JPS62266521A - デイスプレイパネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はディスプレイパネルに関し、特に、書込み・消
去が＋ｓｆ能なディスプレイパネルに関するものである
。

［開示の概要］ 本明細書及び図面は、書込み・消去が可能なディスプレ
イパネルにおいて、電界の印加により光学変調を生ずる
物質層とマトリクス状に配置された電極を挟持した光学
変調１段と、この光電変Ｊｌ　ｒ、段に゛電界を与える
入力り段とを備えたディスプレイパネルとすることによ
り、通常の表示機能に加え、ｆ書きによる書込み表示及
び読取り、消去等が可能で、几つ消耗品を必要としない
多ａ能の表示装置を構成できるようにしたものである。

［従来の技術］ 従来、この種の書込み表示機能を有する装置としては、
表示面上にデジタイデーを設けたもの。

あるいは黒板、ホワイトボード、電を黒板笠が知られて
いる。

［発明が解決しようとする問題点］ このような従来装置のうち、前者についてはデジタイザ
ーの重合せられた部分が厚くなるうえ、その厚みのため
に書込み位置と画像の見える位置がズしてしまう等の欠
点があった。また、後者についてはチョークやインク等
の消耗品を必要とするうえ、送受信のためのデジタル化
された！！ｊ像信号等を再生表示することができないと
いう欠点があった。

本発明はＥ記従来技術の欠点を解決するためになされた
もので、手占きによる書込み表示及びこの表示画像の読
み取り、消去機能のほか、画像信号笠の表示機能を有す
るディスプレイパネルを提供することを目的とするもの
である。

［問題点を解決するためのｆ段］ 本発明は、その実施例図面第１図及び第３図に示すよう
に、偏光板１５を設けた透明基板１７と、偏光板１Ｂを
設けた透明基板１８の間に、走査電極２１と情報電極２
２とをマトリクス状に配置し、且つ強誘電性液晶層１９
（以ド、ＦＬＣ層と称す）等の双安定性を右する光学変
調物質を挟持した光学変調手段である強誘電性液晶ボー
ド（以ド、　ＦＬＣボードと称す）１３と、前記光学変
調物質の配向状態を反転させる電界を発生させる入力り
段である入力ペン３とを備えたディスプレイパネルであ
る。

［作　川］ 第３図において、走査電極２１と情？ｇ電８ｉ２２はマ
トリクス状に配置されているため、それぞれの電極に所
定のパルスを印加すれば、走査電極と対向する情報電極
の交点に電界が発生し、通常の液晶パネルと同様の原理
によって画像が表示される。

・方、パネルの裏側に配６された走査電極２１は、対向
面に情報電極２２の設けられている部分（図中ａ）と、
設けられていない部分（図中ｂ）を有するため、入力ペ
ン３と上記すの部分に対応する側の走査電極との間に所
定電圧をグ・えることによって、図中す領域の液晶の配
向状態を反転させることができる０強誘電性液晶は、電
界を加えていない場合でも一方の配向状態を維持するた
め、電極や入力ペンによって電界を発生させることによ
り１文字１図形その他の情報の表示、書込みが可能とな
る。一方、両電極間または入力ペンと電極間に、上記し
た表示　ｌ込み時とは逆極性の電界をかえることにより
画像の消去が行なわれる。

［実施例］ 第２図は本発明によるディスプレイパネルを用いた表示
装置の−・実施例を示す全体構成図である。第２図にお
いて、表示装置２０はディスプレイパネル１を内設した
本体カバー１４と、コード４を介して装置に接続された
入力ペン３より構成されていて、本体カバー１４は操作
部５を右し２脚部６により支持されている。また、図中
７は後述するイレーサーである。第１図は上記ディスプ
レイパネル１の主要部断面図である。第１図において。

ディスプレイパネルｌはＦＬＣボード１３と、このボー
ドの内側に配置されたモ面バックライト９により概略構
成され、さらに後述する読取り部８が付設されている。

ＦＬＣボード１３は、第３図の部分断面図に示すように
、偏光板１５と走査電極２Ｉとを設けた裏側の透明ツ（
板１７と、偏光板１８と情報電極２２とを設けた表側（
１１：込み側）の透明基板１８と、この両店板間に挟持
されたＦＬＧ層１層上９構成されている。偏光板１５及
び１６は、主としてＰＶＡ等から成る厚さ５０〜１１０
０ｐ程度の偏光シートであり、その偏光軸が介いに直交
するようクロスニコル状７ｍで配置されている。裏側の
透明基板１７としては、厚さ４〜８ｍｌ１１程度のガラ
ス板が用いられる。一方、表示面側の透明Ｊｊｊ［＋８
としては、厚さ５０〜３００μｌ程度のガラスまたはＰ
Ｅ↑シート等の透明樹脂が用いられる。また、２Ｓｉ板
上の走査電極２１及び情報電極２２としては、ＩＴＯ（
Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｗｉｄｅ）等の透明導電膜を
スパッタリング法等により約５００〜２０００Ａの厚さ
で複数本ストライプ状に形成したものが用いられる。こ
のストライプ状の電Ｍ／１の表面には、一様に配向制御
膜（図示せず）が形成され、ビーズ等のスペーサー（図
示せず）により１〜２ｇｍ程度の層厚に保持される。

本発明で用いる光学変調物質としては、加えられる電界
に応じて第１の光学的安定状態（例えば明状態を形成す
るものとする）と第２の光学的安定状態（例えば暗状態
を形成するものとする）を有する、すなわち電界に対す
る少なくとも２つの安定状態を有する物質、特にこのよ
うな性質を有する液晶が用いられる。

本発明で用いることができる双安定性を有する液晶とし
ては、強誘電性を有するカイラルスメクチック液晶が最
も好ましく、そのうちカイラルスメクチックＣ相（Ｓａ
ｃ”）　、　Ｈ相（Ｓ騰Ｈ・）の液晶が適している。こ
の強誘電性液晶については、′ル”ジュールナル・ド・
フィジーク・ルチール”（”ＬＥ　ＪＯｌｌＲＮＡＬ　
ＤＥ　ＰＩ（ＹＳＴＱＵＥ　ＬＥＴＴＥＲ９’″）１９
７５年、　３Ｂ　（Ｌ−８９）号、「フェロエレクトリ
ック・リキッド・クリスタルスＪ　（ｒＦｅｒｒｏｅｌ
ｅｃｔｒｉｃＬｉｑｕｉｄ　ＣｒｙｓｔａｌｓＪ）；“
アプライド−７４ジックス−Ｌ、ターズ”　（”Ａｐｐ
ｌｉｅｄ　ｐｂｌｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ″）！９８
０年、　Ｈ（１１）号、「サブミクロ・セカンド・バイ
スティプル・エレクトロオプチック・スイッチング・イ
ン°リキッド・クリスタルス」（Ｓｕｂｍｉｃｒｏ　　
５ｅｃｏｎｄ　　Ｂ１５ｔａｂｌｅ　　Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｏｐｔｉｃＳｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｉｎ　Ｌｉｑｕｉｄ　
ＣｒｙｓｔａｌｓＪ）；　　“固体物理７１９８１年、
艮（口１）号、「液晶」等に記載されており、本発明で
はこれらに開示された強誘電性液晶を用いることができ
る。

以ド、第７図及び第８図とともに、この強誘電性液晶に
ついて説明する。

第７図は本発明で用いた強誘電性液晶セルの例を模式的
に描いたものである。　３１と３ｉ′は、Ｉｎ、＋　０
３　、５ｎ０２やＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘ
ｉｄｅ）等の透明電極がコートされた基板（ガラス板）
であり、その間に液晶分子層３２がガラス面に垂直にな
るよう配向したＳ膳Ｃ拳相の液晶が封入されている。太
線で示した！ａ３３が液晶分子を表わしており、この液
晶分子−３３は、その分子に直交した方向に双極ｆモー
メント（Ｐ、）３４を有している。、！！板３１と３１
′上の電極間に一定の闇値以上の電圧を印加すると、液
晶分Ｆ３３のらせん構造がほどけ、双極ｒモーメント（
Ｐ、）３４はすべて電界方向に向くよう、液晶分子３３
の配向方向を変えることができる。液晶分子３３は細長
に形状を有しており、その長軸方向と短軸方向で屈折率
異方性を示し、従って例えばガラス面の上下に互いにク
ロスニフルの位置関係に配置した偏光子を置けば、？１
１圧印加極性によって光学特性が変わる液晶光学資゛調
素子となることは、容易に理解される。

第８図は１本発明で用いる好ましい液晶素子の態様を表
わしている。すなわち、液晶セルの厚さを充分に薄くし
た場合（例えば１膳）には、第８図に示すように電界を
印加していない状態でも液晶分子のらせん構造は、はど
け（非らせん構造）、その双極子モーメン）Ｐ又はＰ′
は上向き（３４ａ）又は下向き（３４ｂ）のどちらかの
状態をとる。このようなセルに第８図に示す如く一定の
閾イ１以上の極性の異なる電界Ｅ又はＥ′を所定時間付
ケすると、双極子モーメントは電界Ｅ又はＥ′の電界ベ
クトルに対応して上向き３４ａ又は、下向き３４ｂと向
きを変え、それに応じて液晶分子は第一の配向状態３５
かあるいは第二の配向状態３５′の何れか一方に配向す
る。

このような強請電性液晶を用いた光学変調素子は電界Ｅ
を印加すると液晶分子−は第一の配向状態３５に配向す
るが、この状態は電界を切っても安定である。又、逆向
きの電界Ｅ′を印加すると、液晶分子は第二の配向状態
３５′に配向して、その分子の向きを変えるが、やはり
電界を切ってもこの状ＩＥに留まっている。又、与える
電界Ｅが一定の悶イ／１を越えない限り、それぞれの配
向状態にやはり維持されている。このような応答速度の
速さと、双安定性が有効に実現されるには、セルとして
は出来るだけ薄い方が好ましく、一般的には。

０．５μ〜２０μ、特にＩＪＬ〜５延が適している。こ
の種の強誘電性液晶を用いたマトリクス電極構造を有す
る液晶−′心気先学装置は、例えばクラークとラガバル
により、米国特許第４３８７９２４号明細古で提案され
ている。

第４図は、入力ペン３の斜視図である。第４図において
１人力ペン３は先端部にペン先２４．上部にモード切換
スイッチ２５が設けられていて、書込み用電圧パルスは
コード４を通じて先端電極部であるペン先２４ヘケえら
れる。入力ペンに加えられる電圧は５０〜５００　Ｖ程
度であるが、この値は液晶材料の特性や書込み速度に依
存する。因に、通常の書込み速度は０．１〜１０ｓｓ／
ａｍ程度である。ペン先２４は、書込み電極としての機
能と、スイッチの機能が備えられ、書込み表示面２に対
してペン先２４を軽く押しつけることにより、ペン先２
４に前記書込み用電圧パルスが出力されるよう構成され
ている。また、液晶層の反転には電流が流れる必要はな
いため、入力ベン先端部には樹脂コーティング等を施す
ことが安全上杆ましい。

次に、走査及び情報電極による内部からの書込み表示を
第３図と共に説明する。なお、第３図において、Ｆは表
示または書込みが行なわれる表側に対応し、Ｒは表面バ
ックライト９の配こされている裏側に対応している。ま
た、画面は全て「明」状態に統一されているものとする
。

内部の電極を用いて書込み表示を行う場合、Ｒ側の走査
電極２１に対してＦ側の情報電極２２の交差する部分、
すなわち第３図のａ領域を利用する。

まず、Ｒ側の走査電極２１に負の電圧を印加し、Ｆ側の
情報電極２２のうち、選択した情報電極２２−１に１１
−の電圧を印加する。この電圧印加によって。

挟持された強誘電性液晶の閾値を越える電界が発生し、
第３図のａ領域に相当する部分のＦＬＣ層１９の配向状
態が、第１の安定状態から第２の安定状態へ反転する。

ここで、第１の安定状態がバックライト光の透過する「
明」状態、第２の安定状態がバックライト光の不透過と
なる「暗」状態となるように設定すると、上記電圧印加
によってａの領域に対応したＡ部分が「暗」の表示状態
となる。この時、選択しない情報電極、例えば２２−２
　。

２２−３を零電位とすれば、「明」の表示状態をそのま
ま維持させることができる。

次に、入力ペンによる外部から書込み表示を同じく第３
図と共に説明する。

入力ペンを用いて書込み表示を行う場合、Ｒ側の走査電
極２１に対してＦ側の情報電極２２の交差していない部
分、すなわち、第３図のｂ領域を利用する。まず、入力
ペン３のモード切換スイッチ２５をｇ込みモードとし、
走査電極２１を零電位とする。そして、ペン先２４を書
込み表示面２に接触させ、ペン先に正の電圧を印加する
。この電圧印加によって、ペン先２４と走査電極２１と
の間で強誘電性液晶の閾値を越える電圧が印加され、液
晶を反転させる電界が発生し、第３図のｂ領域に相当す
る部分のＦＬＣ層１９の配向状態が第１の安定状態から
第２安定状態へ反転する。この結果、第３図のＢ部分が
「暗」の表示状態となり、入力ペンによる占込み内容が
表示される。

上記実施例においては、全面を「明」とし、「昭」によ
るど込み表示を行う場合について述べたが、偏光板の配
置や電圧の印加力向を適宜選択することによって、全面
「暗」の画面に「明」の９！ｊ込み表示を行うようにす
ることも可能である。

次に、このような内部電極あるいは入力ペンによる；！
ｉ込み表示の例を、第６図を用いて更に具体的に説明す
る。第６図はマトリクス電極の構成図であり１図中Ｓ１
〜Ｓ／は走査電極２１に相当する裏面電極であり、ＩＩ
”’Ｉ１５は情報電極２２に相当する表面′：に極であ
る。なお、以下の説明において、画面は最初全て「明」
状態に統一・されているものとする。

外部の記憶手段、読取り手段等（図示せず）からの信号
により表示を行う場合、裏面電極を５１からＳｔへと順
次走査し、これと同期させて表面電極１１〜１１５へ選
択的に画像情報を印加して画像の表示を行う０例えば、
第６図右側のｒＡＪを表示させる場合、まず、裏面電極
Ｓ１を一■とし、他の裏面電極をＯｖとする。−・方、
表面電極ＩＭ’に＋Ｖの電圧を印加し、他の表面電極を
Ｏｖとする。この結果、Ｓｌ　　とＩＩ２との交点には
２■の電圧（液晶の閾値以上の電圧）が印加され、配向
状態の反転によりｒ暗」が表示される０次に。

裏面電極Ｓ２を一■とし、他の裏面電極をＯＶとする。

また、表面電極のＩｌｌとＩｌ：ｌに＋Ｖの電圧を印加
し、他の表面電極をＯｖとする。この結果、Ｌ記と同様
の作用により、Ｓ２とＩｌｌ、Ｓ２とＩＩ３の交点に「
暗」が表示される。このような電圧印加を上から順次行
うことにより、「Ａ」の文字が表示される。この場合１
表面電極に印加する電圧は、裏面電極に印加された電圧
に対して液晶の閾値以下となるような電圧とすることが
必要であり、駆動上、裏面電極と同電位とすることが好
ましい。

次に、入力ペン３により第６図左側の「イ」を書込む場
合、まず、全ての裏面電極５１＝５１に負の電圧を印加
し、入力ペン３に正の電圧を印加する。そして画面Ｅで
「イ」の字型にペンを摺動させると、第３図す領域（例
えば■５とＩ６の間の部分）と、それに対応する裏面電
極の２１ｒＩで液晶の悶ｆ１以との電圧が印加され、第
６図に示すように「イ」の文字が書込まれる。この時、
裏面電極５Ｉ−５ｒへの印加電圧は、負の電圧だけでな
く零または正の電圧としてもよいが、ペン先の電圧を高
くしないようにするため、入力ペンと逆極性とすること
が好ましい。

このように、本発明によれば通常のペンによりホワイト
ボード上に描く場合と全く同様の感覚で文字、図形等の
書込みを行うことが可能となる。

また、−吋込み位置と画像の位置のズレをなくすことが
できる。しかも、走査電極と情報電極により表示される
画像と、入力ペンにより書込まれる画像は、それぞれ異
なる領域に記録されるため、重ねて、り込むことが可能
である。

次に１表示された画像を消去する場合について説明する
。

走査電極と情報電極によって表示された画像の消去は、
書込み時とは逆極性の電圧を印加することにより行うこ
とができる。この場合、電極を適宜選択することによっ
て全面または部分的な消去がｎ（能となる・ 入力ペンにより書込まれた画像を消去する場合は、入力
ペン３の上部に設けられたモード切換スイッチ２５を、
書込みモードから消去モードに切換えて行なう、スイッ
チを消去モードに切換えると、ペン先に印加される電圧
パルスの極性は反転し、３込み時とは逆極性となる。し
たがって、消去モードに切換えた入力ペンを、既に書込
まれた画像Ｅに抑圧・走査すると、強誘電性液晶には書
込み時とは逆の電界が加わるため、配向状態は第１の安
定状態、すなわち「明」状態に戻り、その部分の書込み
画像が消去される。

さらに、第２図に示したイレーサー７を用いて消去を行
う場合について述べる。

第５図はイレーサー７の斜視図である。第５図において
、イレーサー７　ｉｉ電極２Ｂとスイッチ兼用電極支持
体２７により概略構成され、コード４を通じて消去用電
圧パルスがかえられている。このイレーサー７を書込み
表示面２に押圧すると、゛上極支持体２７が表示面に少
し押し込まれ、同時に電極２Ｂから消去用電圧パルス、
すなわち書込み用電圧パルスと逆極性のパルスが出力さ
れる。したがって、上記人力ペンによる消去の場合と同
様に、イレーサー７を既に入力ペンにより書込まれた画
像上に抑圧・走査すれば、その部分の書込み画像が消去
される。

次に、書込まれただ画像の読取り機能について説明する
。第１図において、読取り部８はレンズ７レイＩＯ１光
電変換素子１１．消去ヘッド１２より構成されている。

レンズアレイｌＯは書込み表示面２Ｌの画像を光電変換
素子１１に投影する屈折率分布型の一次元レンズアレイ
である。光電変検素）１１は、　ＣＣＤ　（Ｃｈａｒｇ
ｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）等から成り、前記
レンズアレイと同様に、長尺の一次元アレイ、状に形成
したものである。また、消去ヘッド１２は０．８＋ｓ腸
Ｘ　Ｏ，８ｍ−の微小電極を１ｆｆ１１１ピツチで同じ
く一次元アレイ状に形成したものである。

７ｔＳ１図の構成によれば、　ＦＬＣボード１３に書込
まれた文字１図形等は、読取り部８の矢印方向への移動
に伴い順次画像信号に変換される。すなわち、Ｎｆｉ−
面バツクライト９からの光がＦＬＣボード１３に照射さ
れると、明暗に対応した光がレンズアレイｌＯを通じて
光電変検素７−１１に順次投影される。

光電変検素７−１１では投影された画像情報がデジタル
信号に変換され、外部のプリンター等に出力される。し
たがって、この読取り部８に電話回線や各種通信ト没を
接続することにより１画像情報を遠隔地へ送ることや、
フロッピーディスク等に保存させておくことも可能であ
る。

一方、消去ヘッド１２はＦＬＣボード１３に当接してい
て、このヘッドに消去用電圧パルスを印加することによ
り、前述したイレーサーによる消去と全く同様にして表
示画像の消去を行うことができる。この場合、各電極へ
の消去用電圧パルスの印加を適宜制御することによって
１選択的な部分消去、あるいは全面消去等任意の消去を
行うことができる。

また、本発明においては、イレーサーに消去電圧を印加
した場合、イレーサーと情報電極及びイレーサーと走査
電極のｂ領域との間の電気容量に充電される電流イ１を
検知することで、表示面上での位置を検知し、フィード
バックすることによって情報電極によってＭ込まれた画
像の消去も可能となる。この場合、走査電極及び情報電
極は位置検知モードと情報モードとを交互に行なうこと
で、リアルタイムの消去を行うこともできる。

［発明の効果］ 以上説明したように１本発明４によるディスプレイパネ
ルは、パネル自身の厚みを薄くすることができるうえ１
通常のペンによりホワイトボード上に描く場合と全く同
様の感覚で文字、図形等の書込み・消去を行うことがで
きる。しかも書込み位置と画像の位置とのズレもなくす
ことができる。

また、内部に設けられたマトリクス電極により。

外部からの画像信号を任意に表示することができるうえ
、この内部電極により消去も可能であり、さらには入力
ペンにより重ねて書込むことも可能である。この場合、
いずれもチョークやインク等の消ＪＥ品を不要とするこ
とができる。一方、表示された画像情報を読取ることに
より、外部のプリンタ笠に出力させることも可能であり
、この読取り部の消去ヘッドにより消去も可能である。

このように、本発明によるディスプレイパネルを用いる
ことにより、多機能の表示装置を構成することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はディスプレイパネルの主要部断面図、第２図は
表示装置の全体構成図、第３図はＦＬＣボードの部分断
面図、第４図は入力ペンの斜視図、第５図はイレーサー
の斜視図、第６図はマトリクス電極の構成図、第７図及
び第８図は液晶セルの模式図である。 ｌ：ディスプレイパネル、 ２：゛書込み・表示面。 ３；人力ペン、 ７：イレーサー。 ８：読取り部。 １３：ＦＬＣ（強誘電性液晶）ボード、１５、１８：偏
光板。 １？、　１８：透明基板、 １９　：　ＦＬＣ層。 ２１：走査電極、 ２２：情報電極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）偏光板を有する一対の透明基板間に、走査電極と
   情報電極とをマトリクス状に配置し、且つ少なくとも２
   つの安定性を有する光学変調物質を挟持した光学変調手
   段と、前記光学変調物質の配向状態を反転させる電界を
   発生させる入力手段とを備え、前記走査電極と情報電極
   への電圧印加により画像情報の表示及び消去を行うと共
   に、前記入力手段によって画像の書込みを行うようにし
   たことを特徴とするディスプレイパネル。
2. （２）上記光学変調手段に、一次元アレイ状の光電変換
   素子と消去ヘッドを設け、光電変換素子により表示画像
   の読取り及び出力を行い、消去ヘッドによって画像の消
   去を行うようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載のディスプレイパネル。