JP2019168689A - コレステリック液晶ライティング・ボード - Google Patents

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Abstract

【課題】イレーザ機能を備えるコレステリック液晶ライティング・ボードを提供する。【解決手段】コレステリック液晶ライティング・ボード1は、書込み跡を表示することができるとともに、コレステリック液晶装置113と、光検出アレイ層12と、検出信号処理回路13と、電圧制御回路14とを備え、光検出アレイ層はアレイ配置される複数の光検出領域121を有しており、光検出領域における一つの光検出素子は光通過量の変化を検出するとともに検出信号を発生する。検出信号処理回路は受信した検出信号に基づき光検出素子の位置データを出力する。電圧制御回路は位置データを受信するとともにこれに基づいて電圧信号を位置データが対応する液晶制御領域に出力することで、一部の又は全部の液晶制御領域が対応するコレステリック液晶の状態を変化させて書込み跡を消去する。【選択図】図2D

Description

本発明はコレステリック液晶ライティング・ボードに関し、特にイレーザ機能を備えるコレステリック液晶ライティング・ボードに関する。
コレステリック液晶(Cholesteric liquid crystal)はネマティック型液晶中にカイラル分子(chiral dopant)を加えて、これにらせん状の配列構造を持たせるとともに、異なる印加電圧の状況にて反射又は透過となる二種類の異なる液晶分子配列状態を利用して異なる光透過率をもたらし、表示効果を達成するというものである。その原理とは、電圧を外部から印加する場合、低電圧及び高電圧をそれぞれ印加するとき、プレーナ状態(planar state)がそれぞれフォーカルコニック状態(focal conic state)とホメオトロピック状態(homeotropic state)に変換することができ、そしてプレーナ状態にあるとき、入射光が反射して色が現れるものであって、一方、フォーカルコニック状態にあるとき、入射光の大部分が透過して、一部が拡散して、ホメオトロピック状態にあるとき、入射光は完全に透過するというものである。
プレーナ状態及びフォーカルコニック状態はいずれも安定状態であって、電圧がオフとなって消失したときでも、なおも元の状態及び表示画面を維持するが、別の状態及び表示画面を変更するときのみに、電圧を印加する必要があるものであって、このような低消費電力及び可記憶性の特性を有することから、コレステリック液晶は電子ブックの最適な選択肢となっている。同時に、このような表示メカニズムは上下プレートのピッチの影響は小さく、双安定可撓性ディスプレイとして発展していく潜在力及び応用性を持っている。その他のタイプ、例えばTN型液晶ディスプレイに比べて、コレステリック液晶ディスプレイは、省電力、カラー表示、調光可能性及び双安定可撓性ディスプレイに応用できる等の長所を備えて、応用は相当に広い。
本発明の目的は、イレーザ機能を備えるコレステリック液晶ライティング・ボードを提供する。本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードはコレステリック液晶の特性を用いており、省電力効果を達成することができる以外に、更に一部を消すことができることから、これによりコレステリック液晶ライティング・ボードの授業又は会議上での応用を拡大する。
本発明では、書込み跡を表示することができるとともに、コレステリック液晶装置と、光検出アレイ層と、検出信号処理回路と、電圧制御回路とを備えるコレステリック液晶ライティング・ボードを提供する。コレステリック液晶装置は、コレステリック液晶層を有し、光入射面と、光入射面に対応する光出射面とを有し、且つ複数の液晶制御領域を有する。光検出アレイ層はコレステリック液晶装置の光出射面の一方側に設けられており、アレイ配置される複数の光検出領域を有し、光検出領域における一つの光検出素子は光通過量の変化を検出するとともにこれに基づいて検出信号を発生し、且つ光検出領域は少なくとも一つ以上の液晶制御領域に対応する。検出信号処理回路は光検出アレイ層に電気的に接続されて、検出信号を受信するとともにこれに基づき光検出アレイ層で光検出素子の位置データを出力する。電圧制御回路は検出信号処理回路及びコレステリック液晶装置にそれぞれ接続されており、位置データを受信するとともにこれに基づいて電圧信号を位置データが対応する液晶制御領域に出力することで、一部又は全部の前記複数の液晶制御領域が対応するコレステリック液晶の状態を変化させて、これにより一部分又は全部の前記書込み跡を消去する。
一つの実施例において、コレステリック液晶装置は、対向して設けられる第1の基板と第2の基板とを更に有しており、コレステリック液晶層は第1の基板と第2の基板との間に設けられており、コレステリック液晶装置は更に、コレステリック液晶層に向けるよう第1の基板の表面に設けられる第1の透明導電層を有しており、コレステリック液晶装置は更に、コレステリック液晶層に向けるよう第2の基板の側に設けられる第2の透明導電層を有する。
一つの実施例において、第1の透明導電層は第1の方向にて延在し且つ間隔を空けて設けられる複数の第1の電極を有し、第2の透明導電層は第2の方向にて延在し且つ間隔を空けて設けられる複数の第2の電極を有しており、第1の方向は第2の方向とは異なる。
一つの実施例において、光入射面を上面からの方向で見たとき、前記複数の第1の電極は前記複数の第2の電極と交差して設けられることで、前記複数の液晶制御領域に対応する。
一つの実施例において、電圧信号は位置データが対応する液晶制御領域の第1の電極及び第2の電極に印加されることで、前記一部又は全部の前記複数の液晶制御領域が対応するコレステリック液晶の状態を変化させる。
一つの実施例において、第2の透明導電層はアレイ配置される電極ブロックを有しており、前記複数の電極ブロックは前記複数の光検出領域に対応して設けられ、且つ前記複数の電極ブロックは第1の透明導電層に対応して前記複数の液晶制御領域を形成する。
一つの実施例において、電圧信号は位置データが対応する液晶制御領域の前記複数の電極ブロックに印加されることで、前記一部又は全部の前記複数の液晶制御領域が対応するコレステリック液晶の状態を変化させる。
一つの実施例において、第1の透明導電層又は第2の透明導電層は複数の電極ブロックを各々有しており、前記複数の電極ブロックは前記複数の液晶制御領域に対応して設けられる。
一つの実施例において、電圧信号は位置データが対応する液晶制御領域の前記複数の電極ブロックに印加されることで、前記一部又は全部の前記複数の液晶制御領域が対応するコレステリック液晶の状態を変化させる。
一つの実施例において、コレステリック液晶装置は絶縁層を更に備えており、且つ前記複数の第2の透明導電層、絶縁層及び光検出アレイ層がコレステリック液晶層に向けるよう第2の基板表面に順次積層される。
一つの実施例において、光検出アレイ層は、コレステリック液晶層に背けるよう第2の基板の表面に設けられる。
一つの実施例において、光検出アレイ層はコレステリック液晶層に背けるよう第2の基板の側に設けられており、光検出アレイ層は第3の基板を更に有しており、且つアレイ配置される前記複数の光検出領域は第2の基板に向けよう第3の基板の表面に設けられる。
一つの実施例において、光検出アレイ層は更に交差設置により複数の光検出領域を画成する複数本のアップロード線及び複数本の読取り線を備えており、各々の光検出領域にはそれぞれスイッチング素子と光検出素子が設けられており、スイッチング素子の一つの制御端は前記複数のアップロード線のうちの一つに接続されており、スイッチング素子の第1端は前記複数の読取り線のうちの一つに接続されており、スイッチング素子の第2端は光検出素子の一端に接続されており、光検出素子の他端は基準電圧に接続される。
一つの実施例において、位置データは前記複数のアップロード線が導通したときに電圧制御回路に伝送される。
一つの実施例において、位置データは前記複数のアップロード線が導通した後のブレークタイムに電圧制御回路に伝送される。
一つの実施例において、光がコレステリック液晶装置の光入射面に照射されることで光通過量の変化が生じ、位置データはコレステリック液晶装置が光に照射されるときに対応する位置情報を含む。
一つの実施例において、光は可視光又は非可視光である。
上記によって、本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードにおいて、コレステリック液晶装置は複数の液晶制御領域を備えており、そしてアレイ配置される複数の光検出領域を含む光検出アレイ層がコレステリック液晶装置の光出射面の一方側に設けられる。光検出領域における一つの光検出素子は光通過量の変化を検出するとともにこれに基づいて検出信号を発生し、且つ光検出領域は少なくとも一つ以上の液晶制御領域に対応する。検出信号処理回路はこの検出信号を受信するとともにこれに基づき光検出アレイ層で光検出素子の位置データを出力する。電圧制御回路はこの位置データを受信するとともにこれに基づいて電圧信号を位置データが対応する液晶制御領域に出力することで、一部の又は全部の前記複数の液晶制御領域が対応するコレステリック液晶の状態を変化させて、これにより一部分又は全部の書込み跡を消去する。これにより、本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードはコレステリック液晶の特性を用いており、省電力効果を達成することができる以外に、更に一部を消すことができることから、これによりコレステリック液晶ライティング・ボードの授業又は会議上での応用を拡大する。
本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードの実施例の応用概略図である。 図1Aに示す書込み跡の一部拡大概略図である。 図1Bに示す書込み跡が一部消去されたときの状態概略図である。 本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードの実施例の一部立体分解概略図である。 本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードの実施例の一部立体概略図である。 図2Bに示すコレステリック液晶ライティング・ボードの第1の透明導電層と第2の透明導電層との平面概略図である。 図1に示すコレステリック液晶ライティング・ボードの概略図である。 図2D示すコレステリック液晶ライティング・ボードの光検出アレイ層の光検出領域の回路概略図である。 本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードの液晶制御領域と光検出領域の実施例の対応概略図である。 本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードの液晶制御領域と光検出領域の他の実施例の対応概略図である。 本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードの液晶制御領域と光検出領域の更に他の実施例の対応概略図である。 本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードの第2の透明導電層の他の実施例の概略図である。 本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードの第1の透明導電層と第2の透明導電層の他の実施例の概略図である。 本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードの異なる実施例の構造概略図である。 本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードの異なる実施例の構造概略図である。 本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードの異なる実施例の構造概略図である。 本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードの異なる実施例の構造概略図である。
以下にて関連する図面を参照して、本発明が提供する各種実施例のコレステリック液晶ライティング・ボードを説明する。このうち同じ構成要素は同じ参考記号で説明する。
説明すべきは、本発明の各実施例における全ての方向的な指示(例えば、上、下、左、右、前、後……)はある特定の姿勢(別紙の各図面に示す)での各部材の間の相対的位置関係、運動状況等を解釈するのに用いるのみであって、もしこの特定の姿勢が変化したとき、この方向的な指示もまた対応して変化する。
本発明における各実施例で提供するコレステリック液晶ライティング・ボードはその書込み面上に文字又は画像を書き込むことができるものであって、例えば携帯電話機、タブレット端末又は電子白板、又はその他画像を表示可能な表示装置に応用することができるが、これらに限定されないうえ、一部のイレーザ機能を行うことで、コレステリック液晶ライティング・ボード上の一部又は全部の書込み跡を消去することができる。
以下の実施例のコレステリック液晶ライティング・ボードは会議又は授業等の筆記システムの大サイズ電子黒板(又は白板)に応用するものを例としているが、本発明はこれに限定されない。本発明における各実施例で提供するコレステリック液晶ライティング・ボードはコレステリック液晶の特性を利用しているため、双安定(bistable)表示設備であって、コレステリック液晶ライティング・ボードに画像又は画面が表示されているとき、別途電源を入力する必要はなく、この画像又は画面は常に保留されるものであって、別の状態又は表示画面に変更するときのみに別途電源を入力する必要があるため、かなり省電力となる電子装置である。
図1Aは本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードの実施例の応用概略図である。図1Bは図1Aに示す書込み跡の一部拡大概略図である。図1Cは図1Bに示す書込み跡が一部消去されたときの状態概略図である。図2Aは本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードの実施例の一部立体分解概略図である。図2Bは本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードの実施例の一部立体概略図である。図2Cは図2Bに示すコレステリック液晶ライティング・ボードの第1の透明導電層と第2の透明導電層との平面概略図である。図2Dは図1に示すコレステリック液晶ライティング・ボードの概略図である。そして図2Eは図2D示すコレステリック液晶ライティング・ボードの光検出アレイ層の光検出領域の回路概略図である。
図1、図2Aないし図2Dに示すように、コレステリック液晶ライティング・ボード1はコレステリック液晶装置11と、光検出アレイ層12と、検出信号処理回路13と、電圧制御回路14とを備える。コレステリック液晶ライティング・ボード1は書込み跡Sを表示することができる。コレステリック液晶装置11は、光入射面A1と、光入射面A1に対向する光出射面A2とを有し、しかもコレステリック液晶装置11は複数の液晶制御領域118を有する(図2C及び図2D)。本実施例の光入射面A1はつまりコレステリック液晶ライティング・ボード1の使用者に向いた表面であり、書込み面又は表示面とも呼ばれ、使用者はその上に書き込むことで書込み跡を発生させることができる。一部実施例において、光入射面A1上に保護膜層又は保護基材を更に設けることで、コレステリック液晶ライティング・ボード1を保護することができる。
コレステリック液晶装置11は対応して一つの色を表示することができる。具体的に言えば、コレステリック液晶装置11は異なる含量のカイラル分子を添加することで、赤(R)、緑(G)又は青(B)等の色を調合することができる。ここで、コレステリック液晶装置11が対応して表示する色は、例えば赤、緑、青のうちの一つ、又はその他可視光の色から選ぶことができるが、これらに限定されない。コレステリック液晶はネマティック型液晶中にカイラル分子を加えて特殊配列構造を達成するとともに、コレステリック液晶分子が異なる電圧差、物理的圧力及び/又は温度の状況にて少なくともフォーカルコニック状態(Focal conic state)、プレーナ状態(planar state)及びホメオトロピック状態(homeotropic state)等の複数の異なる安定状態又は一時状態を表現することができることを利用して、表示又は消去効果を達成する。よって、コレステリック液晶のらせん構造の軸方向に変化が生じて、これにより光の一部を反射する、及び/又は光の一部をコレステリック液晶を透過させることができる。つまり、コレステリック液晶分子が異なる安定状態又は一時状態にて有する異なる光反射率又は透過率により、コレステリック液晶装置11の表示、書込み又はイレーザ機能を達成することができる。
光検出アレイ層12はコレステリック液晶装置11の光出射面A2の一方側に設けられる。光検出アレイ層12はアレイ配置される複数の光検出領域121又は光検出素子1211を有することができ、一つの光検出領域121又は光検出素子1211は少なくとも一つ又は複数の液晶制御領域118に対応することができる。図2Dに示すように、本実施例は光検出領域121が一つの液晶制御領域118に対応しているものを例としている。このうち、光検出領域121における一つ又は複数の光検出素子1211は光通過量の変化を検出するとともにこれに基づいて検出信号Ssを発生することができる。検出信号処理回路13が光検出アレイ層12に電気的に接続されており、前記した状況が発生したとき、この検出信号Ssを受信するとともにこれに基づいて光検出アレイ層12で光検出素子121の位置データCsを出力する。電圧制御回路14はそれぞれ検出信号処理回路13とコレステリック液晶装置11に接続されており、電圧制御回路14は検出信号処理回路13が光通過量の変化により発生した位置データCsを受信するとともに、これに基づいて電圧信号Dsを書込み跡Sが対応する液晶制御領域118に出力することで、一部の又は全部の前記複数の液晶制御領域118が対応するコレステリック液晶の状態を変化させて、これにより一部分又は全部の書込み跡Sを消去する。具体的に言えば、光Lがコレステリック液晶装置11に照射され、且つ光検出アレイ層12が光通過量の変化により発生した検出信号Ssを検出したとき、光検出領域121は光検出アレイ層12における位置を得て、ひいてはコレステリック液晶装置11の照射領域Pで光Lの位置を得ることができる。続いて、更に電圧制御回路14を用いて、照射領域Pにおける対応する一部又は全部の液晶制御領域118が対応するコレステリック液晶分子の状態変化を行うように制御して、照射領域Pにおける書込み跡Sを消去することができる。
以下、まずコレステリック液晶装置11の構造を説明する。ここで、図2Dに示すものは図2Cの第1の透明導電層114と第2の透明導電層115との直線A−Aでのコレステリック液晶装置11の断面概略図である。図2Bないし図2Dに示すように、コレステリック液晶装置11は、第1基板111と、第2の基板112と、コレステリック液晶層113とを有することができる。第1の基板111は第2基板112と対向して設けられており、そしてコレステリック液晶層113は複数のコレステリック液晶分子(図示せず)を有しており、第1の基板111と第2の基板112との間に充填することができる。コレステリック液晶装置11は、コレステリック液晶層113に向けるよう第1の基板111表面上に設けられる第1の透明導電層114を更に有する。コレステリック液晶装置11は、コレステリック液晶層113に向けるよう第2の基板112側に設けられる第2の透明導電層115を更に有する。
図2B及び図2Cに示すように、本実施例の第1の透明導電層114は第1の方向D1にて延在し且つ間隔を空けて設けられる複数の第1の電極1141を有し、そして第2の透明導電層115は第2の方向D2にて延在し且つ間隔を空けて設けられる複数の第2の電極1151を有しており、第1の方向D1は第2の方向D2とは異なる。ここで、第1の方向D1と第2の方向D2とで90度であるが、これに限定されない一つの角度を形成することができる。よって、光入射面A1を上面からの方向で見たとき、前記複数の第1の電極1141は前記複数の第2の電極1151と交差して設けられることで、前記複数の液晶制御領域118に対応する。ここで、第1の電極1141と第2の電極1151との交差箇所にて対応するコレステリック液晶分子は液晶制御領域118を形成することができ(図2Dを合わせて参照することができる)、且つ一つの液晶制御領域118は一つの光検出領域121に対応することができる(図面の簡素化のために、図2Cには光検出領域121を図示しない)。又は、異なる実施例において、図3Aに示すように、複数(例えば4個)の液晶制御領域118が一つの光検出領域121に対応してもよい。また、又は、図3Bに示すように、縦行上にて液晶制御領域118の二個毎に一つの光検出領域121が対応する。更にまた、又は、図3Cに示すように、横列上にて液晶制御領域118の二個毎に一つの光検出領域121が対応する。しかしながら、一つの光検出領域121が対応する液晶制御領域118の個数及び両者の互いの配列方式は、実際の必要性に応じて調整するものであって、本発明では限定しない。
再度図2C及び図2Dを参照されたい。電圧制御回路14により第1の電極1141と第2の電極1151との間の電圧差を制御することで、交差箇所の対応するコレステリック液晶分子の配列状態を制御して、これによりコレステリック液晶の状態変化を制御することができる。また、コレステリック液晶装置11は封止層(図示せず)を更に有しており、封止層は第1の基板111と第2の基板112との間に設けられるとともに、第1の基板111及び第2の基板112の外周を封止して、第1の基板111と第2の基板112との間にギャップを持たせている。第1の基板111及び第2の基板112と封止層とで収容空間を形成することで、コレステリック液晶分子を収容空間中に充填して、コレステリック液晶層113を形成することができる。言及すべきは、本実施例におけるコレステリック液晶装置11の光入射面A1とはコレステリック液晶層113に背けるよう第1の基板111の上面のことであり、一方、光出射面A2とはコレステリック液晶層113に背けるよう第2の基板112の下面のことであり、又は、光入射面A1は第1の基板111に向けるようコレステリック液晶層113の上面とすることができ、そして光出射面A2は第2の基板112に向けるようコレステリック液晶層113の下面とすることができ、又はそのいずれかの組合わせとすることができるが、本発明はこれらに限定されない、ということである。
本実施例において、第1の基板111及び第2の基板112は各々独立して透光性基材を有し、且つ軟質透光性基材又は硬質透光性基材とすることができる。軟質透光性基材の材料は例えばポリイミド(Polyimide, PI)、ポリカーボネート(Polycarbonate, PC)又はポリエチレンテレフタレート(Polyethylene Terephthalate, PET)であるが、これらに限定されない。硬質透光性基材の材料は例えばガラス、石英又はサファイヤであるが、これらに限定されない。もし第1の基板111及び第2の基板112のいずれもが軟質透光性基材を採用するとき、軟質透光性基材は可撓性を有することから、コレステリック液晶ライティング・ボード1を曲面ディスプレイとして製作することができる。また、第1の透明導電層114及び第2の透明導電層115は例えば酸化インジウムスズ(Indium Tin Oxide,ITO)又は酸化インジウム亜鉛(Indium Zinc Oxide,IZO)であるが、これらに限定されない。
以下、本実施のコレステリック液晶ライティング・ボード1の光検出アレイ層12の回路構造を説明する。
図2Eを参照されたい。本実施例において、光検出アレイ層12は複数本のアップロード線UPnと複数本の読取り線Rm、Rm+1を更に有しており、アップロード線UPnと読取り線Rm、Rm+1との交差設置により、複数の光検出領域121を画成する。そして検出信号処理回路13は光検出アレイ層12に電気的に接続される。ここで、図2Eは隣接する二つの光検出領域121を示す回路概略図である。
図2Eにおいて、各々の光検出領域121は、それぞれ一つの光検出素子1211と、一つのスイッチング素子1212とが設けられることができる。スイッチング素子1212の制御端はアップロード線UPnのうちの一つに接続される。スイッチング素子1212の第1端は読取り線Rm、Rm+1のうちの一つに接続される。スイッチング素子1212の第2端は光検出素子1211の一端に接続され、そして光検出素子1211の他端は基準電圧Vrefに接続される。このうち、基準電圧Vrefは必要性に応じて、例えば共通電圧(Vcom)、ゲート電圧(VGate)又は接地電圧(Vgnd)等とすることができるが、これらに限定されない。スイッチング素子1212及び光検出素子1211は読取り線Rm、Rm+1を介して検出信号処理回路13に接続される。ここで、スイッチング素子1212は例えば薄膜トランジスタとすることができ、そして光検出素子1211はスイッチング素子1212と同じ製造工程及び材料で製作することで、コストを削減することができる。そして検出信号処理回路13は例えば集積回路又はマイクロチップ等の方式で実現することができるが、これに限定されない。検出信号処理回路13は、光検出素子1211が受光又は受光しない、又は受光程度の相違により生じる光通過量の変化により、異なる光電流を得ることで検知を行う。
具体的には、図2E左側のスイッチング素子1212を例とすると、スイッチング素子1212(薄膜トランジスタ)のゲートはアップロード線UPnに接続され、その第1端(ソース)が読取り線Rmに接続され、第2端(ドレイン)が光検出素子1211の一端に接続され、且つ光検出素子1211の他端は共通電極(Vcom)に接続することができ、例えば接地することができる。よって、アップロード線UPnの信号がスイッチング素子1212をオンにすると、検出信号処理回路13が読取り線Rmによりスイッチング素子1212を介して光検出素子1211の光通過量の変化により発生した検出信号Ssを受信するとともに、前記した受信した検出信号Ssに基づいて光検出アレイ層12で光検出素子1211の位置データCsを出力することができ、この位置データCsはコレステリック液晶装置11で光Lが照射された領域における光検出素子1211の位置(又は座標)情報を含む。
以下、コレステリック液晶装置11にて光通過量が変化したとき、コレステリック液晶ライティング・ボード1が光通過量の変化が発生した位置をどのように知り、ひいてはコレステリック液晶装置11で光Lの照射位置を得るかということを引き続き説明する。
再度図1Aないし図1C及び図2Aないし図2Eを参照されたい。本実施例のコレステリック液晶ライティング・ボード1において、使用者はコレステリック液晶ライティング・ボード1上に文字又は図形を書き込むことでコレステリック液晶装置11上にて圧力により対応する部分の液晶制御領域118におけるコレステリック液晶がプレーナ状態となって書込み跡S(図1Aにおける「LOGO」図案)が発生したとき、書込み跡Sはコレステリック液晶装置11が対応する色(例えば緑)を表す。つまり、このとき書込み跡Sが対応する液晶制御領域118におけるコレステリック液晶がプレーナ状態となる。しかも、図1A、図1B及び図2Dに示すように、書込み跡Sが対応する箇所の光検出領域121における光検出素子1211は、外部(環境)光が順次第1の基板111及びコレステリック液晶層113を透過して光検出アレイ層12に入射する光通過量を検出することで、第1の光通過量を得ることができる。再度図1C及び図2Dを参照されたい。使用者が一部分又は全部の書込み跡Sを消去(除去又は消す)したいとき、光Lを書込み跡Sの消去したい部分(図1C及び図2Dの照射領域P)に照射することができる。照射領域Pは消去したい部分以上とすることができるものであって、本実施例では、照射領域P(図1Cにおける破線で囲んだ部分)が消去した部分(図1Cにおける「0」下半分が白塗りされている部分)よりも大きい例で説明する。光Lの強度は環境光の強度よりも高いのが好ましく、そして光Lの波長は可視光線波長部分(例えば赤、青、又は緑色光)又は非可視光波長部分(例えば近赤外光、遠赤外光、又は紫外光)にある。光Lをコレステリック液晶装置11の光入射面A1(図1C及び図2Dの照射領域P)に照射したときでも同様に第1の基板111とコレステリック液晶層113を透過して光検出アレイ層12に入射する。このとき、光Lが照射領域P下方の対応する光検出領域121における光検出素子1211’に照射されると、この光Lがその上に入射した光通過量を検出して、これに基づいて第2の光通過量を得ることができる。そして第1の光通過量と第2の光通過量との差はつまりこの光検出領域121中の光検出素子1211’が検出した光通過量変化である。本実施例において、光検出素子1211’が検出した第2の光通過量は第1の光通過量よりも大きいため、前記複数の光検出領域121における(一つ又は複数の)光検出素子1211’が検出した光通過量がプラスとなる。しかしながら、光Lの照射を受けていない光検出素子1211が検出した光通過量変化は0となる(つまりこの検出した第2の光通過量は第1の光通過量に等しい)。これにより、読取り線Rm、Rm+1に接続される検出信号処理回路13は、読取り線Rm、Rm+1を介して、各光検出素子1211及び1211’により異なる強度の光通過量を検出したことにより発生した異なる電圧値に対応する電気信号(つまり、「検出信号Ss」)を受信(又は「読取る」)することができる。検出信号処理回路13がこの検出信号Ssを受信したとき、どの一つ又はどれらの光検出素子1211’が送出した検出信号であるかを知ることができる。そして検出信号処理回路13はこの検出信号Ssに基づいて、この光通過量変化を検出した光検出素子1211’(図2Dにおける2個の光検出素子1211’を例とする)が、光検出アレイ層12における所在位置(例えばこれは光検出アレイ層12中の第何行第何列に位置する光検出素子1211’である)を表す又は対応する位置データCsを電圧制御回路14に出力することができ、電圧制御回路14は光検出アレイ層12で光通過量が変化した光検出素子1211’(一つ又は複数)の位置データCsを知ることができ、この位置データCsは光Lがコレステリック液晶装置11の入射面A1に照射する照射領域Pにおける光検出素子1211’の位置に対応又は表しており、そして電圧制御回路14は検出信号処理回路13が光通過量の変化により発生した位置データCsを受信した後、出力した電圧信号Dsを照射領域Pが対応する液晶制御領域118’(図2Dにおける2個の液晶制御領域118’を例とする)の第1の電極1141及び第2の電極1151’に印加して、第1の電極1141と第2の電極1151’との間のコレステリック液晶分子が元のプレーナ状態からフォーカルコニック状態に状態変化して、光をコレステリック液晶層113を透過させることで、コレステリック液晶装置11のベース色を表し、これに基づいてコレステリック液晶ライティング・ボード1上で光Lが照射した一部分又は全部の書込み跡Sを消去することができる。
また、読取り線Rm、Rm+1により読み出した検出信号Ssは、前記複数のアップロード線UPnが導通時に電圧制御回路14に伝送することができる。又は、読取り線Rm、Rm+1により読み出した検出信号Ssは、前記複数のアップロード線UPnが導通した後のブレークタイム(blanking time)に電圧制御回路14に伝送することができる。具体的に言えば、前記複数アップロード線UPnが順次導通したと同時に、読取った検出信号Ssをリアルタイムに電圧制御回路14に伝送することができる。又は、すべてのアップロード線UPnが順次導通完了後に次に導通するためのブレークタイムに再度全ての検出信号Ssを電圧制御回路14に伝送(リアルタイムではない)してもよいが、本発明はこれに限定されない。
異なる実施例において(同様に図2Dで説明する)、第1の透明導電層114は全体面の電極とすることができ、しかもコレステリック液晶層113に向けるよう第1の基板111の表面上に全面的に設けられるものであって、第2の透明導電層115はアレイ配置される電極ブロック(1151と標示する)を有することができ、前記複数の電極ブロック1151はアレイ配置される複数の光検出領域121又は複数の光検出素子1211に対応してそれぞれ設けられ、しかも前記複数の電極ブロック1151は第1の透明導電層114に対応して複数の液晶制御領域を形成することができる。ここで、「全面的」というのは、第1の透明導電層114が全体面の共通電極を含み、この共通電極はコレステリック液晶層113に向けるよう第1の基板111の大部分の表面上に全面的に敷設されるというものであり、そして第2の透明導電層115の一つの電極ブロック1151は一つの画素電極に対応するとともに、第1の透明導電層114と対応して一つの液晶制御領域を形成することができる。よって、電圧信号Dsは書込み跡Sが対応する液晶制御領域118の前記複数の電極ブロック1151(画素電極)及び第1の透明導電層114に印加して、前記複数の液晶制御領域118が対応するコレステリック液晶は元のプレーナ状態からフォーカルコニック状態に状態変化して、コレステリック液晶ライティング・ボード1上の光Lが照射された一部分又は全部の書込み跡Sを消去することができる。
又は、異なる実施例において、本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードの第2の導電層の他の実施例概略図である図3Dに示す通りである。第1の透明導電層114又は第2の透明導電層115は複数の電極ブロック1151を有することができ、前記複数の電極ブロック1151は前記複数の液晶制御領域118に対応して設けられており、そして電圧信号Dsは書込み跡Sが対応する液晶制御領域118の前記複数の電極ブロック1151に印加して、前記複数の液晶制御領域118が対応するコレステリック液晶は元のプレーナ状態からフォーカルコニック状態に状態変化して、コレステリック液晶ライティング・ボード1上の光Lが照射された一部分又は全部の書込み跡Sを消去することができる。本実施例において、第2の透明導電層115がアレイ配置される複数の電極ブロック1151を有するものを例としており、前記複数の電極ブロック1151はアレイ配置される複数の光検出領域121又は複数の光検出素子1211に対応してそれぞれ設けられ、しかも前記複数の電極ブロック1151は第1の透明導電層114に対応して複数の液晶制御領域を形成することができる。ここで、電極ブロック1151は多辺形(例えば四角形)、円形、楕円形又はその他形状とすることができるが、限定されない。又は、その他実施例において、第1の透明導電層114は複数の電極ブロック1141を有し、第2の透明導電層115は全体面の共通電極を含んでもよい。更に又は、図3Eに示すように、第1の透明導電層114及び第2の透明導電層115は、互いに対応して設けられる複数の電極ブロック1141及び1151を各々独立して有し、各電極ブロック1141及び1151は液晶制御領域118を対応して形成する。図3Eにおいては電極ブロック1141及び1151は「7セグメント表示ブロック」として対応して配列したものを例としており、各々の液晶制御領域118には一つの光検出領域121が対応して設けられる。上記したように、電極ブロックの個数、設置位置及び形状は、実際の必要性に応じて調整することができ、本発明では限定されない。
再度図2Dを参照されたい。本実施例のコレステリック液晶装置11は絶縁層117を更に備えており、且つ第2の透明導電層115、絶縁層117及び光検出アレイ層12がコレステリック液晶層113に向けるよう第2の基板112の表面に順次積層される。
また、図2A及び図2Dに示すように、本実施例のコレステリック液晶ライティング・ボード1はベース板Bを更に備えており、ベース板Bは光出射面A2に向けるよう第2の基板112の側に設けられる。ここで、ベース板Bは黒色の光吸収板又は白色の光反射板とすることができる。ベース板Bが黒色の光吸収板であるとき、コレステリック液晶装置11を透過した光を吸収して、コレステリック液晶ライティング・ボード1が黒板となる。一部実施例において、黒色光吸収板の材料は液晶表示装置のブラックマトリクス(black matrix)の材料と同じとすることができる。また、ベース板Bが白色の光反射板であるとき、コレステリック液晶装置11を透過して光を反射して、コレステリック液晶ライティング・ボード1が白板となる。一部実施例において、白色光反射板の材料は例えば金属、金属酸化物、高反射塗料(白色塗料)、又はその組み合わせを含むことができるが、本発明はこれらに限定されない。又は、異なる実施例において、ベース板Bの色も黒色又は白色に限定することなく、その他色又は複数色の組合わせとすることができる。
本発明が提供するコレステリック液晶ライティング・ボードの異なる実施例の構造概略図である図4Aないし図4Dをそれぞれ参照されたい。ここで、図4Aないし図4Dには、検出信号処理回路13及び電圧制御回路14は図示していない。
図4Aに示すように、本実施例のコレステリック液晶ライティング・ボード1aと前記実施例のコレステリック液晶ライティング・ボード1とはその構成要素及び各構成要素の接続関係は概ね同じである。相違点は、本実施例のコレステリック液晶ライティング・ボード1aには絶縁層117を備えず、第2の透明導電層115はコレステリック液晶層113に向けるよう第2の基板112の表面上に設けられ、且つ光検出アレイ層12はコレステリック液晶層113に背けるよう第2の基板112の表面上に設けられるとともに、第2の基板112とベース板Bとの間に位置するところである。
図4Bに示すように、本実施例のコレステリック液晶ライティング・ボード1bと前記実施例のコレステリック液晶ライティング・ボード1とはその構成要素及び各構成要素の接続関係は概ね同じである。相違点は、本実施例のコレステリック液晶ライティング・ボード1bにて、光検出アレイ層12は第3の基板120を更に備えており、そしてアレイ配置される光検出素子1211が第2の基板112に向けるよう第3の基板120の表面に設けられており、且つ光検出アレイ層12がコレステリック液晶層113に背けるよう第2の基板112の側に設けられる。つまり、光検出アレイ層12はコレステリック液晶装置11の外に設けられ、且つ光出射面A2に向けるようコレステリック液晶装置11の側に位置する。本実施例において、第3の基板120で選択できる材質は前述した実施例におけるコレステリック液晶ライティング・ボード1の第1の基板111及び第2の基板112の選択範囲と同じであって、軟質透光性基材又は硬質透光性基材とすることができる。
図4Cに示すように、本実施例のコレステリック液晶ライティング・ボード1cと前記実施例のコレステリック液晶ライティング・ボード1とはその構成要素及び各構成要素の接続関係は概ね同じである。相違点は、本実施例のコレステリック液晶ライティング・ボード1cには、ベース板Bが設けられていないところである。そして第1の基板111は透光性基板とするが、第2の基板112cは黒色の光吸収板又は白色の光反射板とすることができる。つまり、本実施例の第2の基板112cは前述した実施例における第2の基板112とベース板Bとの機能を同時に備える。
図4Dに示すように、本実施例のコレステリック液晶ライティング・ボード1dと前記実施例のコレステリック液晶ライティング・ボード1とはその構成要素及び各構成要素の接続関係は概ね同じである。相違点は、本実施例のコレステリック液晶ライティング・ボード1dにも、ベース板Bが設けられていないところである。光検出アレイ層12dは第3の基板120dを更に備えており、そしてアレイ配置される光検出素子1211が第2の基板112に向けるよう第3の基板120dの表面に設けられており、そして光検出アレイ層12dがコレステリック液晶層113に背けるよう第2の基板112の側に設けられる。つまり、光検出アレイ層12dはコレステリック液晶装置11の外に設けられ、且つ光出射面A2に向けるようコレステリック液晶装置11の側に位置する。同時に、第1の基板111及び第2の基板112はいずれも透光性基板とするが、第3の基板120dは黒色の光吸収板又は白色の光反射板、又はその他色の板材とすることができる。つまり、本実施例において、第3の基板120dは前述した実施例における第3の基板120とベース板Bとの機能を同時に備える。光検出アレイ層12dはコレステリック液晶装置11の外に設けられているため、よって、第2の基板112上には絶縁層を設ける必要がない。
上記をまとめるに、本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードにおいて、コレステリック液晶装置は複数の液晶制御領域を備えており、そしてアレイ配置される複数の光検出領域を含む光検出アレイ層がコレステリック液晶装置の光出射面の側に設けられる。光検出領域における一つの光検出素子は光通過量の変化を検出するとともにこれに基づいて検出信号を発生し、且つ光検出領域は少なくとも一つ以上の液晶制御領域に対応する。検出信号処理回路はこの検出信号を受信するとともにこれに基づき光検出アレイ層で光検出素子の位置データを出力する。電圧制御回路はこの位置データを受信するとともにこれに基づいて電圧信号を位置データが対応する液晶制御領域に出力することで、一部又は全部の前記複数の液晶制御領域が対応するコレステリック液晶の状態を変化させて、これにより一部分又は全部の書込み跡を消去する。これにより、本発明のコレステリック液晶ライティング・ボードはコレステリック液晶の特性を用いており、省電力効果を達成することができる以外に、更に一部を消すことができ、これによりコレステリック液晶ライティング・ボードの授業又は会議上での応用を拡大する。
上記は単に例示に過ぎず、限定するものではない。本発明の技術思想及び範囲を超えることなく、これに対して行う等価の修正又は変更のいずれも、別紙の特許請求の範囲に含まれるものである。
本発明では以上の構成により、コレステリック液晶ライティング・ボードを提供する。光検出アレイ層を設けることで、光検出アレイ層中の光検出素子は光通過量の変化を検出するとともに、これに基づいて検出信号が発生して、これによりコレステリック液晶ライティング・ボードは表示スクリーン上の対応するブロックのコレステリック液晶に状態変化発生するように制御して、ひいてはこれに基づいて一部分又は全部の書込み跡を消去することができる。これにより、このようなコレステリック液晶ライティング・ボードは、省電力以外に、使用者の動作に基づいて表示画面上の対応する部分を消去する効果を達成することができる。
1、1a、1b、1c、1d コレステリック液晶ライティング・ボード
11、11a、11b、11c、11d コレステリック液晶装置
111 第1の基板
112、112c 第2の基板
113 コレステリック液晶層
114 第1の透明導電層
1141 第1の電極、電極ブロック
115 第2の透明導電層
1151、1151’ 第2の電極、電極ブロック
117 絶縁層
118、118’ 液晶制御領域
12、12d 光検出アレイ層
120、120d 第3の基板
121 光検出領域
1211、1211’ 光検出素子
1212 スイッチング素子
13 検出信号処理回路
14 電圧制御回路
A−A 直線
A1 光入射面
A2 光出射面
B ベース板
Cs 位置データ
D1 第1の方向
D2 第2の方向
Ds 電圧信号
L 光
P 照射領域
Rm、Rm+1 読取り線
S 書込み跡
Ss 検出信号
UPn アップロード線
Vref 基準電圧

Claims (17)

  1. 書込み跡を表示することができるコレステリック液晶ライティング・ボードであって、
    コレステリック液晶層を有し、光入射面と、前記光入射面に対応する光出射面とを有し、且つ複数の液晶制御領域を有するコレステリック液晶装置と、
    前記コレステリック液晶装置の前記光出射面の一方側に設けられており、アレイ配置される複数の光検出領域を有し、前記光検出領域における一つの光検出素子は光通過量の変化を検出するとともにこれに基づいて検出信号を発生し、このうち前記光検出領域は少なくとも一つ以上の前記液晶制御領域に対応している光検出アレイ層と、
    前記光検出アレイ層に電気的に接続されて、前記検出信号を受信するとともにこれに基づき前記光検出アレイ層で前記光検出素子の位置データを出力する検出信号処理回路と、
    前記位置データを受信するとともにこれに基づいて電圧信号を前記位置データが対応する液晶制御領域に出力することで、一部又は全部の前記複数の液晶制御領域が対応するコレステリック液晶の状態を変化させて、これにより一部分又は全部の前記書込み跡を消去する、前記検出信号処理回路及び前記コレステリック液晶装置にそれぞれ接続される電圧制御回路とを備える、ことを特徴とするコレステリック液晶ライティング・ボード。
  2. 前記コレステリック液晶装置は、対向して設けられる第1の基板と第2の基板とを更に有しており、前記コレステリック液晶層は前記第1の基板と前記第2の基板との間に設けられており、前記コレステリック液晶装置は更に、前記コレステリック液晶層に向けるよう前記第1の基板の表面に設けられる第1の透明導電層を有しており、前記コレステリック液晶装置は更に、前記コレステリック液晶層に向けるよう前記第2の基板の側に設けられる第2の透明導電層を有する、請求項1に記載のコレステリック液晶ライティング・ボード。
  3. 前記第1の透明導電層は第1の方向にて延在し且つ間隔を空けて設けられる複数の第1の電極を有し、前記第2の透明導電層は第2の方向にて延在し且つ間隔を空けて設けられる複数の第2の電極を有しており、前記第1の方向は前記第2の方向とは異なる、請求項2に記載のコレステリック液晶ライティング・ボード。
  4. 前記光入射面を上面からの方向で見たとき、前記複数の第1の電極は前記複数の第2の電極と交差して設けられることで、前記複数の液晶制御領域に対応する、請求項3に記載のコレステリック液晶ライティング・ボード。
  5. 前記電圧信号は前記位置データが対応する液晶制御領域の前記第1の電極及び前記第2の電極に印加されることで、前記一部又は全部の前記複数の液晶制御領域が対応するコレステリック液晶の状態を変化させる、請求項4に記載のコレステリック液晶ライティング・ボード。
  6. 前記第2の透明導電層はアレイ配置される電極ブロックを有しており、前記複数の電極ブロックは前記複数の光検出領域に対応して設けられ、且つ前記複数の電極ブロックは前記第1の透明導電層に対応して前記複数の液晶制御領域を形成する、請求項2に記載のコレステリック液晶ライティング・ボード。
  7. 前記電圧信号は前記書込み跡が対応する液晶制御領域の前記複数の電極ブロックに印加されることで、前記一部又は全部の前記複数の液晶制御領域が対応するコレステリック液晶の状態を変化させる、請求項6に記載のコレステリック液晶ライティング・ボード。
  8. 前記第1の透明導電層又は前記第2の透明導電層は複数の電極ブロックを各々有しており、前記複数の電極ブロックは前記複数の液晶制御領域に対応して設けられる、請求項2に記載のコレステリック液晶ライティング・ボード。
  9. 前記電圧信号は前記位置データが対応する液晶制御領域の前記複数の電極ブロックに印加されることで、前記一部又は全部の前記複数の液晶制御領域が対応するコレステリック液晶の状態を変化させる、請求項8に記載のコレステリック液晶ライティング・ボード。
  10. 前記コレステリック液晶装置は更に絶縁層を有しており、且つ前記複数の第2の透明導電層、前記絶縁層及び前記光検出アレイ層が前記コレステリック液晶層に向けるよう前記第2の基板の表面に順次積層される、請求項2に記載のコレステリック液晶ライティング・ボード。
  11. 前記光検出アレイ層は前記コレステリック液晶層に背けるよう前記第2の基板の表面に設けられる、請求項2に記載のコレステリック液晶ライティング・ボード。
  12. 前記光検出アレイ層は前記コレステリック液晶層に背けるよう前記第2の基板の側に設けられており、前記光検出アレイ層は第3の基板を更に有しており、且つアレイ配置される前記複数の光検出領域は前記第2の基板に向けるよう前記第3の基板の表面に設けられる、請求項2に記載のコレステリック液晶ライティング・ボード。
  13. 前記光検出アレイ層は更に、
    交差設置により前記複数の光検出領域を画成する複数本のアップロード線及び複数本の読取り線を備えており、各々の前記光検出領域にはそれぞれスイッチング素子と前記の光検出素子が設けられており、前記スイッチング素子の一つの制御端は前記複数のアップロード線のうちの一つに接続されており、前記スイッチング素子の第1端は前記複数の読取り線のうちの一つに接続されており、前記スイッチング素子の第2端は前記光検出素子の一端に接続されており、前記光検出素子の他端は基準電圧に接続される、請求項1に記載のコレステリック液晶ライティング・ボード。
  14. 前記検出信号は、前記複数本のアップロード線が導通したときに前記検出信号処理回路に伝送される、請求項13に記載のコレステリック液晶ライティング・ボード。
  15. 前記検出信号は、前記複数本のアップロード線が導通した後のブレークタイムに前記検出信号処理回路に伝送される、請求項13に記載のコレステリック液晶ライティング・ボード。
  16. 光が前記コレステリック液晶装置の前記光入射面に照射されることで前記光通過量の変化が生じ、前記位置データは前記コレステリック液晶装置が前記光に照射されるときに対応する位置情報を含む、請求項1に記載のコレステリック液晶ライティング・ボード。
  17. 前記光は可視光又は非可視光である、請求項16に記載のコレステリック液晶ライティング・ボード。
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