(57)【要約】【課題】表示された画像パターンの画像情報を読み取ることが可能な画像入出力装置を提供する。【解決手段】この画像入出力装置は、画像を表示する表示層２１と、有機材料から構成され、表示層２１を透過した光を検出する光電変換層５１とを備えている。そして、光電変換層５１は、面内方向における所定方向に配向処理が施されており、表示層２１を透過した偏光のうち、直線偏光の光軸が光電変換層５１の光吸収方向（配向処理方向）と実質的に一致する偏光の光量を測定することにより表示層２１の画像パターンを識別する。【選択図】図１
2010066334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する表示層と、
有機材料から構成され、前記表示層を透過した光を検出する光電変換層とを備え、
前記光電変換層は、面内方向における所定方向に配向処理が施されており、前記表示層の表示状態に応じた光量の光を検出することを特徴とする、画像入出力装置。
【請求項２】
前記光電変換層が偏光センサ機能を有しており、
前記表示層を透過した偏光の光量を測定することにより、前記表示層の画像パターンを識別することを特徴とする、請求項１に記載の画像入出力装置。
【請求項３】
前記光電変換層に入射される直前の偏光の少なくとも一部は、直線偏光であり、
前記表示層を透過した偏光のうち、前記直線偏光の光軸が前記光電変換層の光吸収方向と実質的に一致する偏光の光量を測定することにより、前記表示層の画像パターンを識別することを特徴とする、請求項１または２に記載の画像入出力装置。
【請求項４】
前記表示層は、カイラルネマチック液晶表示層からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像入出力装置。
【請求項５】
前記光電変換層側へ透過する円偏光を直線偏光に変換する変換手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像入出力装置。
【請求項６】
前記変換手段は、１／４波長板であることを特徴とする、請求項５に記載の画像入出力装置。
【請求項７】
円偏光を直線偏光に変換する１／４波長板をさらに備え、
前記１／４波長板が、前記表示層と前記光電変換層との間に配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像入出力装置。
【請求項８】
前記表示層はその表示状態により、入射光の位相を変化させる機能を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像入出力装置。
【請求項９】
偏光板および１／４波長板をさらに備え、
前記偏光板、前記１／４波長板、前記表示層および前記光電変換層の順に配置された構成を有することを特徴とする、請求項１〜４および請求項８のいずれか１項に記載の画像入出力装置。
【請求項１０】
第１偏光板および第２偏光板と、１／４波長板とをさらに備え、
前記第１偏光板、前記１／４波長板、前記表示層、前記第２偏光板、前記光電変換層の順に配置された構成を有することを特徴とする、請求項１〜４および請求項８のいずれか１項に記載の画像入出力装置。
【請求項１１】
前記表示層がカイラルネマチック液晶表示層からなり、
前記カイラルネマチック液晶表示層が、フォーカルコニック配向時に１／４波長のリタデーション特性を示すことを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の画像入出力装置。
【請求項１２】
前記表示層は、ネマチック液晶表示層からなるとともに、第１偏光板および第２偏光板をさらに備え、
前記第１偏光板、前記表示層、前記第２偏光板および前記光電変換層の順に配置された構成を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像入出力装置。
【請求項１３】
前記表示層はその表示状態により、入射光の位相を変化させる機能を有することを特徴とする、請求項１２に記載の画像入出力装置。
【請求項１４】
前記光電変換層を構成する有機材料が、チオフェン系ポリマーと可溶性フラーレン誘導体とを含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の画像入出力装置。
【請求項１５】
前記光電変換層を構成する有機半導体膜が、バルクへテロ構造に構成されていることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の画像入出力装置。
【請求項１６】
前記表示層に画像パターンを書き込むための外部書き込み機能を有しており、
外部からの書き込み手段により、前記表示層に画像パターンが書き込まれることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の画像入出力装置。
【請求項１７】
前記外部からの書き込み手段が光照射であることを特徴とする、請求項１６に記載の画像入出力装置。
【請求項１８】
前記外部からの書き込み手段が熱であることを特徴とする、請求項１６に記載の画像入出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像入出力装置に関し、特に、画像を表示するための表示層を備えた画像入出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像を表示するための表示層を備え、光学的なパターン照射によって画像を書き込む光アドレス型電子ペーパーが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載の光アドレス型電子ペーパーは、一対の透明電極を有する基板内に、メモリ性を有するコレステリック液晶からなる表示層、光吸収層および光導電層が挟まれた構造を有している。上記した構造を有する光アドレス型電子ペーパーでは、透明電極間にバイアス電圧を印加しながら画像を表すパターン光を光導電層に照射すると、光が当たった部分は光導電層のインピーダンスが低下し、表示層に強い電界が加わる。これにより、電源印加後に外光を反射する状態に液晶が保持される。一方、光が当たらなかった部分は、光導電層のインピーダンスが高いままの状態なので、表示層側には弱い電界しか加わらない。このため、電圧印加後に光を透過する状態に液晶が保持される。この反射と透過の状態差により、画像が表示される。すなわち、光学的なパターン照射と同時に表示層に画像が表示される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１４４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しなしながら、上記した光アドレス型電子ペーパーでは、光学的なパターン照射によって画像を書き込むことが可能であるものの、書き込まれた画像の画像情報を画像データとして読み取ることができないという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、表示された画像パターンの画像情報を読み取ることが可能な画像入出力装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による画像入出力装置は、画像を表示する表示層と、有機材料から構成され、表示層を透過した光を検出する光電変換層とを備えている。そして、光電変換層は、面内方向における所定方向に配向処理が施されており、表示層の表示状態に応じた光量の光を検出するように構成されている。
【０００８】
この一の局面による画像入出力装置では、上記のように、表示層を透過した光を検出する光電変換層を備えることによって、光電変換層で表示状態に応じた光量の光を検出することにより、表示された画像パターンの画像情報を画像データとして読み取ることができる。また、光電変換層を有機材料から構成するとともに、面内方向における所定方向に配向処理を施すことによって、表示状態に応じた光量の光を精度よく検出することができる。また、光電変換層における光電変換効率を向上させることができる。
【０００９】
なお、一の局面による画像入出力装置では、画像パターンが表示されている状態で表示層を透過した光が光電変換層で検出されることにより、画像パターンの画像情報が画像データとして読み取られる。
【００１０】
上記一の局面による画像入出力装置において、表示層を有する表示部（表示媒体）と光電変換層を有するセンサ部とを備えた構成にすることができる。この場合、表示部（表示媒体）とセンサ部とが一体に構成されていてもよいし、表示部（表示媒体）とセンサ部とが分離可能に構成されていてもよい。
【００１１】
上記一の局面による画像入出力装置において、好ましくは、光電変換層が偏光センサ機能を有しており、表示層を透過した偏光の光量を測定することにより、表示層の画像パターンを識別する。このように構成すれば、容易に、表示された画像パターンの画像情報を画像データとして読み取ることができる。
【００１２】
上記一の局面による画像入出力装置において、好ましくは、光電変換層に入射される直前の偏光の少なくとも一部は、直線偏光であり、表示層を透過した偏光のうち、直線偏光の光軸が光電変換層の光吸収方向と実質的に一致する偏光の光量を測定することにより、表示層の画像パターンを識別する。このように構成すれば、より容易に、表示された画像パターンの画像情報を画像データとして読み取ることができる。
【００１３】
上記一の局面による画像入出力装置において、表示層は、カイラルネマチック液晶表示層から構成されているのが好ましい。
【００１４】
上記一の局面による画像入出力装置において、好ましくは、光電変換層側へ透過する円偏光を直線偏光に変換する変換手段をさらに備える。このように構成すれば、表示状態に応じた光量の光を光電変換層で容易に検出することが可能となるので、容易に、表示層の画像パターンを識別することができる。
【００１５】
この場合において、変換手段は、１／４波長板であるのが好ましい。
【００１６】
上記一の局面による画像入出力装置において、好ましくは、円偏光を直線偏光に変換する１／４波長板をさらに備え、１／４波長板が、表示層と光電変換層との間に配置されている。このように構成すれば、容易に、表示層の表示状態に応じた光量の光を光電変換層で検出可能に構成することができるので、容易に、表示層の画像パターンを識別することができる。
【００１７】
上記一の局面による画像入出力装置において、表示層はその表示状態により、入射光の位相を変化させる機能を有しているのが好ましい。
【００１８】
上記一の局面による画像入出力装置において、好ましくは、偏光板および１／４波長板をさらに備え、偏光板、１／４波長板、表示層および光電変換層の順に配置された構成を有している。このように構成した場合でも、表示層の表示状態に応じた光量の光を検出可能に構成することができるので、表示された画像パターンの画像情報を画像データとして読み取ることが可能な画像入出力装置を得ることができる。
【００１９】
上記一の局面による画像入出力装置において、好ましくは、第１偏光板および第２偏光板と、１／４波長板とをさらに備え、第１偏光板、１／４波長板、表示層、第２偏光板、光電変換層の順に配置された構成を有している。このように構成した場合でも、表示層の表示状態に応じた光量の光を検出可能に構成することができるので、表示された画像パターンの画像情報を画像データとして読み取ることが可能な画像入出力装置を得ることができる。
【００２０】
上記一の局面による画像入出力装置において、表示層がカイラルネマチック液晶表示層からなり、カイラルネマチック液晶表示層が、フォーカルコニック配向時に１／４波長のリタデーション特性（位相差）を示すように構成されているのが好ましい。
【００２１】
上記一の局面による画像入出力装置において、好ましくは、表示層は、ネマチック液晶表示層からなるとともに、第１偏光板および第２偏光板をさらに備え、第１偏光板、表示層、第２偏光板および光電変換層の順に配置された構成を有している。このように構成することによっても、表示された画像パターンの画像情報を画像データとして読み取ることが可能な画像入出力装置を得ることができる。
【００２２】
この場合において、表示層はその表示状態により、入射光の位相を変化させる機能を有しているのが好ましい。
【００２３】
上記一の局面による画像入出力装置において、光電変換層を構成する有機材料が、チオフェン系ポリマーと可溶性フラーレン誘導体とを含むように構成されているのが好ましい。
【００２４】
上記一の局面による画像入出力装置において、好ましくは、光電変換層を構成する有機半導体膜が、バルクへテロ構造に構成されている。このように構成すれば、光電変換層における光電変換効率を容易に向上させることができる。
【００２５】
上記一の局面による画像入出力装置において、表示層に画像パターンを書き込むための外部書き込み機能を有しており、外部からの書き込み手段により、表示層に画像パターンが書き込まれるのが好ましい。
【００２６】
上記外部書き込み機能を有する構成において、外部からの書き込み手段が光照射であるのが好ましい。
【００２７】
上記外部書き込み機能を有する構成において、外部からの書き込み手段は熱であってもよい。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、本発明によれば、表示された画像パターンの画像情報を読み取ることが可能な画像入出力装置を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
図１および図２は、本発明の第１実施形態による画像入出力装置の構造を説明するための断面図である。図３は、本発明の第１実施形態による画像入出力装置の偏光センサ部の平面図であり、図４は、本発明の第１実施形態による画像入出力装置の偏光センサ部の断面図である。図５〜図１０は、本発明の第１実施形態による画像入出力装置の構造を説明するための図である。まず、図１〜図１０を参照して、本発明の第１実施形態による画像入出力装置の構造について説明する。
【００３１】
第１実施形態による画像入出力装置は、図１に示すように、画像を表示する表示部（表示媒体）１０と、表示部１０に表示されている画像パターンの画像情報を画像データとして読み取る偏光センサ部４０とを備えている。また、第１実施形態による画像入出力装置は、反射型の表示装置として機能するように構成されている。
【００３２】
画像入出力装置を構成する表示部１０は、液晶表示素子２０と１／４波長板３０とを含んでいる。液晶表示素子２０は、画像を表示する表示層２１と、互いに対向配置され、表示層２１を挟持する一対の基板（第１基板２２および第２基板２３）とを有している。
【００３３】
第１基板２２および第２基板２３は、それぞれ、光透過性を有する絶縁性材料から構成されている。具体的には、第１基板２２および第２基板２３は、プラスチックフィルムなどのフィルム基板から構成されている。なお、プラスチックフィルムとしては、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）などからなるフィルム等を用いることができる。
【００３４】
第１基板２２の上面（第２基板２３と対向する面）上には、絶縁性薄膜（図示せず）を介して下部電極２４が所定の厚みで形成されている。この下部電極２４は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）などの光透過性を有する導電性材料から構成されている。また、下部電極２４の上面（第２基板２３と対向する面）上には、配向膜２５が形成されている。
【００３５】
第２基板２３の下面（第１基板２２と対向する面）上には、絶縁性薄膜（図示せず）を介して上部電極２６が所定の厚みで形成されている。この上部電極２６は、上記下部電極２４と同様、ＩＴＯなどの光透過性を有する導電性材料から構成されている。
【００３６】
また、図２に示すように、上部電極２６の下面（第１基板２２と対向する面）上には光導電層２７が形成されている。この光導電層２７は、たとえば、ａ−Ｓｉ：Ｈ、ａ−Ｓｅ、Ｔｅ−Ｓｅ、Ａｓ2Ｓｅ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳなどの無機光導電体、あるいはアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、キナクリドン顔料、ピロロピロール顔料、インジゴ顔料などの電荷発生材料とアリールアミン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、ＰＶＫなどの電荷輸送材料とを組み合わせた有機光導電体（ＯＰＣ）などから構成されている。光導電層２７の下面（第１基板２２と対向する面）上には、配向膜２８が形成されている。なお、図１では、光導電層２７の記載を省略している。
【００３７】
第１基板２２と第２基板２３との間には、高分子構造物（図示せず）およびスペーサ（図示せず）が設けられている。上記高分子構造物は、スペース保持部材としての機能と、両基板を接着する接着部材としての機能とを兼ねている。また、スペーサは、スペース保持部材としての機能を有しており、両基板間の間隔（セルギャップ）を均一に保持するために設けられている。この高分子構造物およびスペーサにより、両基板間の間隔（セルギャップ）が所定の間隔となるように設定されている。また、両基板の周縁部には、シール材（図示せず）が設けられており、このシール材によって両基板が互いに接合されている。そして、このシール材によって、第１基板２２と第２基板２３との間に表示層２１が封止されている。シール材としては、たとえば、住友ベークライト社製のスミライトＥＲＳ−２４００（主剤）＋ＥＲＳ−２８４０（硬化剤）を用いることができる。
【００３８】
なお、上記絶縁性薄膜は、たとえば、酸化シリコン、酸化チタン、酸化ジルコニウムやそのアルコキシドからなる無機膜やポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などの有機膜から構成されており、これらの材料を用いて蒸着法、スピンコート法、ロールコート法などの方法を用いて形成することができる。また、絶縁性薄膜は、上記高分子構造物に用いる高分子樹脂と同じ材料を用いて形成することもできる。また、上記配向膜２５および２８は、それぞれ、可溶性ポリイミド（たとえば、ＪＳＲ社製  垂直配向膜Ａｌ−２０２２）から構成されており、印刷法などを用いて形成することができる。
【００３９】
第１基板２２と第２基板２３との間に封止される表示層２１は、カイラルネマチック液晶組成物からなる。すなわち、第１実施形態では、液晶表示素子２０の表示層２１は、カイラルネマチック液晶表示層からなる。カイラルネマチック液晶は、室温でコレステリック液晶相を示すネマチック液晶であり、ネマチック液晶にコレステリック液晶相を示すに十分なカイラル剤を添加することによって得られる。なお、ネマチック液晶としては、たとえば、メルク社製のＢＬ００６を用いることができ、カイラル剤としては、たとえば、メルク社製のＣＢ１５を用いることができる。このカイラルネマチック液晶は、分子配列の方向が少しずつ捩れながら積み重なった螺旋構造を有している。そして、上部電極２６と下部電極２４とによって表示層２１に電圧（たとえばパルス電圧）が印加されると、カイラルネマチック液晶組成物からなる表示層２１は、液晶の配向状態が変化する。
【００４０】
具体的には、螺旋軸が基板面に垂直になるプレーナ（Ｐｌａｎａｒ）配向を初期配向として、電場強度の増加に伴って、螺旋軸が基板面に平行になるフォーカルコニック（Ｆｏｃａｌ  ｃｏｎｉｃ）配向、螺旋構造がほどけて液晶分子が電場方向に揃うホメオトロピック配向へと配向状態が変化する。各配向状態から印加電場を急激に取り除くと、ホメオトロピック配向はプレーナ配向へと遷移し、プレーナ配向とフォーカルコニック配向とはほぼそのままの状態を維持する。また、プレーナ配向およびフォーカルコニック配向は、無電圧状態でも安定でありメモリ性を示す。
【００４１】
また、液晶表示素子２０の表示層２１は、プレーナ配向では螺旋ピッチに応じた波長の光が選択反射される。なお、螺旋ピッチは、カイラル剤の添加量により調整することが可能である。
【００４２】
ここで、周期構造をもつ物質に電磁波をあてると、その周期や入射角によってある波長の波が干渉で強め合い反射される。たとえば、カイラルネマチック液晶（コレステリック液晶）の螺旋周期が可視光の波長と同程度であるとすると、螺旋軸に沿って入射された可視光のうち、螺旋周期の屈折率倍の波長の光が強く反射される。カイラルネマチック液晶（コレステリック液晶）の周期は螺旋構造の周期であるため、反射光は円偏光に依存したものになる。具体的には、右螺旋に右円偏光が入射されると周期構造を感じる一方、右螺旋に左円偏光が入射されても周期構造を感じない。左螺旋についても同様の関係がある。このため、右螺旋は右円偏光を反射し、左円偏光を透過する。同様に、左螺旋は左円偏光を反射し、右円偏光を透過する。すなわち、カイラルネマチック液晶の螺旋構造が右螺旋の場合、プレーナ配向において、表示層２１に入射される光のうち右円偏光成分を反射し、左円偏光成分を透過する。同様に、カイラルネマチック液晶の螺旋構造が左螺旋の場合、プレーナ配向において、表示層２１に入射される光のうち左円偏光成分を反射し、右円偏光成分を透過する。
【００４３】
一方、液晶表示素子２０の表示層２１は、フォーカルコニック配向では透過状態となるので、この場合には、入射された光はそのまま表示層２１を透過する。
【００４４】
上記のように構成された液晶表示素子２０では、図２に示すように、上部電極２６と下部電極２４との間に電圧（パルス電圧）を印加しながら画像を表すパターン光（書き込み光）を光導電層２７に照射すると、光導電層２７において内部光電効果による自由キャリアが発生し、照射光量の増加に応じて光導電層２７のインピーダンスが低下する。すなわち、光が当たった部分は光導電層２７のインピーダンスが低下する。このため、その部分の表示層２１に強い電界が加わる。これにより、電源印加後に外光を反射する状態（プレーナ配向状態）に表示層２１の液晶が保持される。一方、光が当たらなかった部分は、光導電層２７のインピーダンスが高いままの状態なので、表示層２１側には弱い電界しか加わらない。このため、電圧印加後に外光を透過する状態（フォーカルコニック配向状態）に液晶が保持される。このように第１実施形態による画像入出力装置では、光照射（外部書き込み手段）により画像パターンを書き込む外部書き込み機能を有している。
【００４５】
また、表示層２１を透過した光は、後述する光吸収層４２（図１および図４参照）で吸収される。これにより、反射では明表示、透過では暗表示となる。したがって、反射（明表示）と透過（暗表示）の状態差により、表示層２１に画像（画像パターン）が表示（観察）される。なお、表示層２１に印加されている電界の強さにより、プレーナ配向とフォーカルコニック配向とが混在している場合には、中間調表示も可能である。また、第１実施形態による画像入出力装置は、反射型に構成されているため、液晶表示素子２０（表示部１０）の上面側が観察側となる。
【００４６】
１／４波長板３０は、円偏光を直線偏光に（または直線偏光を円偏光に）変換する位相差板である。この１／４波長板３０は、たとえば、ポリマーフィルム、液晶フィルム、液晶材料を配向させたフィルムなどから構成されている。なお、１／４波長板３０は、本発明の「変換手段」の一例である。
【００４７】
また、上記１／４波長板３０は、液晶表示素子２０（第１基板２２）の裏面側（観察側と反対側）に設けられている。このため、液晶表示素子２０の表示層２１を透過した光（円偏光）は、１／４波長板３０によって直線偏光に変換される。
【００４８】
偏光センサ部４０は、図１および図４に示すように、所定の厚みを有するプラスチックフィルムなどからなる樹脂基板４１を備えている。なお、プラスチックフィルムとしては、上記第１基板２２および第２基板２３と同様、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）などからなるフィルム等を用いることができる。
【００４９】
この樹脂基板４１は、光透過性を有しており、樹脂基板４１上には、可視光を吸収する光吸収層４２が所定の厚みで形成されている。また、図３および図４に示すように、樹脂基板４１の光吸収層４２上には、絶縁層４３を介して複数の画素が二次元マトリクス状に配列されている。複数の画素の各々は、光を電荷（電気エネルギ）に変換する光電変換部５０（図１参照）と、電荷による電気信号を読み出すためのスイッチング素子であるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）６０とを含んでいる。
【００５０】
光電変換部５０は、図４および図５に示すように、光電変換可能な有機材料からなる光電変換層５１と、この光電変換層５１を上下に挟む２つの電極（画素電極５２、共通電極５３）とを含んでいる。
【００５１】
光電変換部５０を構成する画素電極５２は、Ａｌなどの導電性材料から構成されており、画素毎に分離されている。また、画素電極５２は、所定の厚みを有するとともに、図３に示すように、画素領域内において、所定の平面パターンで形成されている。
【００５２】
画素電極５２上には、図４および図５に示すように、上記光電変換層５１が所定の厚み（たとえば約７０〜約１００ｎｍ）で形成されている。この光電変換層５１は、電子供与体と電子受容体とが混合されたバルクへテロ構造を有している。具体的には、光電変換層５１は、チオフェン系ポリマーであるＰ３ＨＴ（ｐｏｌｙ（３−ｈｅｘｙｌ  ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））と可溶性フラーレン誘導体であるＰＣＢＭ（ｐｈｅｎｙｌ  Ｃ６１−ｂｕｔｙｌｉｃ  ａｃｉｄ  ｍｅｔｈｙｌ  ｅｓｔｅｒ）との混合溶液の液滴が樹脂基板４１上に塗布されることによって形成されている。
【００５３】
なお、光電変換層５１は、電子受容体（ＰＣＢＭ）と電子供与体（Ｐ３ＨＴ）とが均一に混在された単一層に構成されていてもよいが、図６に示すように、電子受容体と電子供与体との混合比を変えた複数層で構成されていてもよい。電極間に電子供与体と電子受容体とを混合した層を形成した光電変換素子（光電変換部）において、電子受容体と電子供与体とを均一に混在させると、電荷分離後に発生した電子と正孔とが電荷輸送中に再結合し易くなる。そして、これが光電変換効率を低下させる要因となり得る。一方、電極間に電子供与体の単体層と電子受容体の単体層とを挟んだ光電変換素子（光電変換部）では、電子供与体層と電子受容体層との界面でしか電荷分離が行われないため、電荷発生量が小さくなる。このため、光電変換効率が低くなる。
【００５４】
そこで、光電変換層５１を、電子受容体および電子供与体の混合比を変えた複数の層が積層された積層構造にすることによって、素子性能を低下させる原因となる電荷発生量の問題、および電荷分離後の電荷輸送の問題を解決することが可能となる。たとえば、電子を捕集する電極側に電子受容体の混合比の高い層を配置する一方、正孔を捕集する電極側に電子供与体の混合比の高い層を配置することにより、発生電荷量を大きく保ったまま、電荷輸送中の再結合確率を下げることができる。
【００５５】
具体的には、たとえば、図６に示すように、画素電極側から、電子供与体のみの層５１ａ、電子受容体と電子供与体との混合比が１：５である電子受容体／電子供与体＝１／５（当量比）の層５１ｂ、電子受容体と電子供与体との混合比が１：１である電子受容体／電子供与体＝１／１（当量比）の層５１ｃ、電子受容体と電子供与体との混合比が５：１である電子受容体／電子供与体＝５／１（当量比）の層５１ｄ、および電子受容体のみの層５１ｅを順次積層することによって光電変換層５１を形成することができる。
【００５６】
ここで、第１実施形態では、上記光電変換層５１は面内方向の所定方向に配向処理が施されている。有機材料からなる上記光電変換層５１では、所定方向に配向処理を施すことにより分子軸を揃えることによって、図７および図８に示すように、偏光吸収が生じる。これにより、上記光電変換層５１は、偏光センサ機能を有するように構成されている。
【００５７】
偏光センサ機能を有する光電変換層５１では、配向処理方向と入射される光（直線偏光）の光軸方向とが略一致する場合、光電変換効率が一般的な光電センサよりも高くなる。その一方、入射される光（直線偏光）の光軸方向が、配向処理方向と略直交する場合には、光電変換効率が著しく低下する。たとえば、図９に示すように、光電変換層５１にＸ方向の配向処理が施されている場合には、Ｘ方向成分の光は吸収され易く、Ｙ方向成分の光は吸収され難くなる。一方、図１０に示すように、光電変換層５１にＹ方向の配向処理が施されている場合には、Ｘ方向成分の光は吸収され難く、Ｙ方向成分の光は吸収され易くなる。
【００５８】
また、光電変換層５１の配向処理方向は、表示層２１を透過した後１／４波長板３０によって直線偏光に変換された透過光において、画像パターンに応じた光を受光（検出）するように設定されている。
【００５９】
なお、上記において、画素電極５２と光電変換層５１との間に、たとえば、ＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｐｈｅｎｅ））とＰＳＳ（ｐｏｌｙ（４−ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ））との混合物からなるバッファ層などが形成されていてもよい。
【００６０】
共通電極５３は、光電変換層５１を介して上記画素電極５２と対向し、全画素で共通の１つの電極となっている。この共通電極５３は、ＩＴＯなどの光透過性を有する導電性材料から構成されている。
【００６１】
ＴＦＴ６０は、有機半導体材料を用いた有機ＴＦＴから構成されている。このＴＦＴ６０は、図４に示すように、ゲート電極６０ａ、絶縁層４３、ソース電極６０ｂ／ドレイン電極６０ｃおよび有機半導体層６０ｄを有している。また、図３に示すように、樹脂基板４１上の画素間には、ゲート線として機能する第１導電層４４が行方向（Ｘ方向）に延びるように形成されているとともに、データ線（信号線）として機能する第２導電層４５が列方向（Ｙ方向）に延びるように形成されている。
【００６２】
具体的には、樹脂基板４１の上面上（光吸収層４２上）に、第１導電層４４、および第１導電層４４と一体的に形成されたゲート電極６０ａが設けられている。この第１導電層４４は、行方向（Ｘ方向）に延びるように形成されている一方、ゲート電極６０ａは、所定の位置において、第１導電層４４と直交する方向（Ｙ方向）に延びるように形成されている。なお、第１導電層４４およびゲート電極６０ａは、それぞれ、複数設けられており、同一の行に属するゲート電極６０ａには、その行に対応する第１導電層４４が電気的に接続（一体的に形成）されている。また、樹脂基板４１の上面上には、図４に示すように、第１導電層４４（図３参照）およびゲート電極６０ａを覆うように全面に絶縁層４３が形成されている。そして、ゲート電極６０ａ上および樹脂基板４１上の所定領域に、絶縁層４３を介して、ソース電極６０ｂおよびドレイン電極６０ｃが形成されている。
【００６３】
また、上記樹脂基板４１の上面上には、絶縁層４３を介して第２導電層４５（図３参照）が複数形成されている。この第２導電層４５は、それぞれ、ＴＦＴ６０の近傍に第１導電層４４と直交する方向（Ｙ方向：列方向）に延びるように形成されている。そして、同一の列に属するＴＦＴ６０のソース電極６０ｂには、その列に対応する第２導電層４５が電気的に接続されている。
【００６４】
ゲート電極６０ａの上部には、図４に示すように、有機半導体層６０ｄがソース電極６０ｂおよびドレイン電極６０ｃの各々の一部を覆うように形成されている。また、ＴＦＴ６０のドレイン電極６０ｃは、上記した光電変換部５０の画素電極５２と電気的に接続されている。
【００６５】
なお、有機半導体層６０ｄには、たとえば、ペンタセンなどを構成材料として用いることができる。また、有機半導体層６０ｄの構成材料として、溶媒に溶解または分散可能な有機半導体材料を用いることもできる。たとえば、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）などのポリチオフェン類、チオフェンの６量体を基本に側鎖を有するオリゴチオフェンなどの芳香族オリゴマー類、ペンタセンに置換基を持たせ溶解性を高めたペンタセン類、ポリフルオレンとチオフェンとの共重合体（Ｆ８Ｔ２）、ポリチエニレンビニレンまたはフタロシアニンなどを構成材料として用いることができる。このように、有機半導体層６０ｄを溶媒に溶解または分散可能な有機半導体材料から構成した場合には、印刷プロセスを用いて容易に有機半導体層６０ｄ（有機ＴＦＴ）を形成することが可能となる。
【００６６】
また、樹脂基板４１の上面上には、ＴＦＴ６０および光電変換部５０を覆うように、感光性アクリル樹脂などからなる平坦化膜４６が形成されている。
【００６７】
このように、上記偏光センサ部４０は、光電変換層５１からなる偏光センサが二次元マトリクス状に配列された構造を有しており、表示部１０の裏面側（観察側と反対側）に配置されている。なお、偏光センサ部４０が表示部１０の裏面側に配置されることにより、上記１／４波長板３０が、表示層２１と光電変換層５１との間に配置されることになる。
【００６８】
図１１および図１２は、本発明の第１実施形態による画像入出力装置の動作を説明するための図である。次に、図１、図１１および図１２を参照して、本発明の第１実施形態による画像入出力装置の動作について説明する。なお、以下の説明では、表示層２１は、左円偏光Ｃ１を選択反射するように設定されているものとする。また、光電変換層５１は所定のＡ方向に配向処理が施されているものとする。このため、光軸方向がＡ方向の直線偏光Ｓ１は吸収され易く（直線偏光Ｓ１を検出するように）なっている。また、Ａ方向と直交する方向とＢ方向とすると、光軸方向がＢ方向の直線偏光Ｓ２は吸収され難くなっている。
【００６９】
まず、図１１に示すように、パターン露光（光照射）により表示部１０（表示層２１）に画像パターンの書き込み処理（光書き込み）が行われる。この書き込み処理により、表示層２１におけるカイラルネマチック液晶の配向状態が、プレーナ配向またはフォーカルコニック配向に変化する。
【００７０】
次に、外光などの光によって、配向状態が変化した表示層２１に全面露光を行うと、図１に示したように、フォーカルコニック配向では、暗表示となり、プレーナ配向では明表示となる。この明表示と暗表示との状態差により、表示層２１に表示された画像パターンが観察される。
【００７１】
そして、全面露光がされている間の所定のタイミングで表示層２１に表示されている画像パターンのセンシングが行われる。すなわち、この間における所定のタイミングで、表示された画像パターンの画像情報が画像データとして読み取られる。
【００７２】
画像データが読み取られると、再び、画像パターンの書き込み処理が行われ、以後同様に、書き込まれた画像パターンの画像情報が画像データとして読み取られる。
【００７３】
画像データの読み取りは、以下のようにして行われる。
【００７４】
まず、図１２に示すように、全面露光によって表示層２１に外光が入射される。フォーカルコニック配向状態の表示層２１に外光が入射されると、フォーカルコニック配向では透過状態となるので、入射された光（左円偏光Ｃ１、右円偏光Ｃ２）は、表示層２１を透過する。表示層２１を透過した円偏光は、１／４波長板３０で直線偏光に変換される。具体的には、左円偏光Ｃ１は、光軸方向がＡ方向の直線偏光Ｓ１に変換され、右円偏光Ｃ２は、光軸方向がＢ方向の直線偏光Ｓ２に変換される。変換された直線偏光は、表示部１０の裏面側に設けられている偏光センサ部４０の光電変換層５１に入射される。偏光センサ部４０の光電変換層５１は、直線偏光Ｓ１を検出するように配向処理が施されているため、入射された直線偏光Ｓ１およびＳ２のうち、直線偏光Ｓ１が表示状態に応じた光量で検出される（光検出有り）。
【００７５】
一方、プレーナ配向状態の表示層２１に外光が入射されると、左円偏光Ｃ１は選択反射によって反射されるので、右円偏光Ｃ２のみが表示層２１を透過する。表示層２１を透過した右円偏光Ｃ２は、１／４波長板３０で直線偏光Ｓ２に変換される。そして、変換された直線偏光Ｓ２が、光電変換層５１に入射される。光電変換層５１は、直線偏光Ｓ２を検出し難いように配向処理が施されている（直線偏光Ｓ１を検出するように配向処理が施されている）ため、光電変換層５１に透過光が入射された場合でも、光電変換層５１による光検出はされない（光検出無し）。
【００７６】
このように、フォーカルコニック配向では、全面露光により入射された外光が偏光センサ部４０の光電変換層５１で検出される一方、プレーナ配向では、全面露光により入射された外光が偏光センサ部４０の光電変換層５１で検出されない。これにより、表示層２１に表示されている画像パターンに応じた光が偏光センサ部４０の画素で検出される。したがって、検出された光を光電変換部５０で電荷（電気エネルギ）に変換するとともに、電荷による電気信号をＴＦＴ６０で読み出すことによって、表示された画像パターンの画像情報が画像データとして読み取られる。
【００７７】
図１３〜図１９は、本発明の第１実施形態による画像入出力装置の偏光センサ部の形成方法を説明するための図である。次に、図１、図３および図１３〜図１９を参照して、本発明の第１実施形態による画像入出力装置の偏光センサ部４０の形成方法について説明する。
【００７８】
まず、図１３に示すように、所定の厚みを有する樹脂基板４１上に、印刷法などを用いて光吸収層４２を形成する。次に、光吸収層４２上に、ＴＦＴ６０を形成する。ＴＦＴ６０の形成は、まず、光吸収層４２上に、スパッタリング法などにより、ゲート線として機能する第１導電層４４（図３参照）およびゲート電極６０ａを形成する。次に、プラズマＣＶＤ法などを用いて、第１導電層４４およびゲート電極６０ａを覆うように絶縁層４３を全面に形成する。
【００７９】
次に、図１４に示すように、ゲート電極６０ａ上および樹脂基板４１上の所定領域に、絶縁層４３を介してソース電極６０ｂおよびドレイン電極６０ｃを形成する。そして、絶縁層４３上の所定領域に、データ線として機能する第２導電層４５（図３参照）を形成する。この際、第２導電層４５は、ソース電極６０ｂと電気的に接続されるように形成する。
【００８０】
続いて、ゲート電極６０ａの上部に位置する領域に、ソース電極６０ｂおよびドレイン電極６０ｃの一部を覆うように、有機半導体層６０ｄを形成する。これにより、樹脂基板４１上に、ゲート電極６０ａ、絶縁層４３、ソース電極６０ｂ／ドレイン電極６０ｃ、および有機半導体層６０ｄを含むＴＦＴ６０が形成される。
【００８１】
次に、絶縁層４３上の画素領域となる領域内に、スパッタリング法などにより、Ａｌなどの導電性材料からなる画素電極５２を形成する。この際、画素電極５２は、ＴＦＴ６０のドレイン電極６０ｃと電気的に接続されるように形成する。
【００８２】
次に、ＣＦ4ガスを用いた減圧プラズマ法によって画素電極５２が形成された樹脂基板４１の全体を撥液処理する。そして、樹脂基板４１の表面の画素電極５２以外の部分をメタルマスクで遮蔽した後にＵＶオゾン照射を行うことによって画素電極５２の表面を親液処理する。
【００８３】
その後、Ｐ３ＨＴとＰＣＢＭとの混合液を樹脂基板４１の表面全体にスピンコート法により塗布する。これにより、図１５および図１６に示すように、上記親液処理が施された画素電極５２の部分のみに光電変換層５１が形成される。
【００８４】
なお、Ｐ３ＨＴとＰＣＢＭとの混合溶液は、以下のようにして作製することができる。すなわち、図１７に示すように、クロロホルムからなる溶媒中にＰ３ＨＴを１ｗｔ％添加し、超音波を５分間印加する。これにより、Ｐ３ＨＴが溶媒中に溶解し、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液が得られる。同様に、クロロホルムからなる溶媒中にＰＣＢＭを１ｗｔ％添加し、超音波を５分間印加する。これにより、ＰＣＢＭが溶媒中に溶解し、ＰＣＢＭが溶解された溶液が得られる。そして、これらの溶液を所望の混合比率（重量比）（たとえば、１：１）で混合し、さらに、超音波を５分間印加することによって、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液とＰＣＢＭが溶解された溶液とを均一に混合する。ここで、混合時に超音波を印加することによって、Ｐ３ＨＴまたはＰＣＢＭが溶け残っていた場合でも、これらが溶媒中に溶解される。このようにして、Ｐ３ＨＴとＰＣＢＭとの混合溶液が得られる。上記Ｐ３ＨＴは、メルク社製のものを使用することができる。また、上記ＰＣＢＭは、フロンティアカーボン社製のものを使用することができる。
【００８５】
次に、光電変換層５１に対して、ラビング法により、面内方向の所定方向に配向処理を施す。ラビング法は、図１８に示すように、レーヨンを用いたラビングローラ７０を移動テーブルに支持された樹脂基板４１に圧接する方法で実施することができる。なお、ラビング法による配向処理は、たとえば、以下の条件で行うことができる。
・ラビング回数Ｎ：１０回
・押し込み量Ｉ  ：０．２５ｍｍ
・ローラ回転数ｍ：６００ｒｐｍ
・ローラ半径ｒ  ：３０ｍｍ
・テーブル送り速度ｖ：１９９８ｍｍ／ｍｉｎ
【００８６】
そして、図１９に示すように、真空蒸着法などにより、光電変換層５１の上面上にＩＴＯなどの光透過性を有する導電性材料からなる共通電極５３を形成する。
【００８７】
最後に、樹脂基板４１上に、ＴＦＴ６０および光電変換部５０を覆うように、平坦化膜を形成する。このようにして、図１に示した本発明の第１実施形態による画像入出力装置の偏光センサ部４０が形成される。
【００８８】
第１実施形態による画像入出力装置では、上記のように、表示層２１を透過した光を検出する光電変換層５１（偏光センサ部４０）を備えることによって、光電変換層５１で表示状態に応じた光量の光を検出することにより、表示された画像パターンの画像情報を画像データとして読み取ることができる。
【００８９】
また、第１実施形態では、光電変換層５１を有機材料から構成するとともに、面内方向における所定方向に配向処理を施すことによって、表示状態に応じた光量の光を精度よく検出することができる。また、光電変換層５１における光電変換効率を向上させることができる。
【００９０】
また、第１実施形態では、光電変換層５１が偏光センサ機能を有しており、表示層２１を透過した偏光の光量を測定することにより、表示層２１の画像パターンを識別するように構成することによって、容易に、表示された画像パターンの画像情報を画像データとして読み取ることができる。
【００９１】
また、第１実施形態では、光電変換層５１に入射される直前の偏光の少なくとも一部は、直線偏光であり、表示層２１を透過した偏光のうち、直線偏光の光軸が光電変換層５１の光吸収方向（配向方向）と実質的に一致する偏光の光量を測定することにより、表示層２１の画像パターンを識別するように構成することによって、より容易に、表示された画像パターンの画像情報を画像データとして読み取ることができる。
【００９２】
（第２実施形態）
図２０は、本発明の第２実施形態による画像入出力装置を示した断面図である。なお、図２０では、光導電層の記載を省略している。次に、図１、図２、図４および図２０を参照して、本発明の第２実施形態による画像入出力装置について説明する。
【００９３】
第２実施形態による画像入出力装置は、図２０に示すように、上記第１実施形態と同様、画像を表示する表示部（表示媒体）１１０と、表示部１１０に表示されている画像パターンの画像情報を画像データとして読み取る偏光センサ部１４０とを備えている。
【００９４】
また、第２実施形態による画像入出力装置は、上記第１実施形態と異なり、透過型の表示装置として機能するように構成されている。このため、表示部１１０側が光入射側になるとともに、偏光センサ部１４０側が観察側となるように構成されている。
【００９５】
画像入出力装置を構成する表示部１１０は、液晶表示素子２０と、１／４波長板３０と、偏光板８０とを含んでいる。また、１／４波長板３０および偏光板８０は、液晶表示素子２０の一方の主面側（光入射側）に、液晶表示素子２０側から、１／４波長板３０および偏光板８０の順に配置されている。また、液晶表示素子２０の他方の主面側（観察側）には、上記偏光センサ部１４０が配置されている。すなわち、第２実施形態による画像入出力装置は、観察側と反対側（光入射側）から、偏光板８０、１／４波長板３０、表示層２１および光電変換層５１の順に配置された構成となっている。
【００９６】
なお、液晶表示素子２０における光導電層２７（図２参照）の配置位置は、光書き込み処理を行うことが可能な位置に配置されていればよく、第１基板２２側（下部電極２４側）および第２基板２３側（上部電極２６側）のいずれの側であってもよい。
【００９７】
また、第２実施形態では、液晶表示素子２０の表示層２１が１／４波長のリタデーション特性（位相差）を示すように調整されている。すなわち、表示層２１はフォーカルコニック配向時に発生するリタデーション（Δｎｄ）が光の波長λの１／４になるように、液晶の屈折率異方性（Δｎ）およびセルギャップ（表示層２１の厚み；ｄ）の少なくとも一方が調整されている。なお、表示層２１の厚みｄが小さくなり過ぎると液晶表示素子２０の作製が困難となる。したがって、表示層２１の厚みｄは、表示特性および作製の容易性から、好ましくは３．０μｍ〜４．５μｍ、より好ましくは３．０μｍ〜４．０μｍ、さらに好ましくは３．０μｍ〜３．５μｍである。
【００９８】
また、第２実施形態では、右円偏光を選択反射するようにコレステリック液晶の螺旋構造（右螺旋）が形成されている。
【００９９】
なお、偏光センサ部１４０は、可視光を吸収する光吸収層４２（図１および図４参照）が形成されていない点および光電変換部５０（図４参照）の画素電極５２がＩＴＯなどの光透過性を有する導電性材料から構成されている点以外は、上記第１実施形態の偏光センサ部４０（図４参照）と同様に構成されている。また、第２実施形態による画像入出力装置のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【０１００】
上記のように構成された第２実施形態による画像入出力装置では、パターン露光により表示部１１０（表示層２１）に画像パターンの書き込み処理（光書き込み）が行われると、この書き込み処理により、表示層２１におけるカイラルネマチック液晶の配向状態が、プレーナ配向またはフォーカルコニック配向に変化する。このような状態で、観察側と反対側から自然光（またはバックライト光）が入射されると、フォーカルコニック配向では光が透過されて明表示として観察される。その一方、プレーナ配向では選択反射により光が透過されないので暗表示として観察される。この明表示と暗表示との状態差により、表示層２１に表示された画像パターンが観察される。
【０１０１】
図２１は、本発明の第２実施形態による画像入出力装置の動作を説明するための図である。次に、図４および図２１を参照して、本発明の第２実施形態による画像入出力装置のデータ読み取り動作について説明する。なお、図２１では、画像データを読み取るための動作（光検出の原理）を示している。また、以下の説明では、偏光板８０は、光軸方向が所定のＡ方向と直交するＢ方向の直線偏光Ｓ２を透過するように設定されているものとする。また、光電変換層５１は、上記第１実施形態と同様、所定のＡ方向に配向処理が施されているものとする。
【０１０２】
まず、上記第１実施形態と同様の書き込み処理（光書き込み）によって、表示層２１に画像パターンが書き込まれる。これにより、表示層２１におけるカイラルネマチック液晶の配向状態が、プレーナ配向またはフォーカルコニック配向となる。
【０１０３】
この状態で、図２１に示すように、観察側と反対側から自然光（またはバックライト光）が入射されると、偏光板８０で直線偏光Ｓ２のみが透過され、透過した直線偏光Ｓ２が１／４波長板３０に入射される。１／４波長板３０に入射された直線偏光Ｓ２は、右円偏光Ｃ２に変換されて表示層２１に入射される。
【０１０４】
ここで、表示層２１はフォーカルコニック配向時に１／４波長のリタデーション特性（位相差）を示すように調整されているため、フォーカルコニック配向状態の表示層２１に入射された右円偏光Ｃ２は、光軸方向がＡ方向の直線偏光Ｓ１に変換されて表示層２１を透過する。変換されて透過した直線偏光Ｓ１は、偏光センサ部１４０の光電変換層５１に入射される。偏光センサ部１４０の光電変換層５１は、直線偏光Ｓ１を検出するように配向処理が施されているため、入射された直線偏光Ｓ１は、表示状態に応じた光量で検出される（光検出有り）。なお、偏光センサ部１４０は、完全吸収ではないため、偏光センサ部１４０に入射された光の一部は偏光センサ部１４０を透過する。このため、透過した光により明表示として観察される。
【０１０５】
一方、プレーナ配向状態の表示層２１に入射された右円偏光Ｃ２は、表示層２１で選択反射される。このため、プレーナ配向に対応する画素には光が入射されないので、光電変換層５１による光検出はされない（光検出無し）。このため、暗表示として観察される。
【０１０６】
このように、フォーカルコニック配向では、自然光（またはバックライト光）が偏光センサ部１４０の光電変換層５１で検出される一方、プレーナ配向では、自然光（またはバックライト光）が偏光センサ部１４０の光電変換層５１で検出されない。これにより、表示層２１に表示されている画像パターンに応じた光が偏光センサ部１４０の画素で検出されることなる。
【０１０７】
したがって、検出された光を光電変換部５０（図４参照）で電荷（電気エネルギ）に変換するとともに、電荷による電気信号をＴＦＴ６０（図４参照）で読み出すことによって、表示された画像パターンの画像情報が画像データとして読み取られる。
【０１０８】
第２実施形態による画像入出力装置の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１０９】
（第３実施形態）
図２２は、本発明の第３実施形態による画像入出力装置を示した断面図である。なお、図２２では、光導電層の記載を省略している。次に、図１、図２、図４および図２２を参照して、本発明の第３実施形態による画像入出力装置について説明する。
【０１１０】
第３実施形態による画像入出力装置は、図２２に示すように、上記第１および第２実施形態と同様、画像を表示する表示部（表示媒体）２１０と、表示部２１０に表示されている画像パターンの画像情報を画像データとして読み取る偏光センサ部１４０とを備えている。
【０１１１】
また、第３実施形態による画像入出力装置は、上記第２実施形態と同様、透過型の表示装置として機能するように構成されている。
【０１１２】
画像入出力装置を構成する表示部２１０は、液晶表示素子２０と、１／４波長板３０と、一対の偏光板８１および８２とを含んでいる。なお、偏光板８１および８２は、それぞれ、本発明の「第１偏光板」および「第２偏光板」の一例である。
【０１１３】
偏光板８１および８２は、液晶表示素子２０を挟んで、互いに対向するとともに、互いの偏光軸が直交するように配置されている。また、１／４波長板３０および偏光板８１は、液晶表示素子２０の一方の主面側（光入射側）に、液晶表示素子２０側から、１／４波長板３０および偏光板８１の順に配置されている。一方、偏光板８２は、液晶表示素子２０の他方の主面側（観察側）に配置されている。そして、表示部２１０の観察側に、上記偏光センサ部１４０が配置されている。すなわち、第３実施形態による画像入出力装置は、観察側と反対側（光入射側）から、偏光板８１、１／４波長板３０、表示層２１、偏光板８２および光電変換層５１の順に配置された構成となっている。
【０１１４】
なお、液晶表示素子２０における光導電層２７（図２参照）の配置位置は、光書き込み処理を行うことが可能な位置に配置されていればよく、第１基板２２側（下部電極２４側）および第２基板２３側（上部電極２６側）のいずれの側であってもよい。
【０１１５】
また、第３実施形態では、上記第２実施形態と同様、液晶表示素子２０の表示層２１が１／４波長のリタデーション特性（位相差）を示すように調整されている。
【０１１６】
さらに、第３実施形態では、左円偏光を選択反射するようにコレステリック液晶の螺旋構造（左螺旋）が形成されている。
【０１１７】
なお、偏光センサ部１４０は、上記第２実施形態と同様、可視光を吸収する光吸収層４２（図１および図４参照）が形成されていない点および光電変換部５０（図４参照）の画素電極５２がＩＴＯなどの光透過性を有する導電性材料から構成されている点以外は、上記第１実施形態の偏光センサ部４０（図４参照）と同様に構成されている。また、第３実施形態による画像入出力装置のその他の構成は、上記第１および第２実施形態と同様である。
【０１１８】
上記のように構成された第３実施形態による画像入出力装置では、上記第１および第２実施形態と同様、パターン露光により表示部２１０（表示層２１）に画像パターンの書き込み処理（光書き込み）が行われると、この書き込み処理により、表示層２１におけるカイラルネマチック液晶の配向状態が、プレーナ配向またはフォーカルコニック配向に変化する。このような状態で、観察側と反対側から自然光（またはバックライト光）が入射されると、フォーカルコニック配向では光が透過されて明表示として観察される。一方、プレーナ配向では透過する光の光量は小さい（弱い）ため暗表示として観察される。この明表示と暗表示との状態差により、表示層２１に表示された画像パターンが観察される。
【０１１９】
図２３は、本発明の第３実施形態による画像入出力装置の動作を説明するための図である。次に、図４および図２３を参照して、本発明の第３実施形態による画像入出力装置のデータ読み取り動作について説明する。なお、図２３では、画像データを読み取るための動作（光検出の原理）を示している。また、以下の説明では、偏光板８１は、光軸方向が所定のＡ方向と直交するＢ方向の直線偏光Ｓ２を透過するように設定されているものとする。また、光電変換層５１は、上記第１および第２実施形態と同様、所定のＡ方向に配向処理が施されているものとする。
【０１２０】
まず、上記第１および第２実施形態と同様の書き込み処理（光書き込み）によって、表示層２１に画像パターンが書き込まれる。これにより、表示層２１におけるカイラルネマチック液晶の配向状態が、プレーナ配向またはフォーカルコニック配向となる。
【０１２１】
この状態で、図２３に示すように、観察側と反対側から自然光（またはバックライト光）が入射されると、偏光板８１で直線偏光Ｓ２のみが透過され、透過した直線偏光Ｓ２が１／４波長板３０に入射される。１／４波長板３０に入射された直線偏光Ｓ２は、右円偏光Ｃ２に変換されて表示層２１に入射される。
【０１２２】
ここで、表示層２１は、上記第２実施形態と同様、フォーカルコニック配向時に１／４波長のリタデーション特性（位相差）を示すように調整されているため、フォーカルコニック配向状態の表示層２１に入射された右円偏光Ｃ２は、光軸方向がＡ方向の直線偏光Ｓ１に変換されて表示層２１を透過する。変換されて透過した直線偏光Ｓ１は、偏光板８２に入射される。この偏光板８２は、偏光板８１と偏光軸が直交するように配置されているため、偏光板８２に入射された直線偏光Ｓ１は、そのまま偏光板８２を透過する。そして、偏光板８２を透過した直線偏光Ｓ１は、偏光センサ部１４０の光電変換層５１に入射される。偏光センサ部１４０の光電変換層５１は、直線偏光Ｓ１を検出するように配向処理が施されているため、入射された直線偏光Ｓ１は、表示状態に応じた光量で検出される（光検出有り）。なお、偏光センサ部１４０は、完全吸収ではないため偏光センサ部１４０に入射された光の一部は偏光センサ部１４０を透過する。このため、透過した光により明表示として観察される。
【０１２３】
また、表示層２１は、プレーナ配向時に左円偏光を選択反射するように設定されている。このため、プレーナ配向状態の表示層２１に入射された右円偏光Ｃ２は、そのまま表示層２１を透過する。表示層２１を透過した右円偏光Ｃ２は、偏光板８２に入射される。偏光板８２に入射された右円偏光Ｃ２は、偏光板８２により、直線偏光Ｓ１成分のみが透過する。偏光板８２を透過した直線偏光Ｓ１は、偏光センサ部１４０の光電変換層５１に入射される。光電変換層５１に入射される直線偏光Ｓ１は、その光量が小さいため、光電変換層５１で検出されるものの、その検出量は小さい（光検出有り（弱い））。また、表示層２１を透過した光のほとんどは、観察側まで透過されないので、暗表示として観察される。
【０１２４】
このように、フォーカルコニック配向では、自然光（またはバックライト光）が偏光センサ部１４０の光電変換層５１で検出される一方、プレーナ配向では、自然光（またはバックライト光）が偏光センサ部１４０の光電変換層５１でほとんど検出されない。これにより、表示層２１に表示されている画像パターンに応じた光が偏光センサ部１４０の画素で検出されることになる。
【０１２５】
したがって、検出された光を光電変換部５０（図４参照）で電荷（電気エネルギ）に変換するとともに、電荷による電気信号をＴＦＴ６０（図４参照）で読み出すことによって、表示された画像パターンの画像情報が画像データとして読み取られる。
【０１２６】
第３実施形態による画像入出力装置の効果は、上記第１および第２実施形態と同様である。
【０１２７】
（第４実施形態）
図２４は、本発明の第４実施形態による画像入出力装置を示した断面図である。なお、図２４では、光導電層の記載を省略している。次に、図１、図２、図４および図２４を参照して、本発明の第４実施形態による画像入出力装置について説明する。
【０１２８】
第４実施形態による画像入出力装置は、図２４に示すように、上記第１〜第３実施形態と異なり、液晶表示素子３２０の表示層３２１がネマチック液晶組成物から構成されている。この液晶表示素子３２０は、たとえば、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードに構成されている。
【０１２９】
また、第４実施形態による画像入出力装置は、上記第１〜第３実施形態と同様、画像を表示する表示部（表示媒体）３１０と、表示部３１０に表示されている画像パターンの画像情報を画像データとして読み取る偏光センサ部１４０とを備えている。さらに、第４実施形態による画像入出力装置は、上記第２および第３実施形態と同様、透過型の表示装置として機能するように構成されている。
【０１３０】
画像入出力装置を構成する表示部３１０は、上記液晶表示素子３２０と、この液晶表示素子３２０を挟む一対の偏光板３８１および３８２とを含んでいる。なお、偏光板３８１および３８２は、それぞれ、本発明の「第１偏光板」および「第２偏光板」の一例である。
【０１３１】
上記液晶表示素子３２０は、表示層３２１に電圧が印加されていない場合、配向膜２５および２８によって、液晶のダイレクターが基板面と平行に一様に配向された状態となっている。また、液晶表示素子３２０は、第１基板２２と第２基板２３との間で液晶のダイレクターが９０度ねじれた構造となっている（状態２）。このような状態（状態２）の表示層３２１に直線偏光が入射されると、液晶のねじれ構造を通過中にねじれに沿って直線偏光の偏光方向（光軸）が９０度回転する。すなわち、この状態（状態２）は、光を旋光させる機能を有している。
【０１３２】
一方、表示層３２１に電圧が印加されると、液晶分子は、そのダイレクターが電場と平行になるように配向した状態となる（状態１）。このような状態（状態１）の表示層３２１に直線偏光が入射されると、直線偏光はそのままの状態で表示層３２１を透過する。
【０１３３】
なお、ネマチック液晶組成物としては、たとえば、メルク社製のネマチック液晶（ＢＬ００６）を用いることができる。また、ネマチック液晶としては、特に制限されず、従来から液晶表示素子の分野で知られているネマチック液晶を用いることもできる。このようなネマチック液晶材料としては、たとえば、液晶性エステル化合物、液晶性ピリミジン化合物、液晶性シアノビフェニル化合物、液晶性トラン化合物、液晶性フェニルシクロヘキサン化合物、液晶性ターフェニル化合物ならびにフッ素原子、フルオロアルキル基およびシアノ基などの極性基を有する他の液晶化合物、およびそれらの混合物などが挙げられる。
【０１３４】
偏光板３８１および３８２は、液晶表示素子３２０を挟んで互いに対向するとともに、互いの偏光軸が一致するように配置されている。また、偏光板３８１は、その偏光軸が界面で液晶分子が並んでいる方向と一致するように設けられている。また、表示部３１０の観察側には、上記偏光センサ部１４０が配置されている。このように第４実施形態による画像入出力装置は、観察側と反対側（光入射側）から、偏光板３８１、表示層３２１、偏光板３８２および光電変換層５１の順に配置された構成となっている。
【０１３５】
なお、液晶表示素子３２０における光導電層２７（図２参照）の配置位置は、光書き込み処理を行うことが可能な位置に配置されていればよく、第１基板２２側（下部電極２４側）および第２基板２３側（上部電極２６側）のいずれの側であってもよい。また、印加される電圧は、パルス電圧以外の電圧にすることができる。
【０１３６】
また、偏光センサ部１４０は、上記第２および第３実施形態と同様、可視光を吸収する光吸収層４２（図１および図４参照）が形成されていない点および光電変換部５０（図４参照）の画素電極５２がＩＴＯなどの光透過性を有する導電性材料から構成されている点以外は、上記第１実施形態の偏光センサ部４０（図４参照）と同様に構成されている。また、第４実施形態による画像入出力装置のその他の構成は、上記第１〜第３実施形態と同様である。
【０１３７】
上記のように構成された第４実施形態による画像入出力装置では、上記第１〜第３実施形態と同様、表示部３１０（表示層３２１）に画像パターンの書き込み処理（光書き込み）が行われると、この書き込み処理により、表示層３２１におけるネマチック液晶の配向状態が、状態１または状態２に変化する。このような状態で、観察側と反対側から自然光（またはバックライト光）が入射されると、状態１では光が透過して明表示として観察される。一方、状態２では光は透過されないので暗表示として観察される。この明表示と暗表示との状態差により、表示層３２１に表示された画像パターンが観察される。
【０１３８】
図２５は、本発明の第４実施形態による画像入出力装置の動作を説明するための図である。次に、図４および図２５を参照して、本発明の第４実施形態による画像入出力装置のデータ読み取り動作について説明する。なお、図２５では、画像データを読み取るための動作（光検出の原理）を示している。また、以下の説明では、偏光板３８１および３８２は、それぞれ、光軸方向が所定のＡ方向と直交するＢ方向の直線偏光Ｓ２を透過するように設定されているものとする。また、光電変換層５１は、Ｂ方向に配向処理が施されているものとする。
【０１３９】
まず、上記第１〜第３実施形態と同様の書き込み処理（光書き込み）によって、表示層３２１に画像パターンが書き込まれる。これにより、表示層３２１におけるネマチック液晶の配向状態が、状態１または状態２となる。
【０１４０】
この状態で、図２５に示すように、観察側と反対側から自然光（またはバックライト光）が入射されると、偏光板３８１で直線偏光Ｓ２のみが透過され、透過した直線偏光Ｓ２が表示層３２１に入射される。
【０１４１】
状態１の表示層３２１に入射された直線偏光Ｓ２は、そのまま表示層３２１を透過する。そして、表示層３２１を透過した直線偏光Ｓ２は、偏光板３８２に入射される。この偏光板３８２は、偏光板３８１と偏光軸が一致しているため、偏光板３８２に入射された直線偏光Ｓ２は、そのまま偏光板３８２を透過する。そして、偏光板３８２を透過した直線偏光Ｓ２は、偏光センサ部１４０の光電変換層５１に入射される。偏光センサ部１４０の光電変換層５１は、直線偏光Ｓ２を検出するように配向処理が施されているため、入射された直線偏光Ｓ２は、表示状態に応じた光量で検出される（光検出有り）。なお、偏光センサ部１４０は、完全吸収ではないため偏光センサ部１４０に入射された光の一部は偏光センサ部１４０を透過する。このため、透過した光により明表示として観察される。
【０１４２】
一方、状態２の表示層３２１に入射された直線偏光Ｓ２は、旋光機能により、光軸が９０度回転された直線偏光Ｓ１に変換されて表示層３２１を透過する。そして、変換されて透過した直線偏光Ｓ１は、偏光板３８２に入射される。この偏光板３８２は、上述したように、偏光板３８１と偏光軸が一致しているため直線偏光Ｓ２のみを透過する。このため、偏光板３８２に入射された直線偏光Ｓ１は偏光板３８２で遮断されるので、状態２に対応する画素には光が入射されない。これにより、光電変換層５１による光検出はされない（光検出無し）。なお、この場合には、暗表示として観察される。
【０１４３】
このように、表示層３２１の配向状態が状態１の場合には、自然光（またはバックライト光）が偏光センサ部１４０の光電変換層５１で検出される一方、状態２の場合には、自然光（またはバックライト光）が偏光センサ部１４０の光電変換層５１で検出されない。これにより、表示層３２１に表示されている画像パターンに応じた光が偏光センサ部１４０の画素で検出されることになる。
【０１４４】
したがって、検出された光を光電変換部５０（図４参照）で電荷（電気エネルギ）に変換するとともに、電荷による電気信号をＴＦＴ６０（図４参照）で読み出すことによって、表示された画像パターンの画像情報が画像データとして読み取られる。
【０１４５】
第４実施形態による画像入出力装置の効果は、上記第１〜第３実施形態と同様である。
【０１４６】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１４７】
たとえば、上記第１〜第４実施形態では、光照射により画像パターンを書き込む例を示したが、本発明はこれに限らず、光照射以外の方法を用いて画像パターンを書き込むように構成してもよい。たとえば、電気、磁気、応力などによって画像パターンを書き込むように構成してもよい。
【０１４８】
また、画像パターンの書き込みは熱によって行うこともできる。たとえば、コレステリック液晶を一旦等方相温度まで加熱し液晶層になるまで冷却すると、フォーカルコニック配向が得られる。このような現象を利用すれば、図２６に示すように、熱と電気とを利用してフォーカルコニック配向とプレーナ配向とを切り替えることができので、熱により画像パターンを書き込むことが可能な液晶表示素子１２０を得ることができる。なお、熱書き込みの熱源としては、たとえば、サーマルヘッドやレーザを用いることができる。
【０１４９】
また、上記第１〜第４実施形態において、図２７および図２９に示すように、表示部（表示媒体）と偏光センサ部とを一体型に構成してもよいし、図２８および図３０に示すように、表示部（表示媒体）と偏光センサ部とを分離型に構成してもよい。この場合、図２７および図２８に示すように、表示部を、表示データ転送機能が無い、光書き込みや熱書き込みなどによる書き込み機能を有するように構成してもよいし、図２９および図３０に示すように、表示部を、表示データ転送機能がある電圧による書き込み機能を有するように構成してもよい。なお、表示部と偏光センサ部とが一体型に構成されている場合には、表示部（液晶表示素子）に第１基板を設けない構成にしてもよい。この場合、偏光センサ部の樹脂基板と表示部（液晶表示素子）の第２基板とで表示層を挟持するように構成することができる。
【０１５０】
また、上記第１〜第４実施形態では、光電変換層の電子供与体材料にＰ３ＨＴを用いるとともに、光電変換層の電子受容体材料にＰＣＢＭを用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、上記以外の電子受容体材料および電子供与体材料を用いて光電変換層を形成してもよい。
【０１５１】
電子受容体材料としては、π共役系化合物が好ましい。π共役系化合物とは、芳香族π電子を７個以上有する化合物を意味する。したがって、たとえば、化１に示したピロメリットイミド誘導体（化合物１−５）は、芳香族π電子を６個しか有さないのでπ共役系化合物ではなく、ナフトイミド誘導体（化合物１−６）については、芳香族π電子を１０個以上有するのでπ共役系化合物である。
【０１５２】
【化１】
2010066334.tif 000003
2010066334.tif 000004
【０１５３】
また、π共役系化合物の中でも、化２に示したフラーレンカーボンナノチューブ、ポルフィリン、フタロシアニンの基本骨格をもつ電子受容体が好ましい。化３にフラーレンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す。化４にカーボンナノチューブおよびその誘導体の好ましい具体例を示す（化４では、ｎは１以上の整数である。）。化５にポリフィリンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す（化５では、ｎは０以上の整数、ｍは１以上の整数である。）。化６にフタロシアニンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す（化６では、ｎは０以上の整数である。）。なお、π共役系化合物については、化３〜化６に示した具体例に限られず、化３〜化６に示したπ共役系化合物以外のπ共役系化合物であってもよい。
【０１５４】
【化２】
2010066334.tif 000005
【０１５５】
【化３】
2010066334.tif 000006
【０１５６】
【化４】
2010066334.tif 000007
【０１５７】
【化５】
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【０１５８】
【化６】
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【０１５９】
また、電子供与体材料としては、光吸収により生じた電荷を輸送するため、導電性材料を含有して形成されることが好ましい。導電性材料としては、たとえば、ｐ型無機半導体（ＧａＰなど）や導電性高分子化合物が好ましい。
【０１６０】
導電性高分子化合物としては、化７に示したポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリ（チオフェンビニレン）、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリアニリンの基本骨格を持つものが好ましい（化７では、ｘは１以上の整数であることが好ましい。）。
【０１６１】
化８にポリフェニレンビニレンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す（化８では、ｎ，ｍ，ｋ，ｊは０以上の整数、ｘは２以上の整数である。）。
【０１６２】
化９にポリチオフェンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す（化９では、ｎ，ｍは０以上の整数、ｋは１以上の整数、ｘは２以上の整数である。）。
【０１６３】
化１０にポリ（チオフェンビニレン）およびその誘導体の好ましい具体例を示す（化１０では、ｎ，ｍ，ｋ，ｊは０以上の整数、ｘは２以上の整数である。）。
【０１６４】
化１１にポリアセチレンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す（化１１では、ｎ，ｍは０以上の整数、ｘは２以上の整数である。）。
【０１６５】
化１２にポリピロールおよびその誘導体の好ましい具体例を示す（化１２では、ｎは０以上の整数、ｋは１以上の整数、ｘは１以上の整数である。）。
【０１６６】
化１３にポリフルオレンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す（化１３では、ｎ，ｍは０以上の整数、ｘは１以上の整数である。）。
【０１６７】
化１４にポリ（ｐ−フェニレン）およびその誘導体の好ましい具体例を示す（化１４では、ｎ，ｍは０以上の整数、ｘ，ｙは１以上の整数である。）。
【０１６８】
化１５にポリアニリンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す（化１５では、ｎは０以上の整数、ｘは２以上の整数である。）。
【０１６９】
なお、導電性高分子化合物については、化７〜化１５に示した具体例に限られず、化７〜化１５に示した導電性高分子化合物以外の導電性高分子化合物であってもよい。
【０１７０】
【化７】
2010066334.tif 000010
【０１７１】
【化８】
2010066334.tif 000011
【０１７２】
【化９】
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【０１７３】
【化１０】
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【０１７４】
【化１１】
2010066334.tif 000014
【０１７５】
【化１２】
2010066334.tif 000015
【０１７６】
【化１３】
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【０１７７】
【化１４】
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【０１７８】
【化１５】
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【０１７９】
また、上記において、共役系高分子を含有する層は、層中で吸収した光により電荷を発生させるために、共役系高分子のほかに、電荷発生材料を含んでいてもよい。電荷発生材料としては公知のものが使用でき、アゾ化合物およびその誘導体、ジアゾ化合物およびその誘導体、無金属フタロシアニン化合物およびその誘導体、金属フタロシアニン化合物およびその誘導体、ペリレン化合物およびその誘導体、多環キノン系化合物およびその誘導体、スクアリリウム化合物およびその誘導体、アズレニウム化合物およびその誘導体、チアピリリウム化合物およびその誘導体が例示される。
【０１８０】
また、共役系高分子を含有する層は、種々の機能を発現させるために必要な材料を含んでいてもよい。このような材料としては、たとえば、吸収した光により電荷を発生させる機能を増感するための増感剤や、安定性を増すための安定化剤などが例示される。増感剤および安定化剤の量は、それぞれ、通常、共役系高分子の量を１００重量部としたときそれに対して１〜３０重量部程度であり、好ましくは、５〜２０重量部程度である。また、吸収した光により電荷を発生させる機能を増感させるための増感剤として、化学増感のために添加する電子供与体物質または電子受容体物質である増感剤、色素増感のために添加する増感色素である増感剤、また、化学増感のための増感材と色素増感のための増感剤とを組み合わせる超増感も可能である。増感色素としては、ローズベンガルなどのキサンテン系、クリスタルバイオレットなどのトリフェニルメタン系、メチレンブルーなどのチアジン系、シアニン系色素が挙げられ、ローズベンガルなどのキサンテン系色素が好ましい。
【０１８１】
共役系高分子を含有する層は、偏光センサ部（光電変換層）の特性を阻害しない範囲で、高分子バインダなどを混合して用いてもよい。混合する高分子バインダとしては、可視光に対する吸収が強くないものが好ましい。このような高分子バインダとしては、たとえば、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサンなどが挙げられる。
【０１８２】
また、上記第１〜第４実施形態では、光電変換層をスピンコート法で形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、スピンコート法以外の方法を用いて光電変換層を形成してもよい。スピンコート法以外の形成方法としては、たとえば、蒸着法、塗布法などを例示することができる。この中で、特に塗布法が好ましい。また、電子受容体あるいは電子供与体を飽和濃度の５０％以上の濃度で有機溶媒に溶解した溶液を調整して、塗布することが好ましい。これにより、すでに形成した塗布膜への浸食が抑えられ、ムラのない多層膜を形成することができる。なお、塗布法としては、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法などを用いることができる。
【０１８３】
また、上記第１〜第４実施形態では、ラビング法を用いて光電変換層に配向処理を施した例を示したが、本発明はこれに限らず、ラビング法以外に、液晶の配向手法として知られているもの、たとえば「液晶の基礎と応用」（松本正一、角田市良共著、工業調査会１９９１年）第５章、「強誘電性液晶の構造と物性」（福田敦夫、竹添秀男共著、コロナ社、１９９０年）第７章、「液晶」第３巻第１号（１９９９年）３頁〜１６頁などに記載の方法を用いて光電変換層に配向処理を施してもよい。なお、配向処理方法としては、ラビング法、光配向法、シェアリング法および引き上げ塗布法が配向手法として簡便かつ有効で利用し易い。このため、配向手法としては、ラビング法、光配向法、シェアリング法および引き上げ塗布法が好ましい。また、斜方蒸着法も好ましく用いることができる。
【０１８４】
また、上記第１〜第４実施形態において、配向処理が与えられた１つの光電変換層全体の厚みは、光吸収量を稼ぐといった観点から、５０ｎｍ以上が好ましく、１００ｎｍ以上であればより好ましい。また、電気抵抗が大きくなり過ぎないといった観点から、１μｍ以下が好ましく、３００ｎｍ以下であればより好ましい。
【０１８５】
また、上記第１〜第４実施形態では、画像入出力装置の基板として、プラスチックフィルムなどのフィルム基板（樹脂基板）を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、ガラス基板などを用いることができる。また、絶縁性を有する基板であれば、上記以外の基板を用いてもよい。
【０１８６】
また、上記第１〜第４実施形態では、基板上にゲート電極、絶縁層、ソース電極／ドレイン電極、有機半導体層を順に形成することにより有機ＴＦＴを構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、基板上にゲート電極、絶縁層、有機半導体層、ソース電極／ドレイン電極が順に形成することにより有機ＴＦＴを構成してもよいし、有機半導体単結晶上にソース電極／ドレイン電極、絶縁層、ゲート電極を順に形成することにより有機ＴＦＴを構成してもよい。また、Ｓｃｉｅｎｃｅ２８３，８２２（１９９９）やＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，７７１４８８（１９９８）、Ｎａｔｕｒｅ，４０３，５２１（２０００）などの文献に記載されているような有機半導体を用いて有機ＴＦＴを構成してもよい。
【０１８７】
また、上記第１〜第４実施形態では、偏光センサ部のＴＦＴを有機ＴＦＴから構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、偏光センサ部のＴＦＴを無機ＴＦＴから構成してもよい。
【０１８８】
また、上記第１〜第４実施形態において、ＴＦＴと光電変換部とは、バイアストップ構造に構成されていてもよいし、バイアスボトム構造に構成されていてもよい。また、スタック構造に構成されていてもよい。
【０１８９】
また、上記第１〜第４実施形態では、表示部（液晶表示素子）に絶縁性薄膜を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、表示部（液晶表示素子）に絶縁性薄膜を設けない構成にしてもよい。なお、電極間の短絡を防止したり、液晶表示素子のガスバリア性に対する信頼性を向上させたりするために、表示用画素電極および表示用共通電極の少なくとも一方側に絶縁性薄膜を形成するのが好ましい。
【０１９０】
また、上記第１〜第４実施形態では、表示部（液晶表示素子）に配向膜を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、表示部（表示素子）に配向膜を設けない構成にしてもよい。なお、素子の安定化などのために配向膜を設けておくのが好ましい。配向膜が形成される場合、電極上に絶縁性薄膜が形成されている場合には、絶縁性薄膜上に配向膜を形成し、電極上に絶縁性薄膜が形成されていない場合には、電極上に配向膜を形成するのが好ましい。また、配向膜は、上記実施形態で示したもの以外に、たとえば、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルブリラール樹脂またはアクリル樹脂などから構成することができる。また、配向膜は、印刷法などを用いて形成することができる。また、これらの材料を用いて形成された配向膜に、ラビング処理を施してもよい。さらに、配向膜は、高分子構造物に用いる高分子樹脂と同じ材料を用いて形成することもできる。
【０１９１】
なお、上記第１〜第４実施形態において、表示部（液晶表示素子）に設けられる高分子構造物は、円柱状体、楕円柱状体、四角柱状体など形状はどのようなものでもよく、また、その配置はランダムであってもよいし、格子状などの規則性を有するものであってもよい。このような高分子構造物を表示部（表示素子）に設けることにより、基板間の間隔（セルギャップ）を一定に保つことが容易になり、また、表示素子自体の自己保持性を高めることができる。特に、ドット形状の高分子構造物を一定間隔に配置すると表示性能を均一化し易い。高分子構造物の高さはセルギャップの厚み、すなわち液晶組成物からなる表示層の厚みに相当する。表示層を挟持する基板としてフレキシブルな樹脂製基板を用いる場合には、高分子構造物を設けることが特に効果的である。基板がフレキシブルであることにより表示層の厚みが不均一になるのを防止することが可能となるからである。
【０１９２】
上記高分子構造物を形成するには、紫外線硬化型モノマーからなるホトレジスト材料などの光硬化性樹脂材料を用いて、所望の厚さで基板の最表面膜（絶縁性薄膜、配向膜）に塗布し、これにマスクを通して紫外線を照射するなどしてパターン露光を行い、未硬化部分を除去するいわゆるフォトリソグラフィ法を用いることができる。また、熱可塑性樹脂を適当な溶剤に溶かした樹脂材料などを用いて、熱可塑性樹脂からなる高分子構造物を形成してもよい。この場合、スクリーン版やメタルマスクなどを用いて熱可塑性樹脂材料をスキージで押し出すことにより基板上に印刷を行う印刷法や、ディスペンサ法やインクジェット法などの樹脂材料をノズルの先から基板上に吐出して形成する方法、あるいは、樹脂材料を平板またはローラ上に供給した後、これを基板表面に転写する転写法などにより高分子構造物を形成することができる。
【０１９３】
なお、表示部（液晶表示素子）に、スペーサおよび柱状構造物のいずれか一方を設けるようにしてもよい。
【０１９４】
また、上記第１〜第４実施形態において、画像入出力装置に用いる光透過性を有する電極材料としては、ＩＴＯ以外にＩＺＯ（登録商標；Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）などであってもよい。
【０１９５】
また、上記第１〜第４実施形態において、光電変換部の下層側に、電気エネルギを蓄積するためのキャパシタを設けてもよい。
【０１９６】
また、表示層を構成する液晶組成物としては、カイラルネマチック液晶およびネマチック液晶以外に、スメクチックＡ液晶、カイラルスメクチック液晶、ディスコティック液晶などを利用することができる。また、表面安定化カイラルスメクチックＣ液晶、双安定ねじれネマチック液晶、微粒子分散液晶などのメモリ性液晶を利用することもできる。
【０１９７】
また、上記第１〜第３実施形態では、ネマチック液晶（ＢＬ００６；メルク社製）にカイラル剤（ＣＢ１５；メルク社製）を混合することによってカイラルネマチック液晶を作製した例を示したが、所望の特性を得ることが可能であれば、上記以外のネマチック液晶およびカイラル剤を用いてカイラルネマチック液晶を作製してもよい。ネマチック液晶としては、特に制限されず、従来から液晶表示素子の分野で知られているネマチック液晶が使用可能である。このようなネマチック液晶材料としては、たとえば、液晶性エステル化合物、液晶性ピリミジン化合物、液晶性シアノビフェニル化合物、液晶性トラン化合物、液晶性フェニルシクロヘキサン化合物、液晶性ターフェニル化合物ならびにフッ素原子、フルオロアルキル基およびシアノ基などの極性基を有する他の液晶化合物、およびそれらの混合物などが挙げられる。また、カイラル剤としては、液晶表示素子の分野で従来から知られている種々のものが使用可能である。たとえば、コレステリック環を有するコレステリック化合物、ビフェニル骨格を有するビフェニル化合物、ターフェニル骨格を有するターフェニル化合物、２つのベンゼン環がエステル結合によって連結されてなる骨格を有するエステル化合物、シクロヘキサン環がベンゼン環に直接的に連結されてなる骨格を有するシクロヘキサン化合物、シクロヘキサン環がベンゼン環に直接的に連結されてなる骨格を有するシクロヘキサン化合物、ピリミジン環がベンゼン環に直接的に連結されてなる骨格を有するピリミジン化合物、２つのベンゼン環がアゾキシ結合またはアゾ結合によって連結されてなる骨格を有するアゾキシ化合物などが挙げられる。
【０１９８】
また、上記第１実施形態では、光電変換部の画素電極をＡｌなどの導電性材料から構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、ＩＴＯやＩＺＯなどの光透過性を有する導電性材料から画素電極を構成してもよい。
【０１９９】
また、上記第１実施形態では、偏光センサ部に光吸収層を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、偏光センサ部に光吸収層を設けない構成にしてもよい。なお、基板に可視光吸収性を有する基板を用いることによって、同様の効果を得ることができる。
【０２００】
また、上記第１実施形態では、表示層をプレーナ配向時に左円偏光Ｃ１を選択反射するように設定するとともに、光電変換層を光軸方向がＡ方向の直線偏光Ｓ１を検出するように配向処理を施した例を示したが、表示層をプレーナ配向時に右円偏光Ｃ２を選択反射するように設定するとともに、光電変換層を光軸方向がＢ方向の直線偏光Ｓ２を検出するように配向処理を施すことによっても同様の効果を得ることができる。
【０２０１】
また、上記第２実施形態では、表示層をプレーナ配向時に右円偏光Ｃ２を選択反射するように設定した例を示したが、本発明はこれに限らず、表示層をプレーナ配向時に左円偏光Ｃ１を選択反射するように設定してもよい。このように構成した場合でも、偏光板を光軸方向がＡ方向の直線偏光Ｓ１を透過するように設定するとともに、光電変換層にＡ方向と直交するＢ方向の配向処理を施すことにより同様の効果を得ることができる。
【０２０２】
また、上記第３実施形態では、表示層をプレーナ配向時に左円偏光Ｃ１を選択反射するように設定した例を示したが、本発明はこれに限らず、表示層をプレーナ配向時に右円偏光Ｃ２を選択反射するように設定してもよい。このように構成した場合でも、偏光板の偏光軸を９０度ずらすとともに、光電変換層にＡ方向と直交するＢ方向の配向処理を施すことにより同様の効果を得ることができる。
【０２０３】
また、上記第４実施形態において、偏光板の偏光軸を９０度ずらすとともに、光電変換層にＡ方向の配向処理を施すことによっても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０４】
【図１】本発明の第１実施形態による画像入出力装置の構造を説明するための断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による画像入出力装置の構造を説明するための断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による画像入出力装置の偏光センサ部の平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による画像入出力装置の偏光センサ部の断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による画像入出力装置の光電偏光層を説明するための断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態による画像入出力装置の光電偏光層を説明するための断面図である。
【図７】光電変換層の偏光センサ機能を説明するための図である。
【図８】光電変換層の偏光センサ機能を説明するための図である。
【図９】光電変換層の偏光センサ機能を説明するための図である。
【図１０】光電変換層の偏光センサ機能を説明するための図である。
【図１１】本発明の第１実施形態による画像入出力装置の動作を説明するための図である。
【図１２】本発明の第１実施形態による画像入出力装置の動作を説明するための図である。
【図１３】本発明の第１実施形態による画像入出力装置の偏光センサ部の形成方法を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の第１実施形態による画像入出力装置の偏光センサ部の形成方法を説明するための断面図である。
【図１５】本発明の第１実施形態による画像入出力装置の偏光センサ部の形成方法を説明するための断面図である。
【図１６】本発明の第１実施形態による画像入出力装置の偏光センサ部の形成方法を説明するための平面図である。
【図１７】光電変換層を形成するための混合溶液の調整方法を示した模式図である。
【図１８】配向処理方法の一例であるラビング法を説明するための図である。
【図１９】本発明の第１実施形態による画像入出力装置の偏光センサ部の形成方法を説明するための断面図である。
【図２０】本発明の第２実施形態による画像入出力装置を示した断面図である。
【図２１】本発明の第２実施形態による画像入出力装置の動作を説明するための図である。
【図２２】本発明の第３実施形態による画像入出力装置を示した断面図である。
【図２３】本発明の第３実施形態による画像入出力装置の動作を説明するための図である。
【図２４】本発明の第４実施形態による画像入出力装置を示した断面図である。
【図２５】本発明の第４実施形態による画像入出力装置の動作を説明するための図である。
【図２６】画像パターンの書き込み方法の一例である熱書き込みを説明するための断面図である。
【図２７】表示部と偏光センサ部との構成例１を簡略して示した図である。
【図２８】表示部と偏光センサ部との構成例２を簡略して示した図である。
【図２９】表示部と偏光センサ部との構成例３を簡略して示した図である。
【図３０】表示部と偏光センサ部との構成例４を簡略して示した図である。
【符号の説明】
【０２０５】
１０、１１０、２１０、３１０                表示部
２０                                        液晶表示素子
２１、３２１                                表示層
２２                                        第１基板
２３                                        第２基板
２４                                        下部電極
２５、２８                                  配向膜
２６                                        上部電極
２７                                        光導電層
３０                                        １／４波長板（変換手段）
４０、１４０                                偏光センサ部
４１                                        樹脂基板
４２                                        光吸収層
４３                                        絶縁層
４４                                        第１導電層
４５                                        第２導電層
４６                                        平坦化膜
５０                                        光電変換部
５１                                        光電変換層
５２                                        画素電極
５３                                        共通電極
６０                                        ＴＦＴ
６０ａ                                      ゲート電極
６０ｂ                                      ソース電極
６０ｃ                                      ドレイン電極
６０ｄ                                      有機半導体層
８０                                        偏光板
８１、３８１                                偏光板（第１偏光板）
８２、３８２                                偏光板（第２偏光板）
【図１】
2010066334.tif 000019
【図２】
2010066334.tif 000020
【図３】
2010066334.tif 000021
【図４】
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【図５】
2010066334.tif 000023
【図６】
2010066334.tif 000024
【図７】
2010066334.tif 000025
【図８】
2010066334.tif 000026
【図９】
2010066334.tif 000027
【図１０】
2010066334.tif 000028
【図１１】
2010066334.tif 000029
【図１２】
2010066334.tif 000030
【図１３】
2010066334.tif 000031
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2010066334.tif 000034
【図１７】
2010066334.tif 000035
【図１８】
2010066334.tif 000036
【図１９】
2010066334.tif 000037
【図２０】
2010066334.tif 000038
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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