JP3149257B2 - Imaging device having phthalocyanine photoconductive layer and imaging device using the imaging device - Google Patents
Imaging device having phthalocyanine photoconductive layer and imaging device using the imaging deviceInfo
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電極基板の間にフタロ
シアニン光導電層と液晶層を設けて、液晶分子を一様に
初期配列させておき、前記フタロシアニン光導電層に光
書込み像を入射して液晶分子を再配列させたとき生じた
電極間の画素別インピーダンスを前記光書込み像に対応
する時系列の電気信号として取り出す撮像素子および該
撮像素子を用いた撮像装置の構成に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a phthalocyanine photoconductive layer and a liquid crystal layer provided between electrode substrates, in which liquid crystal molecules are uniformly aligned, and an optically written image is incident on the phthalocyanine photoconductive layer. The present invention relates to an image pickup device that extracts the pixel-by-pixel impedance between electrodes generated when liquid crystal molecules are rearranged as a time-series electric signal corresponding to the optically written image, and a configuration of an image pickup device using the image pickup device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来利用されてきた撮像素子は、撮像管
と固体撮像素子に大別することができ、撮像管は光電面
形と光導電面形に分けることができる。光電面形撮像管
は、光電面に光書込み像を入射させたとき、該像の明暗
に対応して光電面の表面に光電荷を帯電せしめ、該光電
荷を電子ビームで走査して、出力信号を取り出す。ま
た、光導電面形撮像管は、光導電面に光書込み像を入射
させたときに、該像の明暗に対応して光導電面の表面に
電荷を生じせしめ、該電荷を電子ビームで走査して出力
信号を得る。一方、固体撮像素子は、各画素が分離独立
して形成され、XYアドレス方式と電荷転送方式に分け
られる。XYアドレス方式は、各画素に生じた光電荷を
順次走査し、放電させて出力信号を取り出す。また、電
荷転送方式では光電荷を固体内で順次転送させることに
よって出力信号を得ていた。2. Description of the Related Art Conventionally, an image pickup device can be roughly classified into an image pickup tube and a solid-state image pickup device. The image pickup tube can be classified into a photoelectric surface type and a photoconductive surface type. The photocathode-type image pickup tube charges a photocharge on the surface of the photocathode corresponding to the brightness of the image when an optical writing image is incident on the photocathode, scans the photocharge with an electron beam, and outputs the photocharge. Take out the signal. In addition, the photoconductive surface type image pickup tube generates an electric charge on the surface of the photoconductive surface corresponding to the brightness of the image when the light writing image is incident on the photoconductive surface, and scans the electric charge with an electron beam. To obtain an output signal. On the other hand, in the solid-state imaging device, each pixel is formed independently and independently, and is divided into an XY address system and a charge transfer system. In the XY addressing method, an optical signal generated in each pixel is sequentially scanned and discharged to extract an output signal. In the charge transfer method, an output signal is obtained by sequentially transferring photocharges in a solid.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の撮像管または撮像素子を用いた撮像装置では、
装置の構成が複雑化した。特に、赤外像を撮像する場合
には、従来一般に撮像管が利用されてきたが、赤外撮像
管自体が高価であるほか、駆動電圧が相当に高いため駆
動回路の完全LSI化が困難、消費電力が比較的多いた
め乾電池や太陽電池で駆動することができないなどの問
題があった。また、最近液晶ライトバルブという無機の
光導電層を備えた光書込み素子が利用されることもある
が、一般に液晶の比抵抗が非常に大きくて、液晶の比抵
抗と同程度の暗抵抗を有する光導電材料が限られてい
た。たとえばスチビウム化インジウム(InSb)、セ
レン化鉛(PbSe)、ガリウムヒ素(GaAs)、ガ
リウム燐(GaP)、インジウムヒ素(InAs)、テ
ルル化カドミウム(CdTe)、テルル化カドミウム水
銀(HgCdTe)、アモルファスセレン(a−S
e)、アモルファスシリコン(a−Si)など無機の光
導電物質は、暗抵抗が低い材料であるか、所望の波長感
度が得られないなど、機能的に満足するものを得るため
未解決の課題があった。そのため、家庭用のセキュリテ
ィシステムでは、人体や火災などから放射する赤外線を
検出して、単にアラームを鳴らすだけのものが利用され
てきた。しかし、赤外像を可視化したい潜在的要求は根
強く、簡易かつ安価な赤外撮像素子および装置の開発が
望まれてきた。さらに、居間において訪問客の監視また
は集中防犯管理システムを構築する面から、撮像した赤
外像を敷地内の別の場所または遠隔地で再生でき、消費
電力が少なくて乾電池または太陽電池で駆動できる撮像
装置の開発が久しく望まれてきた。However, in the above-described conventional image pickup apparatus using the image pickup tube or the image pickup device,
The configuration of the device became complicated. In particular, in the case of capturing an infrared image, the imaging tube has been generally used in the past. However, the infrared imaging tube itself is expensive, and the driving voltage is considerably high, so that it is difficult to realize a complete LSI of the driving circuit. There is a problem that it cannot be driven by a dry battery or a solar battery because of relatively large power consumption. In recent years, an optical writing element having an inorganic photoconductive layer called a liquid crystal light valve is sometimes used, but in general, the specific resistance of the liquid crystal is very large, and the dark resistance is about the same as the specific resistance of the liquid crystal. Photoconductive materials were limited. For example, indium stibium (InSb), lead selenide (PbSe), gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), indium arsenide (InAs), cadmium telluride (CdTe), cadmium mercury telluride (HgCdTe), amorphous selenium (A-S
e) An inorganic photoconductive substance such as amorphous silicon (a-Si) is a material having a low dark resistance or a functionally satisfactory one such that a desired wavelength sensitivity cannot be obtained. was there. For this reason, in the security system for the home, by detecting the infrared rays emitted from the human body or fire, simply have been used include the only sound the alarm. However, there is a strong demand for visualizing an infrared image, and development of a simple and inexpensive infrared imaging device and device has been desired. Furthermore, from the aspect of monitoring a visitor or building a centralized crime prevention management system in the living room, the captured infrared image can be reproduced at another place on the premises or at a remote place, and it can be driven by dry batteries or solar cells with low power consumption. The development of imaging devices has long been desired.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は電極基
板の間にフタロシアニン光導電層と液晶層を設けて、液
晶分子を一様に初期配列させておく。そして、液晶分子
配列は低周波電圧を印加したときに再配列するが、高周
波電圧を印加したときには再配列しない基本的性質に着
目して発明されたもので、先ず光像を書込む場合には、
前記フタロシアニン光導電層に光像を入射するとともに
低周波電圧を印加して液晶分子を再配列させる。次に、
光像を読み出す場合には、電極を順次走査して高周波電
圧を印加すると、液晶分子が再配列して生じた電極間の
画素別インピーダンスを時系列の電気信号として出力す
ることができる撮像素子の構造および該撮像素子を用い
た撮像装置の構造を提案するものであり、前に述べた従
来の欠点や要求を一挙に解決することを目的とするもの
である。Therefore, in the present invention, a phthalocyanine photoconductive layer and a liquid crystal layer are provided between electrode substrates to uniformly arrange liquid crystal molecules in an initial state. The liquid crystal molecule arrangement rearranges when a low-frequency voltage is applied, but is invented by paying attention to the basic property of not rearranging when a high-frequency voltage is applied. ,
An optical image is incident on the phthalocyanine photoconductive layer and a low frequency voltage is applied to rearrange the liquid crystal molecules. next,
In the case of reading an optical image, when an electrode is sequentially scanned and a high-frequency voltage is applied, an image sensor capable of outputting a time-series electrical signal of pixel-by-pixel impedance generated by rearrangement of liquid crystal molecules as an electric signal. An object of the present invention is to propose a structure and a structure of an image pickup apparatus using the image pickup device, and to solve the above-mentioned conventional drawbacks and requirements at once.
【0005】本発明は、上述の知見によって発明された
もので、第1の発明の撮像素子は、複数の帯状電極を有
し、前記電極を直交かつ対向させてなる1対の透明な電
極基板を備えて、少なくとも前記電極基板の一方の内向
面にはフタロシアニン光導電層を設け、前記電極基板の
間には液晶層を挟持させるとともに液晶分子を一様に初
期配列させて、前記光導電層に光書込み像を入射して、
前記液晶分子を再配列させたとき生じた前記電極間の画
素別インピーダンスを電気信号として出力することを特
徴とするものであり、第2発明の撮像素子は、前記フタ
ロシアニン光導電層には少なくとも前記電極に対応する
部分を除いてスリットが形成されていることを特徴とす
るものであり、第3発明の撮像装置は、前記撮像素子
と、該撮像素子に光像を書込むための低周波数電圧と、
書込まれた光像を読み出すための高周波数電圧とを出力
する電圧発生器と、前記低周波数電圧と高周波数電圧と
を適宜切換えて出力する周波数切換回路とから構成され
たことを特徴とするものであり、第4発明の撮像装置
は、前記撮像素子と、該撮像素子に光像を書込むための
低周波数電圧と、書込まれた光像を読み出すための高周
波数電圧とを出力する電圧発生器と、前記低周波数電圧
と高周波数電圧とを適宜切換えて出力する周波数切換回
路と、前記撮像素子から読み出した出力信号を他の液晶
表示装置に加えて表示させるための周波数変換器とから
構成されたことを特徴とするものである。[0005] The present invention has been made based on the above-mentioned findings, and an image pickup device according to the first invention has a plurality of strip-shaped electrodes, and a pair of transparent electrode substrates formed by making the electrodes orthogonal and opposed to each other. A phthalocyanine photoconductive layer is provided on at least one inward surface of the electrode substrate, and a liquid crystal layer is sandwiched between the electrode substrates and liquid crystal molecules are uniformly arranged in the initial state, so that the photoconductive layer Light writing image is incident on
The pixel-based impedance between the electrodes generated when the liquid crystal molecules are rearranged is output as an electric signal, and the imaging device according to the second aspect of the present invention is configured such that the phthalocyanine photoconductive layer has at least the A slit is formed except for a portion corresponding to an electrode. The imaging device according to a third aspect of the present invention includes the imaging device and a low-frequency voltage for writing a light image to the imaging device. When,
A voltage generator for outputting a high frequency voltage for reading a written optical image, and a frequency switching circuit for appropriately switching and outputting the low frequency voltage and the high frequency voltage. Wherein the imaging device of the fourth invention outputs the imaging device, a low-frequency voltage for writing an optical image to the imaging device, and a high-frequency voltage for reading the written optical image. A voltage generator, a frequency switching circuit for appropriately switching and outputting the low-frequency voltage and the high-frequency voltage, and a frequency converter for displaying an output signal read from the image sensor in addition to another liquid crystal display device for display. Characterized by the following.
【0006】[0006]
【作用】本発明の撮像素子は、一方向に長い第1の帯状
電極と、フタロシアニン光導電層と、液晶層と、第1の
透明電極に対して直交する第2の帯状電極とが設けられ
ている。いま、フタロシアニン光導電層に光書込み像を
入射させると、光像の明暗に対応して光導電層の比抵抗
が変化する。ここで、液晶分子を初期配列させておい
て、第1の透明電極と第2の透明電極との間に低周波電
圧を印加しておくと、透明電極が互に交叉する画素部分
では、光像の明暗に対応して光導電層の比抵抗が変化す
るため、液晶分子が再配列する。なお、少なくとも電極
が存在しない部分のフタロシアニン光導電層にスリット
(溝)を設けて、光導電層の横方向の導電度を低減化し
ておくと、書込まれた光像の解像度を向上させることが
できる。The image sensor according to the present invention comprises a first strip electrode elongated in one direction, a phthalocyanine photoconductive layer, a liquid crystal layer, and a second strip electrode orthogonal to the first transparent electrode. ing. Now, when an optically written image is incident on the phthalocyanine photoconductive layer, the specific resistance of the photoconductive layer changes according to the brightness of the optical image. Here, when the liquid crystal molecules are initially arranged and a low-frequency voltage is applied between the first transparent electrode and the second transparent electrode, light is not emitted at the pixel portions where the transparent electrodes cross each other. Since the specific resistance of the photoconductive layer changes according to the brightness of the image, the liquid crystal molecules rearrange. By providing a slit (groove) in at least a portion of the phthalocyanine photoconductive layer where no electrode is present to reduce the lateral conductivity of the photoconductive layer, the resolution of a written optical image can be improved. Can be.
【0007】液晶分子は、分子長軸方向の誘電率と、分
子短軸方向の誘電率とが互に異なる異方性を有するた
め、液晶分子の配向状態によって電極間の電気的容量、
すなわちインピーダンスが著しく変化する。また、液晶
分子配列は高周波電圧に対して変化しない。そこで、第
1の透明電極と第2の透明電極を順次走査して、高周波
電圧を印加すると、液晶分子配列に影響を与えることな
く各画素の電極間インピーダンスを時系列の電気信号と
して出力することができて、光書込み像に対応する電気
信号が得られる。したがって、この電気信号を別設の表
示装置に導入すると、読み取った光像を再生、表示する
ことができる。しかし、この時系列の電気信号には、高
周波の成分が含まれているため、この時系列信号そのま
までは、どのような液晶表示装置でも表示することがで
きない。そこで、この時系列の電気信号は、周波数変換
器を介して低周波の時系列信号に変換すると、読み取っ
た光像を任意場所に設けた液晶表示装置によって再生、
表示することができる。Liquid crystal molecules have anisotropy in which the dielectric constant in the major axis direction of the molecule and the dielectric constant in the minor axis direction are different from each other.
That is, the impedance significantly changes. Further, the liquid crystal molecule arrangement does not change with respect to the high frequency voltage. Therefore, the first transparent electrode and second transparent electrode are sequentially scanned, when applying a high frequency voltage, the output of the inter-electrode Inpi over dance of each pixel without affecting the alignment of liquid crystal molecules as an electric signal of time series And an electrical signal corresponding to the optically written image is obtained. Therefore, when this electric signal is introduced into a separate display device, the read light image can be reproduced and displayed. However, since the time-series electric signal contains a high-frequency component, the time-series signal cannot be displayed on any liquid crystal display device as it is. Therefore, when this time-series electric signal is converted into a low-frequency time-series signal via a frequency converter, the read light image is reproduced by a liquid crystal display device provided at an arbitrary place,
Can be displayed.
【0008】[0008]
【実施例】以下、本発明の撮像素子および該撮像素子を
用いた撮像装置について、図面を参照して詳細に説明す
る。図1は本発明に係る撮像素子の一実施例を模式的に
示した断面図、図2は本発明に係る撮像素子の実施例を
模式的に示した分解斜視図である。図1および図2にお
いて、本発明の撮像素子1は、透明な電極基板2a、2
bが均等間隔かつ平行に配置され、この電極基板2aの
内向面には複数の透明な帯状電極3aが設けられ、電極
基板2bの内向面には複数の透明な帯状電極3bが設け
られている。ここで、電極基板2a、2bとしては透明
なガラス板またはプラスチック板などを用いる。帯状電
極3a、3bは酸化インジウム膜または酸化スズ膜など
で形成する。また、電極基板2a、2bは均等間隔かつ
平行に配置され、図示のように電極基板2a、2bの間
隔は所定のスペーサ4a、4b・・・によって決定す
る。なお、一般的に電極基板2a、2bの間隔は5〜3
0μmの範囲で設定される。さらに、帯状電極3aを設
けた電極基板2aの内向面には、特定の波長領域の入射
光8の光強度で比抵抗が変化するフタロシアニン光導電
層5が配設されている。なお、本実施例では、帯状電極
3a上にフタロシアニン光導電層5が設けられている
が、もとよりフタロシアニン光導電層5の配設位置が限
定されるわけではなく、帯状電極3b上に設けてもよ
い。フタロシアニン光導電層5上には、液晶分子の配向
層6aを被着し、帯状電極3bを設けた電極基板2bの
内向面には液晶分子の配向層6bを被着して、配向層6
a、6bの間には液晶層7を挟持させる。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing an image pickup device according to the present invention; FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of the image sensor according to the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing an embodiment of the image sensor according to the present invention. 1 and 2, an image pickup device 1 according to the present invention includes transparent electrode substrates 2a, 2a and 2b.
b are arranged at equal intervals and in parallel, a plurality of transparent strip electrodes 3a are provided on the inward surface of the electrode substrate 2a, and a plurality of transparent strip electrodes 3b are provided on the inward surface of the electrode substrate 2b. . Here, a transparent glass plate or a plastic plate is used as the electrode substrates 2a and 2b. The strip electrodes 3a and 3b are formed of an indium oxide film, a tin oxide film, or the like. The electrode substrates 2a and 2b are arranged at equal intervals and in parallel, and the distance between the electrode substrates 2a and 2b is determined by predetermined spacers 4a, 4b. In general, the interval between the electrode substrates 2a and 2b is 5 to 3
It is set in the range of 0 μm. Further, on the inward surface of the electrode substrate 2a provided with the band-shaped electrode 3a, a phthalocyanine photoconductive layer 5 whose specific resistance changes with the light intensity of the incident light 8 in a specific wavelength region is provided. In the present embodiment, the phthalocyanine photoconductive layer 5 is provided on the strip electrode 3a. However, the disposition position of the phthalocyanine photoconductive layer 5 is not necessarily limited, and the phthalocyanine photoconductive layer 5 may be provided on the strip electrode 3b. Good. An alignment layer 6a of liquid crystal molecules is applied on the phthalocyanine photoconductive layer 5, and an alignment layer 6b of liquid crystal molecules is applied on the inward surface of the electrode substrate 2b provided with the strip electrodes 3b.
The liquid crystal layer 7 is sandwiched between a and 6b.
【0009】ところで、本発明の撮像素子1では光導電
層5が具備すべき条件として、光導電層の暗抵抗が液晶
の比抵抗と同等もしくはそれ以上の抵抗値であることが
要求される。最近では、高純度の液晶材料が使用される
ようになり、液晶の比抵抗が向上して1013Ω・cmの
材料が稀ではなくなった。そこで、本実施例においては
フタロシアニン光導電層5を用いることにした。フタロ
シアニン光導電層5は、暗抵抗として1014Ω・cm程
度の値が得られる。また、フタロシアニン光導電層5
は、通常フタロシアニンを有機溶媒に分散し、それにバ
インダを添加した溶液を帯状電極3aまたは帯状電極3
b上に塗布して成膜する。このとき、フタロシアニン光
導電層5は帯状電極3aまたは帯状電極3bがオーミッ
ク接触になっていないと、入射光像に対して十分な光導
電特性を得ることができないが、成膜後、多少焼成など
することによってオーミック接触が得られ、光抵抗とし
て105 Ω・cm程度が得られる。また、フタロシアニ
ン光導電層5の最大波長感度は、図4に示すように通常
870nm程度に止まるが、長波長域の増感剤を適量添
加することによって最大波長感度を1250nm近傍ま
で拡張することができる。なお、図4は膜厚50μm程
度の一般的なフタロシアニン光導電層5の入射波長に対
する比抵抗の相対的変化である。このように、フタロシ
アニン光導電層5は光像が入射しない場合に暗抵抗が十
分高くて、液晶層7には殆ど電界が印加されないので、
液晶分子は初期配列を保つことができる。また、光像が
入射した場合には光抵抗が十分低下するため、液晶層7
に高い電界が作用して液晶分子を再配列させることがで
きるので、フタロシアニン光導電層5と液晶材料は相性
が非常によい。なお、フタロシアニン光導電層5の横方
向の導電度によって、書込まれた光像8の分解能が低下
する場合には、少なくとも帯状電極3a、3bに対応す
る部分を除いて、フタロシアニン光導電層5にスリット
(溝)51a、51bを形成すると、分解能を向上させ
ることができる。In the image pickup device 1 according to the present invention, the photoconductive layer 5 is required to have a condition that the dark resistance of the photoconductive layer is equal to or higher than the specific resistance of the liquid crystal. Recently, high-purity liquid crystal materials have been used, and the specific resistance of liquid crystals has been improved, so that materials having a density of 10 13 Ω · cm are not rare. Therefore, in this embodiment, the phthalocyanine photoconductive layer 5 is used. The phthalocyanine photoconductive layer 5 has a dark resistance of about 10 14 Ω · cm. The phthalocyanine photoconductive layer 5
Is usually prepared by dispersing phthalocyanine in an organic solvent and adding a binder to the solution.
b to form a film. At this time, if the strip electrode 3a or the strip electrode 3b is not in ohmic contact, the phthalocyanine photoconductive layer 5 cannot obtain sufficient photoconductive properties with respect to an incident light image. As a result, an ohmic contact is obtained, and a photoresistance of about 10 5 Ω · cm is obtained. The maximum wavelength sensitivity of the phthalocyanine photoconductive layer 5 usually stops at about 870 nm as shown in FIG. 4, but it is possible to extend the maximum wavelength sensitivity to around 1250 nm by adding an appropriate amount of a sensitizer in a long wavelength region. it can. FIG. 4 shows the relative change in the specific resistance of the general phthalocyanine photoconductive layer 5 having a thickness of about 50 μm with respect to the incident wavelength. As described above, the phthalocyanine photoconductive layer 5 has a sufficiently high dark resistance when no light image is incident, and almost no electric field is applied to the liquid crystal layer 7.
The liquid crystal molecules can maintain the initial alignment. Further, when an optical image is incident, the light resistance is sufficiently reduced.
The phthalocyanine photoconductive layer 5 and the liquid crystal material have very good compatibility because a high electric field acts on the liquid crystal molecules to rearrange the liquid crystal molecules. When the resolution of the written optical image 8 is reduced due to the lateral conductivity of the phthalocyanine photoconductive layer 5, the phthalocyanine photoconductive layer 5 is removed except for at least the portions corresponding to the strip electrodes 3a and 3b. When the slits (grooves) 51a and 51b are formed on the substrate, the resolution can be improved.
【0010】本発明で用いるフタロシアニンはチタニル
フタロシアニン、バナジルフタロシアニン、クロロアル
ミニウムフタロシアニン、銅フタロシアニンなどの金属
フタロシアニンや無金属フタロシアニンである。フタロ
シアニン顔料を分散させる樹脂としては、ポリ塩化ビニ
ル、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレ
ート、ポリビニルブチラール、ポリカーボネート等の熱
可塑性樹脂あるいはエポキシ樹脂、メラミン樹脂のよう
な熱硬化性樹脂あるいは紫外線硬化型又は電子線硬化型
樹脂を用いることが出来る。フタロシアニン光導電層
は、上記フタロシアニンを上記樹脂溶液に分散した後、
デイッピング、スピンコーティング、ロールコーティン
グ、スプレーコーティング、ワイヤーバーコーティング
等の方法で支持体に塗布することにより作成される。The phthalocyanine used in the present invention is a metal phthalocyanine such as titanyl phthalocyanine, vanadyl phthalocyanine, chloroaluminum phthalocyanine, copper phthalocyanine, or a non-metal phthalocyanine. Examples of the resin for dispersing the phthalocyanine pigment include thermoplastic resins such as polyvinyl chloride, polystyrene, polyacrylate, polymethacrylate, polyvinyl butyral, and polycarbonate; epoxy resins; thermosetting resins such as melamine resins; and ultraviolet curable or electron beams. Curable resin can be used. The phthalocyanine photoconductive layer, after dispersing the phthalocyanine in the resin solution,
It is prepared by applying to a support by a method such as dipping, spin coating, roll coating, spray coating, wire bar coating and the like.
【0011】本発明のフタロシアニン光導電層は具体的
に下記の要領で作成した。 チタニルフタロシアニン 5g ポリビニルブチラール(積水化学製エスレックBMS) 5g ジクロルエタン 70g 上記混合物をガラスビーズを用いペイントコンディショ
ナーで1時間分散して塗工液とした。次にこの塗工液を
透明電極上に塗工し50℃で10分乾燥後、室温で5時
間乾燥して厚さ10μmの光導電層とした。なお液晶層
からフタロシアニン光導電層を保護するために両者の間
に異方導電性絶縁膜を設けることが好ましい。The phthalocyanine photoconductive layer of the present invention was prepared in the following manner. 5 g of titanyl phthalocyanine 5 g of polyvinyl butyral (Eslec BMS manufactured by Sekisui Chemical) 5 g of 70 g of dichloroethane The above mixture was dispersed with glass beads for 1 hour using a paint conditioner to obtain a coating liquid. Next, this coating solution was applied on a transparent electrode, dried at 50 ° C. for 10 minutes, and dried at room temperature for 5 hours to obtain a photoconductive layer having a thickness of 10 μm. Note that it is preferable to provide an anisotropic conductive insulating film between the two to protect the phthalocyanine photoconductive layer from the liquid crystal layer.
【0012】また、配向層6a、6bは、従来の液晶表
示素子において多用されている液晶分子の配向層を利用
することができて、どのような液晶材料を、どのように
配向させるか選択することによって、配向材料や配向処
理法が決定される。一般に、液晶分子を電極基板に対し
て垂直に配向させる場合は、レシチン、ミリスチン酸ク
ロム錯体などの配向剤を被着するだけでよい。また、液
晶分子を電極基板と平行に配向させる場合には、ポリイ
ミド、ブラシル酸クロム錯体などの配向剤を被着してか
ら、ラビング処理する。一方、液晶層7の液晶材料とし
ては、ネマティック液晶やスメクティック液晶などを用
いることができる。一般にフッソ系、シッフ系、アゾキ
シ系、エステル系、ビフェニル系、ターフェニル系、シ
クロヘキサン系、ピリミジン系、ジオキサン系などの液
晶材料を単独または混合して用いる。また、液晶分子を
安定に配列させるためカイラル物質を少量添加する場合
があり、視認性を向上させるため染料を少量添加するこ
ともある。As the alignment layers 6a and 6b, an alignment layer of liquid crystal molecules often used in a conventional liquid crystal display element can be used, and which liquid crystal material and how to align is selected. This determines the alignment material and the alignment processing method. Generally, when aligning liquid crystal molecules perpendicularly to the electrode substrate, it is only necessary to apply an aligning agent such as lecithin or chromium myristate complex. When the liquid crystal molecules are aligned in parallel with the electrode substrate, a rubbing treatment is performed after an alignment agent such as a polyimide or a chromium brasilate complex is applied. On the other hand, as a liquid crystal material of the liquid crystal layer 7, a nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, or the like can be used. Generally, a liquid crystal material such as a fluorine-based, Schiff-based, azoxy-based, ester-based, biphenyl-based, terphenyl-based, cyclohexane-based, pyrimidine-based, or dioxane-based liquid crystal material is used alone or in combination. In addition, a small amount of a chiral substance may be added in order to stably arrange liquid crystal molecules, and a small amount of a dye may be added in order to improve visibility.
【0013】次に、本発明に係る撮像素子の動作原理に
関して説明する。図3を参照して、先ず光像を書込む場
合の動作について述べる。帯状電極3a、3bは図示し
ない外部電源に接続され、すべての帯状電極3a、3b
に対して周波数が16〜64Hz程度で、3〜50V程
度の電圧が印加される。そして、図示しない被写体の光
書込み像8がフタロシアニン光導電層5に入射すると、
光像8の明るい部分ではフタロシアニン光導電層5の比
抵抗が低下し、光像8の暗い部分ではフタロシアニン光
導電層5の比抵抗が変化しない。したがって、光書込み
像8の明るい部分では、液晶層7に高い電界が作用し
て、液晶分子が再配列する。しかし、光像8の暗い部分
では液晶層7に殆ど電界が印加されないから、液晶分子
は初期配列のままで再配列しない。そして、液晶分子が
再配列した部分と再配列しない部分とでは、帯状電極3
a、3b間のインピーダンスの値に大きな差が生ずる。Next, the operation principle of the image sensor according to the present invention will be described. Referring to FIG. 3, an operation for writing an optical image will be described first. The strip electrodes 3a, 3b are connected to an external power source (not shown), and all the strip electrodes 3a, 3b
, A frequency of about 16 to 64 Hz and a voltage of about 3 to 50 V are applied. Then, when an optical writing image 8 of a subject (not shown) enters the phthalocyanine photoconductive layer 5,
The specific resistance of the phthalocyanine photoconductive layer 5 decreases in the bright part of the light image 8, and does not change in the dark part of the light image 8. Therefore, in a bright portion of the optically written image 8, a high electric field acts on the liquid crystal layer 7, and the liquid crystal molecules are rearranged. However, since an electric field is hardly applied to the liquid crystal layer 7 in the dark portion of the light image 8, the liquid crystal molecules remain in the initial alignment and do not rearrange. Then, the portion where the liquid crystal molecules are rearranged and the portion where the liquid crystal molecules are not rearranged have a band-like electrode
A large difference occurs between the impedance values a and 3b.
【0014】この現象を、図5および図6に基づいて詳
しく説明する。図5は、本実施例に係る撮像素子1にお
ける1画素の等価回路を示し、上記外部電源に接続され
た帯状電極3a、3b間にはフタロシアニン光導電層
5、配向層6a、液晶層7、配向層6bの各インピーダ
ンスが直列に介在することを示す。図6は、本実施例に
係る撮像素子1の入射光強度に対する1画素のインピー
ダンスの変化の一例を示す。すなわち、図6はフタロシ
アニン光導電層5、配向層6a、液晶層7、配向層6b
のインピーダンスの総和の変化を示し、横軸左側には光
像8の光強度が微弱で液晶分子が初期配列状態をほぼ保
持するときの静電容量の総和、横軸右側には光像8の光
強度が強くて液晶分子が十分再配列したときの静電容量
の総和が示されている。この図から、光像8の光強度が
変化した場合には、静電容量が15nF以上変化するこ
とが分かる。なお、図6におけるインピーダンス特性曲
線は、液晶層7の厚みが10μm、ビフェニル系液晶を
初め垂直配列させたときの一例である。また、フタロシ
アニン光導電層5に光像8が書込まれたとき、もしも光
導電層5の横方向の導電度によって光像8の分解能が低
下する場合には、少なくとも帯状電極3a、3bに対応
する部分を除いてフタロシアニン光導電層5にスリット
(溝)51a、51bを形成して、分解能を向上させる
ことができる。この場合には、フタロシアニン光導電層
5を成膜した後、少なくとも帯状電極3a、3bに対応
する部分を除いて光導電層5をエッチングしてスリット
を形成することができる。なお、スリットの空隙には絶
縁性樹脂などを充填して、光導電層5の横方向の電気的
絶縁性を高めると、一層高い解像度が得られる。また、
スリットを設ける代りに少なくとも帯状電極3a、3b
に対応する部分を除いてフタロシアニン光導電層5の表
面を黒色マスクして、マスクした部分では光導電層5の
比抵抗が低下しないようにしても、分解能を向上させる
ことができる。This phenomenon will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 5 shows an equivalent circuit of one pixel in the image sensor 1 according to the present embodiment, and the phthalocyanine photoconductive layer 5, the alignment layer 6a, the liquid crystal layer 7, and the like between the strip electrodes 3a and 3b connected to the external power supply. This shows that each impedance of the alignment layer 6b is interposed in series. FIG. 6 illustrates an example of a change in impedance of one pixel with respect to the intensity of incident light of the image sensor 1 according to the present embodiment. That is, FIG. 6 shows the phthalocyanine photoconductive layer 5, the alignment layer 6a, the liquid crystal layer 7, and the alignment layer 6b.
The left side of the horizontal axis indicates the change in the total sum of the capacitances when the light intensity of the light image 8 is weak and the liquid crystal molecules substantially maintain the initial alignment state. The sum of the capacitance when the light intensity is strong and the liquid crystal molecules are sufficiently rearranged is shown. From this figure, it can be seen that when the light intensity of the light image 8 changes, the capacitance changes by 15 nF or more. Note that the impedance characteristic curve in FIG. 6 is an example when the thickness of the liquid crystal layer 7 is 10 μm and the biphenyl-based liquid crystal is vertically aligned first. Further, when the optical image 8 is written on the phthalocyanine photoconductive layer 5, if the resolution of the optical image 8 is reduced due to the lateral conductivity of the photoconductive layer 5, at least the strip electrodes 3a and 3b are supported. The slits (grooves) 51a and 51b are formed in the phthalocyanine photoconductive layer 5 except for the portions to be formed, so that the resolution can be improved. In this case, after the phthalocyanine photoconductive layer 5 is formed, the slit can be formed by etching the photoconductive layer 5 except at least portions corresponding to the strip electrodes 3a and 3b. In addition, if the space between the slits is filled with an insulating resin or the like to increase the electrical insulation in the lateral direction of the photoconductive layer 5, higher resolution can be obtained. Also,
Instead of providing slits, at least strip electrodes 3a, 3b
The resolution can be improved even if the surface of the phthalocyanine photoconductive layer 5 is black-masked except for the portion corresponding to the above, and the specific resistance of the photoconductive layer 5 is not reduced in the masked portion.
【0015】次に、光像を読み出す場合について説明す
る。前述した低周波電圧を間欠的に遮断する。そして、
低周波電圧を印加しない間に、帯状電極3a、3bを順
次走査して、周波数が10〜100kHz程度の高周波
電圧を印加すると、帯状電極3a、3b間の画素別静電
容量を時系列の電気信号として出力させることができ
る。このようにして、書込まれた光像8の読み出しが終
了した後では、すべての帯状電極3a、3bに再び低周
波電圧を印加して、光像8を書込む。ここで、液晶分子
配列は低周波電圧を印加すると再配列するが、高周波電
圧を印加したときには再配列しない基本的性質を有す
る。本発明では、この液晶が有する基本的性質を巧に利
用することを特徴とするものである。すなわち、本発明
では撮像素子1に書込まれた光像8を読み取る場合に、
液晶層7の液晶分子配列を変形させない高周波電圧を利
用して、画素別静電容量のみ検出して、出力させるもの
である。したがって、この出力された時系列信号には、
画素別イメージ情報が含まれているため、この時系列の
信号を図示しない別設の表示装置、たとえば液晶表示装
置やブラウン管(CRT)、プラズマ表示装置(PD
P)などに入力すると、光書込み像8を再生、表示する
ことができる。なお、撮像素子1では書込み像8の明暗
に対応して光導電層5の比抵抗および液晶分子の配向状
態が可逆的に変化するので、書込み光像8が消失した場
合あるいは新しく光像8を書込む場合に、消去信号を必
要としない。Next, a case where an optical image is read will be described. The aforementioned low-frequency voltage is intermittently cut off. And
When the band-shaped electrodes 3a and 3b are sequentially scanned while a low-frequency voltage is not applied, a high-frequency voltage having a frequency of about 10 to 100 kHz is applied. It can be output as a signal. After the reading of the written optical image 8 is completed, a low-frequency voltage is applied again to all the strip electrodes 3a and 3b, and the optical image 8 is written. Here, the liquid crystal molecule arrangement has a basic property of rearranging when a low frequency voltage is applied, but not rearranging when a high frequency voltage is applied. The present invention is characterized by skillfully utilizing the basic properties of the liquid crystal. That is, in the present invention, when reading the optical image 8 written on the image sensor 1,
Using a high-frequency voltage that does not deform the liquid crystal molecule arrangement of the liquid crystal layer 7, only the capacitance for each pixel is detected and output. Therefore, the output time-series signal includes
Since the image information for each pixel is included, the time-series signals are not shown in a separate display device such as a liquid crystal display device, a cathode ray tube (CRT), or a plasma display device (PD).
When input to P) or the like, the optically written image 8 can be reproduced and displayed. Since the specific resistance of the photoconductive layer 5 and the alignment state of the liquid crystal molecules are reversibly changed in the image sensor 1 in accordance with the brightness of the writing image 8, the writing light image 8 disappears or a new light image 8 is formed. When writing, no erase signal is required.
【0016】次に、本発明に係る撮像素子1を利用した
撮像装置の一例について説明する。図7は、この撮像装
置のブロック図を示す。この実施例では、光像を書込む
ため32Hzの低周波電圧を使用し、書込まれた光像を
読み出すため46kHzの高周波電圧を使用した。した
がって、この撮像装置は、上記32Hzの低周波電圧を
出力する発生器111と上記46kHzの高周波電圧を
出力する発生器112とを内蔵する電圧発生器11と、
電気弁12〜14と、インバータ15と、カウンタ16
およびフリップフロップ回路17を内蔵する周波数切替
回路18と、本発明の撮像素子1を駆動するためのデコ
ーダ回路19およびドライバ回路20〜21と、周波数
変換器22と、破線で囲まれた別設の表示装置30のデ
コーダ回路23によって構成される。Next, an example of an image pickup apparatus using the image pickup device 1 according to the present invention will be described. FIG. 7 shows a block diagram of this imaging device. In this example, a low frequency voltage of 32 Hz was used to write an optical image, and a high frequency voltage of 46 kHz was used to read a written optical image. Therefore, the imaging apparatus includes a voltage generator 11 including the generator 111 that outputs the low-frequency voltage of 32 Hz and the generator 112 that outputs the high-frequency voltage of 46 kHz.
Electric valves 12 to 14, inverter 15, counter 16
And a frequency switching circuit 18 having a built-in flip-flop circuit 17, a decoder circuit 19 and driver circuits 20 to 21 for driving the image sensor 1 of the present invention, a frequency converter 22, and another It is constituted by the decoder circuit 23 of the display device 30.
【0017】先ず撮像素子1に光像を書込む場合につい
て説明する。発振器111から出力される32Hzの低
周波電圧は電気弁12に加えられる。ここで、カウンタ
16とフリップフロップ回路17を介して、負のパルス
電圧がインバータ15に印加されると、電気弁12が導
通して、低周波電圧発生器111から出力された32H
zの低周波電圧が本発明の撮像素子1を駆動するための
デコーダ回路19に導入される。そして、デコーダ回路
19は撮像素子1の帯状電極3a、3bを同時に全部選
択する制御パルスをドライバ回路20、21に印加する
結果、32Hzの低周波電圧が撮像素子1のすべての帯
状電極3a、3bに印加される。したがって、撮像素子
1は光像が書込まれる場合にスタティック駆動されるか
ら、低い駆動電圧で十分動作し、液晶分子が再配列する
ときの応答速度は速い。First, a case where an optical image is written to the image pickup device 1 will be described. The low frequency voltage of 32 Hz output from the oscillator 111 is applied to the electric valve 12. Here, when a negative pulse voltage is applied to the inverter 15 via the counter 16 and the flip-flop circuit 17, the electric valve 12 is turned on, and 32H output from the low-frequency voltage generator 111 is output.
The low frequency voltage of z is introduced to a decoder circuit 19 for driving the image sensor 1 of the present invention. Then, the decoder circuit 19 applies a control pulse to the driver circuits 20 and 21 for simultaneously selecting all of the strip electrodes 3a and 3b of the image sensor 1, and as a result, a low frequency voltage of 32 Hz is applied to all of the strip electrodes 3a and 3b of the image sensor 1. Is applied to Therefore, since the imaging device 1 is statically driven when an optical image is written, it operates sufficiently with a low driving voltage, and the response speed when the liquid crystal molecules are rearranged is fast.
【0018】次に、撮像素子1に書込まれた光像を読み
出す場合について説明する。カウンタ16およびフリッ
プフロップ回路17を介して、適宜間欠的に正のパルス
電圧が電気弁13、14に印加されると、電気弁13、
14が導通して、高周波電圧発生器112から出力され
た46kHzの高周波電圧が本発明の撮像素子1を駆動
するためのデコーダ回路19に入力される。デコーダ回
路19は、撮像素子1の帯状電極3a、3bを順次走査
する制御パルスをドライバ回路20、21に印加する。
その結果、帯状電極3a、3bには46kHzの高周波
電圧が順次印加され、各画素のインピーダンスの大、小
に対応して通電する。この46kHzの高周波電流は、
各画素別のイメージ情報を含んだ時系列信号として取り
出すことができ、時系列信号は電気弁14を介して出力
される。したがって、この時系列信号を別設の表示装置
30に導入すると、撮像素子1に書込まれた光像を再
生、表示することができる。なお、撮像素子1において
帯状電極3a、3bからなるマトリクス電極の構成は、
撮像素子1に書込まれたイメージ情報を時系列信号とし
て出力させるために、必要不可欠なものである。しか
し、別設の表示装置30が液晶表示装置の場合には、液
晶は46kHzの時系列信号に対して応答しない。そこ
で、液晶表示装置を利用して再生する場合には、電気弁
14を介して出力された時系列信号を周波数変換器22
に導入し、周波数が16〜64Hz程度の低周波の時系
列信号に変換して、破線で囲まれた別設の液晶表示装置
30のデコーダ回路23に導入する。Next, the case where the optical image written in the image sensor 1 is read will be described. When a positive pulse voltage is applied intermittently to the electric valves 13 and 14 via the counter 16 and the flip-flop circuit 17, the electric valves 13 and 14
14 becomes conductive, and the high-frequency voltage of 46 kHz output from the high-frequency voltage generator 112 is input to the decoder circuit 19 for driving the imaging device 1 of the present invention. The decoder circuit 19 applies control pulses for sequentially scanning the strip electrodes 3a and 3b of the image sensor 1 to the driver circuits 20 and 21.
As a result, a high-frequency voltage of 46 kHz is sequentially applied to the strip electrodes 3a and 3b, and current is supplied according to the magnitude of the impedance of each pixel. This 46 kHz high frequency current is
It can be extracted as a time-series signal including image information for each pixel, and the time-series signal is output via the electric valve 14. Therefore, when this time-series signal is introduced into the separate display device 30, the optical image written in the image sensor 1 can be reproduced and displayed. The configuration of the matrix electrode including the strip electrodes 3a and 3b in the imaging device 1 is as follows.
It is indispensable to output the image information written in the image sensor 1 as a time-series signal. However, when the separate display device 30 is a liquid crystal display device, the liquid crystal does not respond to a time-series signal of 46 kHz. Therefore, when reproducing using a liquid crystal display device, the time series signal output through the electric valve 14 is
And converts the signal into a low-frequency time-series signal having a frequency of about 16 to 64 Hz, and then introduces the signal into a decoder circuit 23 of a separate liquid crystal display device 30 surrounded by a broken line.
【0019】以上詳しく説明したように、本発明の撮像
素子および撮像装置では、光像を書込む場合にスタティ
ック駆動されるため、従来のマルチプレキシング駆動さ
れる単純マトリクス形液晶表示素子に比べて低い駆動電
圧で十分動作し、液晶分子が再配列するときの応答速度
が比較的速い。また、本実施例の撮像素子では、書込ま
れた光像を直接視認しない場合に、液晶材料の光学的異
方性を問題にすることなく、単に液晶分子の長軸方向と
短軸方向の誘電率異方性がなるべく大きい液晶材料を利
用することができて、十分低い動作電圧で、十分速い応
答速度を達成できる。さらに、図6示の静電容量特性を
改善することも可能になる。As described above in detail, the image pickup device and the image pickup apparatus of the present invention are driven statically when writing an optical image, and therefore have a lower cost than a conventional multiplex-driven simple matrix type liquid crystal display device. It operates satisfactorily with the driving voltage, and has a relatively high response speed when the liquid crystal molecules rearrange. In the imaging device of this embodiment, when the written optical image is not directly viewed, the optical anisotropy of the liquid crystal material does not matter and the liquid crystal molecules can be simply viewed in the major axis direction and the minor axis direction. A liquid crystal material having as large a dielectric anisotropy as possible can be used, and a sufficiently high response speed can be achieved at a sufficiently low operating voltage. Further, the capacitance characteristics shown in FIG. 6 can be improved.
【0020】従来一般に多用されてきた無機の光導電物
質では、暗抵抗が低い材料であるか、所望の波長感度が
得られないなど幾多未解決の課題があった。本発明の撮
像素子では、フタロシアニン光導電層を用いているの
で、光像が入射しない場合には暗抵抗が十分高くて、液
晶層には殆ど電界が印加されない。また、光像が入射し
た場合には光抵抗が十分低下するため、液晶層に高い電
界が作用して液晶分子を再配列させることができるの
で、従来の課題を一挙に解決するものである。The inorganic photoconductive material which has been widely used in the past has had many unsolved problems such as a material having a low dark resistance or a desired wavelength sensitivity cannot be obtained. Since the phthalocyanine photoconductive layer is used in the image sensor of the present invention, the dark resistance is sufficiently high when no light image is incident, and almost no electric field is applied to the liquid crystal layer. In addition, when an optical image is incident, the optical resistance is sufficiently reduced, and a high electric field acts on the liquid crystal layer, so that the liquid crystal molecules can be rearranged, thereby solving the conventional problems at once.
【0021】本発明は、もとより光導電層の構成方法や
電極の形状、液晶分子の配向材料や初期配向形態、液晶
材料など上述の実施例によって限定されるものでなく、
書込み光像に対して電極間のインピーダンス変化が大き
く、このインピーダンスの変化を時系列信号として効率
よく取り出すことができるものであるならば、勿論、実
施態様の適宜変更が可能であって、本発明の思想をいさ
さかも変更するものではない。The present invention is not limited by the above-described embodiments, such as the method of forming the photoconductive layer, the shape of the electrodes, the alignment material and initial alignment of liquid crystal molecules, and the liquid crystal material.
As long as the change in impedance between the electrodes with respect to the writing light image is large and the change in impedance can be efficiently extracted as a time-series signal, it is, of course, possible to appropriately change the embodiment. It does not change the philosophy in any way.
【0022】[0022]
【発明の効果】本発明の撮像素子および撮像装置では、
フタロシアニン光導電層を用いているので、光像が入射
しない場合には暗抵抗として10 14 Ω・cm程度えら
れるので十分高く、液晶層には殆ど電界が印加されな
い。また、光像が入射した場合には光抵抗が10 5 Ω・
cm程度まで低下するため、液晶層には高い電界が作用
して液晶分子を再配列させることができ、従来から多用
されてきた無機の光導電層に比べて光書込み特性が極め
て向上する。また、液晶分子を一様に初期配列させてお
いて、光像を書込む場合にはスタティック駆動し、書込
まれた光像を読み出す場合にはマルチプレキシング駆動
するもので、従来前例をみないものである。そして、光
像を書込む場合にスタティック駆動するために、従来の
マルチプレキシング駆動方式の単純マトリクス形液晶表
示素子と比較して低い駆動電圧で十分動作し、液晶分子
が再配列するときの応答速度は比較的速い。また、本実
施例の撮像素子では、書込まれた光像を直接視認しない
ので、液晶材料の光学的異方性を問題にすることなく、
単に液晶分子の長軸方向と短軸方向の誘電率異方性が比
較的大きい液晶材料を利用することができ、十分低い動
作電圧で、十分速い応答速度を達成することができる。According to the image pickup device and the image pickup apparatus of the present invention,
Since a phthalocyanine photoconductive layer is used, when an optical image is not incident, a dark resistance of about 10 14 Ω · cm is obtained, which is sufficiently high, and almost no electric field is applied to the liquid crystal layer. When an optical image is incident, the optical resistance is 10 5 Ω ·
cm, a high electric field acts on the liquid crystal layer to allow the liquid crystal molecules to be rearranged, so that the optical writing characteristics are significantly improved as compared with the inorganic photoconductive layer which has been frequently used in the past. In addition, the liquid crystal molecules are uniformly arrayed, and static driving is performed when an optical image is written, and multiplexing driving is performed when a written optical image is read. Things. In addition, in order to perform static driving when writing an optical image, it operates sufficiently at a lower driving voltage compared to a conventional multiplex driving type simple matrix type liquid crystal display element, and has a response speed when liquid crystal molecules are rearranged. Is relatively fast. Further, in the image pickup device of the present embodiment, the written optical image is not directly visually recognized, so that the optical anisotropy of the liquid crystal material does not matter,
A liquid crystal material having a relatively large dielectric anisotropy in the major axis direction and the minor axis direction of the liquid crystal molecules can simply be used, and a sufficiently high response speed can be achieved with a sufficiently low operating voltage.
【0023】また、書込まれた光像を読み出す場合に
は、マトリクス構成の電極を順次走査して、かつ、高周
波電圧を印加して、液晶分子配列を変形させることな
く、画素別インピーダンスを時系列信号として出力する
ものであるから、マトリクス電極を単に1回走査するだ
けで読み出すことができる。そして、それに要する時間
は極めて短く、光書込み像が移動または変化する場合で
あっても、常に光像を追跡することができる。この点の
動作機能は、従来のマルチプレキシング駆動方式の単純
マトリクス形液晶表示素子に比べて全く異なるため、本
発明では特有の作用効果を奏する。また、構造が極めて
単純であるため、安価に製造でき、高信頼性が期待でき
る。消費電力も僅少である。そのため、本発明の撮像素
子は、適当な電池または太陽電池で駆動することができ
る。When reading out the written optical image, the electrodes of the matrix structure are sequentially scanned and a high-frequency voltage is applied to change the impedance of each pixel without changing the liquid crystal molecular arrangement. Since it is output as a series signal, it can be read by simply scanning the matrix electrode once. The time required for this is extremely short, and the optical image can always be tracked even when the optically written image moves or changes. The operation function in this point is completely different from that of the conventional multiplex driving type simple matrix type liquid crystal display device, and therefore, the present invention has a specific operation and effect. Further, since the structure is extremely simple, it can be manufactured at low cost and high reliability can be expected. Power consumption is also low. Therefore, the imaging device of the present invention can be driven by an appropriate battery or a solar cell.
【0024】ところで、従来の撮像管または撮像素子を
用いた撮像装置では、装置の構成が複雑化した。特に、
赤外像を撮像する場合には、従来一般に撮像管が利用さ
れてきたが、赤外撮像管自体が高価であるほか、駆動電
圧が相当に高いため駆動回路の完全LSI化が困難、消
費電力が比較的多いため、電池や太陽電池で駆動するこ
とができないなどの欠点があった。また、赤外像を撮像
する固体撮像素子は現存していない。このような従来の
撮像管または撮像素子に対して、本発明の撮像素子およ
び撮像装置は、上述したように低電圧・低消費電力動
作、安価、高信頼性、赤外の撮像が可能であるため、広
く一般家庭用のセキュリティシステムに導入することが
できて、防犯や火災などの警備に対して多大の有益な効
果を奏するものである。Incidentally, in a conventional image pickup apparatus using an image pickup tube or an image pickup device, the structure of the apparatus has become complicated. In particular,
In the case of capturing an infrared image, the image pickup tube has been generally used in the past. However, the infrared image pickup tube itself is expensive, and the driving voltage is considerably high, so that it is difficult to realize a complete LSI of the drive circuit, and power consumption is low. However, there were drawbacks such as the inability to be driven by a battery or a solar cell because of the relatively large number. Further, there is no solid-state imaging device that captures an infrared image. Compared with such a conventional image pickup tube or image pickup device, the image pickup device and the image pickup apparatus of the present invention can perform low-voltage / low-power-consumption operation, low-cost, high reliability, and infrared image pickup as described above. Therefore, it can be widely introduced into general home security systems, and has a great effect on security such as crime prevention and fire.
【図1】本発明に係る撮像素子の一実施例を模式的に示
した断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of an image sensor according to the present invention.
【図2】本発明に係る撮像素子の一実施例を模式的に示
した分解斜視図。FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing one embodiment of the image sensor according to the present invention.
【図3】本発明に係る撮像素子の動作を模式的に示した
断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the operation of the imaging device according to the present invention.
【図4】本発明に係る撮像素子の分光感度の一例を示す
特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of the spectral sensitivity of the image sensor according to the present invention.
【図5】本発明に係る撮像素子の1画素の等価回路図。FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of one pixel of the image sensor according to the present invention.
【図6】本発明に係る撮像素子の1画素のインピーダン
ス変化の一例を示す特性図。FIG. 6 is a characteristic diagram showing an example of a change in impedance of one pixel of the image sensor according to the present invention.
【図7】本発明に係る撮像装置の一実施例を示すブロッ
ク図。FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of an imaging device according to the present invention.
1 撮像素子 2a 電極基板 2b 電極基板 3a 帯状電極 3b 帯状電極 5 フタロシアニン光導電層 51a スリット 51b スリット 6a 液晶分子配向層 6b 液晶分子配向層 7 液晶層 8 光書込み像 11 電圧発生器 18 周波数切替回路 22 周波数変換器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image sensor 2a Electrode substrate 2b Electrode substrate 3a Strip electrode 3b Strip electrode 5 Phthalocyanine photoconductive layer 51a Slit 51b Slit 6a Liquid crystal molecule alignment layer 6b Liquid crystal molecule alignment layer 7 Liquid crystal layer 8 Optical writing image 11 Voltage generator 18 Frequency switching circuit 22 Frequency converter
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 恭弘 東京都渋谷区富ケ谷2丁目28番4号 学 校法人東海大学内 (56)参考文献 特開 昭59−216126(JP,A) 特開 平1−319734(JP,A) 特許2669253(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01J 1/00 - 1/60 G02F 1/13 H01L 31/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Yasuhiro Yamamoto 2-28-4 Tomigaya, Shibuya-ku, Tokyo Inside Tokai University (56) References JP-A-59-216126 (JP, A) 1-319734 (JP, A) Patent 2666953 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01J 1/00-1/60 G02F 1/13 H01L 31/08
Claims (4)
かつ対向させてなる1対の透明な電極基板を備え、 少なくとも前記電極基板の一方の内向面にはフタロシア
ニン光導電層を設け、 前記電極基板の間には液晶層を挟持させるとともに液晶
分子を一様に初期配列させて、 前記フタロシアニン光導電層に光書込み像を入射して、
前記液晶分子を再配列させたときに生じた前記電極間の
画素別インピーダンスを光像の電気信号として出力する
ことを特徴とする撮像素子。1. A plurality of strip-shaped electrodes, comprising a pair of transparent electrode substrates, wherein said electrodes are orthogonal and opposed to each other, and a phthalocyanine photoconductive layer is provided on at least one inward surface of said electrode substrate. A liquid crystal layer is sandwiched between the electrode substrates and liquid crystal molecules are uniformly arranged in the initial stage, and an optically written image is incident on the phthalocyanine photoconductive layer,
An image sensor, wherein the pixel-by-pixel impedance between the electrodes generated when the liquid crystal molecules are rearranged is output as an electric signal of a light image.
くとも前記電極に対応する部分を除外してスリットが形
成されていることを特徴とする請求項1記載の撮像素
子。2. The imaging device according to claim 1, wherein a slit is formed in the phthalocyanine photoconductive layer except at least a portion corresponding to the electrode.
かつ対向させてなる1対の透明な電極基板を備え、少な
くとも前記電極基板の一方の内向面にはフタロシアニン
光導電層を設け、前記電極基板の間には液晶層を挟持さ
せるとともに液晶分子を一様に初期配列させて、前記フ
タロシアニン光導電層に光書込み像を入射して、前記液
晶分子を再配列させたときに生じた前記電極間の画素別
インピーダンスを光像の電気信号として出力する撮像素
子と、 前記撮像素子に光像を書込むための低周波数電圧と、前
記電極間の画素別インピーダンスを電気信号として取り
出すための高周波数電圧とを出力する電圧発生器と、 前記低周波数電圧と高周波数電圧とを適宜切換えて出力
する周波数切換回路とから構成されたことを特徴とする
撮像装置。3. A plurality of strip-shaped electrodes, comprising a pair of transparent electrode substrates, wherein the electrodes are orthogonal and opposed to each other, and a phthalocyanine photoconductive layer is provided on at least one inward surface of the electrode substrates. A liquid crystal layer was sandwiched between the electrode substrates and the liquid crystal molecules were uniformly aligned, and an optical writing image was incident on the phthalocyanine photoconductive layer, and the liquid crystal molecules were rearranged. An image sensor that outputs the pixel-by-pixel impedance between the electrodes as an electrical signal of an optical image, a low-frequency voltage for writing an optical image to the image sensor, and a pixel-by-pixel impedance between the electrodes that are extracted as an electrical signal. An imaging apparatus comprising: a voltage generator that outputs a high frequency voltage; and a frequency switching circuit that appropriately switches and outputs the low frequency voltage and the high frequency voltage.
かつ対向させてなる1対の透明な電極基板を備え、少な
くとも前記電極基板の一方の内向面にはフタロシアニン
光導電層を設け、前記電極基板の間には液晶層を挟持さ
せるとともに液晶分子を一様に初期配列させて、前記フ
タロシアニン光導電層に光書込み像を入射して、前記液
晶分子を再配列させたときに生じた前記電極間の画素別
インピーダンスを光像の電気信号として出力する撮像素
子と、 前記撮像素子に光像を書込むための低周波数電圧と、前
記電極間の画素別インピーダンスを電気信号として取り
出すための高周波数電圧とを出力する電圧発生器と、 前記低周波数電圧と高周波数電圧とを適宜切換えて出力
する周波数切換回路と、 前記撮像素子から読み出した出力信号を他の液晶表示装
置に加えて表示させるための周波数変換器とから構成さ
れたことを特徴とする撮像装置。4. A plurality of strip-shaped electrodes, comprising a pair of transparent electrode substrates having the electrodes orthogonal and opposed to each other, a phthalocyanine photoconductive layer provided on at least one inward surface of the electrode substrates, A liquid crystal layer was sandwiched between the electrode substrates and the liquid crystal molecules were uniformly aligned, and an optical writing image was incident on the phthalocyanine photoconductive layer, and the liquid crystal molecules were rearranged. An image sensor that outputs the pixel-by-pixel impedance between the electrodes as an electrical signal of an optical image, a low-frequency voltage for writing an optical image to the image sensor, and a pixel-by-pixel impedance between the electrodes that are extracted as an electrical signal. A voltage generator that outputs a high-frequency voltage, a frequency switching circuit that appropriately switches and outputs the low-frequency voltage and the high-frequency voltage, and an output signal that is read from the image sensor. An imaging device comprising: a liquid crystal display device; and a frequency converter for display.
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| JP2669253B2 (en) | 1992-02-28 | 1997-10-27 | 日本ビクター株式会社 | Image sensor |
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- 1992-02-28 JP JP07594992A patent/JP3149257B2/en not_active Expired - Fee Related
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