光学写入设备的制作方法

专利名称：光学写入设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学写入设备。更加具体地，本发明涉及一种能够向具有记忆性 质的显示记录介质写入图像信息的光学写入设备。
背景技术：
除了作为显示记录介质的电子显示设备和纸张介质之外，具有电子显示器和纸张 介质这两者的优点的显示记录介质近来正在得到关注。这种显示记录介质具有记忆性质以用于显示。因此，仅仅需要当写入信息时供应 能量，并且不需供应用于维持显示的能量。此外，显示记录介质呈现低环境负担的特性，因 为它是能够重复地再写的。作为用于向具有这种特性的显示记录介质写入图像的方法，除了通过在显示记录 介质上空间地在矩阵中布置开关元件例如薄膜晶体管而仅仅通过控制电压控制图像信息 的方法之外，存在一种通过利用照射到显示记录介质的光量控制被施加到显示记录介质的 电压而写入图像信息的方法。日本未审定专利公报2001-301233(专利文献1)提出了这种 光学写入设备。在专利文献1中描绘的显示记录介质具有这样一种结构，即，其中，形成有具有记 忆性质的液晶的显示层和其电阻数值根据照射光量而降低的光电导层被层叠于一组透明 电极之间。此外，用于显示记录介质的光学写入设备具有这样一种结构，即，其中，二维微型 透镜阵列被置于透射式液晶面板上，以通过使用二维微型透镜阵列根据从液晶面板发射的 光将图像形成在显示记录介质的光电导层上。当向显示记录介质写入时，光电导层的电阻数值利用基于从光学写入设备发射的 图像信息的发射光量分布而改变，并且控制被施加到显示层的电压从而在显示层上根据光 量分布而记录图像。利用这种类型的光学写入设备，利用二维微型透镜阵列在显示记录介质的光电导 层上形成图像，并且写入显示记录介质的图像的分辨率增加。由此，从光学写入设备发射的 光的方向性增加。同时，独立于通过利用光形成的图像而增加发射光的方向性的方法，提出了这样 一种显示设备，即，通过在显示设备例如液晶显示器上置放微型百叶窗而增加了该显示设 备的发射光的方向性。这在图6A和图6B中示出。图6A所示显示设备是如此的显示设备的一个实例，S卩，其中，通过在液晶显示设 备所形成的显示面板100上置放微型百叶窗101而增加发射光的方向性。这个显示设备形4成有显示面板100，和置于显示面板100上的微型百叶窗101，显示面板100形成有以矩阵 布置的多个像素。如在图6B中所示，微型百叶窗101具有如此结构，在该结构中，其中光吸收层102 和透明层103被交替地布置的周期结构体被夹在两个保护膜10 和104b之间。在光吸收 层102和透明层103的布局方面的周期P被设为是恒定的。仅仅在可视角度θ的范围内入射的光透射通过透明层103。可视角度θ的范围 外的光被光吸收层102吸收。可视角度θ是根据周期结构体的厚度D和周期的节距P确 定的。可视角度θ越小，则透射通过微型百叶窗101的光的方向性的增加越大。然而，如上所述，这种液晶显示设备的显示面板100和微型百叶窗101这两者均具 有周期结构。因此，透射通过微型百叶窗101的光进入如此状态中，S卩，其中，基于各自周期 结构的两个规则强度分布相互交迭，由此根据两个空间频率的差异而产生莫尔条纹。为此，已知一种用于抑制莫尔条纹的产生的方法。日本未审定专利公报 2007-256330(专利文献幻和日本未审定专利公报2008-89727 (专利文献幻示出了这种方 法。在专利文献2中，微型百叶窗被倾斜地置于显示设备上以增加在源自显示设备的 二维周期结构的空间频率和根据微型百叶窗的周期的空间频率之间的差异从而抑制莫尔 条纹的产生。此外，在专利文献3中，置于显示设备上的微型百叶窗形成沿着χ方向和y方向包 括具有不同相位的周期结构的二维周期结构。沿着不同相位的方向，沿着表面方向同时通 过每一个周期结构传送的发射光的平面内分布被平整化以抑制莫尔条纹的产生。然而，关于上述相关技术的文献，存在以下问题。在专利文献1中，利用置于透射式液晶面板上的二维微型透镜阵列将图像形成在 显示记录介质的光电导层上。因此，存在具有这种现象的问题，即，根据二维微型透镜阵列 的定位精度和显示记录介质的定位精度，写入显示记录介质的图像变得模糊，即，降低写入 图像的分辨率的问题。此外，在专利文献2中，微型百叶窗被倾斜地置于显示设备上以表面上增加了源 自显示设备的二维周期结构产生的空间频率和根据微型百叶窗的周期的空间频率中的差 异，从而抑制莫尔条纹的产生。然而，这是不足的。因此，莫尔条纹将被写入显示记录介质， 由此降低了写入图像的分辨率和质量。此外，在专利文献3中，能够通过置放具有不同相位的周期结构而沿着不同相位 的方向抑制莫尔条纹的产生。然而，在显示设备的像素节距和微型百叶窗的节距之间的关 系是未知的，从而在显示设备的像素内存在的微型百叶窗的光吸收层的数目在基板表面内 变得不均勻。结果，每一个像素的透射率产生变化。例如，在其中将带有宽度为10 μ m并且周期节距为50 μ m的光吸收层的微型百叶 窗应用于带有160μπι的像素节距的显示设备的情形中，在单一像素内存在具有两个光吸 收层的情形和三个光吸收层的情形。因此，在从光学写入设备发射的光量的分布中，有时可 能产生非均勻性，这降低了写入显示记录介质的图像的质量。因此本发明的一个示例性目的是提供一种光学写入设备，该光学写入设备能够有 效地抑制写入显示记录介质的图像的分辨率的降低和质量的降低。

发明内容
为了实现前面的示例性目的，根据本发明的示例性方面的光学写入设备的特征在 于一种将要被记录的图像光输出到显示记录介质的光学写入设备，并且该光学写入设备包 括空间光调制元件，在空间光调制元件中，在平面内以矩阵布置多个像素，多个像素将从 表面型光源部分发射的成像光空间调制成图像光；和光学元件，光学元件通过限制从空间 光调制元件发射的图像光的发射角度范围而所述图像光入射在显示记录介质上，其中光 学元件包括二维周期结构体，在二维周期结构体中，以重复方式在平面内交替地布置透射 图像光的透明层和限制透射通过透明层的图像光的发射方向的范围的光吸收层；二维周期 结构体沿着与以重复方式交替地布置透明层和光吸收层的方向正交的方向包括多个周期 结构部分；多个周期结构部分的至少一部分具有如此的周期结构，即，在所述周期结构中， 通过改变在所述正交的方向上彼此相邻的透明层的空间频率的相位而以重复方式交替地 布置透明层和光吸收层；并且透明层和光吸收层在二维周期结构体的两个正交方向上的重 复周期节距被设为相互匹配，并且重复周期节距被设为比空间光调制元件的像素的布局节 距更窄。


图1是示出根据本发明第一示例性实施例的光学写入设备的结构的截面视图；图2A和2B示意性示出在图1中公开的光学写入设备的主要结构部分，其中图2A 是示出空间光调制设备的周期结构的解释示意，并且图2B是示出光学元件的周期结构的 解释示意；图3是示出与在图1中公开的光学写入设备组合的显示记录介质的截面视图；图4A是示出其中在图1中公开的光学写入设备和在图3中公开的显示记录介质 被组合的状态的截面视图，并且图4B是示出用于图4A所示的光学写入设备的表面型光源 部分的片型棱镜的实例的平面视图；图5是示出设于根据本发明第二示例性实施例的光学写入设备的空间光调制元 件的像素的周期结构的解释示意；并且图6A和6B示意示出设于根据相关技术的液晶显示设备的微型百叶窗的实例，其 中图6A是示出在微型百叶窗和显示面板之间的相应关系的解释示意，并且图6B是示出在 图6A中公开的微型百叶窗的具体实例的部分截面视图。
具体实施例方式在下文中，将通过参考附图描述本发明的示例性实施例。(第一示例性实施例)首先，将描述第一示例性实施例的基本内容，并且将在此后详细描述其具体内容。在图1和图4中，根据第一示例性实施例的光学写入设备1包括朝向图3所示的 显示记录介质4发射图像光S的空间光调制元件3 ；向空间光调制元件3供给成像表面型光 以允许空间光调制元件3发射图像光S的表面型光源部分2 ；和与显示记录介质4相对地 在空间光调制元件3上安装以限制图像光S的发射方向的分布范围的表面型光学元件10。
如在图4中所示，图3中所示的显示记录介质4是与被置于空间光调制元件3上 的光学元件10相对地布置的。S卩，在图1中，图3所示的显示记录介质4被置于与图1所 示的光学元件10相对的上部位置处。将在以后基于图3描述显示记录介质4的具体结构。如在图2B中所示，光学元件10具有如此结构，即，该结构限制从空间光调制元件 3发射的图像光S的发射角度范围并且引导图像光S入射在显示记录介质4上。光学元件 10包括如此的二维周期结构，即，其中，以重复方式交替地布置透射图像光S的透射层11和 限制透射通过透射层11的图像光S的发射方向的范围的光吸收层12。将在下文中详细描 述光学元件10。沿着与以重复方式交替地布置透明的层11和光吸收层12的方向正交的方向，该 二维周期结构包括多个周期结构部分10B。为了描述图2B所示情形，作出如此限定，S卩，以重复方式交替地布置透明层11和 光吸收层12的方向是x-y笛卡尔坐标上的χ方向，并且其正交方向是χ-y笛卡尔坐标上的 y方向。然而，这个方向设置不仅限于图2B的情形。也可限定，以重复方式交替地布置透明 层11和光吸收层12的方向是x-y笛卡尔坐标上的y方向并且其正交方向是χ-y笛卡尔坐 标上的χ方向。在该情形中，该二维周期结构具有如此结构，即，其中，在图2B的状态被顺 时针或者逆时针旋转90度的状态中布置透明层11和光吸收层12、15。透射层11以如在图2B中所示的矩形形状形成，并且光吸收层12以如在图2B中 所示的短条形状形成。与矩形形状的边相比，短条形状的宽度被设为极度更薄的宽度。在图2B的情形中，相对于在最上行上的位置处的如此的χ方向“xO”，即，沿着所 述χ方向“xO”，沿着在x-y笛卡尔坐标上的1轴(χ方向)以重复方式交替地布置透明层 11和光吸收层12，该二维周期结构包括在与χ方向“xO”正交的y方向上分划的多个周期 结构部分IOB。在图2B中，在最上行上的位置处用于交替地和重复地布置沿着在x-y笛卡尔坐标 上的X轴(X方向)布置的透射层11和光吸收层12的重复周期节距被设为1^。此外，置于 最上行上的位置处的所有透射层11的周边被光吸收层12和具有与光吸收层12相同的功 能的线型光吸收层15包围。通过沿着x-y笛卡尔坐标上的χ轴(χ方向)隔离透射层11 沿着y方向的尺寸而平行地布置线型光吸收层15。下面，将描述多个周期结构部分10B。如在图2B中所示，多个周期结构部分IOB具 有如此周期结构，即，其中，通过改变沿着正交方向即y方向彼此相邻的透明层11的空间频 率的相位而沿着与χ方向“xO”正交的在x-y笛卡尔坐标上的y轴(y方向)以重复方式交 替地布置透射层11和光吸收层15。用于交替地和重复地布置沿着x-y笛卡尔坐标上的y 轴(y方向)布置的周期结构部分IOB的透射层11和光吸收层15的重复周期节距被设为 Pb。而且，沿着在周期结构部分IOB中包含的透射层11的χ方向的左侧和右侧被光吸 收层12覆盖以分划沿着χ方向彼此相邻的透射层11，而沿着透射层11的y方向的上侧和 下侧被光吸收层15覆盖以分划沿着y方向彼此相邻的透射层11。因此，在周期结构部分 IOB中包含的所有透射层11的周边被光吸收层12和15包围。如在图2B中所示，多个周期结构部分IOB具有如此周期结构，其中，通过改变沿着 与χ方向“xO”正交的y方向彼此相邻的透明层11的空间频率的相位而沿着与χ方向“xO”正交的、在χ-y笛卡尔坐标上的y轴(y方向)以重复方式交替地布置透射层11和光吸收 层15。如在图2B中所示，存在沿着χ方向“χΟ”布置的多个周期结构部分10Β。因为上述周期结构部分IOB具有上述周期结构，所以沿着χ方向的周期结构部分 IOA具有以下周期结构。即，如在图2Α中所示，沿着χ方向的周期结构部分IOA具有如此周 期结构，其中，沿着在x-y笛卡尔坐标上的X轴(X方向)以重复方式交替地布置透射层11 和光吸收层12而不向沿着X方向彼此相邻的透射层11的空间频率赋予相差。如在图2B 中所示，存在沿着与χ方向“xO”正交的y方向布置的多个周期结构部分10A。如在图2B中所示，因为无任何相差被给予沿着χ方向彼此相邻的透射层11的空 间频率，所以透射层11和光吸收层12在周期结构部分IOA中被线性地布置。同时，如在图 2B中所示，在周期结构部分IOB中沿着y方向彼此相邻的透明层11的空间频率的相位改 变。因此，透射层11和光吸收层12被以交错的方式布置。而且，透射层11和光吸收层12以如在图2B中所示的重复周期节距1 在周期结 构部分IOA中被交替地和重复地布置，而透射层11和光吸收层15以如在图2B中所示的重 复周期节距1 在周期结构部分IOB中被交替地和重复地布置。如在图2B中所示，关于其 中以重复方式交替地布置透射层11和光吸收层12、15的结构，周期结构部分IOA和周期结 构部分IOB呈现共同的性质。此外，透射层11和光吸收层12、15沿着二维周期结构体的两个正交方向即沿着χ 方向和y方向的重复周期节距Pa、m3被设为相互匹配，并且重复周期节距pa、in3被设为比 将在以后描述的空间光调制元件3的像素36的布置节距Pkl、Pk2更窄。利用这种结构，能够使得从光学元件10发射的图像光S的方向性在表面内是均勻 的。理想的是，通过均等化1 和Pb的尺寸而具有匹配的重复周期节距1 和Pb (Pa = Pb)0然而，考虑在制造步骤中组装时的公差等，已经验证，还能够通过以Pa —Pb的关系设 置1 和1 从而匹配重复周期节距1 和1 而实现上述效果。如在图2A中所示，空间调制元件3具有如此结构，其中，在平面内以矩阵布置用于 将从表面型光源部分2发射的成像光空间调制成图像光S的多个像素36。如在图2A中所 示，像素36具有带有短边和长边的矩形形状。通过将像素36的短边的长度取作重复周期节 距Pkl而沿着χ方向布置像素36并且通过将像素36的长边的长度取作重复周期节距Pk2 而沿着y方向布置像素36，从而以栅格状图案以有序方式在平面内布置多个像素36。由此， 多个像素36被布置成矩阵。此外，如在图2A和图2B中所示，通过匹配空间调制元件3的χ方向即短边方向与 光学元件10的χ方向并且匹配空间调制元件3的y方向即长边方向与光学元件10的y方 向，光学元件10如在图1中所示被置于空间调制元件3上。而且，沿着光学元件10的χ方向的重复周期节距1 被设为沿着空间光调制元件 3的χ方向的重复周期节距Pkl的整约数，并且沿着光学元件10的y方向的重复周期节距 Pb被设为沿着空间光调制元件3的y方向的重复周期节距沖2的整约数。由此，在空间调制元件3和光学元件10之间设定了周期差异。通过进一步将光学 元件10的周期设置成是更短的，能够使得在与空间调制元件3之间产生的莫尔条纹的莫尔 节距是如此小的，以至它不能在视觉上得以辨认。因此，能够有效地抑制莫尔条纹的产生。换言之，这使得平整化每一个像素36的透射率的变化成为可能，从而抑制发射光分布的变 化并且有效地抑制写入显示记录介质4的图像的分辨率的降低和质量的降低是可能的。在第一示例性实施例中，在每一个周期结构部分IOA(上述周期结构部分中的一 种)的周期结构和每一个周期结构部分IOB(周期结构部分中的另一种)的周期结构中，透 明层11和光吸收层12沿着χ方向和y方向的重复周期节距1 和1 被设为具有相同的尺 寸。此外，在第一示例性实施例中，作为设于上述光学元件10的周期结构部分中的一 种的每一个周期结构部分IOA具有如此结构，其中，沿着χ方向线性地布置透射层11和光 吸收层12而不在沿着χ方向彼此相邻的透射层11之间赋予空间频率的相差。即，在空间 频率的相位方面，它被构造成具有0度的空间频率相位的周期结构，并且沿着y方向布置多 个这种周期结构部分10A。作为周期结构部分中的另一种的每一个周期结构部分IOB具有如此结构，其中， 通过在沿着y方向彼此相邻的透射层11之间赋予空间频率相差而沿着y方向以栅格状形 式布置透射层11和光吸收层15。即，在空间频率的相位方面，它被构造成具有180度的空 间频率相位的周期结构，并且沿着χ方向布置多个这种周期结构部分10B。在周期结构部分 IOB中，透射层11和光吸收层15沿着χ方向以透射层11沿着χ方向的边的长度的1/2移 位以将空间频率的相位设为180度。此外，在相对于光学元件10的关系方面，空间光调制元件3基本上具有以下结构。首先，如在图2A中所示，根据这个示例性实施例，被设于空间光调制元件3中的多 个像素36中的每一个被形成为以χ方向作为短边并且以y方向作为长边的矩形形状。沿 着在χ-y笛卡尔坐标上的χ方向和y方向以矩阵布置多个像素36。如在图2A中所示，在第一示例性实施例中的每一个像素36的形状被形成为沿着 y方向更长的矩形形状，并且关于每一边的χ y比率被设为1 3。在下文中，将对此详细描述。如上所述，根据第一示例性实施例的光学写入设备1具有如此结构，其中，按照从 图1的下侧到上侧的次序堆叠表面型光源部分2、空间光调制部分3、和光学元件10。通过按照从图1的下侧到上侧的次序堆叠反射片20、表面型光源21、扩散板M、棱 镜片2 和另一个棱镜片2 而形成表面型光源部分2。表面型光源21由光发射源21A例如冷阴极管和从侧端面接收来自光发射源21A 的输出光并且将其反射/发送到上侧的平板型光电导板21B形成。光电导板21B利用丙烯 树脂等制成。来自光发射源21的光入射在光电导板21B的端面上，并且入射光在光电导板 21B内传播以被从表面侧(图1的顶面侧)均勻地发射。在表面方向上用于反射发射到背面侧的光的反射片20被设于光电导板21B的背 面侧上。虽然未示出，但是还将反射片设于光电导板21B的另一个端面(另一个侧端面的 周边)。从光电导板21B的表面发射的光朝向图1的向上方向按照次序顺序地传播通过扩 散板对和棱镜片25a、25b。扩散板M用于扩散从光电导板21B入射的光。由于其结构，从 图1所示的光电导板21B的左端和右端发射的光的亮度是不同的。因此，通过利用扩散板 M扩散来自光电导板21B的光，发射光被均勻化。
如在图4B中所示，棱镜片25a由以特定间隔沿着特定方向布置的多个棱镜形成。 棱镜片2 也具有与图4B所示相同的结构。然而，其中的棱镜的有序布局方向与棱镜片 25a的棱镜的有序布局方向交叉。能够利用那些棱镜片25a和2 增加被扩散板M扩散的 光的方向性。通过棱镜片2 和2 传送的光入射在空间光调制元件3上。虽然已经通过参考使用冷阴极管作为光发射源的情形描述了第一示例性实施例， 但是第一示例性实施例不仅限于冷阴极管。使用白色LED、三色LED等替代冷阴极管也是可 能的。此外，虽然已经通过参考使用侧光型光源的情形描述了第一示例性实施例，但是第一 示例性实施例不仅限于此。使用直下式光源也是可能的。空间光调制元件3具有如此结构，其中，液晶层32被夹在两个基板30a和30b之 间。在基板30a中，滤色器33被层叠于一个表面(在液晶层32—侧上的表面)上，并且偏 振板(相位差板)31a被层叠于另一个表面上。此外，偏振板(相位差板)31b被设于基板 30b的表面上，该表面在与液晶层32 —侧的表面相反的一侧。在滤色器33中，颜色R (红色)、G (绿色)和B (蓝色)中的每一种的滤色器在由 利用吸收光的层形成的黑矩阵分划的区域中被布置成矩阵。每一个滤色器被形成为矩形形 状，并且长边的节距是短边的三倍大以由此对应于像素36。液晶层32能够根据来自未示出的控制设备的控制信号而通过将像素36作为单位 切换透射状态和光屏蔽状态。能够通过切换那些状态而空间地调制入射光。如所描述地，来自表面型光源部分2的光入射在偏振板(相位差板)31b上，并且 传送通过偏振板(相位差板)31b的光经由透明基板30b入射在液晶层32上。在那里，能 够通过以像素36作为单位而实现空间调制。传送通过液晶层32的光(调制光)按照次序 经过滤色器33和透明基板30a，并且入射在偏振板(相位差板)31a上。此外，通过保持在 当从表面型光源部分2发射光时的状态中的方向性，传送通过偏振板(相位差板)31a的光 被朝向光学元件10发射。虽然已经通过参考使用滤色器的情形描述了第一示例性实施例，但是使用单色滤 色器也是可能的。在该情形中，作为表面型光源2的光发射源，不仅可以使用白色LED，而 且还可以使用对于将在以后描述的显示记录介质的光电导层作出反应的单色光源例如RGB 的 LED。下面，将进一步详细地描述上述光学元件10的周期结构。如在图2B中所示，根据第一示例性实施例的光学元件10具有集成的周期结构，其 中，其中交替地布置透明层11和光吸收层12的多个周期结构部分IOA和IOB被设于同一 平面上。关于光学元件10的厚度，构成周期结构部分10AU0B中的每一个的透明层11的 宽度和厚度的比率，即纵横比，被设为3或者更大。由此，经过光学元件10的光的方向性被 增加。此外，如上所述，每一个周期结构部分IOA (周期结构部分中的一种)和被设为沿 着与周期结构部分IOA正交的方向的每一个周期结构部分IOB (周期结构部分中的另一种) 形成一种周期结构，其中，分别地沿着χ方向和y方向布置成组的透明层11和光吸收层12。具体地，作为其中沿着χ方向交替地布置一组透射层11和光吸收层12的周期结 构部分10A，相邻的周期结构部分IOA的相位相对于作为基准的周期结构部分A的相位(在下文中被称作相位“0”)以180度(在下文中被称作相位“ π ”)移位。具有相位“0”的周 期结构部分IOA和具有相位“ π，，的周期结构部分IOA被沿着y方向交替地设置。在具有相位“0”的周期结构部分IOA和具有相位“ π，，的周期结构部分IOA之间， 设置以与光吸收层12相同的方式发挥功能的、被用于分划的连续光吸收层15。也沿着y方 向设定周期结构部分IOB作为周期结构部分中的另一种，周期结构部分中的该另一种通过 周期地设置一组光吸收层12和光吸收层15而形成。由此，作为分别地沿着χ方向和y方 向具有周期结构部分IOA和IOB的二维周期结构体的光学元件10能够被形成(见图2B)。具有相位“0”的周期结构部分IOA(周期结构部分中的一种)沿着χ方向的该组 透明层11和光吸收层12的重复周期节距1 和具有相位“ JI，，的周期结构部分IOA(周期 结构部分中的一种)的重复周期节距1 在第一示例性实施例中被设为相同的数值(相同 的节距)。此外，在第一示例性实施例中，沿着y方向该组透明层11和光吸收层12的重复周 期节距1 也被设为相同的数值(相同的节距)。同时，在这个示例性实施例中，沿着χ方向 和y方向的重复周期1 和1 相互间被设为相同的节距(Pa = Pb)。S卩，装载到根据第一示例性实施例的光学写入设备的光学元件是一种周期结构 体，其沿着X方向和y方向的重复周期是相同的。这使得在表面内均勻化从光学元件发射 的光的方向性成为可能。此外，如在图2A和图2B中所示，在第一示例性实施例中，空间光调制部分3的短 边方向(X方向)与光学元件10的χ方向匹配，并且空间光调制部分3的长边方向(y方 向)与光学元件10的y方向匹配。根据上述结构，具有相位“0”的周期结构和具有相位“ π，，的周期结构被交替地设 置在X方向上。因此，由于在具有空间频率的差异相位的周期结构之间的叠加原理，从每一 个周期结构发射的光的分布在表面内偏移并且被平整化。这使得消除在与空间调制元件3 之间产生的莫尔条纹成为可能。沿着y方向，光学元件10的重复周期被设为空间调制元件3的重复周期的整约数 以增加在这两者之间的空间频率的差异。由此，莫尔条纹的产生能够被抑制。具体地，如在图2A和图2B中所示，当通过将“(Pk2_Pb) ”的数值设置成是大的、每 单位长度产生的莫尔条纹的数目变得增加时(沿着y方向空间光调制元件3的重复周期 是Pk2并且沿着y方向光学元件10的重复周期是1 )，莫尔条纹的尺寸(宽度)变小。在 “ (Pk2-Pb) ”的数值中的Pk2和1 被表达成矢量。如上所述，在第一示例性实施例中，光学元件10沿着y方向的重复周期Pk2被设 为空间光调制元件3沿着y方向的重复周期1 的1/3 (见图幻。然而，如上所述，光学元件 10的重复周期不限于在本发明中的重复周期。能够采用任何数值，只要它是空间光调制元 件的重复周期的整约数。如描述地，通过将光学元件10的重复周期设置成空间光调制元件3的重复周期的 整约数，从光学元件10发射的光的分布的变化能够得到抑制。在于第一示例性实施例中使用的光学元件10中，透明层11通过光刻按照3或者 更大的纵横比由可图案化的透明抗蚀材料形成。然后，在相邻透明层11之间填充固化黑色 材料以由此形成光吸收层12。11
下面，将通过参考图4描述利用第一示例性实施例的光学写入设备向显示记录介 质4写入图像信息。首先，在图3中示出根据第一示例性实施例的单色显示记录介质4的截面视图。如在图3中所示，通过按照次序堆叠片型透明基板40b、根据从光学写入设备发射 的光量而改变电阻数值的光电导层41、用于不允许外部光入射在光电导层上的光屏蔽层 42、显示并且输出图像的上部的显示层43，和片型透明基板40a构造显示记录介质4。虽然未示出，但是透明电极在片型透明基板40a和40b的整个表面上形成而不被 图案化。由此，能够在透明基板40a和40b之间施加规定的驱动电压。光电导层41具有如此性质，S卩，电阻数值根据入射在光电导层41上的光量而降 低，从而通过控制电阻数值而控制被施加到显示层43的电压是可能的。在其中光未入射在光电导层41上的情形中，它处于高电阻状态中。因此，即使当 在两个基板40a和40b之间施加电压时，也几乎没有任何电压被施加到显示层43。显示层43由具有正介电常数各向异性的液晶材料、手征性材料和UV固化材料的 混合物形成。通过将手征性材料混合到液晶材料中并且调节螺距而形成胆留醇液晶。胆甾 醇液晶呈现平面排列和焦点圆锥曲线排列的双稳态，其中在平面排列中，螺旋轴线与基板 竖直方向匹配，其选择性地反射特定波长的外部光；在焦点圆锥曲线排列中，螺旋轴线与基 板平行方向匹配，其不是选择性地反射而是透射外部光。当在两个基板40a和40b之间施加电压时，平面排列改变为焦点圆锥曲线排列。此 外，当所施加的电压增加时，它改变为其中液晶的方向与电场方向匹配的垂直排列。而且， 当电压被施加到焦点圆锥曲线排列时，它改变为垂直排列。然后，当电压被急剧地消除时， 垂直排列改变为平面排列。如所描述地，能够通过控制被施加到显示层43的电压而切换选择性反射状态(平 面排列)和透射状态(焦点圆锥曲线排列)。在消除电压之后，提供呈现记忆性质的显示是 可能的。作为手征性材料，可以使用右旋性类型或者左旋性类型。此外，UV固化材料被注 入片型基板40a和40b的每一个之间。此后，它被UV固化从而被从胆留醇液晶中相位分离 以形成聚合物网络，从而实现显示层43的固定和稳定性。此外，光屏蔽层42用于防止至少 光电导层41会反应的波长，并且在第一示例性实施例中使用黑色光屏蔽层。由此，能够在光屏蔽层处吸收在显示层43处未被选择性地反射而是透射通过那 里的外部光。因此，能够防止由于外部光而使得光电导层41发生故障。尽管为根据示例性实施例的显示记录介质4采用单色选择性反射颜色，但是本发 明不仅限于此。堆叠具有不同选择性反射颜色的显示层以提供彩色显示也是可能的。下面，将通过参考图4描述利用光学写入设备1向显示记录介质4写入图像的动 作。图4是概略地示出其中显示记录介质4被置于第一示例性实施例的光学写入设备 1上的状态，和利用光学写入设备1向显示记录介质4执行光学写入动作的状态的解释示意。首先，从根据第一示例性实施例的光学写入设备1发射的、具有高方向性的图像 光S (利用发射光分布的写入信息)入射在显示记录介质4上。此时，在显示记录介质4的两个基板40a和40b之间施加了电压。利用入射光，在显示记录介质4 一侧上的光电导层41的电阻分布根据基于图像光 S的光量而改变。同时，被施加到上述显示层43的电压响应于光电导层41的电阻分布的变 化而改变。在大量光入射的区域中，在显示层43中包含的胆留醇液晶的状态转变成垂直排 列。同时，在几乎没有任何光入射的区域中，状态转变成焦点圆锥曲线排列。如所描述地，在其中胆留醇液晶处于垂直排列的状态中，光被透射。因此，在视觉 上辨识根据照射光形成的图像是不可能的。然而，通过急剧地停止电压的施加，在垂直排列 的状态中的区域改变为平面排列的状态。由此，根据从光学写入设备1发射的光分布的图 像能够被写入显示层56。然后，能够利用外部光例如阳光或者荧光而在视觉上辨识该图像。如上所述，根据第一示例性实施例，光学写入设备1向显示记录介质4发射具有高 方向性的发射光的分布，其中输入图像信息S的分辨率的降低和质量的降低得到抑制。因 此，以高分辨率向显示记录介质4写入输入图像信息S是可能的。根据第一示例性实施例的光学写入设备1能够增加方向性，因为上述光学元件10 有效地发挥功能并且能够防止由于显示记录介质4的定位精度等而引起的写入图像的模 糊。因此，在光学元件10的表面内，从光学元件10发射的发射光S能够被平整化。因此， 抑制在与空间光调制元件3之间产生的莫尔条纹是可能的。除此之外，能够使得在与空间 光调制元件3之间产生的莫尔条纹的莫尔节距更小以致达到不能在视觉上被辨识的这种 程度，因为光学元件10的周期节距被设为空间光调制元件3的像素节距的整约数以设定在 空间光调制元件3和光学元件10之间的周期差异，并且进一步光学元件10的周期被设为 短的。由此，能够有效地抑制莫尔条纹的产生。换言之，每一个像素的透射率的变化能够得 到消除，从而发射光分布的变化能够得到抑制。结果，能够实现有效地抑制写入显示记录介 质4的图像的分辨率降低和质量降低的优良效果。虽然已经在第一示例性实施例中描述了将于在周期结构部分IOA当中的给定周 期结构部分IOA(周期结构部分中的一种)和与之相邻的另一个周期结构部分IOA的相位 上的移位设置为η (180度)的情形，但是该示例性实施例并不是必要地仅仅受限于此。设 定除了 180度之外的相移也是可以的。在那种情形下，在彼此相邻的周期结构部分IOA之 间的相移可以被设为与其平均值相等。此外，至少在周期结构部分IOA和IOB (作为周期结构部分中的一种和另一种)中 的每一个的一个部分中，通过重复成组的透明层和光吸收层而规定的空间频率的相位可以 被设为在相邻的周期部分之间是不同的。在该情形中，构成每一个周期结构部分IOB(作为 另一种周期结构部分)的透明层11和光吸收层15的重复周期节距1 可以在如在图2B中 所示的每一个周期结构部分IOB内被设为在相同的相位中并且处于相同的间隔。在此情形中，关于利用构成每一个周期结构部分IOA(作为周期结构部分中的一 种)的透明层11和光吸收层12构成的周期结构的周期节距Pa，假设在每一个周期结构部 分IOA(作为周期结构部分中的一种)当中的给定周期结构部分内的平均周期节距是P’，则 可以将周期节距P’设为与利用构成每一个周期结构部分IOB (作为另一种周期结构部分) 的透明层11和光吸收层15构成的周期结构的周期节距1 相同的周期节距。以此方式，能够实现与上述第一示例性实施例的情形相同的工作效果，由此使得实现上述示例性目的成为可能。本发明是以上述方式构造的。因此，作为根据本发明的示例性优点，上述光学元件 有效地发挥功能以增加方向性并且防止写入显示记录介质的图像发生模糊。此外，在光学 元件的表面内，从光学元件发射的光能够被平整化，从而在与空间光调制元件之间产生的 莫尔条纹的产生能够得到抑制。进而，光学元件的周期的节距被设为空间光调制元件的像 素节距的整约数，从而消除每一个像素的透射率的变化并且同时抑制发射光分布的变化是 可能的。因此，写入显示记录介质的图像的分辨率降低和质量降低能够得到有效地抑制。(第二示例性实施例)下面，将描述根据本发明第二示例性实施例的光学写入设备。在第二示例性实施例中，装载到上述第一示例性实施例的光学写入设备1的空间 光调制元件3的周期结构具有不同的结构，如在图5中所示。如在图5中所示，在空间光调制元件50中，在χ-y笛卡尔坐标上的χ方向(沿着 χ轴的方向)和y方向(沿着y轴的方向)上的重复周期的周期节距Pkl和Pk2被设为相 互匹配。基于此，将多个像素51空间地布置成矩阵以形成周期结构。图5所示空间光调制 元件50的像素51的布局不同于图2A所示的空间光调制元件3的像素36的布局。S卩，图 2A所示的空间光调制元件3的像素36的在y方向的长边的长度(沖2)和其在χ方向的短 边的长度(沖1)被设为3 1，而图5所示的空间光调制元件50的像素51的在y方向的长 边的长度(Pk2)和其在χ方向的短边的长度(Hd)被设为1 1。此外，当以矩阵布置像 素时，图3所示的空间光调制元件3的像素36被布置成栅格状图案，而图5所示的空间光 调制元件50的像素51被布置成如在图2B中所示的交错的图案。而且，在图5中，像素51 的在χ方向和y方向的长度(Pkl，沖2)被设为图2B所示的在χ方向和y方向的长度(Pa， Pb)的两倍。此外，将以具体的方式描述图5所示的空间光调制元件50中的像素51的周期结 构。如在图5中所示，通过将像素51的在y方向上的长度(沖2)作为重复周期节距Pk2而 在y方向上重复地布置多个像素51以构成其中以重复周期节距Pk2沿着y方向布置多个 像素51的y轴周期结构。然后，在χ方向上布置多个y轴周期结构以在同一表面上以矩阵 置放多个像素51。进而，当在χ方向上布置y轴周期结构时，在奇数列(或者偶数列)上构 成y轴周期结构的像素51被布置成相对于在偶数列(或者奇数列)上构成y轴周期结构 的像素51以列为单位在y轴方向上移位。在图5所示的情形中，在奇数列(或者偶数列)上构成y轴周期结构的像素51被 布置成相对于在偶数列(或者奇数列)上构成y轴周期结构的像素51以列为单位在y轴 方向上移位1/2长度。换言之，空间频率的相位移位180度。此外，在第二示例性实施例中的空间光调制元件50的每一个像素51的形状被形 成为正方形形状。于在x-y笛卡尔坐标上按照矩阵的上述空间光调制元件50的多个像素51当中， 在y方向上构成给定像素列的每一个像素51的重复周期相对于构成相邻周期结构的另一 像素列的每一个像素51的重复周期相互间移位(见图幻。引用数字52是光吸收层。在此情形中，例如，作为相互移位状态，在y方向上构成给定像素列的每一个像素 的重复周期可以相对于构成相邻周期结构的另一像素列的每一个像素的重复周期相互移位180度。由此，如在根据第一示例性实施例的光学元件10的χ方向的情形中一样，在空间 光调制元件50的y方向上，在表面内，从在相邻像素之间的空间发射的光能够被平整化。这 使得消除在与光学元件10之间产生的在y方向上的莫尔条纹成为可能。如所描述地，利用根据第二示例性实施例的光学写入设备，在设备表面内，发射在 所有方向上不具有任何莫尔条纹的高度方向性发射光是可能的。此外，光学元件的重复周 期被设为空间光调制元件的重复周期(即，像素节距)的整约数。因此，从光学写入设备发 射的光的分布变化能够得到防止。虽然已经参考其示例性实施例具体地示出并且描述了本发明，但是本发明不限于 这些实施例。本领域普通技术人员将会理解，在不偏离如由权利要求限定的、本发明的精神 和范围的前提下，可以在其中作出形式和细节的各种改变。工业适用性其它结构和工作效果与第一示例性实施例的相同。利用本发明的一个实例是被用于向光学写入类型电子纸写入图像信息的光学写 入设备。
权利要求
1.一种光学写入设备，其用于将要被记录的图像光输出到显示记录介质，该光学写入 设备包括空间光调制元件，在所述空间光调制元件中，在平面内以矩阵布置多个像素，所述多个 像素将从表面型光源部分发射的成像光空间调制成图像光，和光学元件，所述光学元件通过限制从所述空间光调制元件发射的所述图像光的发射角 度范围而允许所述图像光入射在所述显示记录介质上，其中所述光学元件包括二维周期结构体，在所述二维周期结构体中，以重复方式在平面内 交替地布置透射所述图像光的透明层和限制透射过所述透明层的所述图像光的发射方向 的范围的光吸收层；所述二维周期结构体在沿着与以重复方式交替地布置所述透明层和所述光吸收层的 方向正交的方向上包括多个周期结构部分；所述多个周期结构部分的至少一部分具有如此的周期结构，即，在该周期结构中，通过 改变在所述正交的方向上彼此相邻的所述透明层的空间频率的相位而以重复方式交替地 布置所述透明层和所述光吸收层；并且所述透明层和所述光吸收层在所述二维周期结构体的两个正交方向上的重复周期节 距被设为相互匹配，并且所述重复周期节距被设为比所述空间光调制元件的像素的布局节 距更窄。
2.根据权利要求1的光学写入设备，其中所述多个周期结构部分的至少一部分包括如此的周期结构，即，在该周期结构中，通过 将所述透明层的空间频率的相位改变180度而以重复方式交替地布置所述透明层和所述 光吸收层。
3.根据权利要求1的光学写入设备，其中所述重复周期节距被设为是在所述空间光调制元件的平面内布置所述像素的周期节 距的整约数。
4.根据权利要求1的光学写入设备，其中所述空间光调制元件的所述多个像素中的每一个像素形成具有短边和长边的矩形形 状，并且在平面内以有序方式按照栅格状图案布置所述多个像素。
5.根据权利要求1的光学写入设备，其中所述空间光调制元件的所述多个像素中的每一个像素形成正方形形状，并且通过改变 在平面内在所述正交的方向上彼此相邻的像素的空间频率的相位来布置所述多个像素。
6.根据权利要求5的光学写入设备，其中所述相邻像素的空间频率的相位被设为相差180度。
7.一种光学写入设备，其用于将要被记录的图像光输出到显示记录介质，该光学写入 设备包括空间光调制元件，在所述空间光调制元件中，在平面内以矩阵布置多个像素，所述多个 像素将从表面型光源部分发射的成像光空间调制成图像光，和光学装置，所述光学装置通过限制从所述空间光调制元件发射的所述图像光的发射角 度范围而允许所述图像光入射在所述显示记录介质上，其中所述光学元件包括二维周期结构体，在所述二维周期结构体中，以重复方式在平面内交替地布置透射所述图像光的透明层和限制透射过所述透明层的所述图像光的发射方向 的范围的光吸收层；所述二维周期结构体在沿着与以重复方式交替地布置所述透明层和所述光吸收层的 方向正交的方向上包括多个周期结构部分；所述多个周期结构部分的至少一部分具有如此的周期结构，即，在该周期结构中，通过 改变在所述正交的方向上彼此相邻的所述透明层的空间频率的相位而以重复方式交替地 布置所述透明层和所述光吸收层；并且所述透明层和所述光吸收层在所述二维周期结构体的两个正交方向上的重复周期节 距被设为相互匹配，并且所述重复周期节距被设为比所述空间光调制元件的像素的布局节 距更窄。
全文摘要
本发明提供一种光学写入设备。一种将要被记录的图像光输出到显示记录介质的光学写入设备。其光学元件包括二维周期结构体，该二维周期结构体包括沿着与以重复方式交替地布置透明层和光吸收层的方向正交的方向分划的周期结构部分。该周期结构部分的至少一部分具有如此周期结构，即，其中通过改变在正交的方向上相邻的透明层的空间频率的相位而交替地布置透明层和光吸收层。透明层和光吸收层在二维周期结构体的两个正交方向的重复周期节距被设为相互匹配，并且该重复周期节距被设为比空间光调制元件的像素的布局节距更窄。
文档编号G02F1/1335GK102043282SQ20101051033
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月14日 优先权日2009年10月14日
发明者三村广二 申请人:Nec液晶技术株式会社