DE69512172T2

DE69512172T2 - Bildanzeige-/-eingabegerät

Info

Publication number: DE69512172T2
Application number: DE69512172T
Authority: DE
Inventors: Kengo Takahama; Yoshihiko Takeda; Yoshihiro Yamamoto; Yasuhiro Yoshida
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-10-11
Filing date: 1995-06-13
Publication date: 2000-02-03
Anticipated expiration: 2015-06-14
Also published as: KR0141523B1; EP0707407B1; KR960015371A; DE69512172D1; US5675357A; EP0707407A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bildanzeige-/-eingabegerät mit einer Bildanzeigefunktion und einer Bildeingabefunktion.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Einige Vorschläge von Bildanzeige/Eingabetafeln mit einer Bildanzeigefunktion und einer Bildeingabefunktion werden beispielsweise in der japanischen Patentpublikation Nr. 5-40927 "Bildanzeige-/-eingabegerät", der japanischen offengelegten Patentpublikation 63-163886 "Anzeige/Eingabe-Flüssigkristalltafel", der japanischen offengelegten Patentpublikation Nr. 5-89230 "Bildlese/Anzeigegerät", der japanischen Patentpublikation Nr. 60-1646 "Anzeige/Eingabegerät" und der EP-A-0 571 214 gemacht.
In der japanischen Patentpublikation Nr. 5-40927 "Bildanzeige-/-eingabegerät" ist eine Bildeingabe/Ausgabetafel aus einer Vielzahl von Paaren von Lichtemissionselementen und Lichtempfangselementen gebildet, die in einer Matrixkonfiguration auf einer Ebene angeordnet sind. Bei Betreiben der Bildeingabe/Ausgabetafel als ein Bildanzeigegerät werden die Lichtemissionselemente aufgrund von Bilddaten angesteuert, während beim Betreiben der Bildeingabe/Ausgabetafel als ein Bildeingabegerät ein Blatt aus Papier, auf dem Dichteinformation, wie beispielsweise Zeichen, geschrieben ist, auf die Bildeingabe/Ausgabetafel überlagert wird, wobei eine mit Information beschriebene Ebene dort gegenüberliegt. Die Lichtemissionselemente werden dann eingeschaltet, um das Papier zu bestrahlen, und das durch das Papier reflektierte Licht wird durch die Lichtempfangselemente empfangen, die ein Paar mit den jeweiligen Lichtemissionselementen bilden.
In der japanischen offengelegten Patentpublikation Nr. 63-163886 "Anzeige/Eingabe-Flüssigkristalltafel" sind Lichtempfangselemente in Pixels der Flüssigkristalltafel gebildet. Beim Betreiben der Flüssigkristalltafel als ein Bildeingabegerät wird ein Blatt aus Papier von der Außenseite bestrahlt, und durch das Papier reflektiertes Licht oder Licht, das dieses durchdrungen hat, kann auf die Flüssigkristalltafel einfallen, und elektrische Signale, die von den Lichtempfangselementen erhalten sind, die in der Flüssigkristalltafel vorgesehen sind, werden erfaßt. In der japanischen offengelegten Patentpublikation Nr. 5-89230 "Bildlese/Anzeigegerät" sind Lichtempfangselemente in einer einfachen Matrixflüssigkristalltafel enthalten. Wie in dem Fall der japanischen offengelegten Patentpublikation Nr. 63- 163886 "Anzeige/Eingabe-Flüssigkristalltafel" wird Bildinformation in das Gerät eingegeben.
In der japanischen Patentpublikation Nr. 60-1646 "Anzeige/Eingabegerät" sind ein Anzeigeansteuerabschnitt und ein Lichtrezeptoransteuerabschnitt in einem Pixel einer Tafel vorgesehen. Beim Eingeben von Bildinformation in das Gerät wird in die Tafel eintretendes Licht mit Fingern oder einem anderen Objekt unterbrochen, so daß ein Lichtempfangstransistor des Lichtrezeptoransteuerabschnittes abgeschaltet und eine Eingabekoordinate erfaßt wird.
Wenn die oben beschriebenen Bildanzeige/Eingabetafeln als Bildeingabegeräte betrieben werden, wird das Anzeigeelement als das Lichtemissionselement verwendet. Licht, das durch das Anzeigeelement (Lichtemissionselement) emittiert und durch ein Vorlagendokument reflektiert ist, wird durch das Lichtempfangselement empfangen, das ein Paar mit dem Anzeigeelement bildet.
Der Grundbetrieb des Standes der Technik wird im folgenden beschrieben, wobei das Bildeingabe-/-ausgabegerät, das in der japanischen Patentpublikation Nr. 5- 40927 offenbart ist, als ein Beispiel genommen wird.
Fig. 33 ist eine perspektivische Darstellung, die die herkömmliche Bildanzeige/Eingabetafel zeigt. Fig. 34 ist eine vergrößerte Teildarstellung in Perspektive, welche den Aufbau der Bildeingabe/Ausgabetafel zeigt. Die Fig. 35A und 35B sind erläuternde Darstellungen, die den Betrieb der Bildeingabe/Ausgabetafel zu der Zeit zeigen, wenn diese als ein Bildanzeigegerät bzw. als ein Bildeingabegerät arbeitet.
Wie in Fig. 33 gezeigt ist, wird die Bildeingabe-/-ausgabetafel aus Pixels 2 gebildet, die auf einem rechtwinkligen Substrat 1 in einer Matrixkonfiguration von (n · m) angeordnete sind.
Wie in Fig. 34 gezeigt ist, besteht jedes Pixel 2 aus einem Anzeigeelement 2a und einem Eingabeelement 2b, welche ein Paar bilden. Hier wird für das Anzeigeelement 2a ein Lichtemissionselement, wie beispielsweise eine Leuchtdiode, verwendet, während als das Eingabeelement 2b ein Lichtempfangselement, wie beispielsweise ein Phototransistor dient. Das Anzeigeelement 2a und das Eingabeelement 2b sind nebeneinander in einem Zustand angeordnet, daß eine Lichtemissionsfläche des Anzeigeelementes 2a und eine Lichtempfangsfläche des Eingabeelementes 2b nach oben gerichtet sind.
Wenn die Bildeingabe/Ausgabetafel, die in der obigen Weise aufgebaut ist, als das Bildanzeigegerät betrieben wird, wie dies in Fig. 35A gezeigt ist, wird lediglich das Anzeigeelement 2a von jedem Pixel 2 verwendet. In ähnlicher Weise zu einem Anzeigegerät mit einem Punktmatrixaufbau schaltet die Tafel das Anzeigeelement 2a jedes Pixels 2 entsprechend einem Punkt aufgrund von Bilddaten ein oder aus. Auf diese Weise werden zweidimensionale Muster und/oder Zeichen angezeigt.
Wenn die Bildeingabe/Ausgabetafel als ein Bildeingabegerät betrieben wird, wie dies in Fig. 35B gezeigt ist, wird ein Vorlagendokument 3, das Muster und/oder Zeichen auf einer Seite trägt, auf die Bildeingabe/Ausgabetafel gelegt, wobei die mit Tinte behaftete Seite des Vorlagendokumentes 3 gegenüber zu den Pixels 3 liegt, und die Anzeigeelemente 2a der jeweiligen Pixels 2 werden sequentiell angesteuert, um Licht zu emittieren. Die Stärke des durch das Vorlagendokument 3 reflektierten Lichtes wird mittels der Eingabeelemente 2b erfaßt.
Schwache Lichtstrahlen, die durch die mit Tinte behafteten Oberflächenteile des Vorlagendokumentes 3 von einem niedrigen Reflexionsvermögen reflektiert sind, und starke Lichtstrahlen, die durch die nicht mit Tinte versehenen Oberflächenteile des Vorlagendokumentes 3 von einem hohen Reflexionsvermögen reflektiert sind, treffen auf die Eingabeelemente 2b auf. Als Ergebnis werden elektrische Signale, die durch die Eingabeelemente 2b gelesen sind, binärisiert, um Bilddaten zu erhalten, die ein Dichtemuster auf dem Vorlagendokument 3 anzeigen.
Die Beschreibung der herkömmlichen Bildeingabe/Ausgabetafel wurde vorgenommen, wobei die japanische Patentpublikation Nr. 5-40927 "Bildeingabe-/-ausgabegerät" als ein Beispiel dient. In der japanischen offengelegten Patentpublikation Nr. 63-163886 "Anzeige/Eingabe-Flüssigkristalltafel" und der japanischen offengelegten Patentpublikation Nr. 5-89230 "Bildlese/Anzeigegerät" ist das Lichtempfangselement in dem Pixel der Flüssigkristalltafel enthalten, um so Operationen wie in der japanischen Patentpublikation Nr. 5-40927 "Bildeingabe-/-ausgabegerät" durchzuführen.
Als ein Beispiel, bei welchem das Lichtempfangselement in dem Pixel der Flüssigkristalltafel enthalten ist, ist der Aufbau der Flüssigkristalltafel der in der japanischen offengelegten Patentpublikation Nr. 63-163886 offenbarten "Anzeige/Eingabe-Flüssigkristalltafel" in Fig. 36 gezeigt.
Eine Gate- bzw. Gatterleitung 6, eine Source- bzw. Quellenleitung 3 und eine Signalleitung 8 sind in einer Gitterkonfiguration auf der Innenfläche eines Substrates angeordnet, auf welchem eine Pixelelektrode 5 einer Flüssigkristallzelle gebildet ist. Ein Dünnfilmtransistor A, der ein Schaltelement bildet, ist in der Nähe der Schnittstelle der Gateleitung 6 und der Sourceleitung 7 vorgesehen. Die Sourceleitung 7 ist mit einer Sourceelektrode des Dünnfilmtransistors A verbunden; die Gateleitung 6 ist mit einer Gateelektrode hiervon verbunden; und eine Drainelektrode 9 des Dünnfilmtransistors A ist mit der Pixelelektrode 5 verbunden.
Ein Dünnfilm-Optiksensor B, der das Lichtempfangselement bildet, ist in der Nähe der Schnittstelle der Gateleitung 6 und der Signalleitung 8 vorgesehen. Die Gateleitung 6 ist mit einem Ende des Dünnfilm-Optiksensors B verbunden, während die Signalleitung 8 an das andere Ende hiervon angeschlossen ist.
In der Flüssigkristalltafel mit dem oben beschriebenen Aufbau wird nach Anlegung einer vorbestimmten Spannung entsprechend Bilddaten an die Gateleitung 6 und die Sourceleitung 7 der Dünnfilmtransistor A eingeschaltet, und eine Spannung liegt an der Pixelelektrode 5, und folglich wird die Flüssigkristallzelle angesteuert, und damit wird ein Bild angezeigt. Nach Anlegung einer vorbestimmten Spannung an die Gateleitung 6 fließt ein elektrischer Strom von der Gateleitung 6 zu der Signalleitung 8 über den Dünnfilmoptiksensor B, auf welchen Licht einfällt, und als ein Ergebnis wird die Stärke des empfangenen Lichtes in ein elektrisches Signal umgesetzt.
Der Aufbau und der Betrieb des Dünnfilmtransistors A und diejenigen des Dünn film-Optiksensors B werden im folgenden in Einzelheiten beschrieben.
Fig. 37 ist eine detaillierte Schnittdarstellung, die die Nähe eines Substrates 11 der in Fig. 36 dargestellten Flüssigkristalltafel zeigt. Der Dünnfilmtransistor A, der das Schaltelement bildet, und der Dünnfilmoptiksensor B, der das Lichtempfangselement bildet, sind auf der Innenseite eines Substrates 11 der Flüssigkristallzelle gebildet.
Der Dünnfilmtransistor A wird gebildet, wie dies unten beschrieben ist.
Das heißt, eine Gateelektrode 12a, die von der Gateleitung 6 geführt ist, eine Gateisolierschicht 13, eine Halbleiterschicht 14 und eine stark dotierte Schicht 15 sind auf dem Substrat 11 gebildet. Die Sourceleitung 7 ist mit der Halbleiterschicht 14 über die stark dotierte Schicht 15 verbunden, und die Drainelektrode ist ebenfalls an die Halbleiterschicht 14 über die stark dotierte Schicht 15 angeschlossen. Der Teil zwischen der Sourceleitung 7 und der Drainelektrode 9 bildet einen Kanalteil, und ein Lichtunterbrechungsfilm 16 ist über dem Kanalteil gebildet. Die Drainelektrode 9 ist mit der transparenten Pixelelektrode 5 verbunden.
Der Dünnfilm-Optiksensor B wird in der unten beschriebenen Weise gebildet. Das heißt, eine von der Gateleitung 6 geführte Gatelektrode 12b und die Signalleitung 8 sind auf dem Substrat 11 gebildet. Die Gateelektrode 12b und die Signalleitung 8 sind miteinander über eine Diode 17 und den Dünnfilm-Optiksensor B verbunden.
Die Diode 17 wird aus einem Lichtunterbrechungsfilm 18, einem Isolierfilm 19, einer Halbleiterschicht 20, einer stark dotierten Schicht 21 und Metallschichten 22 und 23 gebildet, die sequentiell in dieser Reihenfolge geschichtet sind. Die Gateelektrode 12b und die Halbleiterschicht 20 sind miteinander über die Metallschicht 22 verbunden, während die Metallschicht 23 und die Halbleiterschicht 20 miteinander über die stark dotierte Schicht 20 verbunden sind. Ein Lichtunterbrechungsfilm 24 ist über der Halbleiterschicht 20 gebildet.
Der Dünnfilm-Optiksensor B wird aus einem Lichtunterbrechungsfilm 25, einem Isolierfilm 26, einer photoleitenden Halbleiterschicht 27, einer stark dotierten Schicht 28 und Metallschichten 23 und 29 gebildet, die sequentiell geschichtet sind. Die Diode 17 und der Dünnfilm-Optiksensor B sind miteinander über die Metallschicht 23 verbunden, während die Metallschicht 29 des Dünnfilm-Optiksensors B mit der Signalleitung 8 verbunden ist.
Wenn in dem Dünnfilmtransistor A und dem Dünnfilm-Optiksensor B mit dem Aufbau, wie dieser oben beschrieben ist, eine Spannung an die Gateleitung 6 gelegt wird, liegt eine Spannung an der Gateelektrode 12a des Dünnfilmtransistors A, so daß Ladungsträger in dem Kanalteil neben der Gateelektrode 12a der Halbleiterschicht 14 erzeugt werden. Wenn in diesem Zustand eine Spannung an der Sourceleitung 7 liegt, fließt ein elektrischer Strom von der Sourceleitung 7 zu der Drainelektrode 9 durch die Ladungsträger in der Halbleiterschicht 14, und als ein Ergebnis liegt eine Ansteuerspannung an der Pixelelektrode 5.
Eine gewünschte Flüssigkristallzelle wird durch Wählen einer Gateleitung 6 und einer Sourceleitung 7 angesteuert, an welcher eine Spannung anliegt, und als ein Ergebnis wird ein Bild angezeigt. Der Lichtunterbrechungsfilm 16 ist vorgesehen, um eine Fehlfunktion aufgrund einer Photoleitfähigkeit infolge der Bestrahlung der Halbleiterschicht 14 mit externem Licht zu verhindern.
Wenn dann eine Spannung an der Gateleitung 6 liegt, wird eine Spannung an die Gateelektrode 12b der Diode 17 gelegt. Wenn der Dünnfilm-Optiksensor B mit externem Licht in diesem Zustand bestrahlt ist, wird die Halbleiterschicht 27 leitend, und als ein Ergebnis fließt ein elektrischer Strom zu der Signalleitung 8 von der Gateelektrode 12b durch die Metallschicht 22, die Halbleiterschicht 20, die stark dotierte Schicht 21, die Metallschicht 23, die stark dotierte Schicht 28, die Halbleiterschicht 27 und die Metallschicht 29. Welcher der Dünnfilm-Optiksensoren B, die mit der mit Spannung beaufschlagten Gateleitung 6 verbunden sind, bestrahlt wurde, wird somit erfaßt, indem die Signalleitung 8, durch die ein elektrischer Strom fließt, erfaßt und der elektrische Strom als ein Augangssignal genommen wird.
Auf diese Weise kann die zweidimensionale optische Information in ein elektrisches Signal durch sequentielles Anlegen einer Spannung an jede Gateleitung 6 und Detektieren des elektrischen Stromes, der auf der Signalleitung 8 auftritt, umgesetzt werden. Die Diode 17 ist vorgesehen, um das Fließen eines elektrischen Stromes von der Signalleitung 8 zu einer ungewählten (insbesondere nicht mit Spannung beaufschlagten) Gateleitung 6 zu verhindern.
In der japanischen Patentpublikation Nr. 5-40927 "Bildeingabe-/-ausgabegerät" (im folgenden als erstes herkömmliches Beispiel bezeichnet) wird eine Leuchtdiode als Lichtemissionselement verwendet, welches das Anzeigeelement 2a bildet. In der japanischen offengelegten Patentpublikation Nr. 63-163886 "Anzeige/Eingabe- Flüssigkristalltafel" (im folgenden als zweites herkömmliches Beispiel bezeichnet) werden die Flüssigkristalltafel und das Hinter- bzw. Rücklicht beide EIN/AUSgesteuert für jedes Pixel und für die Lichtemissionselemente eingesetzt. Auch bei dem zweiten herkömmlichen Beispiel werden die Flüssigkristalltafel und das Rücklicht sequentiell EIN/AUS-gesteuert für jedes Pixel, um ein Vorlagendokument zu bestrahlen, und das durch das Vorlagendokument reflektierte Licht wird durch den Dünnfilm-Optiksensor B empfangen, und es wird eine photoelektrische Umsetzung durchgeführt, um das Dichtemuster des Vorlagendokumentes zu lesen, wie dies auch bei dem ersten herkömmlichen Beispiel geschieht.
Wenn jedoch bei dem ersten herkömmlichen Beispiel die Eingabe/Ausgabetafel als das Bildeingabegerät betrieben wird, wird das Anzeigeelement als das Lichtemissionselement verwendet, und durch das Lichtemissionselement (Anzeigeelement) emittiertes und durch die Oberfläche des Vorlagendokumentes reflektiertes Licht wird durch das Lichtempfangselement empfangen, das ein Paar mit dem Lichtemissionselement bildet. Somit hat das erste herkömmliche Beispiel ein Problem, daß eine ausreichende Auflösung nicht erreicht werden kann, wenn ein Bild eingegeben wird, was auf der Richtungscharakteristik des durch das Lichtemissionselement emittierten Lichtes beruht. Andererseits hat bei dem zweiten herkömmlichen Beisgiel, bei dem die Flüssigkristalltafel und das Rücklicht die Lichtemissionselemente ersetzen, das durch die Flüssigkristallzelle emittierte Licht eine eigene Emissionsrichtungscharakteristik. Somit liegt bei dem zweiten herkömmlichen Beispiel ein besonderes Problem vor.
Die Ursache, warum die Probleme auftreten, wird im folgenden beschrieben.

(1) Problem bezüglich der Auflösung bei dem ersten herkömmlichen Beispiel

Fig. 38 zeigt einen Zustand, in welchem beim ersten Stand der Technik ein Muster, das in das Vorlagendokument 3 geschrieben ist, gerade in das Gerät eingegeben wird. Licht, das durch das Lichtemissionselement (Anzeigeelement 2a) eines Pixels 2 emittiert und an einen Punkt d reflektiert ist, der auf der Oberfläche des Vorlagendokumentes 3 liegt, tritt in das zugeordnete Lichtempfangselement 2b des Pixels 2 ein, um photoelektrisch umgesetzt zu werden. Wenn zu dieser Zeit der Pfad des Lichtes, das auf ein Lichtempfangselement 2b einzufallen ist, lediglich ein Strahlengang a von dem zugeordneten Lichtemissionselement 2a ist, wird reflektiertes Licht mit einer Stärke entsprechend der Dichte von lediglich dem Punkt d des Vorlagendokumentes 3 in das Lichtempfangselement 2b eingegeben. Somit arbeitet die Eingabe/Ausgabetafel des ersten Standes der Technik vorteilhaft.
Jedoch wird gemäß der Emissionsrichtungscharakteristik des Lichtemissionselementes 2a Licht nicht nur in der Richtung des Strahlenganges a emittiert. Beispielsweise hat, wie in Fig. 39 gezeigt ist, das Lichtemissionselement 2a die Emissionsrichtungscharakteristik derart, daß Licht breit bezüglich einer Senkrechten zu einer Emissionsoberfläche des Lichtemissionselementes 2a diffus wird. Demgemäß liegen, wie in Fig. 38 gezeigt ist, für den Strahlengang zu dem Lichtempfangselement 2b nicht nur der Strahlengang a, sondern auch Strahlengänge b und b von den Lichtemissionselementen benachbarter Pixels vor.
Als ein Ergebnis treten nicht nur ein Lichtstrahl (Lichtstrahl längs eines Strahlenganges a), der durch das Lichtemissionselement 2a emittiert und an dem Punkt d reflektiert ist, der auf dem Vorlagendokument 3 liegt, sondern auch Lichtstrahlen (Licht längs Strahlengängen b und c), die durch ein Lichtemissionselement 2a' und ein Lichtemissionselement 2a" emittiert und an Punkten e und f reflektiert sind, die auf dem Vorlagendokument 3 liegen, gleichzeitig in das Lichtempfangselement 2b ein. Somit kommen Lichtstrahlen, die an mehreren Punkten reflektiert sind, die auf dem Vorlagendokument 3 liegen, gleichzeitig an demselben Lichtempfangselement 2b an.
Wenn Lichtstrahlen, die an einer Vielzahl von Punkten reflektiert sind, die auf dem Vorlagendokument 3 liegen, gleichzeitig an einem Lichtempfangselement 2b ankommen, wird eine Dichteinformation bei einem Punkt des Vorlagendokumentes 3 durch eine Vielzahl von Lichtempfangselementen 2b erfaßt, die in der Nähe hiervon positioniert sind. Als ein Ergebnis wird die Dichteinformation an dem Punkt auf dem Vorlagendokument 3, die von einem elektrischen Signal erhalten ist, das photoelektrisch durch die Eingabe/Ausgabetafel umgesetzt ist, verschmiert. Das heißt, es tritt das Problem auf, daß eine ausreichende Auflösung nicht erhalten werden kann, wenn ein Bild eingegeben wird.
In ähnlicher Weise zu dem ersten herkömmlichen Beispiel tritt ein derartiges Problem in dem zweiten herkömmlichen Beispiel auf, bei welchem die Flüssigkristalltafel und das Hinter- bzw. Rücklicht die Lichtemissionselemente 2a in dem ersten herkömmlichen Beispiel ersetzen und bei dem jeweilige Pixels auf der Flüssigkristalltafel sequentiell ein- und ausgeschaltet werden.

(2) Problem, das dem zweiten herkömmlichen Beispiel eigen ist.

In dem zweiten herkömmlichen Beispiel, bei dem die Flüssigkristalltafel und das Hinterlicht die Lichtemissionselemente des ersten Standes der Technik ersetzen und bei dem jeweilige Pixels auf der Flüssigkristalltafel sequentiell ein- und ausgeschaltet werden, ist die Emissionsrichtungscharakteristik des von der Flüssigkristallzelle emittierten Lichtes eine eigene Charakteristik. Somit tritt ein eigenes bzw. spezielles Problem auf. Dieses Problem ist im folgenden beschrieben.
Fig. 40 zeigt ein Beispiel der Emissionsrichtungscharakteristik von Licht, das durch das Pixel ausgegeben ist. In dem Zustand, in welchem ein spezifisches Pixel 32 einer Flüssigkristalltafel 31 eingeschaltet wird, wird Licht mit einer hohen Intensität durch das Pixel 32 nicht nur in einer für das Pixel 32 eigenen bzw. speziellen Richtung, sondern auch in angenähert horizontalen Richtungen emittiert, wie dies durch eine Vollinie gezeigt ist. Selbst in einem Zustand, in welchem das Pixel 32 AUS ist, wie dies durch eine Strichlinie gezeigt ist, bleibt Licht mit einer hohen Intensität bzw. Stärke in den angenähert horizontalen Richtungen zurück. Das heißt, unabhängig davon, ob das Pixel auf der Flüssigkristalltafel EIN oder AUS ist, liegt eine optische Emission mit einer hohen Intensität in den angenähert horizontalen Richtungen vor.
Dies bedeutet, daß bei dem zweiten herkömmlichen Beispiel das Pixel 32 eine Vielzahl von Punkten des Vorlagendokumentes bestrahlt, und Lichtstrahlen, die durch die Punkte des Vorlagendokumentes reflektiert sind, erreichen ein Lichtempfangselement zu der gleichen Zeit, unabhängig davon, ob das Pixel 32 EIN oder AUS ist, was ähnlich zu der Emissionsrichtungscharakteristik des Lichtemissionselementes 2a des ersten herkömmlichen Beispieles ist, das in Fig. 39 gezeigt ist.
Das heißt, beim sequentiellen Ein- und Ausschalten der jeweiligen Pixels 12 mittels der Flüssigkristalltafel und des Rück- bzw. Hinterlichtes kann das Prinzip eines Bestrahlens des Vorlagendokumentes durch lediglich die Pixels 12, die eingeschaltet wurden, nicht befriedigt werden. Somit verursacht die Emissionsrichtungscharakteristik des Lichtemissionselementes nicht nur ein Problem, daß ein Bild mit einer niedrigen Auflösung eingegeben wird, sondern auch ein Problem, daß eine Bildeingabeoperation selbst nicht durchgeführt werden kann.
US-A-4 777 534 beschreibt eine Anordnung zum Lesen von Dokumenten. Die Anordnung umfaßt ein Feld bzw. ein Array von Photosensoren, eine Lichtquelle zum Beleuchten eines Dokumentes durch das Array und ein Lichtleitungssubstrat, das zwischen dem Array und dem Dokument gelegen ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bildanzeige-/-eingabegerät vorzusehen, das es erlaubt, ein Bild mittels einer Flüssigkristalltafel einzugeben, und das verhindert, daß ein Bild unter einer niedrigen Auflösung eingegeben wird, in dem ein spezifisch kleiner Teil eines Vorlagendokumentes durch lediglich Pixels bestrahlt wird, die eingeschaltet wurden.
Zur Lösung der obigen Aufgabe umfaßt ein Bildanzeige-/-eingabegerät gemäß der vorliegenden Erfindung:
Ein Flachrücklicht bzw. -hinterlicht zum Emittieren von Lichtstrahlen von einer Oberfläche hiervon,
eine Bildanzeige/Eingabetafel, die aus einer Flüssigkristallanzeigetafel gebildet ist, wobei ein Lichtempfangselement in jedem Pixel enthalten ist,
eine Einrichtung zum Empfangen der Lichtstrahlen, die durch das Rück- bzw. Hinterlicht emittiert sind, und zum Ausgeben von Lichtstrahlen im wesentlichen senkrecht zu der Bildanzeige/Eingabetafel, wobei die Einrichtung zwischen dem Rück- bzw. Hinterlicht und der Bildanzeige/Eingabetafel vorgesehen ist, und
eine Steuerschaltung zum Steuern der Bildanzeige/Eingabetafel derart, daß beim Anzeigen eines Bildes jedes Pixel ein- oder ausgeschaltet wird gemäß Bilddaten, um ein Bild entsprechend den Bilddaten anzuzeigen, und daß beim Eingeben eines Bildes die Pixels sequentiell ein- und ausgeschaltet werden, um ein Vorlagendokument abzutasten, das auf der Bildanzeige/Eingabetafel liegt, wobei eine Oberfläche hiervon eine optische Dichteinformation hat, die in Berührung mit der Bildanzeige/Eingabetafel ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein besonderer kleiner Teil oder ein Punkt des Vorlagendokumentes mit Lichtstrahlen von einem besonderen Pixel in der Bildanzeige/Eingabetafel während einer Bildeingabeoperation bestrahlt werden. Die durch das besondere Pixel reflektierten Lichtstrahlen werden durch ein Lichtempfangselement empfangen, das in dem besonderen Pixel enthalten ist. Demgemäß wird ein Bild bei einer hohen Auflösung eingegeben.
Weiterhin können lediglich parallele Lichtstrahlen in senkrechten Richtungen in die Bildanzeige/Eingabetafel eintreten. Somit kann die optische Übertragungsrichtungscharakteristik, die einer Flüssigkristalltafel zugehörig ist, die Pixels in einem AUS-Zustand Licht horizontal durch Pixels emittiert, verbessert werden. Entsprechend kann das Vorlagendokument durch Lichtstrahlen abgetastet werden, die lediglich durch Pixels in einem Ein-Zustand emittiert sind. Das heißt, die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Bildeingabe mittels der Flüssigkristalltafel und dem Rück- bzw. Hinterlicht als Lichtemissionselementen.
In einem Ausführungsbeispiel umfaßt diese Einrichtung eine Emissionsrichtungscharakeristik-Bildungsplatte mit einer derartigen optischen Übertragungs/Richtungscharakteristik, daß lediglich Lichtstrahlen, die auf eine Oberfläche hiervon unter im allgemeinen rechten Winkeln hiermit einfallen, dort hindurchgehen können und eine Emissionsrichtungscharakteristik des Hinterlichtes bilden.
Bei der obigen Anordnung verlaufen lediglich Lichtstrahlen, die durch das Rück- bzw. Hinterlicht emittiert wurden und auf die Emissionsrichtungscharakteristik- Bildungsplatte unter rechten Winkeln hiermit einfallen, dort hindurch, um so die Bildanzeige/Eingabetafel zu erreichen. Dann wird unter der Steuerung der Steuerschaltung jedes Pixel der Bildanzeige/Eingabetafel ein- oder ausgeschaltet gemäß Bilddaten, um ein Bild entsprechend den Bilddaten auf der Bildanzeige/Eingabetafel anzuzeigen.
Bei einer Bildeingabeoperation werden wie bei der Bildanzeigeoperation Lichtstrahlen, die durch das Rück- bzw. Hinterlicht emittiert wurden, eingestellt, um in senkrechten Richtungen fortzuschreiten, um so die Bildanzeige/Eingabetafel zu erreichen. Unter der Steuerung der Steuerschaltung werden jeweilige Pixels der Bildanzeige/Eingabetafel sequentiell ein- und ausgeschaltet, um ein Vorlagendokument abzutasten, das auf die Bildanzeige/Eingabetafel gelegt ist.
Die Emissionsrichtungscharakteristik-Bildungsplatte kann durch zwei Übertragungsflachplatten, deren Seitenflächen einander gegenüberliegen, und eine Vielzahl von Lichtunterbrechungs-Flachplatten, die auf den entgegengesetzten Seitenflächen der Übertragungsflachplatten unter rechten Winkeln hiermit liegen und einen Spalt zwischen den Übertragungsflachplatten in eine Vielzahl von Räume unterteilen, gebildet werden.
Bei dieser Anordnung verlaufen Lichtstrahlen, die durch das Hinterlicht emittiert sind, durch eine der Übertragungsflachplatten der Emissionrichtungscharakteristik-Bildungsplatte, nachdem sie auf die Emissionrichtungscharakteristik- Bildungsplatte eingefallen sind. Zu dieser Zeit, verlaufen Lichtstrahlen, die auf die Übertragungsflachplatte unter rechten Winkeln hiermit eingefallen sind, durch den Raum zwischen den Lichtunterbrechungs-Flachplatten, um so zu der Bildanzeige/Eingabetafel von der anderen Übertragungsflachplatte emittiert zu sein. Lichtstrahlen, die schräg auf eine der Übertragungsflachplatten eingefallen sind, werden durch die Lichtunterbrechungs-Flachplatten unterbrochen und werden so nicht von der anderen Übertragungsflachplatte emittiert.
In ähnlicher Weise kann das Hinter- bzw. Rücklicht eine vertikale Richtcharakteristik haben, d. h., die durch das Hinterlicht emittierten Lichtstrahlen können sich in im wesentlichen vertikalen Richtung ausbreiten.
Die Emissionrichtungscharakteristik-Bildungsplatte mit dem oben beschriebenen Aufbau kann mit niedrigeren Kosten und in Massenfertigung einfacher als in einem Fall hergestellt werden, bei dem die Emissionrichtungscharakteristik- Bildungsplatte aus einem optischen System, wie beispielsweise Linsen, gebildet ist.
Wenn die Emissionrichtungscharakteristik-Bildungsplatte bearbeitet wurde, um nicht reflektierend zu sein, werden Lichtstrahlen, die durch das Hinter- bzw. Rücklicht emittiert wurden und schräg auf die Emissionrichtungscharakteristik- Bildungsplatte einfallen, durch die Emissionrichtungscharakteristik-Bildungsplatte diffus gemacht bzw. gestreut. Wenn andererseits die Lichtunterbrechungs- Flachplatten schwarz angestrichen sind, werden Lichtstrahlen, die durch das Hinterlicht emittiert wurden und schräg auf die Emissionrichtungscharakteristik- Bildungsplatte einfallen, durch die Emissionrichtungscharakteristik-Bildungsplatte absorbiert. Auf diese Weise kann zuverlässig verhindert werden, daß Licht strahlen, die schräg auf die Einfallsoberfläche der Emissionrichtungscharakteristik-Bildungsplatte einfallen, reflektiert und von der Emissionrichtungscharakteristik-Bildungsplatte ausgegeben werden. Das heißt, die Emissionrichtungscharakteristik wird optimal durch die Platte gebildet.
In einem anderen Ausführungsbeispiel umfaßt die obige Einrichtung eine optische Steuerplatte, die eine optische Übertragungseigenschaft oder eine optische Diffusionseigenschaft gemäß einer Änderung eines elektrischen Signales aufweist, um eine Richtungscharakteristik der Lichtstrahlen zu steuern, und wobei die Steuerschaltung außerdem das zu der optischen Steuerplatte einzugebende elektrische Signal derart steuert, daß beim Anzeigen eines Bildes die optische Steuerplatte die optische Streu- bzw. Diffusionseigenschaft aufweist und daß beim Eingeben eines Bildes die optische Steuerplatte die optische Übertragungseigenschaft hat.
Bei diesem Gerät mit diesem Aufbau wird beim Eingeben eines Bildes ein zu der optischen Steuerplatte einzugebendes elektrisches Signal durch die Steuerschaltung so gesteuert, daß die optische Steuerplatte die optische Diffusionseigenschaft aufweist. Als ein Ergebnis werden parallele Lichtstrahlen, die in senkrechten Richtungen durch das Hinterlicht emittiert sind, durch die optische Steuerplatte diffus gemacht bzw. gestreut und das diffuse Licht erreicht die Bildanzeige/Eingabetafel. Dann steuert die Steuerschaltung EIN und AUS von jedem Pixel der Bildanzeige/Eingabetafel gemäß Bilddaten, um ein Bild ensprechend der Bilddaten auf der Bildanzeige/Eingabetafel anzuzeigen.
Beim Eingeben eines Bildes wird unter der Steuerung der Steuerschaltung das zu der optischen Steuerplatte einzugebende elektrische Signal durch die Steuerschaltung so gesteuert, daß die optische Steuerplatte die optische Übertagungseigenschaft hat. Als ein Ergebnis verlaufen parallele Lichtstrahlen, die in senkrechten Richtungen durch das Hinterlicht emittiert sind, durch die optische Steuerplatte und erreichen die Bildanzeige/Eingabetafel. Dann werden unter der Steuerung der Steuerschaltung jeweilige Pixels der Bildanzeige/Eingabetafel sequentiell ein- und ausgeschaltet, um das Vorlagendokument abzutasten.
Folglich werden bei der Bildeingabeoperation Lichtstrahlen, die durch das eingeschaltete Pixel der Bildanzeige/Eingabetafel senkrecht emittiert und durch das Vorlagendokument reflektiert sind, durch lediglich das Lichtempfangselement empfangen, das in dem eingeschalteten Pixel enthalten ist. Auf diese Weise kann die Bildeingabeoperation zuverlässig durchgeführt werden.
Das Gerät kann außerdem eine Lichtkondensoreinrichtung umfassen, die zwischen dem Hinterlicht und der optischen Steuerplatte angeordnet ist, um die von dem Hinterlicht emittierten Lichtstrahlen zu sammeln. Auf diese Weise werden parallele Lichtstrahlen, die in senkrechten Richtungen durch das Hinterlicht emittiert sind, durch die Lichtkondensoreinrichtung gesammelt, bevor sie die Bildanzeige/Eingabetafel erreichen. Daher erreichen die gesammelten Lichtstrahlen, die von dem eingeschalteten Pixel ausgegeben sind, einen besonderen kleinen Teil der Unterseite des Vorlagendokumentes. Wenn daher eine Bildeingabeoperation durchgeführt wird, werden Lichtstrahlen, die durch das eingeschaltete Pixel der Bildanzeige/Eingabetafel senkrecht emittiert und durch den besonderen kleinen Teil des Vorlagendokumentes reflektiert sind, zuverlässig durch lediglich das Lichtempfangselement empfangen, das in dem eingeschalteten Pixel enthalten ist. Auf diese Weise kann die Bildeingabeoperation zuverlässig mit hoher Auflösung durchgeführt werden. Daher fallen Lichtstrahlen, die von dem Vorlagendokument reflektiert sind, auf das Lichtempfangselement mit keinem oder geringem Verlust ein. Somit kann das Lichtempfangselement eine große Menge an Licht empfangen, und damit ist ein Rauschabstand verbessert.
Die Lichtkondensoreinrichtung kann aus einer Mikrolinsenanordnung bestehen, die in Massen mit geringen Kosten hergestellt werden kann.
Vorzugsweise ist eine Teilung der Mikrolinsen in der Mikrolinsenanordnung gleich zu einer Pixelteilung der Bildanzeige/Eingabetafel. Damit kann ein Auftreten von unerwünschten Moire-Fransen verhindert werden.
Vorzugsweise ist weiterhin eine Brennweite von jeder Mikrolinse gleich oder größer als ein Abstand zwischen einer Oberseite der Mikrolinse und einer Unterseite der Bildanzeige/Eingabetafel. Bei dieser Anordnung ist ein Brennpunkt der Mikrolinse der Mikrolinsenanordnung auf die Oberseite der Bildanzeige/Eingabetafel oder auf einen Pegel höher als die Oberseite der Bildanzeige/Eingabetafel eingestellt. Somit werden bei der Bildeingabeoperation Lichtstrahlen, die die optische Steuerplatte unter rechten Winkeln hiermit verlassen haben, zuverlässig an dem besonderen kleinen Teil der Unterseite des Vorlagendokumentes zusammengeführt.
Damit werden alle Lichtstrahlen, die durch den besonderen kleinen Teil der Unter seite des Vorlagendokumentes reflektiert sind, zuverlässig durch lediglich das Lichtempfangselement empfangen, das in dem eingeschalteten Pixel enthalten ist. Damit kann die Bildeingabeoperation mit hoher Auflösung und großem Rauschabstand vorgenommen werden.
In einem Ausführungsbeispiel umfaßt die besagte Einrichtung eine Richtplatte, die aus zwei Prismaschichten besteht, deren jede eine flache Oberfläche und eine gegenüberliegende unebene Oberfläche hat, die prismaförmige konkave Teile und konvexe Teile aufweist, wobei die Prismaschichten derart übereinander gelagert sind, daß eine Richtung, in welcher sich die konkaven Teile und die konvexen Teile der einen Prismaschicht erstrecken, senkrecht zu einer Richtung ist, in welcher sich die konkaven Teile und die konvexen Teile der anderen Prismaschicht erstrecken, und wobei jeder konvexe Teil der Prismaschichten einen vertikalen Winkel 8 im Bereich von 90º bis 120º aufweist.
Dieses Gerät arbeitet in der folgenden Weise.
Bei einem Bildanzeigebetrieb werden Lichtstrahlen, die von dem Hinterlicht kommen und auf die flache Einfallsfläche der Richtplatte einfallen, bei den prismaförmigen konvexen Teilen mit einem vertikalen Winkel 9 von 90º bis 120º gebrochen, während die Lichtstrahlen durch die Richtplatte verlaufen. Als ein Ergebnis werden Ausbreitungsrichtungen der Lichtstrahlen zu Richtungen senkrecht zu der Einfallsfläche der Richtplatte verändert. Somit erreichen die Lichtstrahlen die Lichtanzeige/Eingabetafel unter rechten Winkeln hiermit. Unter der Steuerung der Steuerschaltung wird jedes Pixel der Bildanzeige/Eingabetafel ein- oder ausgeschaltet gemäß Bilddaten, um ein Bild entsprechend den Bilddaten auf der Bildanzeige/Eingabetafel anzuzeigen.
Bei einem Bildeingabebetrieb werden wie bei einem Bildanzeigebetrieb die Lichtstrahlen, die durch das Hinterlicht emittiert sind, in der Richtung durch die Richtplatte verändert und treten so in die Bildanzeige/Eingabetafel senkrecht hierzu ein. Unter der Steuerung der Steuerschaltung werden jeweilige Pixels der Bildanzeige/Eingabetafel sequentiell ein- und ausgeschaltet, um ein auf der Bildanzeige/Eingabetafel liegendes Vorlagendokument abzutasten.
Wie aus dem obigen folgt, werden bei dem Bildeingabebetrieb Lichtstrahlen, die von einem eingeschalteten Pixel ausgegeben sind, durch einen Punkt des Vorlagen dokumentes reflektiert und durch lediglich ein Lichtempfangselement empfangen, das in dem eingeschalteten Pixel enthalten ist. Mit anderen Worten, verschiedene Lichtempfangselemente empfangen Licht, das durch verschiedene Punkte des Vorlagendokumentes reflektiert ist. Als ein Ergebnis kann eine Verschlechterung der Auflösung verhindert werden, und ein Bild wird mit hoher Auflösung eingegeben.
Die Richtplatte kann die Lichtstrahlen, die durch das Hinterlicht emittiert sind, zu einer Richtung senkrecht zu ihrer flachen Oberfläche konvergieren, so daß beim Eingeben eines Bildes die Vorlagendokument-Beleuchtungsluminanz und damit der Rauschabstand verbessert werden kann.
Da die Richtschicht aus Prismaschichten zusammengesetzt ist, wird sie weiterhin bei geringen Kosten und in Massen auf einfache Weise im Vergleich mit dem Fall hergestellt, in welchem die Richtschicht aus Linsen zusammengesetzt ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der anschließenden Detailbeschreibung und den begleitenden Zeichnungen verstanden, die lediglich zur Veranschaulichung dienen und somit nicht die vorliegende Erfindung einschränken, wobei:
Fig. 1 eine schematische Darstellung ist, die den Aufbau eines Bildanzeige-/-eingabegerätes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines in Fig. 1 gezeigten Hinter- bzw. Rücklichtes ist,
Fig. 3 ein Diagramm ist, das die Emissionsrichtungscharakteristik des in Fig. 2 dargestellten Hinterlichtes zeigt,
Fig. 4 eine vergrößerte perspektivische Darstellung ist, die eine Emissionsrichtungscharakteristik-Bildungsplatte darstellt, die in Fig. 1 gezeigt ist,
Fig. 5 eine erläuternde Darstellung ist, die den Betrieb der in Fig. 4 dargestellten Emissionsrichtungscharakteristik-Bildungsplatte zeigt,
Fig. 6 ein Diagramm ist, das eine optische Emissionsrichtungscharakteristik, die durch das Hinterlicht herausgestellt ist, und die Emissionsrichtungscharakteristik-Blldungsplatte, die in Fig. 1 dargestellt ist, übereinandergeschichtet zeigt,
Fig. 7 ein Diagramm ist, das eine optische Emissionsrichtungscharakteristik, die durch das Hinterlicht herausgestellt ist, die Emissionsrichtungscharakteristik-Blldungsplatte und eine Bildanzeige(Eingabetafel, die alle in Fig. 1 dargestellt sind, übereinandergeschichtet zeigt,
Fig. 8 ein Diagramm ist, das die optischen Übertragungsrichtungscharakteristiken der in Fig. 1 dargestellten Bildanzeige/Eingabetafel zeigt,
Fig. 9 eine schematische Darstellung ist, die den Aufbau eines Bildanzeige-/-eingabegerätes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 10 eine Schnittdarstellung eines in Fig. 9 dargestellten Hinterlichtes ist,
Fig. 11 ein Diagramm ist, das die Emissionsrichtungscharakteristik des in Fig. 10 dargestellten Hinterlichtes zeigt,
Fig. 12 eine vergrößerte Teildarstellung in Perspektive einer in Fig. 9 dargestellten optischen Steuerplatte ist,
Fig. 13A und 13B erläuternde Darstellungen sind, die Operationen der in Fig. 12 dargestellten optischen Steuerplatte zeigen,
Fig. 14A und 14B Diagramme sind, die optische Emissionsrichtungscharakteristiken, die durch das Hinterlicht und die optische Steuer platte, dargestellt in Fig. 9, übereinandergeschichtet herausgestellt sind, zeigen,
Fig. 15 ein Diagramm ist, das die durch das Hinterlicht angezeigte optische Emissionsrichtungscharakteristik, die optische Steuerplatte und die Bildanzeige/Eingabetafel, die alle in Fig. 9 dargestellt sind, übereinandergeschichtet zeigt,
Fig. 16 ein Diagramm ist, das die optische Übertragungsrichtungscharakteristik der in Fig. 9 dargestellten Bildanzeige/Eingabetafel zeigt,
Fig. 17 eine schematische Darstellung ist, die den Aufbau eines Bildanzeige-/-eingabegerätes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 18A und 18B schematische Schnittdarstellungen sind, die eine Bildanzeige/Eingabetafel, eine optische Steuerplatte, eine Mikrolinsenanordnung und eine Schutzplatte für ein Pixel zeigen, wobei die Mikrolinsenanordnung als eine Lichtkondensoreinrichtung verwendet wird,
Fig. 19 eine schematische Darstellung ist, die den Aufbau eines Bildanzeige-/-eingabegerätes gemäß einem vierten Ausführungbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 20 eine Schnittdarstellung eines in Fig. 19 gezeigten Hinterlichtes ist,
Fig. 21 ein Diagramm ist, das die Emissionsrichtungscharakteristik des in Fig. 20 dargestellten Hinterlichtes zeigt,
Fig. 22 eine perspektivische Darstellung ist, die eine Prismenschicht zeigt, um eine in Fig. 19 dargestellte Richtplatte zu bilden,
Fig. 23 eine perspektivische Darstellung ist, die eine Richtplatte zeigt, die durch die in Fig. 22 dargestellten Prismenschichten gebildet ist,
Fig. 24 eine erläuternde Darstellung ist, die einen Betrieb der in Fig. 22 dargestellten Prismenschicht zeigt,
Fig. 25 eine erläuternde Darstellung ist, die einen anderen Betrieb der in Fig. 22 dargestellten Prismenschicht zeigt,
Fig. 26 eine Schnittdarstellung der in Fig. 24 dargestellten Prismenschicht ist,
Fig. 27 eine Schnittdarstellung ist, die die in Fig. 25 dargestellte Prismenschicht zeigt,
Fig. 28 eine erläuternde Darstellung ist, die einen Betrieb der in Fig. 23 dargestellten Richtplatte zeigt,
Fig. 29 eine erläuternde Darstellung ist, die einen Betrieb einer plankonvexen Linse zeigt,
Fig. 30 ein Diagramm ist, das eine optische Emissionsrichtungscharakteristik zeigt, die durch das Hinterlicht und die Richtplatte, gezeigt in Fig. 19, übereinandergeschichtet angezeigt ist,
Fig. 31 ein Diagramm ist, das eine optische Emissionsrichtungscharakteristik, die durch das Hinterlicht angezeigt ist, die Richtplatte und eine Bildanzeige/Eingabetafel, die alle in Fig. 19 dargestellt sind, übereinandergeschichtet zeigt,
Fig. 32 ein Diagramm ist, das eine optische Übertragungsrichtungscharakteristik der in Fig. 19 dargestellten Bildanzeige/Eingabetafel zeigt,
Fig. 33 eine perspektivische Darstellung ist, die eine herkömmliche Bildanzeige/Eingabetafel zeigt,
Fig. 34 eine vergrößerte Teildarstellung ist, die den Detailaufbau der in Fig. 33 dargestellten Bildanzeige/Eingabetafel zeigt,
Fig. 35A und 35B erläuternde Darstellungen sind, die Operationen der in Fig. 33 dargestellten Bildanzeige/Eingabetafel zeigen,
Fig. 36 eine Schnittdarstellung ist, die den Aufbau einer herkömmlichen Flüssigkristalltafel mit einem in einem Pixel enthaltenen Lichtempfangselement zeigt,
Fig. 37 eine Schnittdarstellung ist, die die Nähe eines Substrates der in Fig. 36 dargestellten Flüssigkristalltafel zeigt,
Fig. 38 ein erläuterndes Diagramm ist, das Probleme der in Fig. 33 dargestellten Bildanzeige/Eingabetafel zeigt,
Fig. 39 ein Diagramm ist, das die optische Emissionsrichtungscharakteristik des in Fig. 34 dargestellten
Lichtemissionselementes zeigt, und
Fig. 40 ein Diagramm ist, das die optische Emissionsrichtungscharakteristik der in Fig. 36 dargestellten Flüssigkristalltafel zeigt.

DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden in Einzelheiten anhand von Zeichnungen beschrieben.

(Erstes Ausführungsbeispiel)

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Bildanzeige-/-eingabegerätes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
In Fig. 1 bezeichnet ein Bezugszeichen 121 eine Bildanzeige/Eingabetafel, in welcher ein Pixel eines Flüssigkristallanzeigeelementes und eines Lichtempfangselementes wie in der in Fig. 36 dargestellten Tafel gebildet wird, um so eine Bildanzeigefunktion und eine Bildeingabefunktion beide zu haben. Ein Bezugszeichen 122 bezeichnet ein Hinter- oder Rücklicht, das als ein Lichtemissionselement zusammen mit Pixels der Bildanzeige/Eingabetafel 121 wirkt. Ein Bezugszeichen 123 bezeichnet eine Emissionsrichtungscharakteristik-Bildungsplatte, die ein wichtiges Bestandselement des Bildanzeige-/-eingabegerätes gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist. Ein Bezugszeichen 124 bezeichnet eine Steuerschaltung zum Steuern der Bildanzeige/Eingabetafel 121, um eine Bildanzeigeoperation und eine Bildeingabeoperation auszuführen.
Beim Betreiben des Bildanzeige-/-eingabegerätes mit dem obigen Aufbau als ein Bildeingabegerät wird ein Vorlagendokument 125, dessen Bild einzugeben ist, auf die Bildanzeige/Eingabetafel 121 gelegt, wobei eine mit Tinte oder Farbstoff bedruckte Oberfläche hiervon der Bildanzeige/Eingabetafel 121 gegenüberliegt.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt das Hinterlicht 122 eine Leuchtstofflampe 126, eine Lichtleitplatte 127, eine Reflexionsplatte 128 und eine Diffusions- oder Streuplatte 129. Lichtstrahlen, die von der Leuchtstofflampe 126 emittiert sind, werden zu der Lichtleitplatte 127 durch die Reflexionsplatte 126 reflektiert, um so durch die Lichtleitplatte 127 übertragen und zu der Streuplatte 129 von einer Emissionsoberfläche C der Lichtleitplatte 127 emittiert zu werden. Auf diese Weise werden die von der Emissionsoberfläche C emittierten Lichtstrahlen zu dem Raum durch die Streuplatte 129 gestreut. Da die Lichtstrahlen gestreut wurden, breiten sie sich breit bezüglich einer Senkrechten der Emissionsoberfläche aus, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, besteht die Emissionsrichtungscharakteristik-Bildungsplatte 123 aus Übertragungsflachplatten 131 und 132, deren Seitenflächen einander gegenüberliegen, um Lichtstrahlen, die von dem Hinterlicht 122 emittiert sind, dort hindurch zu übertragen, und einer Vielzahl von Lichtunterbrechungflachplatten 133, die auf die Übertragungsflachplatten 131 und 132 unter rechten Winkeln hiermit montiert sind und den Spalt zwischen den Übertragungsflachplatten 131 und 132 in regelmäßigen Intervallen unterteilen.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, verläuft ein Lichtstrahl g, der auf die untere Oberfläche der Übertragungsflachplatte 131 unter einem rechten Winkel hiermit eingefallen ist, dort hindurch, um dann zwischen den Lichtunterbrechungsflachplatten 133 und 133 zu verlaufen und auf die obere durchlässige Flachplatte 132 einzufallen. Dann verläuft der Lichtstrahl g durch die Übertragungsflachplatte 132, um sie so zu verlassen und sich zu der Bildanzeige/Eingabetafel 121 auszubreiten. Ein Lichtstrahl h, der schräg auf die untere Oberfläche der Übertragungsflachplatte 131 eingefallen ist, verläuft dort hindurch und fällt auf die Seitenfläche der Lichtunterbrechungsflachplatte 133 ein, wodurch so verhindert wird, daß er sich aus der Übertragungsflachplatte 132 ausbreitet. Das heißt, die Emissionsrichtungscharakteristik-Bildungsplatte 123 arbeitet als ein Filter zum Übertragen lediglich des Lichtstrahles g, der auf die untere Oberfläche der Übertragungsflachplatte 131 senkrecht einfällt.
Die Betriebseigenschaften der Emissionsrichtungscharakteristik-Bildungsplatte 123 werden, wenn diese als das Filter arbeitet, durch den Abstand x zwischen den Übertragungsflachplatten 131 und 132 und die Teilung y der Lichtunterbrechungsflachplatten 133 bestimmt. Das heißt, wenn die Übertragungsflachplatten 131 und 132 einen Lichtstrahl übertragen, der unter einem Winkel innerhalb ±10º bezüglich einer senkrechten Richtung eingefallen ist, werden x und y, die die folgende Bedingung erfüllen, gewählt:
arctan (y/x) < 10º.
Das heißt, der Abstand x zwischen den Übertragungsflachplatten 131 und 132 wird zu etwa 5- bis 10-fach so groß wie die Teilung x der Lichtunterbrechungsflalchplatten 133 gewählt.
Wie weiter unten in Einzelheiten beschrieben ist, können, da die Bildanzeige- Eingabetafel 121 auf die Emissionsrichtungscharakteristik-Bildungsplatte 123 überlagert ist, Moire-Effekte abhängig von der Beziehung von der Teilung y der Lichtunterbrechungsflachplatten 133 und der Pixelteilung z der Bildanzeige/Eingabetafel 121 auftreten. Daher muß die Teilung y der Lichtunterbrechungsflachplatten 133 genau gleich zu der Pixelteilung z der Bildanzeige/Eingabetafel 121 oder vernachlässigkbar klein sein, d. h. y = z oder y < < z.
Da die Pixelteilung z der Bildanzeige/Eingabetafel 121 ungefähr 200 bis 300 Mikron beträgt, ist die Teilung y der Lichtunterbrechungsflachplatten 133 einige 10 Mikron oder vorzugsweise 200 bis 300 Mikron, d. h. vollständig gleich zu der Pixelteilung z.
Da die Lichtunterbrechungsflachplatte 133 vorzugsweise verwendet wird, um Lichtstrahlen abzuschneiden bzw. zu unterbrechen, wird die Oberfläche hiervon behandelt, um nichtreflektierend oder schwarz angestrichen zu sein.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Emissionsrichtungscharakteristik- Bildungsplatte 123 überlagert auf das Hinterlicht 122 verwendet, das die in Fig. 3 gezeigte optische Emissionsrichtungscharakteristik hat. Die optische Emissionsrichtungscharakteristik, die anzuzeigen ist, wenn die Emissionsrichtungscharakteristik-Bildungsplatte 123 auf das Hinterlicht 122 überlagert ist, ist in Fig. 6 gezeigt. Strichlinien geben optisch die Emissionsrichtungscharakteristik des Hinterlichtes 122 an.
Wenn, wie aus der Fig. 6 zu ersehen ist, die Emissionsrichtungscharakteristik- Bildungsplatte 123 verwendet wird und wenn der Abstand x und die Teilung y den Ausdruck von arctan y/x < 10º erfüllen, werden diejenigen Lichtstrahlen eines Neigungswinkels, der größer als ±10º bezüglich der vertikalen Richtung ist, nicht emittiert. Das heißt, die optische Emissionsrichtungscharakteristik des Hinterlichtes 122 ist in einer derartigen Weise verbessert, daß Lichtstrahlen nur im wesentlichen in senkrechten Richtungen emittiert werden.
Das Hinterlicht 122 und die Emissionsrichtungscharakteristik-Bildungsplatte 123 sind unterhalb der Bildanzeige/Eingabetafel 121 angeordnet.
Beim Anzeigen eines Bildes durch das Bildanzeige-/-eingabegerät mit dem obigen Aufbau liegt ähnlich zu dem zweiten herkömmlichen Beispiel eine Spannung entsprechend Bilddaten an der Pixelelektrode von jedem Pixel der Bildanzeige/Eingabetafel 121, und die Pixels werden ein- und ausgeschaltet, um das Bild auf der Tafel anzuzeigen.
Beim Eingeben eines Bildes liegt eine Spannung an lediglich der Pixelelektrode eines Pixels gegenüber zu einem besonderen Punkt des Vorlagendokumentes 125, das einzugeben ist, so daß das Pixel eingeschaltet wird, während keine Spannung in den Pixelelektroden von anderen Pixels anliegt, um diese auszuschalten. Auf diese Weise wird der besondere Punkt auf dem Vorlagendokument 125 durch einen durch das entsprechende Pixel in einem EIN-Zustand emittierten Strahl bestrahlt, und der an dem Punkt reflektierte Lichtstrahl wird photoelektrisch mittels des entsprechenden Lichtempfangselementes (nicht gezeigt), das in dem Pixel enthalten ist, umgesetzt. Auf diese Weise werden Bilddaten von allen Punkten des Vorlagendokumentes 125 sequentiell eingegeben.
Bei der herkömmlichen Technik ist das Hinterlicht mit der optischen Emissionsrichtungscharakteristik, wie diese in Fig. 3 gezeigt ist, auf die Bildanzeige/Eingabetafel mit einer optischen Übertragungsrichtungscharakteristik geschichtet, so daß die Durchlässigkeit hoch in einer Richtung, die ungefähr horizontal ist, unabhängig von EIN oder AUS der Pixels ist, und daß die Durchlässigkeit hoch in der Vetikalrichtung ist, wenn die Pixel EIN sind und niedrig in vertikalen Richtung ist, wenn die Pixel AUS sind (vergleiche Fig. 8). Somit wird eine optische Emissionsrichtungscharakteristsik, wie diese in Fig. 40 gezeigt ist, erhalten.
Im Unterschied zur herkömmlichen Technik ist in dem Ausführungsbeispiel die Emissionsrichtungscharakteristik-Bildungsplatte 123 auf das Hinterlicht 122 überlagert, und die Bildanzeige/Eingabetafel 121 ist auf die Emissionsrichtungscharakteristik-Bildungsplatte 123 überlagert, um das Bildanzeige-/-eingabegerät aufzubauen. Durch Überlagern der Emissionsrichtungscharakteristik- Bildungsplatte 123 auf das Hinterlicht 122 ist die optische Emissionsrichtungscharakteristik verbessert, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, und damit tritt eine optische Emission in einer Richtung angenähert zu der horizontalen Richtung kaum auf. Obwohl die Bildanzeige/Eingabetafel 121 mit der in Fig. 8 gezeigten optischen Übertragungsrichtungscharakteristik auf die Emissionsrichtungscharakteristik-Bildungsplatte 123 überlagert ist, tritt folglich eine optische Emission in einer Richtung angenähert zu der horizontalen Richtung nicht auf, unabhängig davon, ob die Pixels der Bildanzeige/Eingabetafel 121 EIN oder AUS sind, und Lichtstrahlen werden in lediglich im wesentlichen vertikalen Richtungen emittiert, wenn die Pixels eingeschaltet sind, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist.
Somit ermöglicht das Gerät die Eingabe eines Bildes, indem die Bildanzeige/Eingabetafel 121 mit der gleichen optischen Übertragungsrichtungscharakteristik wie diejenige einer Flüssigkristalltafel verwendet wird. Weiterhin verwendet bei einem Bildeingabebetrieb das Gerät den Einfall auf ein eingeschaltetes Pixel eines reflektierten Lichtstrahles, der durch ein benachbartes Pixel emittiert ist, um so die Auflösung beim Eingeben des Bildes zu steigern.
Die Steuerschaltung 124 steuert die Bildanzeige/Eingabetafel 121 gemäß Bilddaten beim Anzeigen eines Bildes an, um es so der Bildanzeige/Eingabetafel 121 zu erlauben, das Bild darauf gemäß den Bilddaten anzuzeigen. Beim Eingeben eines Bildes schaltet die Steuerschaltung 124 sequentiell die Pixels der Bildanzeige/Eingabe 121 EIN und AUS, um das Vorlagendokumente 125 abzutasten, und verarbeitet einen elektrischen Strom entsprechend der Dichte des Vorlagendokumentes 125, das durch das Lichtempfangselement abgetastet ist, das in dem Pixel enthalten ist, das eingeschaltet wurde, um so Bilddaten abzugreifen.
Wie oben beschrieben ist, liegt die Emissionsrichtungscharakteristik-Bildungsplatte 123 zwischen der Bildanzeige/Eingabetafel 121 und dem Hinterlicht 122. Die Emissionsrichtungscharakteristik-Bildungsplatte 123 umfaßt die Übertragungsflachplatten 131 und 132, deren Seitenflächen einander gegenüberliegen, und die Lichtunterbrechungsflachplatten 133, die den Spalt zwischen den Übertragungsflachplatten 131 und 132 unter regelmäßigen Intervallen unterteilen, so daß Lichtstrahlen an einem Einfallen auf die Einfallsoberfläche der Emissionsrichtungscharakteristik-Bildungsplatte 123 unter einem Winkel, der größer als 10º bezüglich einer Senkrechten zu der Einfallsoberfläche ist, unterbrochen werden.
Demgemäß wird beim Eingeben eines Bildes lediglich ein Punkt des Vorlagendokumentes, der in einer Richtung senkrecht zu dem Pixel positioniert ist, das eingeschaltet wurde, bestrahlt, so daß die Dichte des Punktes gemäß der Dichte eines Lichtstrahles, der von dem Punkt reflektiert ist, erfaßt werden kann.
Zusätzlich emittiert das Pixel der Bildanzeige/Eingabetafel 121, die ausgeschaltet wurde, nicht Lichtstrahlen in einer im wesentlichen horizontalen Richtung, und das Vorlagendokument kann durch lediglich die optische Emission des Pixels abgetastet werden, das eingeschaltet wurde. Damit kann eine Bildeingabe durch Verwenden einer Flüssigkristalltafel vollzogen werden.
Da weiterhin die Oberfläche der Lichtunterbrechungsflachplatten 133 der Emissionsrichtungscharakteristik-Bildungsplatte 123 nicht reflektierend behandelt oder schwarz angestrichen ist, werden Lichtstrahlen nicht durch die Lichtunterbrechungsflachplatten 133 reflektiert, und damit kann die Verbesserung der optischen Emissionscharakteristik mit hoher Wirksamkeit erreicht werden.

(Zweites Ausführungsbeispiel)

Fig. 9 zeigt schematisch den Aufbau eines Bildanzeige-/-eingabegerätes gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
In Fig. 9 bezeichnet ein Bezugszeichen 149 eine Bildanzeige/Eingabetafel, 142 bezeichnet ein Hinterlicht, 143 bezeichnet eine optische Steuerplatte, die ein wichtiger Bestandteil des Gerätes gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist, 144 bezeichnet eine Steuerschaltung und 145 bezeichnet ein Vorlagendokument. Die Bildanzeige/Eingabetafel 141 ist identisch zu der Bildanzeige/Eingabetafel 121 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und hat Pixels, die Lichtempfangselemente enthalten, um so eine Bildanzeigeoperation und eine Bildeingabeoperation zu besitzen.
Wie in Fig. 10 gezeigt ist, besteht das Hinterlicht 142 im wesentlichen aus einer Leuchtstofflampe 146, einer Lichtleitplatte 147, einer Reflexionsplatte 148 und einer Schutzplatte 149. Lichtstrahlen, die von der Leuchtstofflampe 146 emittiert sind, werden zu der Lichtleitplatte 147 durch die Reflexionsplatte 148 reflektiert, um so durch die Lichtleitplatte 147 übertragen und parallel zueinander zu der optischen Steuerplatte 143 von einer Emissionsoberfläche D der Schutzplatte 147 emittiert zu werden. Die Schutzplatte 149 besteht aus einer im wesentlichen transparenten Harzplatte, und ist vorgesehen, um das gesamte Hinterlicht 142 mechanisch zu schützen.
Bei herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigegeräten ist ein Hinterlicht mit einer auf eine Schutzplatte 149 geschichteten Diffusionsplatte unter einer Flüssigkristalltafel zur Verwendung als eine Lichtquelle für eine Bildanzeige vorgesehen. Sonst kann die Schutzplatte 149 selbst ebenfalls als eine Diffusions- oder Streuplatte wirken.
Fig. 11 zeigt die optische Emissionsrichtungscharakteristik für eine geringe Fläche des Hinterlichtes 142 mit dem obigen Aufbau. Das Hinterlicht 142 gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat die Eigenschaft, daß es Lichtstrahlen mit einer hohen Stärke in Richtungen, die im wesentlichen senkrecht zu der Schutzplatte 149 sind, emittiert und Lichtstrahlen mit sehr verminderten Stärken in anderen Richtungen aussendet. Da die Emissionoberfläche D des Hinterlichtes 142 eine Aggregation von kleinen bzw. geringen Flächen mit einer derartigen optischen Emissionsrichtungscharakteristik ist, emittiert die gesamte Emissionsoberfläche im wesentlichen parallele Lichtstrahlen.
Die optischen Emissionsrichtungscharakteristiken, die in den Fig. 14A, 14B und 15 gezeigt sind, und die optische Richtungscharakteristik, die in Fig. 16 gezeigt ist, sind alle für eine kleine Fläche von jedem Objekt. Somit liefert die Aggregation der Richtungscharakteristiken der kleinen Flächen die Richtungscharakteristik des gesamten Objektes.
Wie in Fig. 12 gezeigt ist, hat die optische Steuerplatte 143 zwei gegenüberliegede Kunststoffilme 251 und 152, transparente leitende Filme 153 und 154, die auf jeder der inneren Oberflächen der Kunststoffilme 151 und 152 gebildet sind, und ein Polymer 155 sowie einen Flüssigkristall 156, die beide zwischen die Kunststoffe 151 und 152 gefüllt sind.
Die Fig. 13A und 13B sind erläuternde Darstellungen, die den Betrieb der optischen Steuerplatte 143 mit dem obigen Aufbau zeigen. Fig. 13A zeigt einen Zustand, in welchem keine Spannung an den Teilen zwischen den transparenten leitenden Filmen 153 und 154 liegt, und Fig. 13b zeigt einen Zustand, in welchem eine Spannung angelegt ist. Der Betrieb der optischen Steuerplatte 143 ist unten anhand der Fig. 13A und 13B beschrieben.
Wenn keine Spannung an den Teil zwischen den transparenten leitenden Filmen 153 und 154 liegt, wird die molekulare Orientierung des Flüssigkristalles 156 beliebig. Als ein Ergebnis werden, wie in Fig. 13A gezeigt ist, Lichtstrahlen i, die auf die untere Oberfläche des Kunststoffilmes 151, die enger zu dem Hinterlicht 142 ist, unter rechten Winkeln hiermit eingefallen sind, in verschiedene Richtungen längs der Richtung der molekularen Anordnung des Flüssigkristalles 156 ausgebreitet und gehen von dem Kunststoffilm 152 aus, der auf der Seite der Bildanzeige/Eingabetafel 141 gelegen ist.
Wenn eine Spannung zwischen den transparenten leitenden Filmen 153 und 154 angelegt ist, wird die molekulare Orientierung des Flüssigkristalles 156 gleichmäßig. Als ein Ergebnis breiten sich, wie in Fig. 13B gezeigt ist, Lichtstrahlen j, die auf die untere Oberfläche des Kunststoffilmes 151 unter rechten Winkeln hiermit eingefallen sind, als im wesentlichen parallele Lichtstrahlen in den vertikalen Richtungen längs der Richtung der molekularen Anordnung des Flüssigkristalles 156 aus und verlassen den Kunststoffilm 152.
Wie oben beschrieben ist, ändert die optische Steuerplatte 143 die optische Über tragungscharakteristik gemäß dem Anlegen/Nichtanlegen einer Spannung, und elektrische Signale können insbesondere leicht gebildet werden, indem ein im Handel erhältlicher Flüssigkristallfilm (beispielsweise Handelsname: UMU-Film) herangezogen wird, der für eine Speicheranzeige oder einen Videoschirm verwendet wird.
In diesem Ausführungsbeispiel ist, wie in Fig. 9 gezeigt ist, die optische Steuerplatte 143 auf das Hinterlicht 142 überlagert und unter der Bildanzeige-Eingabetafel 141 montiert. Damit kann die Richtungscharakteristik von Lichtstrahlen, die auf die Bildanzeige/Eingabetafel 141 eingefallen sind, verändert werden, wie dies unten beschrieben ist, indem eine Spannung, die an die optische Steuerplatte 143 zu legen ist, mittels der Steuerschaltung 144 gesteuert wird.
Das heißt, wenn eine Spannung an den Teil zwischen den transparenten Kunststoffilmen 153 und 154 angelegt wird, verlaufen parallele Lichtstrahlen, die durch das Hinterlicht 142 emittiert sind, durch die optische Steuerplatte 143 und breiten sich parallel zueinander unter im wesentlichen rechten Winkeln zu der Emissionsoberfläche der optischen Steuerplatte 143 zu der Bildanzeige/Eingabetafel 141 aus, wie dies in Fig. 14A gezeigt ist.
Wenn eine Spannung an dem Teil zwischen den transparenten leitenden Filmen 153 und 154 nicht anliegt, werden die durch das Hinterlicht 142 emittierten parallelen Lichtstrahlen in gestreute Lichtstrahlen umgewandelt, während sie durch die optische Steuerplatte 143 verlaufen und in verschiedenen Richtungen gestreut werden, wie dies in Fig. 14B gezeigt ist.
Der Betrieb des Bildanzeige-/-eingabegerätes mit dem obigen Aufbau ist im folgenden in Einzelheiten beschrieben.
Zunächst wird der Betrieb der Bildanzeige/Eingabetafel 141, wenn diese ein Bild anzeigt, im folgenden erläutert.
Bei dem Bildeingabebetrieb wird unter der Steuerung der Steuerschaltung 144 die Bildanzeige/Eingabetafel 141 in ähnlicher Weise zu einem herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigegerät mit einer Flüssigkristallanzeigetafel und einem Hinterlicht betrieben.
In dem herkömmlichen Flüssigkristallanzeigegerät wird durch Überlagern einer Diffusionsplatte auf das Hinterlicht eine Lichtquelle gebildet, die diffuses Licht emittieren kann, d. h. Licht, das eine Emissionsrichtungscharakteristik hat, die ähnlich zu derjenigen ist, die in Fig. 14B gezeigt ist. Durch Vorsehen der Lichtquelle, welche diffuse Lichtstrahlen auf die rückwärtige Oberfläche der Flüssigkristalltafel emittiert, werden alle Pixels der Flüssigkristalltafel gleichzeitig und gleichmäßig bestrahlt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die optische Steuerplatte 143 gestaltet, um ähnlich zu der Diffusionsplatte zu wirken, indem keine Spannung an dem Teil zwischen den transparenten leitenden Filmen 153 und 154 der optischen Steuerplatte 143 gelegt wird. Das heißt, die Diffusionslichtquelle wird aus dem Hinterlicht 142 und der optischen Steuerplatte 143 so gebildet, daß alle Pixels der Bildanzeige/Eingabetafel 141 gleichzeitig und gleichmäßig mit Lichtstrahlen bestrahlt werden, welche durch die Diffusionslichtquelle wie in dem herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigegerät emittiert sind.
Somit wird bei dem Bildanzeigebetrieb das Bildanzeige-/-eingabegerät in ähnlicher Weise zu dem herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigegerät gemäß dem Operationsprinzip der herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigetafel betrieben, um ein Bild auf der Bildanzeige/Eingabetafel 141 aufgrund von Bilddaten anzuzeigen, die von der Steuerschaltung 144 ausgegeben sind.
Der Betrieb der Bildanzeige/Eingabetafel 141 beim Eingeben eines Bildes eines Vorlagendokuments ist im folgenden beschrieben.
Bei den herkömmlichen Bildanzeige/Eingabetafeln, wie diese oben anhand des zweiten herkömmlichen Beispiels erläutert sind, wird lediglich das Pixel 12 der Flüssigkristalltafel 11 gegenüber zu einem Punkt, nämlich einem Eingabeobjekt eines Vorlagendokumentes eingeschaltet, und die übrigen Pixels werden ausgeschaltet, wobei lediglich der eine Punkt des Vorlagendokumentes mit Licht bestrahlt wird, das durch die Flüssigkristalltafel emittiert ist, und das an dem Punkt reflektierte Licht wird durch das Lichtempfangselement empfangen, das in dem betreffenden Pixel 12 enthalten ist.
Die optische Emissionsrichtungscharakteristik des eingeschalteten Pixels, das durch die Kombination der Flüssigkristalltafel 11 und das Hinterlicht erhalten ist, liegt so vor, wie dies in Fig. 40 gezeigt ist. Das heißt, die optische Emissionsrlchtungscharakteristik der Flüssigkristalltafel 11 ist diejenige in einer Richtung angenähert zu der horizontalen Oberfläche der Flüssigkristalltafel 11, wobei die optische Durchlässigkeit unabhängig davon hoch ist, ob die Pixels ein- oder ausgeschaltet sind, und in der Richtung senkrecht zu der horizontalen Oberfläche der Flüssigkristalltafel 11 ist die optische Durchlässigkeit hoch, wenn die Pixels eingeschaltet sind, und niedrig, wenn die Pixels ausgeschaltet sind.
Die Ursache ist die folgende: Da die Diffusionslichtquelle durch Überlagern der Diffusionsplatte (nicht in Fig. 40 gezeigt) auf das Hinterlicht gebildet ist, ist die optische Emissionsrichtungscharakteristik der Lichtstrahlen, die von der Diffusionslichtquelle emittiert sind, ähnlich zu derjenigen, die in Fig. 14B gezeigt ist. Weiterhin ist die Flüssigkristalltafel 11 auf die Diffusionsplatte überlagert, und somit wird die optische Emissionsrichtungscharakteristik so, wie dies in Fig. 40 gezeigt ist. Eine derartige optische Emissionsrichtungscharakteristik wird ebenfalls angezeigt, wenn die Bildanzeige/Eingabetafel 141 gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf die Diffusionslichtquelle überlagert ist.
Um in diesem Ausführungsbeispiel dieses Problem zu lösen, liegt eine Spannung über dem Teil zwischen den transparenten leitenden Filmen 153 und 154 der auf das Hinterlicht 142 überlagerten Steuerplatte 143, so daß eine optische Emission im allgemeinen in horizontalen Richtungen im wesentlichen ausgeschlossen ist, wie dies in Fig. 14A gezeigt ist. Das heißt, die optische Steuerplatte 143 und das Hinterlicht 142 werden als eine parallele Lichtquelle betrieben.
Als ein Ergebnis tritt in dem Bildanzeige-/-eingabegerät mit dem Hinterlicht 142, der optischen Steuerplatte 143 und der Bildanzeige/Eingabetafel 141, die sequentiell in dieser Reihenfolge geschichtet sind, eine optische Emission in im allgemeinen der horizontalen Richtung nicht auf, und die Lichtstrahlen werden lediglich senkrecht von einem eingeschalteten Pixel emittiert, wie dies in Fig. 15 gezeigt ist. Das heißt, Licht wird nicht von einem ausgeschalteten Pixel der Bildanzeige/Eingabetafel 141 emittiert, sondern von dem eingeschalteten Pixel im wesentlichen senkrecht emittiert und erreicht einen Punkt des Vorlagendokumentes 145 gegenüber zu dem eingeschalteten Pixel.
Wenn die Bildanzeige/Eingabetafel 141 mittels einer Prozeßtechnik hergestellt wird, die ähnlich zu derjenigen ist, die beim Herstellen der herkömmlichen Bild- anzeige/Eingabetafel verwendet wird, weist die Tafel eine optische Übertragungsrichtungscharakteristik auf, wie diese in Fig. 16 gezeigt ist, so daß Lichtstrahlen herausragend in angenähert horizontalen Richtungen übertragen werden. Wie jedoch oben beschrieben ist, emittiert lediglich das eingeschaltete Pixel parallele Lichtstrahlen in Richtungen, die im wesentlichen senkrecht sind, indem erlaubt wird, daß im wesentlichen parallele Lichtstrahlen, wie dies in Fig. 14A gezeigt ist, die von der parallelen Lichtquelle emittiert sind, die aus dem Hinterlicht 142 und der optischen Steuerplatte 143 gebildet ist, auf die Bildanzeige/Eingabetafel 141 einfallen, wie dies bereits erläutert wurde.
Bei einer Bildanzeigeoperation steuert die Steuerschaltung 144 die Bildanzeige/Eingabetafel 141 und die optische Steuerplatte 143, um ein Bild entsprechend Bilddaten auf der Bildanzeige/Eingabetafel 141 anzuzeigen. Bei einem Bildeingabebetrieb steuert die Steuerschaltung 144 die Bildanzeige/Eingabetafel 141 und die optische Steuerplatte 143, um die jeweiligen Pixels der Bildanzeige/Eingabetafel 141 sequentiell ein- und auszuschalten, wodurch so das Vorlagendokument abgetastet wird, und sie verarbeitet den elektrischen Strom entsprechend der Dichte des Vorlagendokumentes 145, das durch das Lichtempfangselement detektiert ist, welches in dem Pixel enthalten ist, das eingeschaltet wurde, um so Bilddaten herauszugreifen.
Wie oben beschrieben ist, liegt bei diesem Ausführungsbeispiel die optische Steuerplatte 143 zwischen der Bildanzeige/Eingabetafel 141 und dem Hinterlicht 142. Parallele Lichtstrahlen werden in vertikalen Richtungen emittiert, ohne die Diffusionsplatte auf dem Hinterlicht 142 vorzusehen. Die optische Steuerplatte 143 wird gebildet, indem die transparenten leitenden Filme 153 und 154 vorgesehen werden und der Flüssigkristall 156 dazwischen gefüllt wird. Bei dem Bildeingabebetrieb liegt eine Spannung zwischen den transparenten leitenden Filmen 153 und 154, um es parallelen Lichtstrahlen, die von dem Hinterlicht 142 in der vertikalen Richtung emittiert sind, zu erlauben, durch die optische Steuerplatte 143 zu verlaufen, wie sie vorliegen, und auf die Bildanzeige/Eingabetafel 141 einzufallen.
Demgemäß wird bei dem Bildeingabebetrieb lediglich ein Punkt, d. h. ein kleinflächiger Teil, des Vorlagendokumentes, das in einer Position senkrecht zu dem eingeschalteten Pixel gelegen ist, bestrahlt, und damit kann die Dichte des Punktes des Vorlagendokumentes gemäß der Stärke der an dem Punkt reflektierten Lichtstrahlen detektiert werden.
Weiterhin kann, da eine Emission von Lichtstrahlen von dem ausgeschalteten Pixel der Bildanzeige/Eingabetafel 141 in im allgemeinen horizontalen Richtungen ausgeschlossen ist, das Vorlagendokument durch lediglich Lichtstrahlen abgetastet werden, die von dem eingeschalteten Pixel emittiert sind. Somit kann eine Bildeingabe erreicht werden, indem eine Flüssigkristalltafel verwendet wird.

(Drittes Ausführungsbeispiel)

Fig. 17 zeigt schematisch den Aufbau eines Bildanzeige-/-eingabegerätes gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
In Fig. 17 bezeichnet ein Bezugszeichen 161 eine Bildanzeige/Eingabetafel, 162 bezeichnet ein Hinterlicht, 163 bezeichnet eine optische Steuerplatte und 164 bezeichnet eine Lichtkondensoreinrichtung, die ein wichtiges Bestandselement in diesem Ausführungsbeispiel ist, 165 bezeichnet eine Steuerschaltung und 166 bezeichnet ein Vorlagendokument. Die Bildanzeige/Eingabetafel 161 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist identisch zu der in Fig. 9 gezeigten Bildanzeige/Eingabetafel 141 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und hat eine Bildanzeigefunktion sowie eine Bildeingabefunktion, wobei ein Lichtempfangselement in dem Pixel hiervon enthalten ist. Weiterhin sind das Hinterlicht 162 und die optische Steuerplatte 163 in diesem Ausführungsbeispiel identisch zu dem Hinterlicht 142 bzw. der optischen Steuerplatte 143, die in Fig. 9 gezeigt sind, in dem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel liegt die Lichtkondensoreinrichtung 164 mit einer Lichtkondensorfunktion zwischen der optischen Steuerplatte 163 und einer Schutzplatte (vergleiche Fig. 10) des Hinterlichtes 162. Für die Lichtkondensoreinrichtung 164 kann eine Mikrolinsenanordnung verwendet werden.
Wenn eine Mikrolinsenanordnung verwendet wird, ist die Teilung der Mikrolinsen vorzugsweise gleich zu der Pixelteilung in der Bildanzeige/Eingabetafel 161, um das Erzeugen von unerwünschten Moire-Fransen aufgrund der Beziehung zwischen der Pixelteilung der Bildanzeige/Eingabetafel 161 und der Teilung der Mikrolinsen zu verhindern.
Die Fig. 18A und 18B sind Schnittdarstellungen der Bildanzeige/Eingabetafel 161, der optischen Steuerplatte 163, der Mikrolinse 168 und der Schutzplatte 167 des Hinterlichtes 162 alle für ein einziges Pixel, wobei die Mikrolinsenanordnung als die Lichtkondensoreinrichtung 164 verwendet wird. Fig. 18A zeigt einen Zustand beim Anzeigen eines Bildes. Fig. 18B zeigt einen Zustand beim Eingeben des Bildes.
Lichtstrahlen, die von dem Hinterlicht 162 emittiert sind, verlaufen durch die Schutzplatte 167 und werden dann durch die Mikrolinse 168 in der Mikrolinsenanordnung gesammelt bzw. kondensiert und treten sodann in die Bildanzeige/Eingabetafel 161 über die optische Steuerplatte 163 ein, so daß die Lichtstrahlen beim Anzeigen und Eingeben eines Bildes verwendet werden.
Zunächst wird der bei der Bildanzeigeoperation durchzuführende Betrieb im folgenden anhand der Fig. 18A beschrieben.
Unter der Steuerung der Steuerschaltung 165 liegt eine Spannung nicht an der optischen Steuerplatte 163, so daß die optische Steuerplatte 163 eine Lichtstreueigenschaft aufweist. Die Mikrolinse 168 sammelt bzw. kondensiert Lichtstrahlen, die darauf über die Schutzplatte 167 eingefallen sind. Da die optische Steuerplatte 163 eine Lichtstreueigenschaft aufweist, werden jedoch dann die an der Bildanzeige/Eingabetafel 161 einfallenden Lichtstrahlen gestreut. Somit werden wie in den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen alle Pixels der Bildanzeige/Eingabetafel 161 gleichzeitig und gleichmäßig durch die Lichtstrahlen bestrahlt. Auf diese Weise wird ein Bild angezeigt.
Im folgenden wird eine bei der Bildeingabeoperation durchzuführende Operation anhand von Fig. 18B beschrieben.
Unter der Steuerung der Steuerschaltung 165 liegt eine Spannung an der optischen Steuerplatte 163, die folglich eine optische Übertragungseigenschaft aufweist. Somit verlaufen Lichtstrahlen, die auf die Mikrolinse 168 über die Schutzplatte 167 eingefallen sind und dadurch kondensiert werden, durch die optische Steuerplatte 163, die nunmehr die optische Übertragungseigenschaft hat, und treten dann in die Bildanzeige/Eingabetafel 161 ein.
Da die auf die Bildanzeige/Eingabetafel 161 einfallenden Lichtstrahlen durch die Mikrolinse 168 kondensiert werden, bilden sie eine angenähert konische Kon figuration, wie dies in Fig. 18B gezeigt ist. Das heißt, Lichtstrahlen werden nicht in im wesentlichen horizontalen Richtungen, wie in dem Fall emittiert, in welchem eine Lichtquelle, die gestreute Lichtstrahlen emittiert, verwendet wird. Obwohl demgemäß die Bildanzeige/Eingabetafel 161 eine herausstehende optische Übertragungsrichtungscharakteristik in einer im allgemeinen horizontalen Richtung hat, wie dies in Fig. 16 gezeigt ist, werden Lichtstrahlen nicht in den im wesentlichen horizontalen Richtungen von einem ausgeschalteten Pixel der Bildanzeige/Eingabetafel 161 emittiert, sondern Lichtstrahlen, die in konischer Konfiguration kondensiert sind, werden in im wesentlichen vertikalen Richtungen von einem eingeschalteten Pixel emittiert und erreichen einen Punkt oder Fleck des Vorlagendokumentes 166 gegenüber zu dem eingeschalteten Pixel.
Wie in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird unter der Steuerung der Steuerschaltung 165 das Vorlagendokument 166 durch sequentielles Ein- und Ausschalten der Pixels der Bildanzeige/Eingabetafel 161 abgetastet, um eine elektrische Information entsprechend der Dichte des Vorlagendokumentes 166, das durch das Lichtempfangselement detektiert ist, das in dem eingeschalteten Pixel enthalten ist, auf der Grundlage von Lichtstrahlen, die durch das Vorlagendokument 166 reflektiert sind, zu erhalten.
Da Lichtstrahlen, die durch die Mirkolinse 168 kondensiert bzw. gesammelt sind, einen Konus bilden, fällt ein Mittenlichtstrahl hiervon auf das Vorlagendokument 166 im wesentlichen senkrecht hierzu ein. Ein Lichtstrahl, der eine allgemeine Linie einer konischen Konfiguration bildet, fällt auf das Vorlagendokument 166 ein, wobei ein Winkel zwischen der allgemeinen Linie und einer Senkrechten des Vorlagendokumentes 166 gebildet wird. Wenn der Winkel zu groß ist, werden Lichtstrahlen, die von dem eingeschalteten Pixel der Bildanzeige/Eingabetafel 161 emittiert und von dem Vorlagendokument 166 reflektiert sind, durch das in einem anderne Pixel enthaltene Lichtempfangselement empfangen, wie in dem Fall, in welchem eine Lichtquelle, die gestreute Lichtstrahlen emittiert, verwendet wird. Als ein Ergebnis kann ein Problem auftreten, daß die Auflösung verschlechtert ist.
Da jedoch gegenwärtig die Höhe des Konus ausreichend lang bezüglich des Durchmessers der Bodenfläche des Konus ist, wie dies unten beschrieben ist, ist der vertikale Winkel des Konus so klein, daß er vernachlässigt werden kann, und damit tritt das Problem einer Auflösungsverschlechterung nicht ein.
Wie oben beschrieben ist, ist die Teilung der Mikrolinsen in der Anordnung gemäß diesem Ausführungsbeispiel gleich zu der Pixelteilung der Bildanzeige/Eingabetafel 161. Da die Pixelteilung einer herkömmlichen Flüssigkristalltafel ungefähr 200 Mikron beträgt, wird die Pixelteilung der Bildanzeige/Eingabetafel 161 gemäß diesem Ausführungsbeispiel auch als angenähert zu 200 Mikron angenommen. Demgemäß beträgt der Radius der in diesem Ausführungsbeispiel zu verwendenden Mikrolinse 168 etwa 100 Mikron. Der Radius entspricht dem Radius der Bodenfläche des Konus.
Es sei angenommen, daß durch die Mikrolinse 168 in einer konischen Konfiguration kondensierte Lichtstrahlen auf die Oberfläche des Vorlagendokumentes 166 fokussiert werden können, indem die Krümmung der Mirkolinsen 168 eingestellt wird, welche die Mikrolinsenanordnung bilden.
Die Dicke der herkömmlichen Flüssigkristalltafel beträgt 2 mm oder mehr. Dies hängt von der Dicke von zwei Glassubstraten ab, die dazwischen eine Flüssigkristallschicht sandwichartig enthalten. Das heißt, die Dicke von einem in der Flüssigkristalltafel zu verwendenden Glassubstrat beträgt ungefähr 1 mm. Wenn somit die Bildanzeige/Eingabetafel 161 gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch die Technik zum Herstellen der herkömmlichen Flüssigkristalltafel gebildet wird, beträgt die Dicke der Bildanzeige/Eingabetafel 161 ungefähr 2 mm. Ein Wert, der durch Addieren der Dicke der optischen Steuerplatte 163 zu der Dicke 2 mm der Bildanzeige/Eingabetafel 161 erhalten ist, entspricht der Höhe des Konus.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Krümmung der Mikrolinse 168 geprüft oder berechnet, wobei angenommen wird, daß Lichtstrahlen an einem Punkt, der 2 mm von der Mikrolinse 168 entfernt ist, gesammelt bzw. kondensiert werden, wenn der Radius der Mikrolinse 168 ungefähr 1 Mikron beträgt. In diesem Fall wird der vertikale Winkel des Konus, der durch arctan (100 Mikron/2 mm) gefunden ist, zu ungefähr 3º, und dieser Wert ist praktisch so klein, daß er vernachlässigt werden kann. Demgemäß tritt das Problem, daß die Auflösung verschlechtert ist, nicht auf.
Da Lichtstrahlen zu der Eingabe des Bildes hiervon beitragen, sollte das Vorlagendokument 166 mit Lichtstrahlen einer Stärke, die so hoch als möglich ist, hinsichtlich des Rauschabstandes bestrahlt werden. Lichtstrahlen können am wirksamsten verwendet werden, indem die Mikrolinsenanordnung derart ausgelegt wird, daß Lichtstrahlen auf der Oberfläche des Vorlagendokumentes 166 angehäuft werden.
In diesem Fall sind Lichtstrahlen, die auf die Mikrolinsenanordnung einfallen, im allgemeinen parallel zueinander, jedoch bis zu einem kleinen Grad radial, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist. Es ist möglich, die meisten Lichtstrahlen, die die Mikrolinse 168 verlassen, auf die Oberfläche des Vorlagendokumentes 166 zu fokussieren, indem die Brennweite der Mikrolinse 168 auf einen Wert eingestellt wird, der im wesentlichen gleich wie oder ein wenig größer als die Summe der Dicke der optischen Steuerplatte 163, der Dicke der Bildanzeige/Eingabetafel 161, des Abstandes zwischen der Mikrolinse 168 und der optischen Steuerplatte 163 und des Abstandes zwischen der optischen Steuerplatte und der Bildanzeige/Eingabetafel 161 ist.
Wenn ein weiteres Element, wie beispielsweise eine Schutzplatte zwischen der Bildanzeige/Eingabetafel und dem Vorlagendokument 166 vorgesehen ist, wird die Brennweite der Mikrolinse 168 ausgelegt, wobei die Dicke des Elementes und der Abstand zwischen diesem und der Bildanzeige/Eingabetafel 161 usw. berücksichtigt wird. Das heißt, die Mikrolinsenanordnung sollte so ausgelegt sein, daß der Brennpunkt der Mikrolinse 168 auf der Oberfläche des Vorlagendokumentes 166 gelegen ist.
Wie oben beschrieben ist, können, da in diesem Ausführungsbeispiel die Lichtkondensoreinrichtung 164, die aus der Mikrolinsenanordnung besteht, zwischen dem Hinterlicht 162 und der optischen Steuerplatte 163 vorgesehen ist, welche in ähnlicher Weise zu denjenigen in dem zweiten Ausführungsbeispiel arbeiten, Lichtstrahlen, die von dem Hinterlicht 162 emittiert sind, auf einen Punkt auf der Oberfläche des Vorlagendokumentes 166 bei dem Bildeingabebetrieb fokussiert werden. Somit kann eine Auflösung, die höher als diejenige des zweiten Ausführungsbeispiels ist, erhalten werden.
Da zusätzlich die Teilung der Mikrolinsen 168, die die Mikrolinsenanordnung aufbauen, gleich zu der Pixelteilung der Bildanzeige/Eingabetafel 161 ist, kann die Erzeugung von unerwünschten Moire-Fransen verhindert werden.
Weiterhin können Lichtstrahlen, die von dem Hinterlicht 162 emittiert sind, auf der Oberfläche des Vorlagendokumentes 166 genauer angehäuft werden, indem die Brennweite der Mikrolinse 168 auf einen Wert eingestellt wird, der gleich wie oder ein wenig größer als die Summe der Dicke der optischen Steuerplatte 163, der Dicke der Bildanzeige/Eingabetafel 161, des Abstandes zwischen der Mikrolinse 168 und der optischen Steuerplatte 163 und des Abstandes zwischen der optischen Steuerplatte 163 und der Bildanzeige/Eingabetafel 161 ist. Dies trägt zu der Verbesserung des Rauschabstandes bei und ist wirksam beim Verbessern der Empfindlichkeit bei einer Bildeingabe.
Es braucht nicht betont zu werden, daß die Bildanzeige/Eingabetafeln 121, 141 und 161 gemäß jedem Beispiel des ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiels zusammen mit einer Polarisationsplatte verwendet werden, die über und unter diesen wie in dem Fall der herkömmlichen Flüssigkristallanzeigemodule vorgesehen ist.

(Viertes Ausführungsbeispiel)

Fig. 19 zeigt schematisch den Aufbau eines Bildanzeige-/-eingabegerätes gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel. In Fig. 19 bezeichnet ein Bezugszeichen 241 eine Bildanzeige/Eingabetafel, in welcher ein Pixel eines Flüssigkristall-Anzeigeelementes und eines Lichtempfangselementes wie in dem herkömmlichen Fall, der in den Fig. 36 und 37 gezeigt ist, gebildet wird, so daß die Tafel eine Bildanzeigefunktion und eine Bildeingabefunktion hat. Ein Bezugszeichen 242 bezeichnet ein Hinterlicht, das als ein Lichtemissionselement zusammen mit jeweiligen Pixels der Bildanzeige/Eingabetafel 241 wirkt. Ein Bezugszeichen 243 bezeichnet eine Richtplatte, die ein wesentliches Bestandselement des Gerätes gemäß dem Ausführungsbeispiel ist. Ein Bezugszeichen 244 bezeichnet eine Steuerschaltung zum Steuern der Bildanzeige/Eingabetafel 241, um einen Bildanzeigebetrieb und einen Bildeingabebetrieb auszuführen.
Bei Betreiben des Bildanzeige-/-eingabegerätes mit dem obigen Aufbau als ein Bildeingabegerät wird ein Vorlagendokument 245, von dem ein Bild einzugeben ist, auf die Bildanzeige/Eingabetafel 241 gelegt, wobei eine mit Tinte bedruckte Oberfläche hiervon der Bildanzeige/Eingabetafel 241 gegenüberliegt.
Wie in Fig. 20 gezeigt ist, besteht das Hinterlicht 242 im wesentlichen aus einer Leuchtstofflampe 246, einer Lichtleitplatte 247, einer Reflexionsplatte 248 und einer Diffusionsplatte 249. Lichtstrahlen, die von der Leuchtstofflampe 246 emittiert sind, werden zu der Lichtleitplatte 247 durch die Reflexionsplatte 248 reflektiert, breiten sich dann innerhalb der Lichtleitplatte 247 aus und werden zu der Diffusionsplatte 249 von einer Emissionsoberfläche C der Lichtleitplatte 247 emittiert. Somit werden die von der Emissionsoberfläche C emittierten Lichtstrahlen durch die Diffusionsplatte 249 zu dem Raum diffus gemacht. Da zu dieser Zeit die Lichtstrahlen, die durch die Leuchtstofflampe 246 emittiert sind, diffus gemacht wurden, ist die Emissionsrichtungscharakteristik der Lichtstrahlen so, wie dies in Fig. 21 gezeigt ist.
Fig. 21 zeigt die optische Emissionsrichtungscharakteristik in einem kleinen Bereich des Hinterlichtes 242 mit dem obigen Aufbau. Das Hinterlicht 242 gemäß diesem Ausführungsbeispiel liefert eine gleichmäßige Emissionscharakteristik, die im wesentlichen halbkugelförmig von der Diffusionsplatte 249 gerichtet ist. Da die Emissionsoberfläche des Hinterlichtes 242 eine Aggregation von kleinen Bereichen mit einer derartigen optischen Emissionsrichtungscharakteristik ist, emittiert die gesamte Emissionsoberfläche im wesentlichen diffus gemachte oder gestreute Lichtstrahlen.
Die in den Fig. 30 und 31 gezeigten optischen Emissionsrichtungscharakteristik- Diagramme und das in Fig. 32 dargestellte Übertragungsrichtungscharakteristik- Diagramm geben die Charakteristik eines kleinen Bereiches von jedem Objekt an. Somit zeigt die Aggregation der Richtungscharakteristiken der kleinen Bereiche die Richtungscharakteristik des gesamten Objektes an.
Wie in Fig. 23 gezeigt ist, besteht die Richtplatte 243 aus zwei Prismenschichten 255 und 256, die aufeinandergeschichtet sind. Wie in Fig. 22 gezeigt ist, ist in jeder der Prismenschichten 255 und 256 (dargestellt durch die Prismenschicht 255) eine der Oberflächen hiervon eine glatte Ebene 251, und die entgegengesetzte Oberfläche hiervon ist eine unebene Oberfläche 254, die aus konkaven Elementen (konkaven Teilen) 252 und konvexen Elementen (konvexen Teilen) 253 besteht, welche wie eine Konstruktion aussieht, bei welcher eine Vielzahl von stabförmigen Prismen parallel zueinander angeordnet sind. Beide Prismenschichten 255 und 256 sind aufeinander derart geschichtet, daß die Ausdehnungsrichtung des konkaven Elementes 252 und des konvexen Elementes 253 des Prismas 255 senkrecht zu derjenigen des konkaven Elementes 252 und des konvexen Elementes 253 des Prismas 256 ist.
Die Fig. 24 bis 28 sind Diagramme zum Beschreiben des Betriebs der Richtplatte 243. Zunächst wird der Betrieb der Prismenschicht 255 anhand der Fig. 24 und 25 im folgenden beschrieben.
Wie in Fig. 24 gezeigt ist, werden ein Lichtstrahl p, der auf die Prismenschicht 255 unter einem rechten Winkel hiermit von der Seite der Ebene 251 längs einer Ebene M senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung der konkaven Elemente 252 und der konvexen Elemente 253 einfällt, welche parallel zueinander angeordnet sind, und ein Lichtstrahl q, der schräg auf die Prismenschicht 255 längs der Ebene M einfällt, an den konkaven Elementen 252 oder den konvexen Elementen 253 der prismenförmigen Oberfläche 254 (vergleiche Fig. 22) gegenüber zu der Ebene 251 gebrochen, um so die Prismenschicht 255 unter im wesentlichen rechten Winkeln mit der Ebene 251 zu verlassen. Weiterhin verlassen, wie in Fig. 25 gezeigt ist, ein Lichtstrahl r, der auf die Prismenschicht 255 unter einem rechten Winkel mit der Ebene 251 von der Seite der Ebene 251 längs einer Ebene L parallel zu der Ausdehnungsrichtung des konkaven Elementes 252 und des konvexen Elementes 253 einfällt, und ein Lichtstrahl s, der auf die Prismenschicht 255 schräg zu der Ebene 251 längs der Ebene L einfällt, die Prismenschicht 255 in den Richtungen, in welchen jeweils diese Lichtstrahlen eingefallen sind, ohne durch die konkaven Elemente 252 und die konvexen Elemente 253 beeinflußt zu sein, die beide auf der Seite gegenüber zu der Ebene 251 positioniert sind.
Dies wird weiter in Einzelheiten anhand der Fig. 26 und 27 beschrieben. Wie oben erläutert ist, werden die Prismenschichten 255 und 256 in einer überlagerten Weise auf der Diffusionsplatte 249 des Hinterlichtes 242 verwendet. Die Fig. 26 und 27 zeigen Pfade von Lichtstrahlen, die radial von einem Punkt D emittiert sind, welcher eine kleine Fläche auf der Diffusionsplatte 249 hat, gemäß der optischen Emissionsrichtungscharakteristik, die in Fig. 21 gezeigt ist, wobei angenommen wird, daß die Ebene 251 der Prismenschicht 255 in engem Kontakt mit der Diffusionsplatte 249 ist.
Fig. 26 ist eine Schnittdarstellung der Prismenschicht 255, die in Fig. 24 gezeigt ist, auf welche Lichtstrahlen von der Seite der Ebene 251 längs der Ebene M einfallen. In diesem Fall fallen die von dem kleinflächigen Punkt d auf der Diffusionsplatte 249 emittierten Lichtstrahlen auf die Prismenschicht 255 von der Seite der Ebene 251 ein und werden an dem konkaven Element 252 oder dem konvexen Element 253 gebrochen und gehen dann aus dem konkaven Element 252 oder dem konvexen Element 253 heraus, wobei die Lichtstrahlen im wesentlichen senkrecht zu der Ebene 251 und im wesentlichen parallel zueinander sind.
Ein derartiger Betrieb entspricht im wesentlichen einem Betrieb, der durchzuführen ist, wenn eine Emissionsquelle auf einen Brennpunkt einer plankonvexen Linse 258 eingestellt wird, welche in Fig. 29 gezeigt ist. Welcher der Lichtstrahlen, der auf die Prismenschicht 255 einfällt, diese unter einem im wesentlichen rechten Winkel mit der Ebene 251 verläßt, hängt somit von einem Winkel θ des konkaven Elementes 252 der Prismenschicht 255 und demjenigen des konvexen Elementes 253 hiervon ab. Die detaillierte Beschreibung des Verfahrens zum Berechnen des Winkels A wird hier weggelassen. Wie weiter unten näher erläutert werden wird, wird θ auf ungefähr 115ºC eingestellt, um einen Lichtstrahl von der Prismenschicht 255 unter einem Winkel innerhalb ±10º bezüglich einer Senkrechten zu der Ebene 251 auszugeben, wobei angenommen wird, daß die Teilung der konkaven Elemente und diejenige der konvexen Elemente der Prismenschicht 255 angenähert jeweils 300 Mikron betragen, daß die Dicke der Prismenschicht 255 angenähert 1 mm ist, und daß das Material der Prismenschicht 255 Polyvinylchlorid ist.
Vorzugsweise wird der Winkel A auf 90º bis 120º eingestellt, wobei angenommen wird, daß als das Material der Prismenschicht 255 ein Material, wie beispielsweise Polycarbonat mit einer hohen Dichte und einem Brechungsindex, der höher als derjenige von Acrylharz, Glas und Luft ist, verwendet wird, und daß die Dicke der Prismenschicht 255 150 Mikron bis 1 mm beträgt, und daß die Bildanzeige/Eingabetafel 241 mit einer Pixelteilung von 200 Mikron bis 350 Mikron benutzt wird, und daß Lichtstrahlen die Prismenschicht 255 innerhalb ±5º bis ±15º bezüglich der Senkrechten zu der Ebene 251 verlassen.
Fig. 27 ist eine Schnittdarstellung der Prismenschicht 255, auf welche Lichtstrahlen von der Seite der Ebene 251 längs der Ebene L einfallen, welche in Fig. 25 gezeigt ist. In diesem Fall sind Lichtstrahlen, die von einem Punkt D auf der Diffusionsplatte 249 emittiert sind und auf die Prismenschicht 255 von der Seite der Ebene 251 einfallen im wesentlichen parallel zu der Ausdehnungsrichtung des konkaven Elementes 252 und des konvexen Elementes 253. Somit verlassen die Lichtstrahlen die Prismenschicht 255 von der unebenen Oberfläche 254 hiervon unter einem Winkel gleich zu einem Winkel, unter welchem die Lichtstrahlen in die Prismenschicht 255 eingetreten sind. Ein derartiger Betrieb ist ähnlich zu einem Betrieb, der durch eine Glasplatte durchzuführen ist, d. h., der Lichtstrahl wird durchgeschickt, nachdem er doppelt gebrochen ist.
Eine Beschreibung wurde für den Fall gegeben, in welchem Lichtstrahlen auf die Prismenschicht 255 längs der Ebene M senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung des konkaven Elementes 252 der Prismenschicht 255 und des konvexen Elementes 253 hiervon einfallen, und für den Fall, in welchem Lichtstrahlen auf die Prismenschicht 255 längs der Ebene L parallel zu der Ausdehnungsrichtung des konkaven Elementes 252 und des konvexen Elementes 253 einfallen. In diesem Ausführungsbeispiel werden, wie in Fig. 28 gezeigt zwei Prismenschichten 255 und 256 verwendet, indem diese derart beschichtet werden, daß die Ausdehnungsrichtung des konkaven Elementes 252 und des konvexen Elementes 253 der Prismenschicht 255 senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung von denjenigen der Prismenschicht 256 ist.
In diesem Fall verläßt ein Lichtstrahl k, der auf die Prismenschicht 256, die auf der Seite der Diffusionsplatte 249 gelegen ist, von der Seite der Ebene 257 eingefallen ist, die Prismenschicht 256, wobei der Lichtstrahl k im wesentlichen senkrecht zu der Ebene 257 der Prismenschicht 256 ist, um so die Ebene 251 der Prismenschicht 255 ähnlich zu dem Lichtstrahl p in Fig. 24 zu erreichen. Der Lichtstrahl k geht von der Prismenschicht 255 heraus, wobei der Lichtstrahl k im wesentlichen senkrecht zu der Ebene 251 der Prismenschicht 255 ähnlich zu dem Lichtstrahl p in Fig. 24 ist. Das heißt, der Lichtstrahl k, der auf die Prismenschicht 256 von der Seite der Ebene 257 eingefallen ist, verläuft durch die Prismenschichten 255 und 256, um diese so zu verlassen.
Ein Lichtstrahl 1, der auf die Prismenschicht 256 schräg längs der Ebene M senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung des konkaven Elementes 252 und des konvexen Elementes 253 der Prismenschicht 256 eingefallen ist, verläßt die Prismenschicht 256, wobei der Lichtstrahl 1 im wesentlichen senkrecht zu der Ebene 257 der Prismenschicht 256 ist, um so die Ebene 251 der Prismenschicht 255 ähnlich zu dem Lichtstrahl q in Fig. 24 zu erreichen. Dann verläßt der Lichtstrahl 1 die Prismenschicht 255, wobei der Lichtstrahl 1 im wesentlichen senkrecht zu der Ebene 251 der Prismenschicht 255 ähnlich zu dem Lichtstrahl p in Fig. 24 ist. Das heißt, der Lichtstrahl 1 der auf die Prismenschicht 256 schräg von der Seite der Ebene 257 längs der Ebene M eingefallen ist, verläßt die Prismenschicht 255 im wesentlichen parallel zu dem Lichtstrahl k.
Ein Lichtstrahl m, der auf die Prismenschicht 256 schräg längs der Ebene M parallel zu der Ausdehnungsrichtung des konkaven Elementes 252 und des konvexen Elementes 253 eingefallen ist, verläßt die Prismenschicht 256 unter einem Winkel gleich zu dem Einfallswinkel, um so die Ebene 251 der Prismenschicht 255 ähnlich zu dem Lichtstrahl s, der in Fig. 25 gezeigt ist, zu erreichen. Dann verläßt der Lichtstrahl m die Prismenschicht 256, wobei der Lichtstrahl m im wesentlichen senkrecht zu der Ebene 251 der Prismenschicht 255 ähnlich zu dem in Fig. 24 gezeigten Lichtstrahl q ist. Das heißt, der Lichtstrahl m, der auf die Prismenschicht 256 von der Seite der Ebene 257 der Prismenschicht 256 längs der Ebene L eingefallen ist, verläßt die Prismenschicht im wesentlichen parallel zu dem Lichtstrahl k.
Nach allem arbeitet, wie in Fig. 28 gezeigt ist, die Richtplatte 243, die durch die Prismenschichten 255 und 256 gebildet ist, die so geschichtet sind, daß die Ausdehnungsrichtung des konkaven Elementes 252 und des konvexen Elementes 253 der Prismenschicht 255 senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung von demjenigen der Prismenschicht 256 ist, als ein Filter, das es erlaubt, daß Lichtstrahlen im wesentlichen senkrecht zu der Ebene 257 diese unabhängig von der Einfallsrichtungen der Lichtstrahlen verlassen.
Wenn hinsichtlich der Funktion eines derartigen Filters, wie aus den Fig. 26 und 29 zu ersehen ist, die in Fig. 29 gezeigte plankonvexe Linse 258 verwendet wird, werden Lichtstrahlen, die radial von einer Lichtquelle emittiert sind, gebrochen und verlaufen parallel zueinander, indem die Lichtquelle in einen Brennpunkt gebracht wird. Somit verhindert die Richtplatte 243, daß Lichtstrahlen in unerwünschte schräge Richtungen gestreut werden.
Die Querschnittskonfiguration der Prismenschichten 255 und 256, die in Fig. 26 gezeigt sind, ist nicht in der Gestalt eines Kreisbogens oder einer Hyperbel, sondern linear und an eine Linse angenähert. Der Zweck des Verwendens der Prismenschichten 255 und 256 liegt darin, einen Betrieb zu erlangen, der ähnlich zu demjenigen ist, der durch die plankonvexe Linse 258 durchgeführt wird. Demgemäß sind die Prismenschichten 255 und 256 nicht so wirksam wie die plankonvexe Linse 258 beim Verhindern, daß Lichtstrahlen in unerwünschter schräger Richtung gestreut werden, indem radial von einem Punkt mit einer kleinen Fläche emittierte Lichtstrahlen in parallele Strahlen umgesetzt werden, die senkrecht zu einer Ebene sind, auf die sie eingefallen sind.
Der Grund, warum die Prismenschichten 255 und 256 bei diesem Ausführungsbeispiel trotz der oben beschriebenen Unzulänglichkeit verwendet werden, ist der folgende:
Der erste Punkt ist der folgende: In einer Mikrolinsenanordnung mit den plankonvexen Linsen, die in einer zweidimensionalen Anordnungskonfiguration üblicherweise vorgesehen sind, ist eine sehr hohe Krümmungsgenauigkeit erforderlich, um eine gekrümmte Oberfläche zu bilden. Somit ist die Mikrolinsenanordnung sehr aufwendig. Demgemäß ist eine große (diagonal 10 Zoll) Mikrolinsenanordnung, die auf die Bildanzeige/Eingabetafel 241 anzuwenden ist, sehr aufwendig. Somit ist es schwierig, eine Richtplatte einer derartigen aufwendigen Mikrolinsenanordnung zusammenzusetzen, wohingegen die Prismenschichten im Schnitt linear sind und damit einfach und mit hoher Genauigkeit gestaltet werden können und so wenig aufwendig sind.
Der zweite Punkt ist der folgende: Als ein Ergebnis von Untersuchungen über den Genauigkeitsgrad beim Umsetzen von Lichtstrahlen, die radial von dem Brennpunkt emittiert sind, in Lichtstrahlen, die senkrecht zu der Ebene sind, auf die sie einfallen, zeigt sich, daß ein Pegel angenähert zu der senkrechten Richtung ausreichend ist. Dieser Punkt wird im folgenden beschrieben.
In Fig. 19 hat die Bildanzeige/Eingabetafel 241 ein Aussehen, daß ähnlich zu demjenigen einer herkömmlichen Flüssigkristalltafel ist. Somit beträgt die Dicke der Bildanzeige/Eingabetafel 241 etwa 2 mm. Ein Lichtstrahl, der von der Richtplatte 243 emittiert wurde, verläuft durch die Bildanzeige/Eingabetafel 241 von etwa 2 mm, um so das Vorlagendokument 245 zu bestrahlen. Wenn angenommen wird, daß der von der Richtplatte 243 emittierte Lichtstrahl nicht vollständig in seiner Ausbreitungsrichtung geändert wird und geringfügig von einer Richtung senkrecht zu einer Ebene versetzt ist, auf die der Lichtstrahl eingefallen ist, wird das Vorlagendokument 245, das 2 mm entfernt von dem Lichtstrahl positioniert ist, durch den Lichtstrahl bestrahlt, der von der Richtung senkrecht zu der Ebene versetzt ist, auf die der Lichtstrahl eingefallen ist.
Im folgenden wird der Einfluß erläutert, der vorliegt, wenn das Vorlagendokument 245, das 2 mm von dem Lichtstrahl entfernt ist, mit Lichtstrahlen bestrahlt wird, die von dem Hinterlicht 242 emittiert sind und von der Richtung senkrecht zu der Ebene versetzt sind, auf die die Lichtstrahlen eingefallen sind. Wenn angenommen wird, daß ein Lichtstrahl, der auf die Richtplatte 243 mit einer Dicke von 2 mm einfällt, die Richtplatte 243 unter 3º von der senkrechten Richtung verläßt, dann wird der Lichtstrahl um den folgenden Abstand versetzt, während der Lichtstrahl durch die Richtplatte 243 verläuft:
2 mm x tan (3º) = 100 Mikron.
Dies bedeutet, daß unter der Annahme, daß die Teilung der Pixels der Bildanzeige/Eingabetafel 241 angenähert 300 Mikron beträgt, Teile des Vorlagendokumentes 245 entsprechend jeweiligen Pixels, die nebeneinanderliegen, gleichzeitig in den Positionen bestrahlt werden, die um ungefähr 1/3 Pixelteilung versetzt sind.
Wie oben beschrieben ist, wird etwa 1/3 eines Teiles des Vorlagendokumentes 245 entsprechend dem benachbarten Pixel ebenfalls bestrahlt, wenn das Vorlagendokument 245 durch den Lichtstrahl bestrahlt wird, der um 3º von der senkrechten Richtung geneigt ist. Die Stärke des Lichtstrahles, der in einen Raumwinkel von 3º fällt, beträgt (1/3)3 = 1/27. Da dieser Wert viel kleiner als die Beleuchtungsstärke bei einer zu bestrahlenden Position ist, kann der Wert vernachlässigt werden.
Da die Richtplatte 243 und die Bildanzeige/Eingabetafel 241 übereinandergeschichtet sind, kann die Richtplatte 243 Moire-Fransen mit der Bildanzeige/Eingabetafel 241 abhängig von der Beziehung zwischen der Pixelteilung z der Bildanzeige/Eingabetafel 241 und der Teilung v der konvexen Elemente der Prismenschichten 255 und 256, die die Richtplatte 243 bilden, sowie der Teilung w der konkaven Elemente hiervon verursachen. Daher müssen die Teilungen v und w gleich zu der Pixelteilung z der Bildanzeige/Eingabetafel 241 oder vernachlässigbar klein sein. Das heißt, es gelten x, y, = z oder x, y < < z.
Da die Pixelteilung z der Bildanzeige/Eingabetafel 241 angenähert 200 Mikron bis 300 Mikron beträgt, nehmen die Teilungen v und w vorzugsweise eine Größe von einigen zehn Mikrons oder 200 Mikron bis 300 Mikron an, d. h., sie sind gleich zu der Pixelteilung z.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Richtplatte 243 mit dem obigen Aufbau verwendet, indem diese auf das Hinterlicht 242 überlagert wird, das die Emissionsrichtungscharakteristik anzeigt, die in Fig. 21 dargestellt ist. Die optische Emissionsrichtungscharakteristik, die anzuzeigen ist, wenn die Richtplatte 243 auf das Hinterlicht 242 überlagert wird, hat einen Verlauf, wie dies in Fig. 30 gezeigt ist. Strichlinien geben die Emissionsrichtungscharakteristik des Hinterlichtes 242 an. Durch Gewinnen einer derartigen optischen Emissionsrichtungscharakteristik verlassen Lichtstrahlen, die durch das Hinterlicht 242 in verschiedenen Richtungen emittiert sind, die Richtplatte 243 (A = 115º), wobei die Richtplatte 243 die Lichtstrahlen in Lichtstrahlen konvergiert, die Richtvermögen innerhalb ±10º bezüglich einer Senkrechten zu der Ebene 251 haben, wie dies in Fig. 30 gezeigt ist. Demgemäß ist die optische Richtungscharakteristik der Lichtstrahlen, die die Richtplatte 243 verlassen, derart, daß sie diese lediglich in Richtungen im wesentlichen senkrecht zu der Ebene 251 verlassen.
Wie oben beschrieben ist, verlassen durch Verwenden der Richtplatte 243 Lichtstrahlen, die auf die Richtplatte 243 von dem Hinterlicht 242 unter verschiedenen Winkeln eingefallen sind, das Hinterlicht bzw. die Richtplatte 243, wobei die Lichtstrahlen in Lichtstrahlen mit Richtvermögen innerhalb ±10º bezüglich der Senkrechten zu der Ebene 257 konvergiert sind. Demgemäß ist ein Leuchtvermögen, das in einem Bereich innerhalb ±10º bezüglich der Senkrechten zu der Ebene gemessen ist, auf die die Lichtstrahlen einfallen, durch die Verwendung von lediglich dem Hinterlicht 242 höher als dasjenige, das in einem Bereich innerhalb ±10º bezüglich der Senkrechten zu der Ebene gemessen ist, auf die die Lichtstrahlen durch die Verwendung der Richtplatte 243 einfallen, die auf das Hinterlicht 242 überlagert ist.
Das heißt, die Richtplatte 243 ermöglicht die Ausbreitungsrichtung des durch das Hinterlicht 242 emittierten Lichtstrahles in eine Richtung und erlaubt es zusätzlich, eine Leuchtstärke beim Lesen eines Bildes durch Bestrahlen des Vorlagendokumentes 245 zu steigern, so daß reflektierte Lichtstrahlen mit einer hohen Intensität auf ein Lichtempfangselement einfallen können.
Das Hinterlicht 242 und die Richtplatte 243 werden unter der Bildanzeige/Eingabetafel 241 angebracht.
Beim Anzeigen eines Bildes mittels des Bildanzeige-/-eingabegerätes mit dem obigen Aufbau liegt ähnlich zu dem zweiten herkömmlichen Beispiel eine Spannung entsprechend Bilddaten an der Pixelelektrode von jedem Pixel der Bild anzeige/Eingabetafel 241 und schaltet ein und aus, um das Bild auf der Bildanzeige/Eingabetafel 241 anzuzeigen.
Beim Eingeben des Bildes liegt eine Spannung an lediglich der Pixelelektrode eines Pixels, das einem Punkt oder einem kleinflächigen Teil des Vorlagendokumentes 245 gegenüberliegt, dessen Bild zum Einschalten einzugeben ist, während keine Spannung an den Pixelelektroden von anderen Pixels liegt, um diese auszuschalten. Auf diese Weise wird ein besonderer Punkt auf dem Vorlagendokument 245 durch Lichtstrahlen bestrahlt, die durch Pixels der Bildanzeige/Eingabetafel 241 emittiert sind, welche eingeschaltet wurden, um photoelektrisch die an dem Punkt reflektierten Lichtstrahlen mittels Lichtempfangselementen (nicht gezeigt), die in den Pixels enthalten sind, umzusetzen.
Da die Richtplatte 243 eine Lichtsammel- bzw. Kondensoroperation bewirkt, kann in diesem Fall in dem Ausführungsbeispiel, wie oben beschrieben ist, ein Punkt des Vorlagendokumentes 245, dessen Bild einzugeben ist, heller bestrahlt werden. Somit ist es möglich, daß reflektierte Lichtstrahlen mit einer hohen Intensität auf das Lichtempfangselement einfallen können.
Bei der herkömmlichen Technik ist das Hinterlicht mit der Emissionsrichtungscharakteristik, wie diese in Fig. 21 gezeigt ist, auf die Bildanzeige/Eingabetafel mit einer hohen optischen Durchlässigkeit unabhängig von EIN und AUS der Pixels in einer nahezu horizontalen Ebene geschichtet, wobei eine hohe optische Durchlässigkeit in einer vertikalen Richtung vorliegt, wenn die Pixels EiN sind, und eine niedrige optische Übertragungsrichtungscharakteristik vorhanden ist, wenn die Pixels AUS sind (vergleiche Fig. 32). Somit wird eine optische Emissionsrichtungscharakteristik, wie diese in Fig. 40 dargestellt ist, angezeigt.
Im Unterschied zum Stand der Technik überlagert bei dem Ausführungsbeispiel die Richtplatte 243 das Hinterlicht 242, und die Bildanzeige/Eingabetafel 241 ist auf die Richtplatte 243 überlagert, um das Bildanzeige/Eingabegerät zu bilden. Durch Überlagern der Richtplatte 243 auf das Hinterlicht 242 wird die optische Emissionsrichtungscharakteristik verbessert, wie dies in Fig. 30 gezeigt ist, und damit tritt eine optische Emission in einer Richtung nahe einer horizontalen Ebene kaum auf. Obwohl die Bildanzeige/Eingabetafel 241 mit der optischen Übertragungsrichtungscharakteristik, wie diese in Fig. 32 gezeigt ist, der Richtplatte 243 überlagert ist, tritt folglich eine optische Emission in der Richtung nahe der horizontalen Ebene unabhängig von einem EIN und AUS der Pixels der Bildanzeige/Eingabetafel 241 nicht auf, und Lichtstrahlen werden lediglich in im wesentlichen vertikalen Richtungen emittiert, wenn die Pixels eingeschaltet werden, wie dies in Fig. 31 gezeigt ist.
Somit ermöglicht das Gerät die Eingabe eines Bildes durch Verwenden der Bildanzeige/Eingabetafel 241 mit der gleichen optischen Übertragungsrichtungscharakteristik wie diejenige der Flüssigkristalltafel. Weiterhin verhindert bei einem Bildeingabebetrieb das Gerät das Einfallen eines Lichtstrahles, der durch ein Pixel neben dem Lichtempfangselement emittiert, das in einem eingeschalteten Pixel der Bildanzeige/Eingabetafel 241 enthalten ist, und reflektiert ist, um so die Auflösung zu steigern, wenn das Bild eingegeben wird.
Die Steuerschaltung 244 steuert die Bildanzeige/Eingabetafel 241 gemäß Bilddaten beim Anzeigen eines Bildes an, um so die Bildanzeige/Eingabetafel 241 zu veranlassen, das Bild darauf gemäß den Bilddaten anzuzeigen. Beim Eingeben des Bildes schaltet die Steuerschaltung 244 sequentiell die Pixels der Bildanzeige/Eingabetafel 241 ein und aus, um das Vorlagendokument 245 abzutasten, und stellt die Stärke des elektrischen Stromes entsprechend der Dichte des Vorlagendokumentes 245 ein, die durch das Lichtempfangselement detektiert ist, das in dem Pixel enthalten ist, das eingeschaltet wurde, um so Bilddaten herauszugreifen.
Wie oben beschrieben ist, ist bei dem Ausführungsbeispiel die Richtplatte 243 zwischen der Bildanzeige/Eingabetafel 241 und dem Hinterlicht 242 vorgesehen. Die Richtplatte 243 besteht aus den Prismenschichten 255 und 256, die jeweils die flache Oberfläche und die unregelmäßige Oberfläche mit den prismenförmigen konkaven und konvexen Elementen (9 = 90º bis 120º) haben, welche darauf gebildet sind. Die Prismenschichten 255 und 256 sind aufeinander derart geschichtet, daß die Ausdehnungsrichtung des konkaven Elementes und des konvexen Elementes der Prismenschicht 255 senkrecht zu derjenigen des konkaven Elementes und des konvexen Elementes der Prismenschicht 256 ist. Die Richtplatte 243 ändert die Ausbreitungsrichtung der Lichtstrahlen, die darauf eingefallen sind, innerhalb ± 10º bezüglich der Senkrechten zu der Einfallsebene 257 der Richtplatte 243.
Demgemäß wird beim Eingeben des Bildes lediglich ein Punkt des Vorlagendokumentes, der in einer Richtung senkrecht zu dem Pixel gelegen ist, das einge schaltet wurde, bestrahlt, so daß die Dichte des Punktes entsprechend der Stärke eines Lichtstrahles detektiert werden kann, der von dem Punkt reflektiert ist. Zusätzlich emittiert das Pixel der Bildanzeige/Eingabetafel 241, das ausgeschaltet wurde, nicht Lichtstrahlen in einer Richtung nahe zu der horizontalen Ebene, und das Vorlagendokument kann durch lediglich eine optische Emission des Pixels, das eingeschaltet wurde, abgetastet werden. Somit kann eine Bildeingabe durch Verwenden der Flüssigkristalltafel vorgenommen werden.
Da es weiterhin die Richtplatte 243 erlaubt, daß von dem Hinterlicht 242 emittierte Lichtstrahlen diese unter einem Winkel innerhalb ±10º bezüglich der Senkrechten zu der Einfallsebene 257 verlassen, wird die Helligkeit eines Lichtes zum Bestrahlen des Vorlagendokumentes beim Eingeben des Bildes gesteigert, und somit wird der Rauschabstand vergrößert.
Es braucht nicht betont zu werden, daß wie in dem Fall des herkömmlichen Flüssigkristallanzeigemoduls die Bildanzeige/Eingabetafel 241 verwendet wird, indem Polarisationsplatten oberhalb und unterhalb hiervon vorgesehen werden, obwohl diese oben nicht beschrieben wurde.
In der obigen Beschreibung umfaßt die Richtplatte 243 die Prismenschichten 255 und 256, die übereinander so geschichtet sind, daß die Ausdehnungsrichtung des konkaven Elementes 252 und des konvexen Elementes 253 der Prismenschicht 255 senkrecht zu derjenigen des konkaven Elementes 252 und des konvexen Elementes 253 der Prismenschicht 256 ist. Dies geschieht zum Beschreiben des Prinzips einer Lichtkondensation, die durch die Prismenschichten 255 und 256 vorzunehmen ist, welche vorgesehen wird, um eine Verschlechterung der Auflösung eines eingegebenen Bildes zu verhindern, indem vermieden wird, daß Lichtstrahlen, die das Vorlagendokument bestrahlen, in alle Richtungen gestreut werden, wie dies zuvor beschrieben wurde.
Wenn eine Bildanzeige/Eingabetafel, die Lichtstrahlen diffus macht bzw. streut, um das Vorlagendokument in einer spezifischen Richtung zu bestrahlen, entwickelt wird, kann die Aufgabe gelöst werden, indem das Streuen der Lichtstrahlen in der spezifischen Richtung verhindert wird. Daher ist in einem derartigen Fall die Verwendung einer Prismenschicht zum Kondensieren von Lichtstrahlen in einer Richtung ausreichend, um die Aufgabe zu lösen.
Wenn beispielsweise eine Bildanzeige/Eingabetafel, die Lichtstrahlen horizontal nicht in einem großen Ausmaß, jedoch lediglich vertikal diffus macht bzw. streut, entwickelt wird, ist lediglich eine Prismenschicht in einer solchen Weise vorgesehen, daß die Ausdehnungsrichtung des konkaven Elementes und des konvexen Elementes hiervon horizontal ist. Wenn eine Bildanzeige/Eingabetafel, die Lichtstrahlen vertikal nicht in großem Ausmaß, sondern lediglich horizontal diffus macht bzw. streut, entwickelt wird, wird lediglich eine Prismenschicht derart vorgesehen, daß die Ausdehnungsrichtung des konkaven Elementes und diejenige des konvexen Elementes hiervon vertikal ist. Die Richtplatte 243 kann auf diese Weise mit niedrigen Kosten hergestellt werden.

Claims

1. Bildanzeige-/-eingabegerät, umfassend:

Ein Flachrücklicht (122, 142, 162, 242) zum Emittieren von Lichtstrahlen von einer Oberfläche hiervon,

eine Bildanzeige/Eingabetafel (121, 141, 161, 241), die aus einer Flüssigkristallanzeigetafel gebildet ist, wobei ein Lichtempfangselement in jedem Pixel enthalten ist,

eine Einrichtung. (123, 143, 163, 243) zum Empfangen der durch das Rücklicht (122, 142, 162, 242) emittierten Lichtstrahlen und zum Ausgeben von Lichtstrahlen im wesentlichen senkrecht zu der Bildanzeige/Eingabetafel (121, 141, 161, 241), wobei die Einrichtung zwischen dem Rücklicht und der Bildanzeige/Eingabetafel angeordnet ist, und

eine Steuerschaltung (124, 144, 165, 244) zum Steuern der Bildanzeige/Eingabetafel (121, 141, 161, 241) derart, daß beim Anzeigen eines Bildes jedes Pixel entsprechend Bilddaten ein- oder ausgeschaltet ist, um ein Bild entsprechend den Bilddaten anzuzeigen, und daß beim Eingeben eines Bildes die Pixels sequentiell ein- und ausgeschaltet werden, um optisch ein Vorlagendokument (125, 145, 166, 245) abzutasten, das auf die Bildanzeige/Eingabetafel gelegt ist, wobei eine Oberfläche hiervon mit einer optischen Dichteinformation in Berührung mit der Bildanzeige/Eingabetafel ist.

2. Bildanzeige-/-eingabegerät nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung eine Emissionsrichtung-Kennlinien-Erzeugungsplatte (123) umfaßt, die eine derartige Emissionsübertragungsrichtung-Kennlinie hat, daß lediglich Lichtstrahlen, die auf eine Oberfläche hiervon unter im wesentlichen rechten Winkeln hiermit einfallen, dort hindurchlaufen, und die eine Emissionsrichtungskennlinie des Rücklichtes bildet.

3. Bildanzeige-/-eingabegerät nach Anspruch 2, bei dem die Emissionsrichtung-Kennlinien-Erzeugungsplatte (123) aufweist:

Zwei Übertragungsflachplatten (131, 132), von denen Seitenflächen einander gegenüberliegen, und

eine Vielzahl von Lichtabschneidflachplatten (133), die auf die gegenüberliegenden Seitenflächen der Übertragungsflachplatten (131, 132) unter rechten Winkeln hierzu montiert sind und einen Spalt zwischen den Übertragungsflachplatten in eine Vielzahl von Räumen unterteilen.

4. Bildanzeige-/-eingabegerät nach Anspruch 3, bei dem die Emissionsrichtung-Kennlinien-Erzeugungsplatte (123) verarbeitet wurde, um nicht reflektierend zu sein.

5. Bildanzeige-/-eingabegerät nach Anspruch 3, bei die Lichtabfangflachplatten (133) schwarz angestrichen sind.

6. Bildanzeige-/-eingabegerät nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung eine optische Steuerplatte (143, 163) aufweist, die eine optische Übertragungseigenschaft oder eine optische Diffusionseigenschaft entsprechend dem Wert eines elektrischen Signales aufweist, um eine Richtungskennlinie der Lichtstrahlen zu steuern, und bei dem die Steuerschaltung (141, 161) außerdem das elektrische Signal steuert, um zu der optischen Steuerplatte (123) derart eingegeben zu sein, daß beim Anzeigen eines Bildes die optische Steuerplatte (123) die optische Diffusionseigenschaft hat, und daß beim Eingeben eines Bildes die optische Steuerplatte die optische Übertragungseigenschaft hat.

7. Bildanzeige-/-eingabegerät nach Anspruch 6, weiterhin umfassend eine Lichtkondensoreinrichtung (164), die zwischen dem Rücklicht (162) und der optischen Steuerplatte (163) angeordnet ist, um die von dem Rücklicht (162) emittierten Lichtstrahlen zu kondensieren bzw. zu verdichten.

8. Bildanzeige-/-eingabegerät nach Anspruch 7, bei dem die Lichtkondensoreinrichtung (164) eine Mikrolinsenanordnung umfaßt.

9. Bildanzeige-/-eingabegerät nach Anspruch 8, bei dem eine Teilung der Mikrolinsen (168) in der Mikrolinsenanordnung gleich zu einer Pixelteilung der Bildanzeige/Eingabetafel (161) ist.

10. Bildanzeige-/-eingabegerät nach Anspruch 8, bei dem eine Brennweite jeder Mikrolinse gleich zu einem oder länger als ein Abstand zwischen einer oberen Oberfläche der Mikrolinse (168) und einer oberen Oberfläche der Bildanzeige/Eingabetafel (161) ist.

11. Bildanzeige-/-eingabegerät nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung aufweist: Eine Richtplatte (242), die aus zwei Prismenschichten (255, 256) besteht, deren jede eine flache Oberfläche (251) und eine gegenüberliegende unebene Oberfläche (254) mit prismenförmigen konkaven Teilen (252) und konvexen Teilen (253) hat, wobei die Prismenschichten (255, 256) einander derart überlagert sind, daß eine Richtung, in der sich die konkaven Teile (252) und die konvexen Teile (253) der einen Prismenschicht (255) erstrecken, senkrecht zu einer Richtung ist, in welcher sich die konkaven Teile und die konvexen Teile der anderen Prismenschicht (256) erstrecken, und bei der jeder konvexe Teil der Prismenschichten (255, 256) einen vertikalen Winkel A im Bereich von 90º bis 120º hat.