JP4581058B2 - 電圧の存在を表する液晶インジケータ - Google Patents

Description

本発明の主題は、電気の導線及び装置において電圧の存在を表示するための液晶デバイスである。このデバイスは、液晶ディスプレイの形態を有しており、電圧の存在、特に中電圧及び高電圧システム電圧の存在を表示するために使用される。

電圧の存在を検知し且つ表示するために液晶ディスプレイを使用することは、数多くのソリューションから、既に知られている。例を挙げると、米国特許公報第４，１１２，３６１号には、液晶電圧計が開示されている。この電圧計では、ネマチック液晶が一対の半透明電極の間に配置され、それらの半透明電極は、偏光基板の表面の上に堆積されている。一方の電極は、薄い抵抗性レイヤであり、もう一方の電極は導電レイヤである。直流（ＤＣ）電圧の電源は、上記抵抗性の電極の両端部に接続され、上記導電性の電極は、グランドに接続される。上記偏光基板の一つの表面上には、抵抗性のフィルムを備え、上記電極とグランドの間に発生する電圧の測定値を表示する適切なスケールが配置されている。

非接触式の静電電圧センサ、これは、電気的に帯電した表面上に発生する電圧を検出するものであるが、他の米国特許公報第４、７８６、８５８号から、既に知られている。このセンサは、二つの電極を備えた液晶セルを有し、その内の一つが、機械的にコントロールされるダイアフラムを有するキャパシタを介して、電圧の測定対象の帯電した表面に電気的に結合され、もう一方は、グランドに接続されている。上記のダイアフラムは、基準電圧源に接続されている。それに加えて、チャージング電圧は、セルを予め定められた電圧にチャージするため、液晶セルの第一の電極に直接接続されている。

これらの提示されたデバイスは、中電圧及び高電圧システムにおいて交流（ＡＣ）電圧の存在を検出しおよび／または表示するために使用することはできない。特に、米国特許公報第４，１１２，３６１号に記載されているデバイスは、使用される液晶セルの閾値電圧と比べて高くない直流電圧の測定に、主として使用されるものである。交流電圧の測定は、測定される電圧と同じ位相の基準交流電圧が供給される時にのみ、上記のデバイスを用いて可能である。中電圧及び高電圧システムにおいて、そのような基準電圧を供給が必要となることは、著しい困難を伴う。

これに対して、米国特許公報第４、７８６、８５８号に記載されているデバイスは、電子写真式のデバイスの感光性要素上に蓄積された静電気の電荷により生ずる直流電圧の測定に適用することができる。従って、交流電圧を測定することは意図されていない。更に、中電圧及び高電圧の電圧装置において、静電気の電荷は導体の表面に制御困難な状態で蓄積される。従って、そのようなデバイスを用いてなされた測定結果は役に立たない。

様々なタイプの液晶セル及びディスプレイが、交流電圧及び電界に対して直接的な感度を示す。所定の閾値を超える交流電圧が液晶セルの電極に加えられたとき、それは、液晶セルの内部に、その光学的性質を変化させる強さの静電場を発生させる。そのような電圧を与えることは、液晶セルの中を、加えられた電圧の値及び液晶セルの抵抗及び容量特性に依存する強さの電流が通ることにも関係する。液晶ディスプレイにおいて、電極の形状を適当に調整することによって、局在化されたセルの断片に電圧をかけ、それにより、目視可能なコントラストを得ることが可能である。

ＴＮ（ツイステッド・ネマチック）タイプの典型的な液晶セルでは、最大の光学的効果を得るために必要となる交流電圧の閾値は、周波数約５０Ｈｚにおいて、約２Ｖ・ＲＭＳ（ＲＭＳ＝２乗平均）である。この閾値電圧のとき、単位表面積当たり約１．５μｍＡ／ｃｍ^２ＲＭＳの電流が、液晶セルの中を流れる。ＰＤＬＣ（ポリマー分散液晶）タイプの典型的な液晶セルでは、対応する閾値電流の強度は、周波数約５０Ｈｚにおいて、単位表面積当たり約１５μｍＡ／ｃｍ^２ＲＭＳである。

液晶セル及びディスプレイのための交流電圧についての上記閾値の存在は、それらを交流電圧の非接触式の検出に使用することを可能にする。特に、交流電圧に接続された全ての導体の近傍には交流電界が発生し、この交流電界はまた、その導体の表面を通る電流を生じさせる。そのような容量性電流は、電界の方向に対して平行な方向に流れる。容量性電流の流れる方向に対して垂直な表面積の単位面積当たりの電流（Ｉ）のＲＭＳ強度は、次の式で表わされる：
Ｉ／Ｓ＝２πＶ・εｏ・ε・Ｅ
ここで、Ｖは周波数、
εｏは、真空の誘電率、
εは、その材料の誘電率、
Ｅは、電界強度のＲＭＳ値。

そのような容量性電流は、それを液晶セルまたはディスプレイを直接駆動するために使用することによって、その起源となる電圧の存在を表示するために使用することが可能である。その場合、液晶セルまたはディスプレイの光学的性質の変化が、特定の閾値を超える電圧の存在を表示することになる。

生きている導線の回りに発生する電界により発生する容量性電流を、インジケータの駆動に使用するため、電界の方向に垂直な平面に配置されたフラットな導電性要素の形態の集電電極が、代表的には使用される。この集電電極の表面領域は、電圧を表示するとともに、インジケータの十分な感度を確保するためには、液晶要素を駆動して活性化するために十分な面積を有していなければならない。

電界の方向に対して平行に配置された集電電極もまた、インジケータを駆動することができる。しかしながら、電極のそのような配置は、電界の局所的な増大を招き、放電の原因となり、電力装置に対して不利な影響を及ぼすことになる。

活線を検知する表示器が、日本の特許公開公報第６１−００３０６９号から知られている。このデバイスは、液晶ディスプレイの閾値電圧を用いて、生きている導線の近くの電界を検知するために意図されている。既知の二つの電極の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に、二つの追加の電極が設けられ、その中の一方は当該ディスプレイのフロント側に固定され、もう一方はリア側に固定される。ここで、リア側とは、その近傍での電界の存在が調べられる対象物の表面上に配置される方を意味している。

ディスプレイの上記二つの電極は、追加の電極のそれぞれがＬＣＤの異なる電極に接続されるような状態で、追加の電極と電気的に接続される。これらの追加の電極のために、調べられる対象物の電界によって生じる、ディスプレイの液晶要素の二つの電極の間の電位差が、ディスプレイの閾値を超える。調べられる対象物が活きているとき、このディスプレイが電圧の存在を表示し、それをディスプレイのウインドウの中に見ることができる。この提示されたソリューションにおいて、電圧の存在を検知するために十分なデバイス感度が、このディスプレイに追加の外部集電電極を接続することによって得られる。

電圧の存在を表示するために使用される他のディスプレイが、日本の出願公開公報第６３−０４４１７３号から知られている。日本の出願公開公報第６１−００３０６９号に記載されているデバイスと同様に、このデバイスは、液晶ディスプレイと、二つの追加の集電電極とを備え、それらの電極の内の一つは、当該ディスプレイの一方の電極（表示電極）に電気的に接続され、他の一つは、透明であって、ディスプレイの表面上に直接配置されていて、それによって当該ディスプレイのもう一方の電極（共通電極）に電気的に接続されている。このソリューションにおいて、追加の集電の表面領域を、ディスプレイの表示電極の表面領域に対して適切な大きさに設定することによって、デバイスの十分な感度が実現される。

米国特許公報第４，８１８，０７２号及び第４，８３８，６５３号は、二つともレイケム社（Raychem Corporation）から出願されたものであるが、電気ケーブルまたは装置の中の電圧を検知するため、および／または、電気デバイスまたは装置の近傍に発生する電界を検知するためのデバイスを提供している。このデバイスは、液晶ディスプレイの形態をとり、この液晶ディスプレイは、液晶セルであって、その電極は、互いに電気的に分離されたフラットなセグメントとして形作られている。これらの電極は、互いに平行な二つの基板レイヤの上に堆積され、それらは、一方の基板レイヤの上に堆積された各セグメントの断片が、もう一方の基板レイヤの上に堆積されたセグメントの断片の少なくとも一つと重なり合うように配置されている。

上記二つの基板レイヤの、これらの重なり合っているセグメントの断片がディスプレイの液晶要素を構成し、それらの液晶要素は、互いに直列に電気的に接続されている。第一の液晶要素は、非駆動状態において、このセルの液晶要素の相互のキャパシタンスと比べて、より低い電気的なキャパシタンスを有している。第二の液晶要素は、第一の液晶要素に直列に接続され、第二の液晶要素と基本的に同じサイズを有し、且つ、そのキャパシタンスは、非駆動状態において、駆動状態における第一の液晶要素のキャパシタンスと比べてより低い。

このソリューションにおいて、液晶要素を直列に接続することは、ディスプレイの所定の表面領域を、日本の出願公開公報第６１−００３０６９号及び第６３−０４４１７３号により提供されるソリューションと比べて、低い電流で活性化することを可能にする。

それにも拘わらず、導電性セグメントの表面領域が小さいために、電界に対するデバイスの感度が低く、特に、このディスプレイが電界の方向に対して垂直な平面内に配置された場合に、感度が低い。このディスプレイが電界の方向に対して平行な平面内に配置された場合、インジケータの感度が増大するが、そのような配置は、電力装置に使用する場合には推奨できない。その理由は、放電を生じさせる可能性が有るからである。

電界の光電センサが、日本の出願公開公報第１０−２６０２１２から知られている。この光電センサは、直列に容量的に接続され、重なり合う電極の間に配置された液晶を備えている。この光電センサはまた、ダイポール・アンテナを備え、このダイポール・アンテナは電極と電気的に接続されている。このソリューションにおいて、ＬＣＤに対して十分に大きなサイズを有する追加的なダイポール・アンテナを接続することによって、デバイスの十分な感度が実現される。

以上に挙げた全てのソリューションの欠点は、それらを電力装置で使用した場合、十分なデバイスの感度を得るためには、次のいずれかが必要になることである：ディスプレイ自体と比べて遥かに大きいＬＣＤに追加的な外部要素を取り付けること；あるいは、電圧または電界の表示の間、ディスプレイの中で活性化される表面のサイズに対して、ディスプレイのサイズがかなり大きくなること；あるいは、ディスプレイを電界の方向に対して平行な平面の中に配置すること（これは放電の原因となる）。

本発明の第一の実施形態に基づく受動的な液晶電圧インジケータは、
第一の基板レイヤを備え、その表面の上には、第一の導電レイヤが堆積され、
第一の基板レイヤに対して平行な第二の基板レイヤを備え、その表面の上には、第一の導電レイヤに向かい合う第二の導電レイヤが堆積され、
前記導電レイヤの少なくとも一つは透明であり、
更に、これらの基板レイヤの間に配置された中間レイヤを備え、この中間レイヤは、液晶を有し、交流電界中でその光学的性質を変える構造を備え、
上記導電レイヤのそれぞれは、互いに接触しない少なくとも二つのセグメントに分割され、
当該インジケータは、下記特徴を備える：
第二の基板レイヤの上に堆積された第二の導電レイヤのセグメントは、一つのセグメントが、この導電レイヤの他のより小さいセグメントのそれぞれと比べて大きいように形成され、これに対して、第一の基板レイヤの上に堆積された第一の導電レイヤのセグメントは、第二の導電レイヤの前記より小さいセグメントと同様な形状に形成されている。

上記二つの導電レイヤのセグメントは、下記のように構成されている：
第一の導電レイヤの一つのエンド・セグメントは、インジケータの外部電気端子となる端子を備え、第二の導電レイヤの前記より小さい一つのセグメントの表面の断片に向かい合うように配置され、
第一の導電レイヤの他のセグメントは、第一の導電レイヤの第二のエンド・セグメントを除いて、順番に配置され、それぞれが、第二の導電レイヤの隣接する前記より小さい二つのセグメントの表面の断片に向かい合っている。

第一の導電レイヤの第二のエンド・セグメントは、第二の導電レイヤの前記より小さいセグメントの表面の断片に向かい合うように配置され、且つ、このレイヤの前記より大きいセグメントの表面の断片に向かい合っている。

本発明の第二の実施形態に基づく、液晶電圧インジケータは：
第一の基板レイヤを備え、その表面の上には、導電性セグメントが、互いに電気的に切り離されて堆積され、
第一の基板レイヤに対して平行な第二の基板レイヤを備え、その表面の上には、導電性セグメントが、互いに電気的に切り離されて堆積され、
前記基板レイヤ及びその上に堆積された前記セグメントの少なくとも一つは、少なくとも部分的に透明であり、
更に、前記導電性セグメントを備えた前記基板レイヤの間に配置された中間液晶レイヤを備え、且つ、
上記二つの基板レイヤの上の導電性セグメントは、下記の様に構成されており：
一方の基板レイヤの上に堆積された各セグメントの断片が、第二の基板レイヤの上に堆積された少なくとも一つのセグメントの断片と重なり合い、且つ、
上記二つの基板レイヤの導電性セグメントの重なり合っている断片が、前記中間液晶レイヤの一部とともにインジケータの液晶要素を形成し、それらは直列に電気的に接続され、それによって、一つの液晶要素が次の液晶要素に共通の導電性セグメントを介して電気的に接続されるように構成され、且つ、
全ての液晶要素が、前記二つの基板レイヤに対して平行な断面内で、電圧が存在する場合にその存在を表示する表示図形を共同で形成し、且つ、
前記導電性セグメントの一つに、前記中間液晶レイヤの領域の外側に伸びる端子が接続されている。

液晶電圧インジケータは下記特徴を備える：
前記表示図形の領域の外側において、基板レイヤの表面上に位置している前記導電性セグメントの全領域は、当該インジケータの集電電極となり、且つ、
前記液晶要素は、前記基板レイヤの一つの平面上への一つの液晶要素の投影面が、表示された表示図形の外側の輪郭の境界を成すストリップの形状を有するように、その形状が構成され、且つ、このストリップの両端のエッジ部は、前記中間液晶レイヤのエッジの近傍に位置しており、
これに対して、その他の液晶要素の投影面は、このストリップによって境界が定められる表示図形の範囲内に位置している。

好ましくは、本発明の第二の実施形態において、前記表示図形は、互いに分離された多数のシンボルから構成され、シンボルのそれぞれは、多数の液晶要素から構成され、且つ、各シンボルの中で少なくとも一つの液晶要素は、前記端子とその平行な分岐線を介して電気的に接続された導電性セグメントを備えている。

好ましくは、本発明の第二の実施形態において、前記中間液晶レイヤは、ネマチック液晶を含んでいる。

好ましくは、本発明の第二の実施形態において、前記中間液晶レイヤは、ポリマーのマトリクスの中に閉じ込められた液晶を含んでいる。

好ましくは、本発明の第二の実施形態において、少なくとも二つの連続する液晶要素の投影面の表面領域は、基本的に同一である。

好ましくは、本発明の第二の実施形態において、連続し、互いに近接する液晶要素の投影面の表面領域は、上昇しまたは下降する状態で、変化している。

本発明に基づく液晶電圧インジケータの利点は、その高い感度にあり、且つそれと同時に、その小さなサイズ、そのシンプルな構造、及び液晶ディスプレイの製造に用いられている既知の最良の方法を用いて製造することができることにある。それに加えて、このディスプレイは、長期の故障無しの運転によって特徴付けられる。このことは、それが、高電圧及び中電圧の電圧伝送及び分配システムにおいて使用される際に、特に重要である。また、この電圧インジケータは、電源を使用する必要がない。表示は、活きている導体及び装置の近傍に存在する電界に対する感度のみに基づき、且つ、表示の読み取りは、安全な距離から肉眼で行うことが可能である。

本発明の第二の実施形態に基づく液晶電圧インジケータのその他の利点は、その導電性要素の間でのインジケータの内部の電界の均一な分布にある。特に、インジケータの集電電極とインジケータ端子の間の電圧は、インジケータの導電性セグメントの本発明に基づく形状のために、どこでも、大きな傾き無しで、基本的に均一に分布している。

本発明の主題の実施形態の例が、添付図面に示されている。

本発明の第一の実施形態による液晶電圧インジケータは、複数のレイヤからなるプレートであって、第一の基板レイヤ１、第一の導電レイヤ２、中間レイヤ３、第二の導電レイヤ４、及び第二の基板レイヤ５を備えている。第一の導電レイヤ２は、導電性セグメント２ａ，２ｂ，２ｃに分割され、その一方のサイドで第一の基板レイヤに接合されている、中間レイヤ３は、第一の導電レイヤ２に接合されている、第二の導電レイヤ４は、導電性セグメント４ｄ，４ｅ，４ｆに分割され、その一方のサイドで中間レイヤ３に接合されている。中間レイヤ３は、液晶を含み、交流電界の中でその光学的性質を変える構造である。

上記二つの導電レイヤ２及び４は、同一の数のセグメントに分割され、第一の導電レイヤ２は透明である。第二の導電レイヤ４のセグメント４ｄ，４ｅ及び４ｆは、一つのより大きいセグメント４ｆが、この導電レイヤの他のより小さいセグメント４ｄ及び４ｅのそれぞれと比べて、大きいように作られている。第一の導電レイヤのセグメント２ａ，２ｂ及び２ｃは、第二の導電レイヤの上記の前記より小さいセグメントと同様であるように大きいように作られている。

これら二つの導電レイヤのセグメントは、次のように構成されている：即ち、第一の透明レイヤの一つのエンド・セグメント２ａに端子６が設けられ、この端子６は、当該ディスプレイの外部出力リードとなり、且つ、第二の導電レイヤの一つの前記より小さいセグメント４ｄの表面の断片に向かい合うように配置されている。

第一の導電レイヤの他のセグメントは、第一の導電レイヤの第二のエンド・セグメント２ｃを除いて、順番に配置され、そのそれぞれは、第二の導電レイヤの、隣接する前記より小さい二つのセグメントの表面に向かい合っている。これに対して、第一の導電レイヤの第二のエンド・セグメント２ｃは、第二の導電レイヤの前記より小さいセグメント４ｅの表面の断片に向かい合うように配置され、且つ、この導電レイヤの前記より大きいセグメント４ｆの表面の断片に向かい合っている。前記より大きいセグメント４ｆは、図１ｂに示した実施形態の例において、大文字“Ｕ”の形状を有し、より小さいセグメント４ｄ及び４ｅは、矩形の形状を有し、文字“Ｕ”の二本の腕の間で、基板レイヤ１の上に配置されている。

本発明の第二の実施形態による液晶電圧インジケータは、複数のレイヤからなる構造を備え、第一及び第二の基板レイヤ１０及び５０、導電性セグメント２０ａ，２０ｂ，２０ｃ及び４０ｄ，４０ｅ、及び中間液晶レイヤ３０を備えている。導電性セグメント２０ａ，２０ｂ，２０ｃ及び４０ｄ，４０ｅは、薄膜を形成するための任意の方法を用いて、互いに対向する基板レイヤ１０及び５０の表面に堆積されている。中間液晶レイヤ３０は、基板レイヤ１０と５０の間であって、且つ、導電性セグメント２０ａ，２０ｂ，２０ｃと導電性セグメント４０ｄ及び４０ｅの間に配置される。少なくとも一方の基板レイヤ及びその上に堆積されたセグメントは、少なくとも部分的に透明である。これらの導電性セグメント２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、基板レイヤ１０の上に堆積され、互いに電気的に切り離されている。セグメント４０ｄ及び４０ｅは、基板レイヤ５０の上に堆積され、これらもまた、互いに絶縁されている。

本発明の実施形態のこの例において、上記二つの基板レイヤの上に堆積された導電性セグメントの数は５つである。しかし、インジケータを実際に使用する場合には、セグメントの数は幾つであっても良い。

導電性セグメント２０ａ，２０ｂ，２０ｃ及び４０ｄ，４０ｅは、下記のように構成されている：即ち、一方の基板レイヤの他方の基板レイヤ上への垂直方向の投影面の中で、第一の基板レイヤ１０の各セグメントの断片２０ａ，２０ｂ及び２０ｃが、第二の基板レイヤ５０の導電性セグメント４０ｄ，４０ｅの少なくとも一つの断片と重なり合っている。上記二つの基板レイヤの導電性セグメントの重なり合っている断片は、中間液晶レイヤ３０の一部とともに、ディスプレイの液晶要素７０ａｄ，７０ｄｂ，７０ｂｅ，７０ｅｃを構成する。これらの液晶要素は、図３に示されているように、電気的に直列に接続されている。

具体的には、液晶要素７０ａｄは、セグメント４０ｄを介して液晶要素７０ｄｂと電気的に接続され、液晶要素７０ｄｂは、共通の導電性セグメント２０ｂを介して、隣の液晶要素７０ｂｅと電気的に接続され、液晶要素７０ｂｅは、セグメント４０ｅを介して液晶要素７０ｅｃと電気的に接続されている。基板レイヤ１０及び５０の平面上への投影面内で、全ての液晶要素７０ａｄ，７０ｄｂ，７０ｂｅ，７０ｅｃは、矢の形状の表示図形Ｚを形成し、それが電圧が存在する場合に表示される。この図形Ｚが図２及び図４に示されている。

図２ｂの中に示されているように、導電性セグメント４０ｄは、表示される矢の外側の輪郭に隣接するストリップの形の幾何学的形状を有し、このストリップの両端部のエッジ部は、中間液晶レイヤ３０のエッジ部の近傍に位置している。セグメント２０ｂは、セグメント４０ｄと同様な形状を有している。セグメント４０ｅは、セグメント４０ｄで境界が定められる表示の表面を満たし、セグメント２０ｃは、セグメント２０ｂで境界が定められる表示の表面を満たす。端子６０は、中間液晶レイヤ３０の外側に伸び、セグメント２０ｃに接続される。図２及び図４に示された実施形態の例において、端子６０は、導電性セグメント２０ａ，２０ｂ及び２０ｃの場合と同じ技術を用いて、基板レイヤ１０の上に堆積される。

図２ａの中に示されているように、セグメント２０ａは、基板レイヤ１０上で最大の面積を占めていて、その面積は、この導電レイヤ上の他の各セグメントの表面領域の数倍程度大きく、更に、他のセグメントの表面領域の合計値よりも大きい。このセグメントは、液晶ディスプレイの集電電極となり、このセグメントがセグメント４０ｄと重なり合う領域にある液晶要素７０ａｄの投影面は、表示される表示図形の外側の輪郭に隣接するストリップの形状を有していて、このストリップの両端のエッジ部は、中間液晶レイヤ３０のエッジの近傍に位置している。

連続するセグメント２０ｂ，４０ｅ及び２０ｃは、以下のように形成されている：即ち、液晶要素７０ｄｂ及び７０ｂｅの投影面は、液晶要素７０ａｄの投影面と同様に、互いに連続的に隣接するストリップの形状を有し、且つ、表示された矢の内側の範囲内に位置している。これに対して、これらのストリップの両端のエッジ部は、中間液晶レイヤ３０のエッジの近傍に位置し、液晶要素７０ｅｃの投影面は、液晶要素７０ｂｅの投影面によって境界が定められる図形Ｚの表面を満たす。

本発明の第二の実施形態が、図５の中に示されている。表示図形Ｚは、二つの大文字“Ｏ”及び“Ｎ”の形状を有している。ここで、文字“Ｎ”は、ディスプレイ８０ａｄ，８０ｄｂ，８０ｂｅ，８０ｅｃの液晶要素からなり、文字“Ｏ”は、液晶要素９０ａｄ，９０ｄｂ，９０ｂｅ，９０ｅｃからなり、それらは、先の実施形態と同様に構成されている。ディスプレイ端子６０は、二つの平行なリード線に分岐し、そのそれぞれが、文字“Ｏ”及び“Ｎ”の一方の特定の導電性セグメントに接続されている。このインジケータの実施形態において、基板レイヤ１０及び５０の一つの上に、基板の断片が配置されている。この断片は、その表面に導電性セグメントを有しておらず、文字“Ｏ”によって閉じられた領域の内側にある。

この例の実施形態において、基板レイヤ１０及び５０は、ガラスで作られている。導電性セグメント２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，４０ｄ及び４０ｅ、及び端子６０は、透明であり、それらは、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）で作られている。導電性セグメントが堆積された基板レイヤ１０及び５０の表面の上には、液晶の方向を規定する複数の配向レイヤ（図示せず）が堆積されている。これらの配向レイヤの間には、ネマチック液晶が配置され、ネマチック液晶は、基板レイヤ１０及び５０をその外周に沿って互いに接着するシール（図示せず）によって、封止されている。これらの配向レイヤは、それらの間の前記シールにより封止されたスペースに配置された液晶とともに、ＴＮ（ツイステッド・ネマチック）タイプの中間液晶レイヤ３０を構成する。

上記のインジケータを、肉眼で読み取り可能な状態で電圧を検出するため使用する目的で、偏光板１０１が基板レイヤ１０の表面の外側の近くに配置され、偏光板１０２と反射板１０３が、ＴＮタイプの反射型液晶ディスプレイの組み立てについての既知の方法に従って、基板レイヤ５０の近くに配置される。端子６０は、図６の中に示されているように、テストされる導線即ち要素１０４に対して、接続線１０５により電気的に接続され、電圧インジケータの全体は、テストされる対象１０４の表面に対して平行な平面に配置される。この他に、誘電体のセパレータ（図示せず）を、インジケータの導電性セグメントとテストされる要素１０４の間に生ずる寄生キャパシタンスを減少させる目的で、反射板１０３とテストされる要素１０４の間に配置しても良い。

もし、テストされる要素１０４が活きていない場合、即ち、テストされる要素１０４とその周囲の間に電位差がない場合は、偏光板１０１を通して見えるインジケータの表面は一様である。交流電圧が、テストされる要素１０４に接続されたとき、インジケータの表面の近くに発生する交流電界Ｅが、テストされる要素１０４から、接続線１０５及び端子６０を通り、一連の液晶要素７０ｅｃ，７０ｂｅ，７０ｄｂ，７０ａｄを通り、導電性セグメント２０ａ（これが集電電極となる）に向かう交流電流を発生させ、更に、この交流電流は、周囲のインジケータへ、集電電極と周囲との間のキャパシタンスを介して流れる。この電流は、液晶要素７０ｅｃ，７０ｂｅ，７０ｄｂ，７０ａｄの閾値を、十分に上回っている。

その結果、図形Ｚの表面の中の液晶が活性化され、肉眼で見ることができる適切な形状の表示が現われ、それによって、テストされる要素１０４の中での電圧の存在が表示される。

代替の形態として、基板レイヤ１０及び５０を、ポリマー、例えばポリエステルで作ることもできる。インジケータ３０の中間液晶レイヤは、ポリマー・マトリックス中に液晶を有する構造であっても良い。

代替の形態として、図６の中に示されている電気的な接続線１０５の代わりに、端子６０をテストされる導線即ち要素１０４と容量結合させても良い（図示せず）。

代替の形態として、端子６０を要素１０４に接続する代わりに、基板レイヤ１０の前に配置された追加的な少なくとも部分的に透明な導電レイヤ（図示せず）に接続しても良い。その場合、インジケータ電流は、テストされる導線即ち要素１０４との間の容量結合を介して、導電性セグメント２０ａ（これが集電電極になる）に流れる。

更に、インジケータを他の構成で使用することを可能にするため、他の接続配置も可能であることは、明らかである。

第一のインジケータの実施の一例を示し、第一及び第二の導電レイヤが、切断線Ａ−Ａに沿って複数のセグメントに分割されている。 図１のインジケータの断片のＢ−Ｂ線に沿った断面である。 図１のインジケータの断片のＣ−Ｃ線に沿った断面である。 インジケータの他の実施形態の横断面Ａ−Ａに沿った断面を示す。 図２のインジケータの断片のＢ−Ｂ線に沿った断面である。 図２のインジケータの断片のＣ−Ｃ線に沿った断面である。 図２の断面に対して垂直な平面によるインジケータの横断面である。 矢の形状の図形Ｚを形成する液晶要素のシステムである。 液晶要素の他の配置であり、集電電極及び端子と共同して、“ＯＮ”の文字の形状を有する図形Ｚを形成し、それは基板レイヤの投影面の中に見ることができる。 インジケータの実用的な使用方法の例を示す図である。

Claims (5)

1. 液晶電圧インジケータであって、
   第一の基板レイヤを備え、その表面の上には、第一の導電レイヤが堆積され、
   第一の基板レイヤに対して平行な第二の基板レイヤを備え、その表面の上には、第一の導電レイヤに向かい合う第二の導電レイヤが堆積され、
   前記導電レイヤの少なくとも一つは透明であり、
   更に、これらの基板レイヤの間に配置された中間レイヤを備え、この中間レイヤは、液晶を有し、交流電界中でその光学的性質を変える構造を備え、
   当該インジケータは、下記特徴を備える：
   前記導電レイヤのそれぞれは、互いに接触しない少なくとも二つのセグメントに分割され、
   第二の基板レイヤ（５）の上に堆積された、第二の導電レイヤ（４）のセグメントは、一つのセグメントが、この導電レイヤの他のより小さいセグメントのいずれよりも大きいように形成され、
   これに対して、第一の基板レイヤ（１）の上に堆積された、第一の導電レイヤ（２）のセグメントは、第二の導電レイヤ（４）の前記より小さいセグメントと同様な形状に形成されており、
   上記二つの導電レイヤのセグメントは、下記のように構成されており：
   第一の導電レイヤの一つのエンド・セグメントは、インジケータの外部電気端子となる端子（６）を備え、第二の導電レイヤ（４）の前記より小さい一つのセグメントの表面の断片に向かい合うように配置され、
   第一の導電レイヤ（２）の他のセグメントは、第一の導電レイヤ（２）の第二のエンド・セグメントを除いて、順番に配置され、それぞれが、第二の導電レイヤ（４）隣接する前記より小さい二つのセグメントの表面の断片に向かい合い、
   これに対して、第一の導電レイヤ（２）の第二のエンド・セグメントは、第二の導電レイヤ（４）の前記より小さいセグメントの表面の断片に向かい合うように配置され、且つ、この導電レイヤの前記より大きいセグメントの表面の断片に向かい合っている。
2. 液晶電圧インジケータであって：
   第一の基板レイヤを備え、その表面の上には、導電性セグメントが、互いに電気的に切り離されて堆積され、
   第一の基板レイヤに対して平行な第二の基板レイヤを備え、その表面の上には、導電性セグメントが、互いに電気的に切り離されて堆積され、
   前記基板レイヤ及びその上に堆積された前記セグメントの少なくとも一つは、少なくとも部分的に透明であり、
   更に、前記導電性セグメントを備えた前記基板レイヤの間に配置された中間液晶レイヤを備え、
   上記二つの基板レイヤの上の導電性セグメントは、下記の様に構成されており：
   一方の基板レイヤの上に堆積された各セグメントの断片が、第二の基板レイヤの上に堆積された少なくとも一つのセグメントの断片と重なり合い、且つ、
   上記二つの基板レイヤの導電性セグメントの重なり合っている断片が、前記中間液晶レイヤの一部とともにインジケータの液晶要素を形成し、それらは直列に電気的に接続され、それによって、一つの液晶要素が次の液晶要素に共通の導電性セグメントを介して電気的に接続されるように構成され、且つ、
   全ての液晶要素は、前記二つの基板レイヤに対して平行な断面内で、電圧が存在する場合にその存在を表示する表示図形を共同で形成し、且つ、
   前記導電性セグメントの一つには、前記中間液晶レイヤの領域の外側に伸びる端子が接続され、
   当該液晶電圧インジケータは下記特徴を備える：
   前記表示図形の領域の外側において、基板レイヤの表面上に位置している前記導電性セグメントの全領域は、当該インジケータの集電電極となり、且つ、
   前記液晶要素は、前記基板レイヤの一つの平面上への一つの液晶要素の投影面が、表示された表示図形の外側の輪郭の境界を成すストリップの形状を有するように、その形状が構成され、且つ、このストリップの両端のエッジ部は、前記中間液晶レイヤのエッジの近傍に位置しており、
   これに対して、その他の液晶要素の投影面は、このストリップによって境界が定められる表示図形の範囲内に位置している。
3. 下記特徴を備えた請求項２に記載の液晶インジケータ：
   前記表示図形は、互いに分離された多数のシンボルから構成され、シンボルのそれぞれは、多数の液晶要素構成され、且つ、各シンボルの中で、少なくとも一つの液晶要素は、前記端子と、その平行な分岐線を介して、電気的に接続された導電性セグメントを備えている。
4. 下記特徴を備えた請求項２に記載の液晶インジケータ：
   前記中間液晶レイヤは、ネマチック液晶を含んでいる。
5. 下記特徴を備えた請求項２に記載の液晶インジケータ：
   前記中間液晶レイヤは、ポリマーのマトリクスの中に閉じ込められた液晶を含んでいる。

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