I电荷生成层41与第I共用电极2连接。另一方面，第2电荷生成层42偏设于独立电极3 —侧。第2电荷生成层42偏设于独立电极3 —侧是指，以第2电荷生成层42相对于第I共用电极2处于更靠近独立电极3的位置的方式几何性地偏离设置。此时，特别优选第2电荷生成层42与独立电极3连接。另外,第I电荷生成层41和第2电荷生成层42,各自其整个被埋设于电荷输送层43。换言之,第I电荷生成层41的前面411与电荷输送层43的前面431位于同一个面上，第2电荷生成层42的背面421与电荷输送层43的背面432位于同一个面上。光导开关元件11中，以上述那样的位置关系配置第I电荷生成层41、第2电荷生成层42以及电荷输送层43。进而，在第I共用电极2与第2共用电极3之间施加交流电压时，流过光导开关元件11的光导层4内的电流EC有从第I共用电极2侧流向第2共用电极3侧的情况(参照图3)，和与其相反的从第2共用电极3侧流向第I共用电极2侧的情况(参照图4)。
此处，假设省略第I电荷生成层41和第2电荷生成层42中的一方的电荷生成层(例如第I电荷生成层41)的情况。这种情况下，在图4所示的状态中第I共用电极2对第2共用电极561施加负偏压时，如果向光导层4照射寻址光L2，则在第2电荷生成层42中生成电荷，沿图4中的箭头方向生成电流EC，光导层4成为低电阻成分。反之，第I共用电极2对第2共用电极561施加正偏压时，如果向光导层4照射寻址光L2，则在第2电荷生成层42中生成电荷，沿图3中的箭头方向生成电流EC，此时，第2电荷生成层42与电荷输送层43的界面和其周边作为对电荷的能量势垒进行作用，并且第I共用电极2与电荷输送层43的界面也作为对电荷移动的能量势垒进行作用，所以要使电流EC可靠地向图3中的箭头方向流动，必须增大施加电压至能越过这些能量势垒的程度为止。与此相对，光导开关元件11中，第I电荷生成层41和第2电荷生成层42的两者设置于光导层4。由此，如图3所示，电流EC可以不经由第2电荷生成层42，优先地依次流过第I共用电极2、第I电荷生成层41、第I电荷生成层配置部433 (电荷输送层43)以及独立电极3(第I状态)。另外，由于在第I共用电极2与第2共用电极3之间施加交流电 压，所以可以为第I状态相反的状态，即电流EC不经由第I电荷生成层41，优先地依次流过独立电极3、第2电荷生成层42、第2电荷生成层配置部434(电荷输送层43)以及第I共用电极2 (第2状态)。这样通过光导开关元件11，可成为第I状态和第2状态，从而不将电压增加至能够越过上述能量势垒的程度，就能够使光导层4成为低电阻成分。由此，能够尽可能减小屏幕580的透过率成为极小值的驱动电压，即，能够省电地进行屏幕580的驱动。如图5所示，光导开关元件11中，第I电荷生成层41和第2电荷生成层42，在从电荷输送层43的厚度方向俯视图中，其各面积小于从电荷输送层43的厚度方向的俯视图中的电荷输送层43的面积。第I电荷生成层41和第2电荷生成层42的各面积之和，例如优选为电荷输送层43的面积的50%以下，更优选为0. I 20%，进一步优选为0. I I %。第I电荷生成层41和第2电荷生成层42各自单独时透光性比较低，但通过将第I电荷生成层41和第2电荷生成层42的各面积之和设定为上述数值范围，能够防止或抑制屏幕580整体的透明性的降低。另外，通过适当地设定第I电荷生成层41和第2电荷生成层42的各面积的大小，还能够变更光导层4中的阻抗，并且增加想要设定为所希望的阻抗时的第I电荷生成层41和第2电荷生成层42的设计自由度。如图3(图4也同样)所示，光导开关元件11中，电荷输送层43，其配置有第I电荷生成层41的部分(第I电荷生成层配置部433)的厚度^比第I电荷生成层41的厚度t2厚。另外，电荷输送层43的配置有第2电荷生成层的部分(第2电荷生成层配置部434)的厚度t3也比第2电荷生成层的厚度t4厚。通过这样的层厚大小关系，在层叠各层制造光导开关元件阵列I (光导开关元件11)时，能够容易地进行其制造。应予说明，厚度h和厚度t3为相同的大小，厚度t2和厚度t4也为相同的大小。另外，如图3、图4所示，光导开关元件阵列I中，第I共用电极2横跨各光导开关元件11而形成。即，将第I共用电极2的与各独立电极3相对的部分分别称为“第I电极21”时，可以说各第I电极21彼此连结或一体地形成。根据这样的构成，与使各第I电极21与各独立电极3各自对应地设置的情况相比较，能够将光导开关元件阵列I制成简单的构成，另外，能够一并形成与各独立电极3各自对应的电极，因此，光导开关元件阵列I的制
造变容易。〈第2实施方式〉图6是表示本发明的图像形成装置(第2实施方式)所具备的屏幕(显示装置)的剖视图。以下，参照该图对本发明的光导开关元件、光导开关元件阵列、显示装置以及图像形成装置的第2实施方式进行说明，其中，以与上述的实施方式的不同点为中心进行说明，关于相同的事项省略其说明。本实施方式除了第2电荷生成层的配置位置不同以外，与上述第I实施方式相同。 如图6所示，本实施方式的光导开关元件11中，第2电荷生成层42埋设于独立电极3，即，从电荷输送层43突出。由此，制造光导开关元件阵列I时，例如可通过丝网印刷依次层叠第I共用电极2、第I电荷生成层41、电荷输送层43、第2电荷生成层42、独立电极3进行成膜，由此，其制造变容易。〈第3实施方式〉图7是表示本发明的光导开关元件阵列的其他使用例(第3实施方式)的剖视图。以下，参照该图对本发明的光导开关元件、光导开关元件阵列、显示装置以及图像形成装置的第3实施方式进行说明，其中，以与上述的实施方式的不同点为中心进行说明，关于相同的事项省略其说明。本实施方式除了光导开关元件阵列的正面侧的构成不同以外，与上述第I实施方式相同。如图7所示，在本实施方式中，分别省略上述第I实施方式中的取向膜530、液晶高分子复合层540、取向膜550、第2共用电极561、第2基板560，取而代之，以电阻600表示的电元件分别与各独立电极3连接。各电阻分别设置于电压施加机构570与独立电极3之间。即使是这样的构成，也与上述第I实施方式同样地能省电地进行光导开关元件阵列I的驱动。〈第4实施方式〉图8是表示本发明的图像形成装置(第4实施方式)所具备的屏幕(显示装置)的剖视图。应予说明，在图8中，左侧为“上”或“上方”、右侧为“下”或“下方”、上侧为“前(正面)”或“前方”、下侧为“后(背面)”或“后方”。以下，参照该图对本发明的光导开关元件、光导开关元件阵列、显示装置以及图像形成装置的第4实施方式进行说明，其中，以上述的实施方式的不同点为中心进行说明，关于相同的事项省略其说明。本实施方式中除了翻转屏幕的表面背面以外，与上述第I实施方式相同。如图8所示，本实施方式中的屏幕580与上述第I实施方式中的屏幕580不同，其中，第2基板560侧为正面侧，第I基板510侧为背面侧，从该第I基板510侧(光导开关元件阵列I)射入图像光LI、寻址光L2而使用。进而,通过射入图像光LI、寻址光L2,从而能够使各光导开关元件11各自可成为第I状态和第2状态，由此不将电压增加至可以越过能量势垒的程度，就能够使光导层4成为低电阻成分。
这样屏幕580能够翻转表面背面而使用，此时也如上述第I实施方式中所述的那样，能够尽可能减小该屏幕580的透过率为极小值的驱动电压，即，能够省电地进行驱动。以上，针对图示的实施方式说明了本发明的光导开关元件、光导开关元件阵列、显示装置以及图像形成装置，但本发明并不局限于此，构成光导开关元件、光导开关元件阵列、显示装置以及图像形成装置的各部分可以置换为能发挥同样功能的任意的构成。另外，还可以附加任意的构成物。另外，本发明的光导开关元件、光导开关元件阵列、显示装置以及图像形成装置也可以组合上述各实施方式中的任意2个以上的构成(特征)。另外，显示装置在上述各实施方式中具有呈矩阵状配置的多个光导开关元件，但并不局限于此，也可以具有一个光导开关元件。另外，显示装置中，液晶高分子复合层在上述各实施方式中不施加电压时为透过 状态，但并不局限于此，也可以电压施加时透过状态，也可以将液晶高分子复合层制成一般的TN模式的液晶层。另外，独立电极的俯视图中的形状，除了正方形，还可以为长方形等那样的四边形，也可以为圆形、椭圆形等那样的略带圆润的形状。另外，作为第I电荷生成层和第2电荷生成层中的电荷生成物质，除了可以使用上述那样的有机材料之外，还可以使用无机材料。符号说明100...图像形成装置；1...光导开关元件阵列(光导开关元件集合体)；11...光导开关元件；2...第I共用电极；21...第I电极；3...独立电极(第2电极)；4...光导层；41...第I电荷生成层；411...前面；42...第2电荷生成层；421...背面；43...电荷输送层；431...前面；432...背面；433...第I电荷生成层配置部；434...第2电荷生成层配置部；510...第I基板；530、550...取向膜；540...液晶高分子复合层(液晶层)；541.液晶；542.高分子；560. 第2基板；561. 第2共用电极；570.电压施加机构；580...屏幕；600...电阻；700...投影仪；730...数据供给部；7301...显示范围设定部；7302...图像抽出部；731...图像投射系；7311...第I光源装置；7312...第I光调制元件；7313...第I投射光学系；732...不可见光投射系；7321...第2光源装置；7322...第2光调制元件；7323...第2投射光学系；800...信号源'L ..显示区域BG...背景；EC...电流；D0...输入图像数据；D1...图像数据；D2...范围数据；L1...图像光(可见光)；L2...寻址光(不可见光)；L3...散射光；L4...可见光；M. .观察者；P...图像；
t2、t3、t4...厚度；tmax...最大厚度
权利要求
1.一种光导开关兀件，其特征在于，具备 第I电极， 与所述第I电极相对地配置的第2电极，和 配置于所述第I电极与所述第2电极之间的通过接受光而现出导电性的光导层； 其中，所述光导层具备 接受光时生成电荷的第I电荷生成层和第2电荷生成层，以及 与所述第I电荷生成层和所述第2电荷生成层连接、且使在所述第I电荷生成层和所述第2电荷生成层中各自生成的所述电荷能够移动的电荷输送层， 并且，所述第I电荷生成层和所述第2电荷生成层配置在沿着与所述电荷输送层的厚度方向垂直的方向为不同位置且所述电荷输送层的厚度方向的不同位置。
2.根据权利要求I所述的光导开关元件，其中，所述第I电荷生成层偏设于所述第I电极侧，所述第2电荷生成层偏设于所述第2电极侧。
3.根据权利要求2所述的光导开关元件，其中，所述第I电荷生成层与所述第I电极连接、或所述第2电荷生成层与所述第2电极连接。
4.根据权利要求2或3所述的光导开关元件，其中，在所述第I电极与所述第2电极之间施加电压时，电流为以所述第I电极、所述第I电荷生成层、所述电荷输送层以及所述第2电极的顺序流动的第I状态，和以所述第2电极、所述第2电荷生成层、所述电荷输送层以及所述第I电极的顺序流动的第2状态。
5.根据权利要求I 4中任一项所述的光导开关元件，其中，所述第I电荷生成层和所述第2电荷生成层，在从所述电荷输送层的厚度方向的俯视图中，各自的面积小于所述俯视图中的该电荷输送层的面积。
6.根据权利要求I 5中任一项所述的光导开关兀件,其中，所述电荷输送层为，配置有该所述第I电荷生成层的部分的厚度比所述第I电荷生成层的厚度厚，配置有所述第2电荷生成层的部分的厚度比所述第2电荷生成层的厚度厚。
7.根据权利要求I 6中任一项所述的光导开关元件，其中，所述第I电荷生成层和所述第2电荷生成层在所述俯视图中相互分离地配置。
8.根据权利要求7所述的光导开关元件，其中，所述第I电极和所述第2电极中的至少一方电极在所述俯视图中的形状呈四边形， 所述第I电荷生成层和所述第2电荷生成层在所述俯视图中被配置于所述四边形的对角线上的位置。
9.根据权利要求I 8中任一项所述的光导开关元件，其中，所述第I电荷生成层和所述第2电荷生成层中的至少一方埋设于所述电荷输送层。
10.根据权利要求I 9中任一项所述的光导开关元件，其中，所述第I电极和所述第2电极各自具有透光性。
11.一种光导开关兀件阵列,其特征在于,具备多个权利要求I 10中任一项所述的光导开关元件， 所述多个光导开关元件在其面内方向以矩阵状配置。
12.根据权利要求11所述的光导开关元件阵列，其中，所述第I电极和所述第2电极中的至少一方电极彼此连结或一体地形成。
13.—种显示装置，其特征在于，具备 权利要求11或12中所述的光导开关元件阵列，和 配置于所述光导开关元件阵列中所含有的所述光导开关元件的所述第I电极侧或所述第2电极侧的液晶层。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其中，所述液晶层可成为透过光的透光状态和扩散光的光扩散状态。
15.一种图像形成装置，其特征在于，具备 权利要求13或14所述的显示装置，和 通过对所述显示装置照射光来描绘图像的投影仪。
全文摘要
本发明涉及一种光导开关元件及其阵列、显示装置以及图像形成装置，所述光导开关元件具备第1电极，与上述第1电极相对地配置的第2电极，和配置于上述第1电极与上述第2电极之间的通过接受光而现出导电性的光导层；其中，上述光导层具备接受光时生成电荷的第1电荷生成层和第2电荷生成层，以及与上述第1电荷生成层和上述第2电荷生成层连接的、使上述电荷能够移动的电荷输送层；并且，上述第1电荷生成层和上述第2电荷生成层配置在沿着与上述电荷输送层的厚度方向垂直的方向为不同的位置且上述电荷输送层的厚度方向的不同位置上。
文档编号G03B21/00GK102736337SQ20121009787
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月5日 优先权日2011年4月7日
发明者山内泰介 申请人:精工爱普生株式会社