JPS60181829A - 画像情報装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、画像情報装置に係り、特にスメクチック相を
有する液晶などの有する熱・電気−光学効果を利用した
表示体の画像情報装置に関する。

〔発明の胃酸〕

液晶の熱・電気−光学効果を利用した画像情報装置は、
米国特許第３，７９６，９９９号あるいは、第３．８３
６，２４３号に詳しく記述されている。

これらの装置は、液晶材料（例えばスメクチック相を有
する液晶）が封入されているセルに、レーザ光を照射し
て、任意の部分を局部的に加熱し、該液晶物質の相転移
温度以上に一旦昇温する過程、及びこれに続く冷却過程
において、電界印加の有無により、冷却後の液晶層の光
学的性質を制御し、表示を達成する過程をもつものであ
る。

第１図は、スメクチック相を有する液晶の熱・電気−光
学効果を説明するものである。初期状態では、液晶分子
は整然と並び透明状態である。この状態から、レーザ光
等によって加熱し、等方性液体相になるまで温度を上げ
、冷却する。このとき、液晶に電界Ｅを加えると、元の
状態（透明）に戻るが、電界Ｅを加えないと、散乱状態
となり書込みすることができる。

第２図は、前述した原理を利用した液晶表示パネルの一
例を示す図である。〔Ｔｈｅ　１）ｉｒｅｃｔＶｌ　ｅ
Ｗ　Ｍａｔｒ　ｊＸ　、Ａｄｄｒｅ　５Ｓｅａ　Ｓｍｅ
ｃ　ｌ　ｉＣＡ　Ｌ、Ｃ，Ｄｐａｃｅ　１　”１９８２
　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｉ（、ｅ６ｅａｒｃｈ
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　（１９８２）　）スイッチ３を
閉じ、電源２により電流を基板２２に設けられたヒート
電極１に流して、ジュール熱を発生させる。この熱によ
υ、ヒート電極１に接する部分の液晶層２５の温度を上
げ、等方性液体相にする。次にスイッチ３を開き、通電
を止めると液晶は自然冷却する。この時に電極１と対向
基板２１にある電極４間に列電極駆動回路３１から電圧
Ｖを選択的に印加すると、電圧が加わった部分の液晶１
−は尤の透明状態になり、加わらなかった部分の液晶層
は散乱になる。以上の原理により、光学情報を表示する
ことができる。

さて、液晶の冷却過程における電圧■と光学的透過光強
度Ｔの関係は、第３図に示す関係がある。

図において、Ｖ　ｔ　ｈをしきい電圧、Ｖｍ　＆　Ｉ　
４を飽和電圧と呼ぶが、良好な表示品質を得るためには
、この飽、４Ｉ］電圧Ｖ　＊　ａ　ｔ　、より高い電圧
で駆動する。スメクチック液晶の場合には、一般に従来
のＴＮ（ＴＷ−ｉｓｔｅｄ　ＮｃｍａＨｃ　）型液晶に
比べてこのＶ　ｍ　ａ　＆が高い傾向にある。したがっ
て、従来の列電極駆動回路では、十分な透過光強度が得
られない。又、十分な透過光強度を得るためには、耐圧
の高い回路素子を用いなければならず、回路の小形化が
図れない。さらに、表示した画像情報の読出しを行なう
だめには、列電極駆動回路として、双方向アナログスイ
ッチでなければならないという制約がある。

〔発明の目的〕

本発明は、小形化が図れる画像情報装置を提供すること
にある。

〔発明の概要〕

本発明は、光学情報の書込み時においては走査側よりバ
イアス電圧を印加して選択的に電圧が印加できるアナロ
グスイッチで構成した列電極駆動回路の低電圧化を図る
と共に、表示情報の読出し時には、上記列電極駆動回路
により、表示情報を読出せるようにしたものである７ 〔発明の実施例〕 本発明の実施例では、まず光学情報を表示する（書込み
）場合の駆動回路例について述べ、次に　１この回路と
表示された画素情報を読出す回路を一体化した回路例に
ついて述べる。

第４図は、スメクチック相を有する液晶を用いた表示装
置の駆動回路である。こ＼では、説明を簡単にするため
、液晶パネルとして４×４のマトリクスセルを用いて説
明する。液晶パネルは電流によるジュール熱で液晶層を
加熱し、その後の冷却過程で電界を印加して１行の訃込
みを完了する。

そして、この動作を順次行なう線順次走査方式で駆動す
る。

２６は液晶パネルを模式的に表わしたもので、第２図と
全く同様、行電極１と列電極４は上下のガラス基板間で
マトリクス状に配置され、基板間には熱・電気−光学効
果を有するスメクチック相を有する液晶材料が封入され
ている。画像情報は、行および列電極の交点における透
明状態と散乱状態により表示される。２は、液晶層を加
熱するための゛電圧源、３６はバイアス用の電圧源であ
る。

また、３７および３８は、画素の透明、散乱状態を決め
る／ζめの列電極信号電圧源でちゃ、バイアス電圧Ｖ　
ｓ　ｃに対して逆位相の選択電圧ＶＢと、同位相の非選
択電圧ＶＨ８を発生する。

行電極駆動回路３３は、複数のスイッチ素子３群から成
り、行電極４の上にある液晶層の加熱条件から、これら
のスイッチ素子３は通常高電圧、大電流に耐えるように
、例えばＰＮＰ　）ランジスタなどで構成される。一方
、列電極駆動回路３１は、２チヤンネルの選択スイッチ
群３２で構成し、データ信号りの値により、ｖ８あるい
はＶＮ［１のいずれか一方を選択し、線順次で一斉に出
力する。

この列電極駆動回路３１は、その表示原理から、大電流
は必要としないので、例えば集積度の高いＣＭＯＳスイ
ッチなどで構成する。

スイッチ素子３５は、通電用のスイッチ素子で、行電極
駆動回路３３のスイッチ素子３の組合せにより、行電極
のうちの１本を選択して、通電加熱する。また、スイッ
チ素子３９は、行電極１にバイアス電圧Ｖ　ｓ　ｃを印
加するだめのスイッチ素子である。

第５図は、行電極駆動回路３３のスイッチ素子３、通電
用スイッチ素子３５およびバイアス電圧印加用スイッチ
素子３９をさらに具体的な回路素子で表わしたものであ
る。本実施例では、スイッチ素子３はＰＮＰ　）ランジ
スタ、スイッチ素子３５はＮＰＮ）ランジスタで構成し
、両者のスイッチングにより通電加熱する。スイッチ素
子３は加熱電圧Ｖｌ＋をしゃ断でき、かつ加熱電流を流
せる容量を必要とするが、スイッチ素子３５は、カロ熱
電流を流せれば良く、加熱電圧の大きさに耐え得るもの
である必要はない。一方、スイッチ素子３９は、バイア
ス電圧の印加用であり、電流を流す必要がなく、また、
出力端に加わる電圧は、／Ｊ％さいので、例えば図のよ
うな構造のＭＯＳ形のアナログスイッチを用いる。なお
、図において、Ｓ　１＋　８２　＋・・・、Ｓ＋＋、Ｓ
Ｌは、これらのスイッチをオン、オフするタイミング信
号を表わす。

次に、この回路を用いて書込み表示を行なう場合の具体
的な動作を第６図、第７図、第８図を用いて説明する。

第６図は、液晶パネルの行電極加熱（時間／Ｌｎ）と、
冷却過程における書込み（時間ｔｗ　＞時の７（イアス
ミ圧Ｖ　ｓ　Ｃ％選択電圧ｖ［Ｉおよび非選択電圧ＶＮ
８の波形を示したものである。すなわち、カロ熱時には
０電圧を発生し、書込み時には、）（イアス電圧Ｖ　ｓ
　ｃは士−ＶＷ％列電極駆動回路３１の出力電圧として
は、データ信号りに応じてそれぞれ士”　Ｖ　ｗの電圧
を発生する。なお、 −Ｖｗ又は、＋２ こ＼では、ＶＷの値は、第３図におけるＶｔ　ａ　ｔに
比し大きくとる。

第７図は、行電極選択用スイッチ素子３と、通電用スイ
ッチ素子３５のタイミングを示した図である。ｌ　ｌ”
　Ｌ　４は、行電極選択期間、ＬＨは加熱期間、ｔＷは
書込み期間である。すなわち、ム　（ｎ＝１　４）の期
間の前半では、行電極選択用スイッチ素子３のタイミン
グ信号Ｓ、と、つ市電用スイッチ素子３５のタイミング
信号ＳＨとにより、線順次で加熱するものである。ｔｆ
ｉの後半の期間ｔｗでは、スイッチ素子３とスイッチ素
子３５をオフにし、スイッチ素子３９をＳＬのタイミン
グで、バイアス電圧Ｖｇｃを印加する。これと同時に列
電極駆動回路３１から、データ信号りに応じた第６図の
ＶＮ８又はｖ日を印加する。

第８図は、行電極１に印加する電圧Ｖｘと信号電極４に
印加する電圧Ｖｙｓおよび、両者の差による液晶に印加
する電圧ＶＸ　Ｖｙを示したものである。なお、行電極
加熱時には、電流が流れて、行電極の左右両端の電圧が
異なるが、こ＼では、左端部の電圧で示しである。デー
タ信号りにより、列電極４から、第８図Ｖ　ｙ　ｎに示
した電圧Ｖ　ｙ　ｎが印加したとき、１込み時の液晶印
加電圧ＶＸ　ＶＹは、それぞれ図のように０又は士Ｖｗ
の′電圧となり、その表示原理により、電圧Ｏのときに
は散乱、電圧±ｖｗのときには透明状態となる。第７図
のＶ　ｙ　ｎに対応して、第４図に散乱部を斜線で示し
た。

第８図において、行選択時以外の期間で、±Ｖｗの電圧
が印加する場合があるが、このときは行電極が加熱され
ていないので、液晶の熱・電気−光学効果は現われず、
それ以前の選択時の表示状態を保ったま＼である。

本発明の１：込み表示の実施例では、書込み時に行電極
側からバイアス電圧ＶＦＩＣを印加することにより、列
電極駆動回路３１に、従来の低耐圧ＣＭＯＳアナログス
イッチが使用可能になる。したがって、周辺駆動回路の
小形化に寄与できるという特徴がある。又、通電用スイ
ッチ素子側に、バイアス電圧印加用スイッチを設けてい
るので、このスイッチ素子の耐圧が低いものですむとい
う特徴がある。

なお、行電極駆動回路３３のスイッチ素子３と通電用ス
イッチ素子３５の導通時間は、通電用スイッチ素子３５
の導通時間がスイッチ素子３３のそれを包含して若干長
い方が、スイッチ素子３９の耐圧に対して有利である。

次に、上述の実施例駆動回路の一部を変形して、画像情
報の書込みと読出しを一体化した場合の実施例について
述べる。

液晶表示パネルに表示した情報は、表示画素の透明状態
と散乱状態により、その静電容量に変化が生じる。この
変化量の差異による表示情報を検出する方法については
、例えば、Ｌ＋ｇ）Ｉｔ　Ｐｅｎａｄｄ　１ｅａｄｏｕ
ｔ　ｌｉ”ｕｎＣｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｔｌｌｅｒｍａｌｌ
ｙＡｄ　−ｄｒｅｓｓｅｄ　Ｓｍｅｃｔ＋ｃ　ＬＣＤ　
（Ｊａｐａｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ°８３）に記載されてい
る。この場合、列電極駆動回路は、一旦書込んだ情報を
読出す必要があるので、双方向アナログスイッチ素子で
なければならない。上記第１の実施例では、行電極にバ
イアス電圧を印加するので、列電極駆動回路として双方
向アナログスイッチ素子を用いることは、容易に実現可
能である。

第９図において、液晶パネル２６、行電極駆動回路３３
および列電極駆動回路３２の構成については、前記第１
の実施例と同一なので省略する。

行電極１の一方の端には、図のように各行電極に共通に
して通電回路４３と電圧印加回路５３を接続する。どれ
らの回路は、それぞれスイッチ素子５および６により構
成する。電圧印加回路５３のスイッチ素子６の一方は共
通にして、スイッチ６１に接続する。このスイッチ６１
は書込み時には’Ｉ　Ｗ　Ｉｔにしてバイアス用電圧源
３６に接続し、バイアス電圧Ｖｇｃを通し、読出し時に
は−１にして、検出パルス発生源６５に接続する。本実
施例では、との検出パルスとして、時間的な電圧の勾配
（ｄＶ／ｄｔ）が一定のパルスを用いる。

一方、列電極駆動回路３１は、双方向アナログスイッチ
群３２で構成し、液晶パネル２６の列電極４に接続した
端子と反対側の入出力端子は、それぞれスイッチ６２お
よび６３に接続する。画像情報の書込み時には、スイッ
チの両者共＋’＋Ｗｎ側に接続し、選択電圧■８、非選
択電圧ＶＮｓに導通している。３７および３８はそれぞ
れの電圧発生源である。画像情報の読出し時には、スイ
ッチ６２．６３をＲ”側にし、一方のスイッチ６２は、
グランド側に導通し、他方のスイッチ６３は電流−電圧
変換器６６に導通する。

まず、この回路の書込み動作について説明する。

書込み時には、スイッチ６１．６２および６３をＷ”側
に倒しておく。しだがって、行電極にはＶｓｃ、列電極
にはＶｓ又はＶ　Ｎｓが印加するモードになっている。

これらの電圧波形は、第６図と全く同じである。第１０
図は、スイッチの夕・ｆミンクを示す図であるっ図にお
いて、８１１〜８１４　および８２１−８２４はそれぞ
れ行電極駆動回路３３内のスイッチ素子３および通電用
回路４３内のスイッチ素子５が導通ずるタイミング、ま
た、８３１〜８３４は電圧印加回路５３内のスイッチ素
子６が導通するタイミングを示したものである。すなわ
ち、選択された行において、ｔＨのタイミングで液晶層
の加熱が行なわれ、ｔｗのタイミングにおいて画像情報
の書込み表示が行なわれる。このタイミングおよび電圧
波形は、第８図と全く同じなので省略する。

次に、上述の１：込み動作によって表示した画像情報を
読出す動作について第１１図、第１２図を用いて説明す
る。なお、表示データとしては第９図のものとして説明
する。

読出し時には、スイッチ６１．６２および６３を全て”
几″側に倒す。又、第１１図に示すように行電極駆動回
路３３のスイッチ素子３は全てオフにする。

第１１図において、ｔ１′〜ｔ４′は行選択のタイミン
グであり、この期間は第８図に示す書込み時における行
選択期間ｔ１〜ｔ４とは一般には異なる。通電回路４３
のスイッチ素子５は、Ｓ２１〜８２４に示すように線順
次でオフにする。それと反対に電圧印加回路５３のスイ
ッチ素子６は、Ｓ３□・〜８３４のように線順次でオン
にする。したがって、行電極には、■ＸＩ〜Ｖｘ４に示
すように、検出パルス発生源６５からｄＶ／ｄｔ一定の
検出パルスが線順次で印加し、又、そのときに選択され
ていない行電極はグランド電位となる。行電極選択期間
中の検出パルス数は、列電極数に一致する。

一方、列電極駆動回路３１のスイッチ素子３２のタイミ
ング５４１−８４４を示すと、第１２図のようになる。

図では論理″１”でＩ−Ｖ変換器６６側を選択し、論理
゛０“でグランド電位側を選択するものとする。図示し
ていないが、これらのスイッチ素子３２０″１″、０”
の制御はデータ信号により行なう。

スイッチのタイミング８４１〜８４４は、１行に１回１
ｅの期間論理”１″とし、これらは、検出パルスＶ　ｘ
　１〜Ｖｘ４に同期している。

以上の動作により、行電極１→液晶層→列電極４→アナ
ログスイッチ３２を通して電流ｉが流れる。この電流ｉ
の大きさは、表示画素の散乱および透明状態、すなわち
、画素の静電容量の差異によって変り、この電流値をＩ
−Ｖ変換器６６で検出Ｌ　、電圧■に変換する。第１２
図は、アナログスイッチ３２の選択タイミング８４１１
８４２と出力電流ｌの関係を示したものである。図のよ
うに画素の透明部と散乱部には明らかに差異があるので
、この電流の大小を検出することにより、表示画像の読
出しが可能となる。

以上、本実施例では熱・電気−光学効果を用いた液晶パ
ネルへの画像情報の書込みおよび、表示された情報の読
出しが実現できる。なお、本実施例では、検出パルスの
入力端を電圧印加回路側からとしたが、行電極駆動回路
３３側に加熱用電源２と検出パルス発生源６５の切替え
スイッチを設け、この方から検出パルスを印加しても良
い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、書込み時に、相対的に高電圧を印加で
きるので表示品質が良好になるだけでなく、列電極駆動
回路を従来の高集積アナログスイッチを用いることがで
きるので、画像情報装置の周辺回路を小形化できるとい
う特徴がある。ヌ加熱電圧印加スイッチと反対側に通電
用スイッチおよび電圧印加用スイッチを設けることによ
り、画像情報の書込みおよび読出しができるという特徴
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱・電気−光学効果を有する液晶の原理説明図
、第２図はこれを応用した表示装置の一従来例図、第３
図は上記液晶の書込み電圧と透過光強度の関係図、第４
図は本発明の第１の実施例の回路構成図、第５図はスイ
ッチ素子の具体的回路素子例図、第６図、第７図、及び
第８図は第４図の回路動作説明図、第９図は第２の実施
例の回路構成図、第１０図、第１１図、第１３図は第９
図の回路動作説明図である。 ２６・・・液晶表示パネノペ３１・・・列電極駆動回路
、３３・・・行電極駆動回路、３５・・・通電スイッチ
素子、３６・・・バイアス電圧発生源、３７．３８・・
・列電極信号発生源、４３・・・通電回路、５３・・・
電圧印加回羊　１　図 １．３　図 ｙ″／″　′−オ込、、むγ １４図　３゜ ツ タ（！；　ｒｗ 策　２　図 策　γ　図 第　１０　図 Ｔ　ＩＩ　図 ′；ｆ−７ｚ　図 第　１３　ｉ 手続補正書（方式） ％式％ 事件の表示 昭和５９年特許願第　３６０６３　号 発明の名称画像情報数置 補正をする者 事（’ｌとの関係　特δ′１出願人 名　！４＋　＋５１ｏ１’　＋１式会（Ｊ　日　立　製
　イ乍　所代　理　人 居　１１ｉ（〒１００１東京都千代１月区丸の内−丁目
５番１号明細１の図面の簡単な説明の欄。 補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の行電極と、複数の列電極の間に、熱・電気−
   光学効果によって光の散乱および透過点を生ずる表示体
   を設け、該行電極と列電極の交叉部に画素を形成するマ
   トリクス画像情報装置において、前記行電極の駆動回路
   として、行電極の一方端に選択的に加熱電圧を印加する
   複数個のスイッチ素子と、行電極の他方端を共通にして
   接続した２個のスイッチ素子を設け、該第１のスイッチ
   素子は前記複数個のスイッチ素子に同期して導通して通
   電し、通電後に前記複数個のスイッチ素子と前記第１の
   スイッチ素子を非導通にすると共に前記第２のスイッチ
   素子を導通にしてバイアス電圧を印加することを特徴と
   する画像情報装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の画像情報装置において
   、通電加熱後の表示体の冷却過程において、前記バイア
   ス電圧と、前記列電極の駆動回路から発生委、る電圧の
   差電圧により表示体の画素部に散乱および透過を生じせ
   しめて表示することを特徴とする画像情報装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載の画像情報装置において
   、前記第１のスイッチ素子の導通時間は、前記第２のス
   イッチ素子の導通時間を包含して導通し、該第２のスイ
   ッチ素子の導通時間終了後にバイアス電圧を印加するこ
   とを特徴とする画像情報装置。 ４、特許請求の範囲第１項記載の画像情報装置において
   、行電極の一方端に選択的に加熱電圧を印加する複数個
   のスイッチ素子を有する行電極駆動回路と、行電極の他
   方端には通電用選択スイッチと電圧印加用選択スイッチ
   素子群を有する回路と、入出力共通の２チャンネルアナ
   ログスイッチ群から成る列電極駆動回路を有し、画像情
   報の書込み時には、前記行電極駆動回路のスイッチ素子
   と通電用選択スイッチの組合せによシ通電加熱およびそ
   の後に電圧印加用選択スイッチにょ９、バイアス電圧を
   印加すると共に画像情報に応じた選択および非選択信号
   を列電極駆動回路から印加することによ９表示し、該表
   示情報の読出し時には、選択画素以外の行および列電極
   を、前記通電用選択スイッチ素子および列電極駆動回路
   によシ所定の直流電位にし、前記電圧印加用選択スイッ
   チ素子から検出パルスを印加し、前記列電極駆動回路か
   ら選択画素の表示情報を取出すことを特徴とする画像情
   報装置。