(57)【要約】【課題】  構成の簡素化と薄型化が図れ、表示記録媒体の記録領域全域で安定したコントラストを有する記録画像の生成を可能とした画像形成装置を提供する。【解決手段】  この画像形成装置１は、光の照射により画像が書き込まれる表示記録媒体２と、光４０を発生するＬＥＤランプ４１と、ＬＥＤランプ４１からの光４０を受けて表示記録媒体２に画像光を照射する光学補償付き液晶パネル３とを備える。光学補償付き液晶パネル３は、液晶層３１が有する複屈折性を光学補償する光学補償フィルムを備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の照射により画像が書き込まれる表示記録媒体と、
光を発生する光源と、
前記光源からの前記光を受けて前記表示記録媒体に画像光を照射する液晶パネルと、
前記液晶パネルが有する複屈折性を光学補償する光学補償フィルムとを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記液晶パネルは、液晶層と、前記液晶層の光入射側に配置された第１の偏光板と、前記液晶層の光出射側に配置された第２の偏光板とを備え、
前記光学補償フィルムは、前記液晶層と前記第１の偏光板との間、あるいは前記液晶層と前記第２の偏光板との間に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記光源は、点光源であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記表示記録媒体は、光導電層と、液晶層とが積層された構成を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メモリ性を有する表示記録媒体に画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示記録媒体として、紙媒体や電子ディスプレイの他に、電子ディスプレイの長所と紙の長所を併せ持った表示記録媒体（電子ペーパーもしくはデジタルペーパとも称せられる。）が注目されている。
【０００３】
この表示記録媒体は、表示に関してメモリ性を有することから、情報の書き替え時のみ、画像形成装置により書込みのエネルギーを与えるだけで良く、表示を維持するエネルギー付与は不要である。従って、情報の書込み後に画像形成装置から表示記録媒体のみを切り離し、紙媒体のように手軽に持ち運んだり、重ねたり、並べたり、手に持って情報を読むことができる。
【０００４】
上記のようなメモリ性を有する表示記録媒体として、光の照射と電圧の印加によって画像が可視的かつ消去自在にメモリされる光書込み型表示記録媒体、及びこの表示記録媒体に画像を書き込む画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
この特許文献１に記載された光書込み型表示記録媒体は、一対の透明電極間に、液晶層と、光の照射によって抵抗値が変化する光導電層とが積層されたものである。また、その表示記録媒体に画像を書き込む画像形成装置は、２次元アレイ状に配列されたバックライトからの光を受けて透過型ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）から２次元的な光パターンを表示記録媒体の光導電層に照射し、光導電層に光パターンに基づく抵抗分布を生じさせ、透明電極間に電圧を印加して、光導電層の抵抗分布に基づく分圧分布を液晶層に印加し、分圧分布に応じた画像を液晶層に記録するものである。
【０００６】
図１１は、その画像形成装置の構成を示す。この画像形成装置５０は、ＬＥＤランプ５４ａを２次元アレイ状に配置したバックライト５４を用いて光５４０を液晶パネル５３に照射し、液晶パネル５３からの画像光５３０によって表示記録媒体２に画像を書き込むように構成されている。
【０００７】
この画像形成装置によれば、一対の電極に電圧を印加しながら画像情報を面状に露光することで記録が可能なため、ライン露光や走査露光などに比べ、大容量の画像情報を高速に書き込むことが可能となる。
【０００８】
一方、液晶パネルの視野角を改善すべく、液晶パネルが有する複屈折性を光学補償する光学補償フィルムが開発されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−３０１２３３号公報（図４）
【非特許文献１】ＦＵＪＩＦＩＬＭ  ＲＥＳＥＲＣＨ＆ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ（Ｎｏ．４６−２００１）Ｐ５１−５５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、従来の画像形成装置によれば、複数のＬＥＤランプ５４ａを用いているため、部品点数が増大し、構成が複雑化する。また、液晶パネル５３にできるだけ平行光を照射するため、狭指向角のＬＥＤランプ５４ａを用いていることから、ＬＥＤランプ５４ａの高さが１０ｍｍ以上と高くなり、さらに露光量の均一性確保のために液晶パネル５３との距離を離す必要があるため、小型化（薄型化）には対応し難い構成となっている。
【００１０】
従って、本発明の目的は、構成の簡素化と薄型化が図れ、表示記録媒体の記録領域全域で安定したコントラストを有する記録画像の生成を可能とした画像形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、光の照射により画像が書き込まれる表示記録媒体と、光を発生する光源と、前記光源からの前記光を受けて前記表示記録媒体に画像光を照射する液晶パネルと、前記液晶パネルが有する複屈折性を光学補償する光学補償フィルムとを備えたことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１２】
上記画像形成装置によれば、光学補償フィルムによって液晶パネルが有する複屈折性を光学補償しているため、液晶パネルに光源からの光が斜めに入射しても光漏れを防げるため、光源として点光源あるいは線光源を用いることができ、液晶パネルと光源との距離を短くすることができる。
【００１３】
前記液晶パネルは、液晶層と、前記液晶層の光入射側に配置された第１の偏光板と、前記液晶層の光出射側に配置された第２の偏光板とを備え、前記光学補償フィルムは、前記液晶層と前記第１の偏光板との間、あるいは前記液晶層と前記第１の偏光板との間に配置された構成とすることができる。
【００１４】
前記光源として、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ハロゲンランプ等の点光源や冷陰極管等の線光源を用いることができる。
【００１５】
前記表示記録媒体は、光導電層と、液晶層とが積層された構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、液晶パネルが有する複屈折性を光学補償しているため、構成の簡素化と薄型化が図れ、表示記録媒体の記録領域全域で安定したコントラストの記録画像を生成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す。この画像形成装置１は、メモリ性を有する表示記録媒体２と、光４０を発生するバックライト４と、バックライト４からの光４０を受けて表示記録媒体２に画像光３０を照射する光学補償付き液晶パネル３と、表示記録媒体２、光学補償付き液晶パネル３およびバックライト４に電圧を印加する電圧印加部５と、画像記憶部７に記憶されている画像データに基づいて電圧印加部５を制御する制御部６とを有して概略構成されている。
【００１８】
バックライト４は、光学補償付き液晶パネル３の許容入射角内に配置された単一のＬＥＤランプ４１を用いる。ＬＥＤランプ４１は、ＬＥＤチップ４１ａを透明樹脂からなる封止部材４１ｂにより封止した構造を有する。封止部材４１ｂは、ＬＥＤチップ４１ａの発光光に光学補償付き液晶パネル３の全体に照射し得る広い指向性を与えるレンズ機能を有する。
【００１９】
電圧印加部５は、光学補償付き液晶パネル３の後述する一対の電極に接続された一対の受電部に電圧を印加するための一対の給電部と、表示記録媒体２の後述する一対の電極に接続された一対の受電部に電圧を印加するための一対の給電部とを備える。
【００２０】
制御部６は、ＣＰＵ、表示記録媒体２に画像を書き込むためのプログラムが格納されたＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、インターフェース回路等を備える。また、ＣＰＵにインターフェース回路を介してユーザの操作を受け付ける操作部やディスプレイが接続されていてもよい。これにより、画像記憶部７から画像を読み出してディスプレイに表示し、操作部の操作により表示記録媒体２に書き込む画像を選択することができる。
【００２１】
画像記憶部７は、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＷ、ハードディスク、半導体メモリ等を用いることができる。
【００２２】
（表示記録媒体）
図２（ａ），（ｂ）は、それぞれタイプの異なる表示記録媒体を示す。図２（ａ）に示す表示記録媒体２は、対向配置されたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムからなる透明の第１および第２の基板２００Ａ，２００Ｂと、第１および第２の基板２００Ａ，２００Ｂの内側に形成されたＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる透明の第１および第２の電極２０１Ａ，２０１Ｂと、第２の電極２０１Ｂの内側に設けられるとともに、印加される電圧に応じて反射率（透過率）が変化する液晶層２０２と、第１の電極２０１Ａの内側に配置され、光の照射によって抵抗値が小さくなる光導電層２０３と、液晶層２０２と光導電層２０３との間に配置された光吸収層２０４とを備える。
【００２３】
液晶層２０２は、コレステリック液晶が封入されたマイクロカプセル２０２ａを有して構成されている。
【００２４】
光導電層２０３は、電荷輸送層と、この電荷輸送層の両側に積層された一対の電荷発生層とからなる。これにより、液晶層２０２への交流電圧の印加が可能となるため、液晶層２０２の劣化を抑えることができ、駆動電圧の低電圧化、表示記録媒体２の高寿命化を実現することができる。
【００２５】
図２（ｂ）に示す表示記録媒体２は、図２（ａ）に示した表示記録媒体２において、光吸収層２０４を第２の電極２０１Ｂの内側に配設し、液晶層２０２と光導電層２０３の間に隔離層２０５を追加したものであり、その他の構成は図２（ａ）と同様である。
【００２６】
（光学補償付き液晶パネル）
図３は、光学補償付き液晶パネル３を示す。この光学補償付き液晶パネル３は、第１および第２の配向膜３２Ａ，３２Ｂで挟まれたＴＮ（ツイステッド・ネマティック）液晶からなる液晶層３１と、透明な第１および第２の電極３３Ａ，３３Ｂを有して液晶層３１を挟むように対向配置されたガラス基板等からなる透明な第１および第２の基板３４Ａ，３４Ｂと、第１および第２の基板３４Ａ，３４Ｂの外側にそれぞれ配置され、液晶層３１が有する複屈折性を光学補償する光学補償フィルム３５Ａ，３５Ｂと、光学補償フィルム３５Ａ，３５Ｂの外側にそれぞれ配置され、偏光軸方向が互いに直交する偏光板３６Ａ，３６Ｂとを備える。
【００２７】
液晶層３１は、上記ＴＮ液晶の他に、ＳＴＮ（スーパ・ツイステッド・ネマティック）液晶等を用いてもよい。
【００２８】
第１および第２の電極３３Ａ，３３Ｂは、互いに直交する複数の行電極と複数の列電極を用い、パッシブ・マトリックス駆動（単純マトリックス駆動）により各画素を駆動してもよい。また、第１および第２の電極３３Ａ，３３Ｂは、全面電極と複数の画素電極を用い、互いに直交する複数のデータ線と複数の走査線との各交点にＴＦＴ等のアクティブ素子をそれぞれ接続し、アクティブ・マトリックス駆動により各画素を駆動してもよい。
【００２９】
光学補償フィルム３５Ａ，３５Ｂは、例えば、ディスコティック液晶を用いて構成された富士フイルム株式会社製の商品名「ＷＶ−ＳＡフィルム」等を用いることができる。本実施の形態では、液晶層３１の光入射側と光出射側の両方に光学補償フィルムを配置したが、いずれか一方に配置した構成でもよい。
【００３０】
（液晶層の複屈折性）
図４（ａ）は、光学補償付き液晶パネル３の液晶層３１を構成する液晶分子の屈折率楕円体モデルを示す。なお、図４（ａ），（ｂ）において、ｎは屈折率であり、ｎｚ方向が光軸である。ＴＮ液晶を用いた液晶層３１は、光学的に正の一軸性の物質であり、例えば、ラグビーボール型の屈折率楕円体として表される。光学補償付き液晶パネル３に垂直に入射した光４０ａと、斜めに入射した光４０ｂ，４０ｃを考えると、斜めに入射した光４０ｂ，４０ｃに複屈折が生じる。
【００３１】
図４（ｂ）は、光学補償フィルム３５Ａ，３５Ｂに用いられる材料の屈折率楕円体モデルを示す。光学補償フィルム３５Ａ，３５Ｂは、光学的に負の一軸性を有し、図４（ｂ）において、光学補償付き液晶パネル３に垂直に入射した光４０ａと、斜めに入射した光４０ｂ，４０ｃを考えると、斜めに入射した光４０ｂ，４０ｃに複屈折が生じる。
【００３２】
図４（ｂ）から明らかなように、光学的に負の一軸性を有する光学補償フィルム３５Ａ，３５Ｂは、ＴＮ液晶の正の一軸性に対して逆の性質を有するため、斜めに入射した光４０ｂ，４０ｃに生じる複屈折の方向は、図４（ａ）に示した液晶層３１において生じる複屈折の方向と逆向きであるので、ＴＮ液晶に固有の複屈折の影響が画像に現れるのを打ち消すことができる。
【００３３】
（画像形成装置の動作）
次に、本実施の形態の画像形成装置１の動作を説明する。なお、光学補償付き液晶パネル３の液晶層３１は、電圧を印加していないときに白表示となるノーマリーホワイトで行う場合について説明する。制御部６は、画像記憶部７に記憶されている画像データに基づいて電圧印加部５を制御する。電圧印加部５は、バックライト４のＬＥＤランプ４１に電圧を印加して点灯させるとともに、画像データに応じて光学補償付き液晶パネル３の第１および第２の電極間３３Ａ，３３Ｂに所定の電圧を印加し、表示記録媒体２の第１および第２の電極２０１Ａ，２０１Ｂ間に所定の交流電圧を印加する。
【００３４】
次に、光学補償付き液晶パネル３は、電圧が印加された第１および第２の電極３３Ａ，３３Ｂ間の液晶層３１の部分（画素）は、液晶分子が垂直状態となり、第１および第２の偏光板３６Ａ，３６Ｂとの組合せでＬＥＤランプ４１からの光４０の通過が阻止される。一方、電圧が印加されていない第１および第２の電極３３Ａ，３３Ｂ間の液晶層３１の部分（画素）は、液晶分子がねじれて、ＬＥＤランプ４１からの光４０が第１および第２の偏光板３６Ａ，３６Ｂを通過する。このようにして画像光３０が生成され、表示記録媒体２に照射される。画像光３０は、第１および第２の光学補償フィルム３５Ａ，３５Ｂによって液晶層３１が有する複屈折性が補償される。
【００３５】
（図２（ａ）に示す表示記録媒体）
画像光３０が表示記録媒体２に照射すると、図２（ａ）に示す表示記録媒体２では、画像光３０が、第１の基板２００Ａおよび第１の電極２０１Ａを通過し、光導電層２０３に到達する。
【００３６】
光導電層２０３は、光が照射された部分の抵抗値が小さくなり、それにより、光導電層２０３とのインピーダンス比で決まる液晶層２０２の分圧が増加し、電圧印加後の液晶層２０２における光反射率が大きくなる。従って、画像の書込みが終了した後、表示記録媒体２の表面２ａに照明光が照射された場合に、液晶層２０２の画像光３０が照射された領域は、反射率が大きくなるために照明光が反射して白く見え、画像光３０が照射されなかった領域は、照明光が液晶層２０２を透過して光吸収層２０４で吸収されるために黒く見える。これを視線Ｅの方向から画像として見ることができる。この画像は、第１および第２の電極２０１Ａ，２０１Ｂへの電圧印加が消失した後でも、長時間保持される。
【００３７】
（図２（ｂ）に示す表示記録媒体）
図２（ｂ）に示す表示記録媒体２の場合は、画像光３０は、第１の基板２００Ａ、第１の電極２０１Ａ、液晶層２０２および隔離層２０５を順次通過し、光導電層２０３に到達する。
【００３８】
光導電層２０３は、光が照射された部分の抵抗値が小さくなり、それにより、光導電層２０３とのインピーダンス比で決まる液晶層２０２の分圧が増加し、電圧印加後の液晶層２０２における光反射率が大きくなる。従って、表示記録媒体２の裏面２ｂに照明光が照射された場合、光が照射された領域は液晶層２０２で反射して白く見え、光が照射されていない領域は液晶層２０２を通過して光吸収層２０４で吸収されるために黒く見える。これを視線Ｅの方向から画像として見ることができる。この画像は、第１および第２の電極２０１Ａ，２０１Ｂへの電圧印加が消失した後でも、長時間保持される。
【００３９】
本実施の形態によれば、液晶パネルとして光学補償付き液晶パネル３を用いているので、液晶パネルの許容入射角を拡大することができ、バックライト４として点光源を用いても、黒表示部分において、斜め光成分の漏れが減少し、周辺部で発生するコントラスト低下を減少させることができる。これにより、表示記録媒体２の記録領域全面で良好な画像の書込みが可能になる。また、バックライト４として点光源を用いることができるので、バックライト４の構成を簡素化することができる。さらに、液晶パネル３とバックライト４の距離を短くすることができるので、装置１の薄型化を図ることができる。
【実施例１】
【００４０】
比較例を説明した後、本発明の実施例１を説明する。
【００４１】
＜比較例＞
図５は、比較例の画像形成装置を示す。この画像形成装置１は、図１１に示す従来の構成において、バックライト５４として単一のＬＥＤランプ４１を用い、光学補償フィルムを有していない通常の２．２インチの液晶パネル１３を用いたものである。また、液晶パネル1３とバックライト下端との距離（液晶パネル１３とバックライト４との距離ｈ１とバックライト４の高さｈ２の和）を３０ｍｍとし、液晶パネル１３の周辺部（対角２．２インチの領域）を照明するようにした。
【００４２】
図６は、比較例における表示記録媒体２の表示特性を示す。なお、縦軸の積分反射率 とは、所定の方向から入射した光に対する全ての方向に反射した光の強度の積分値の割合をいう。光学補償フィルムを有していない通常の液晶パネル１３では、液晶パネル１３に対して垂直な光が入射する中央部では複屈折が生じないため、十分なコントラスト（光量差１９０μＷ／ｃｍ２）が得られる。しかし、周辺部では斜めから光が入るため、複屈折が生じて直線偏光が楕円偏光となり、偏光板を通過してしまう光が発生し、これによりコントラストが低下し（光量差１７０μＷ／ｃｍ２）、ダーク光量の浮き（黒反射率の上昇）が発生する。
【００４３】
図７は、比較例の装置により、表示記録媒体２に白黒ストライプの画像を書き込んだ場合のコントラストを示す。同図中、実線は中央部における反射率を示し、破線は周辺部における反射率を示す。同図から分かるように、中央部のコントラスト（反射率差３８）に比べ、周辺部のコントラスト（反射率差２４）が低くなっている。
【００４４】
図８は、比較例において、液晶パネル１３を暗状態とした場合の表示記録媒体２上の輝度分布を示す。なお、Ａ−Ａ線およびＢ−Ｂ線は、漏れ光量の測定位置を示す。同図から分かるように、周辺部で大きな光漏れ（最大３．８）が発生している。
【００４５】
＜実施例１＞
本発明の実施例１は、２．２インチの光学補償付き液晶パネル３を用い、液晶パネル３とバックライト下端との距離を３０ｍｍ（液晶パネル３とバックライト４との距離ｈ１とバックライト４の高さｈ２の和）とし、液晶パネル３の周辺部（対角２．２インチの領域）を照明するようにした。
【００４６】
図９は、実施例１の装置により、表示記録媒体２に白黒ストライプの画像を書き込んだ場合のコントラストを示す。同図中、実線は中央部における反射率を示し、破線は周辺部における反射率を示す。周辺部への入射光は、液晶層を通過する光において生じる複屈折が光学補償フィルム３５Ａ，３５Ｂにより補償されるため、偏光板を通過してしまう光を減少させる。従って、同図から分かるように、中央部と周辺部とで反射率の変化に差が生じておらず、周辺部のコントラストの低下を防止することができる。
【００４７】
図１０は、実施例１において、光学補償付き液晶パネル３を暗状態とした場合の表示記録媒体２上の輝度分布を示す。Ａ−Ａ線およびＢ−Ｂ線は、漏れ光量の測定位置を示す。同図から分かるように、補償フィルム付では大きな光漏れ（最大１．３）が発生していない。
【００４８】
なお、本発明は、上記実施の形態や上記実施例に限定されず、その発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、光学補償がされた液晶パネルと光源との間にミラー等の光学系を配置してもよい。これにより、さらに薄型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、それぞれタイプの異なる表示記録媒体の断面図である。
【図３】光学補償付き液晶パネルの断面図である。
【図４】（ａ）は、光学補償付き液晶パネルの液晶層を構成する液晶分子の屈折率楕円体モデルを示す図、（ｂ）は、光学補償フィルムに用いられる材料の屈折率楕円体モデルを示す図である。
【図５】比較例の画像形成装置の構成を示す図である。
【図６】比較例における表示記録媒体の表示特性を示す図である。
【図７】比較例の装置により、表示記録媒体に白黒ストライプの画像を書き込んだ場合のコントラストを示す図である。
【図８】比較例において、液晶パネルを暗状態とした場合の表示記録媒体上の輝度分布を示す図である。
【図９】実施例１の装置により、表示記録媒体に白黒ストライプの画像を書き込んだ場合のコントラストを示す図である。
【図１０】実施例１において、光学補償付き液晶パネル３を暗状態とした場合の表示記録媒体上の輝度分布を示す図である。
【図１１】従来の画像形成装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  画像形成装置
２  表示記録媒体
２ａ  表面
２ｂ  裏面
３  光学補償付き液晶パネル
４  バックライト
５  電圧印加部
６  制御部
７  画像記憶部
１３  液晶パネル
３０  画像光
３１  液晶層
３２Ａ，３２Ｂ  配向膜
３３Ａ，３３Ｂ  電極
３４Ａ，３４Ｂ  基板
３５Ａ，３５Ｂ  光学補償フィルム
３６Ａ，３６Ｂ  偏光板
４０，４０ａ〜４０ｃ  光
４１  ＬＥＤランプ
４１ａ  ＬＥＤチップ
４１ｂ  封止部材
５０  画像形成装置
５３  液晶パネル
５４  バックライト
５４ａ  ＬＥＤランプ
２００Ａ，２００Ｂ  基板
２０１Ａ，２０１Ｂ  電極
２０２  液晶層
２０２ａ  マイクロカプセル
２０３  光導電層
２０４  光吸収層
２０５  隔離層
Ｅ  視線
ｈ１  距離
ｈ２  高さ
【図１】
2007108594.tif 000003
【図２】
2007108594.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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