JPH05276313A

JPH05276313A - 画像読取表示装置及びその駆動方法

Info

Publication number: JPH05276313A
Application number: JP4100182A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Shiratsuki; 好之白附; Yoshinori Yamaguchi; 義紀山口
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1992-03-27
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1993-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】光源を移動させるような駆動系を必要としな
い２次元イメージセンサを内蔵した液晶ディスプレイを
有し、透過型の原稿ではなく普通の原稿が読み取れる小
型・薄型の大面積の画像読取表示装置及びその駆動方法
を提供する。【構成】透明電極８，９がそれぞれ形成された液晶セ
ル基板１と液晶セル基板２との間に光電変換膜６と配向
板１０と強誘電性液晶７とが設けられた液晶表示基板
と、面発光素子４と光入射窓５が形成された遮光層１１
とが設けられた光源基板とを有する画像読取表示装置
で、強誘電性液晶７と光電変換膜６の性質を組み合わせ
て画像読み取りを行う画像読取表示装置の駆動方法であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ等の情報
関連機器のディスプレイ装置と画像入力イメージセンサ
装置とを備えた画像読取表示装置に係り、特にディスプ
レイ機能を有し、光源移動の駆動系が不要な小型で大面
積の普通原稿を読み取ることができる画像読取表示装置
及びその駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、情報関連機器の中で画像入出力装
置は広範囲に使用されている。画像出力装置の一つであ
るディスプレイには、ＣＲＴ（陰極線管：Cathode-Ray
Tube）、ＬＣＤ（液晶表示：Liquid Crystal Displa
y）、ＥＬＤ（電界発光表示：Electroluminescent Disp
lay）、ＰＤＰ（プラズマ表示：Plasma Display Pane
l）等の色々な方式がある。その中でもＬＣＤは、低消
費電力やカラー化対応などの優れた点が多く、時計や電
卓などの小型のものから最近ではラップトップコンピュ
ータなどの１０インチサイズの大型のものまで幅広く応
用されている。

【０００３】一方、画像入力装置の一つであるイメージ
センサにはＣＣＤ（Charge CoupledDevice)やアモルフ
ァスシリコン等の光電変換膜を用いたイメージセンサが
ある。ＣＣＤは、シリコンウエハー上に作りこまれるの
で小型のイメージセンサとしてカメラを中心に広く用い
られている。他方、アモルファスシリコン等の光電変換
膜を用いたイメージセンサは、蒸着やスパッタなどの技
術で大面積な基板に作製できるので主にファクシミリ等
の原稿読み取り用のイメージセンサに用いられている。

【０００４】このディスプレイとイメージセンサを組み
合わせたものとして、例えば、特開平１−１０６４６７
号公報に記載されたイメージセンサがある。このイメー
ジセンサは、同一の絶縁基板上に光電変換素子列から成
る画像読取素子と複数の画素の画像表示素子とを形成
し、このそれぞれの素子を同一の半導体材料と同一の導
電材料で構成したもので、低価格で小型にできるもので
ある。

【０００５】また、固体撮像素子上にＬＣＤを付けたも
のとして、特開昭５９−１９３６９号公報に記載された
固体ディスプレイ装置がある。この固体ディスプレイ装
置は、非破壊読み出し型固体撮像素子と同一の半導体基
板上に電気信号により光学的特性が変化する媒体を配す
る構成で、カメラ等の小型化を図るものである。

【０００６】また、熱書き込み型の液晶パネルで表示及
び画像読み取りを行うものとして、特開昭６３−９２６
８号公報に記載されたイメージ入力装置がある。このイ
メージ入力装置は、原稿載置部の下方に配置され、液晶
及び光吸収剤が封入された液晶パネルと、この液晶パネ
ルの上下面にマトリクス状に配置された電極とを備え、
光源により原稿載置部上に載置された原稿からの光を液
晶パネル上に投影して原稿に書かれた画像情報を液晶パ
ネルに液晶の相変化として記憶させると共に、電極によ
って液晶パネルに記憶された画像情報を電気的に読み出
すようにしたもので、入力したデータを画像として確認
することができ、入力手数及び所要時間が節減できるも
のである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の特開平１−１０６４６７号公報記載のイメージセン
サでは、基板の大きさが大きくなり、また画像読取りの
ための光源を別に付加して駆動させることが必要になる
ため、小型化に限界があるとの問題点があった。

【０００８】また、上記従来の特開昭５９−１９３６９
号公報記載の固体ディスプレイ装置では、カメラのよう
な小型の装置のためのものであるため、原稿を読み取る
ような大面積の読取装置には応用できないとの問題点が
あった。

【０００９】更に、上記従来の特開昭６３−９２６８号
公報記載のイメージ入力装置では、原稿が透過するもの
に限定されるため、普通の紙等の原稿を読み取ることが
できず、操作性が悪いとの問題点があった。

【００１０】本発明は上記実情に鑑みて為されたもの
で、光源を移動させるような駆動系を必要としない二次
元イメージセンサを内蔵した液晶ディスプレイを有し、
透過型の原稿ではなく普通の原稿が読み取れる薄くて大
面積の画像読取表示装置及びその駆動方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための請求項１記載の発明は、画像読取表示装置
において、複数の帯状の透明電極上に光電変換膜が形成
された第１の基板と前記複数の帯状の透明電極と交差す
るよう複数の帯状の透明電極が形成された第２の基板と
を有し、前記第１の基板の透明電極と前記第２の基板の
透明電極との間に強誘電性液晶を封入して形成された液
晶表示基板と、前記第１の基板の透明電極と前記第２の
基板の透明電極の交差部分に対応する位置に開口部が形
成された遮光層と、面発光の発光素子とを設けた光源基
板とを有することを特徴としている。

【００１２】上記従来例の問題点を解決するための請求
項２記載の発明は、請求項１記載の画像読取表示装置の
駆動方法において、第１の基板の透明電極と第２の基板
の透明電極とに電圧を印加して強誘電性液晶を分極さ
せ、発光素子を発光させて読取対象物に光を照射し、前
記読取対象物からの反射光が開口部から入射すると入射
した部分の光電変換膜の抵抗が小さくなって前記入射部
分の前記強誘電性液晶が分極反転し、前記第１の基板の
透明電極と前記第２の基板の透明電極とに電圧を順次印
加して一方向に前記強誘電性液晶を分極させ、前記分極
時に流れる分極反転電流を検出することを特徴としてい
る。

【００１３】

【作用】請求項１記載の発明によれば、帯状の透明電極
がそれぞれ形成された第１の基板と第２の基板との間に
光電変換膜と強誘電性液晶が設けられた液晶表示基板
と、発光素子と透明電極の交差部に対応する位置に開口
部が形成された遮光層とを設けた光源基板とを有する画
像読取表示装置としているので、光源移動の駆動系を必
要とせず、小型・薄型とすることができ、更に大面積の
普通の原稿を読み取ることができる。

【００１４】請求項２記載の発明によれば、強誘電性液
晶を一方向に分極させ、開口部から反射光が入射した箇
所の光電変換膜の抵抗を小さくしてその箇所の強誘電性
液晶を分極反転させ、そして第１の基板の透明電極と第
２の基板の透明電極に順次電圧を印加して強誘電性液晶
を一方向に分極させ、分極時の反転電流を検出する請求
項１記載の画像読取表示装置の駆動方法としているの
で、光源移動の駆動系を必要とせず、小型・薄型とする
ことができ、更に大面積の普通の原稿を読み取ることが
できる。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例について図面を参照しなが
ら説明する。図１は、本発明の一実施例に係る画像読取
表示装置の概略の構成を示す斜視図であり、図２は、本
実施例の画像読取表示装置の断面説明図である。

【００１６】本実施例の画像読取表示装置は、ガラス等
の液晶セル基板１と液晶セル基板２との間に透明電極８
と、光電変換膜６と、配向膜１０と、強誘電性液晶７
と、透明電極９が設けられ、液晶セル基板２の下側に面
発光素子４が形成された光源基板３が配置される構成と
なっている。

【００１７】具体的には、ガラス等の光源基板３上にエ
レクトロミネッセンス（電界発光）を利用したＥＬ発光
素子から成る面発光素子４が形成され、面発光素子４か
ら発光される光を光源基板３の下側に置かれた原稿に照
射するために面発光素子４上面にアルミニウム（Ａｌ）
等から成る遮光層１１が形成され、そして原稿からの反
射光を入射させる光入射窓５がフォトリソエッチングに
より形成されている。

【００１８】更に、遮光層１１上部にはガラス等の液晶
セル基板２が配置され、液晶セル基板２上にはストライ
プ状（帯状）に酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）等から
成る透明電極８が形成され、透明電極８を覆うようにア
モルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等の光電変換膜６とポ
リイミド等による配向膜１０が順次積層され、配向膜１
０上に透明電極９がストライプ状（帯状）に内側に形成
された液晶セル基板１が強誘電性液晶７を介して形成さ
れている。つまり、液晶セル基板１と液晶セル基板２と
の間には強誘電性液晶７が封入された状態となってお
り、この強誘電性液晶７によって液晶表示セルを形成し
ている。

【００１９】尚、遮光層１１は、面発光素子４からの光
が直接光電変換膜６に入射しないように遮光する役割を
有しているが、更に面発光素子４を駆動するためのアル
ミ電極ともなっている。また、配向膜１０は、形成時に
予め一定方向に配向させた膜のことであり、この配向膜
１０に従って封入した強誘電性液晶７の分極状態を残留
させることができるものである。強誘電性液晶７は、特
定の強い電圧が印加されると一定範囲で分極状態が維持
される液晶膜のことである。この強誘電性液晶について
は、具体的に、特開昭６４−４７２１号公報の「アクテ
イブデバイス」に記載されている。

【００２０】また、液晶セル基板１に形成されたストラ
イプ状の透明電極９と液晶セル基板２に形成されたスト
ライプ状の透明電極８とは直向するようになっており、
この透明電極８，９に電圧を印加して光電変換膜６に入
射した光の光量に対応した電圧値を読み取るようになっ
ている。そして、透明電極８と透明電極９が交差してい
る位置に光入射窓５の位置が対応するように設けられて
いる。

【００２１】本実施例の画像読取表示装置では、面発光
素子４からの光が光源基板３の下部に配置された読取対
象物（図示せず）に照射され、その反射光が光入射窓５
を通って光電変換膜６に入射されようになっている。こ
こで、面発光素子４のアルミ電極が形成された部分が遮
光層１１としての機能を持ち、アルミ電極が形成されて
いない部分が光入射窓５としての機能を持つものであ
る。

【００２２】次に、本実施例の画像読取表示装置の表示
動作について図３の断面説明図を使って説明する。表示
動作は、透明電極８と透明電極９に接続された駆動装置
（図示せず）により、選択的に透明電極８と透明電極９
の間に電圧を印加することにより行われる。これは、い
わゆる単純マトリックスタイプの液晶ディスプレイの表
示方法と同じものである。

【００２３】つまり、本実施例の画像読取表示装置で
は、光電変換膜６を介在させた状態で強誘電性液晶７を
駆動させる。この場合、光電変換膜が存在しない時に比
べて大きな駆動電圧を必要とするが、面発光素子４から
の反射光を光入射窓５から全面に入射させるように白地
の反射板１２を配置することで、光電変換膜６に光を入
射させて光電変換膜６の抵抗値を小さくして駆動電圧を
下げることが可能である。

【００２４】次に、本実施例の画像読取表示装置として
の読取動作を図４〜図８の断面説明図を使って説明す
る。図４に示すように、先ず面発光素子４を発光させる
前に、リセット動作として、液晶表示セルの全画素に対
して表示動作の場合と同様に、透明電極８と透明電極９
の間に電圧を印加して液晶分子の向きを一方向に揃え
る。図４の場合は、透明電極９側が正電圧なので上方向
に分極するようになる。

【００２５】次に、図５に示すように、液晶表示セルの
全画素に対して透明電極８と透明電極９の間に図４の場
合とは逆の極性の電圧を印加する。つまり、透明電極８
側を正電圧とするものである。この場合の電圧値は、表
示動作の電圧値よりは低い値で、光電変換膜６に光が入
射して光電変換膜６の抵抗値が小さくなった時のみに強
誘電性液晶７が分極反転する電圧値とするようにする。

【００２６】すなわち、光電変換膜６に光が入射しない
場合は、強誘電性液晶７にかかる電圧は分極反転するだ
けの電圧値とならず、強誘電性液晶７が分極反転しな
い。また、光電変換膜６に光が入射した場合は、光電変
換作用により光電変換膜６に光電流が流れて光電変換膜
６の抵抗値が小さくなり、結果的には、強誘電性液晶７
にかかる電圧を実効的に増やすことができて強誘電性液
晶７を分極反転させるものである。

【００２７】図５に示すような電圧を印加している状態
で、読取対象物である、例えば、原稿１３を光源基板３
の下面側に密着させ、面発光素子４を発光させる。面発
光素子４から照射された光は原稿１３の面の画像情報、
すなわち白黒情報によって反射、吸収され、反射光のみ
が光入射窓５を通過して光電変換膜６に入射する。する
と、光が入射した光電変換膜６部分（白情報の画素）に
対応する位置の強誘電性液晶７が分極反転する。

【００２８】そして、次に画像情報を読み取るために、
図６に示すように、液晶表示セルの全画素に対して、三
角波電界を順次印加する。つまり、透明電極８と透明電
極９との間に三角波電圧を印加する。この時の電圧値は
表示装置の場合と同様に強誘電性液晶７を強制的に分極
反転させるだけの値にする。一般に強誘電性液晶が分極
反転するときには反転電流が流れることが知られてお
り、この反転電流を検出することで画像情報を読み取る
ようにするものである。

【００２９】すなわち、図５で白情報の場合にその位置
に対応する強誘電性液晶７が反転分極し、当該画素が図
６の三角波電界による反転電圧の印加で再度分極反転
し、この時の反転電流を検出することで白情報の画素を
検出する。また、図５で黒情報の場合にその位置に対応
する強誘電性液晶７が反転分極せず、当該画素が図６の
反転電圧の印加でも分極反転することはなく、反転電流
が流れず、反転電流が検出されないことで黒情報の画素
と判断されることになる。

【００３０】反転電流を検出するための等価回路図、つ
まり、画像情報を出力する等価回路図を図７に示す。本
実施例の画像読取表示装置は、マトリックス状に形成さ
れた縦横の透明電極８，９の一端に駆動回路部１５ａ，
１５ｂが接続し、他端には出力側の電流／電圧（Ｉ／
Ｖ）変換器１３と、三角波電圧を与える三角波発生器１
４とが接続している。また、液晶セル画素１２は光電変
換膜６、配向膜１０、強誘電性液晶７を透明電極８，９
で挟んだ構成となっており、コンデンサＣと抵抗Ｒが並
列につながったものとして表すことができる。

【００３１】この液晶セル画素１２に三角波の電圧Ｖを
印加した時に流れる電流Ｉは、コンデンサＣへの流入電
荷による寄与電流Ｉｃ、分極反転による寄与電流Ｉｐ、
イオン電導による寄与電流Ｉｉにより、Ｉ＝Ｉｃ＋Ｉｐ＋Ｉｉ＝ＣｄＶ／ｄｔ＋ｄＰ／ｄｔ＋Ｖ／Ｒと書ける。

【００３２】三角波電圧の一周期と電流の関係を図８の
信号波形図に示す。ここでは、電流Ｉｐは分極反転電圧
でピークを持つような山形の電流である。図８（ａ）
は、三角波の印加電圧Ｖの電圧波形を示すものであり、
図８（ｂ）は、（ａ）の三角波電圧の山谷で強誘電性液
晶７が反転した場合の液晶セル画素１２のコンデンサＣ
での電流Ｉｃの波形を示すものであり、図８（ｃ）は、
電流Ｉｐと電流Ｉｃとを合成した電流波形を示すもので
あり、図８（ｄ）は、更に（ｃ）の電流波形に電流Ｉｉ
を合成した電流波形を示すものである。いずれも横方向
は時間を示している。

【００３３】図８（ｄ）の電流波形を検出するために、
図７に示すように三角波発生器１４とＩ／Ｖ変換器１３
を用い、三角波発生器１４ではパルス状の三角波を発生
させ、順次透明電極に印加し、他方の透明電極に持続さ
れたＩ／Ｖ変換器で図８（ｄ）の電流を電圧信号として
取り出すものである。

【００３４】本実施例の画像読取表示装置では、液晶セ
ルが単純マトリックスタイプの構成なので電圧信号読み
取り時のクロストークを防止するために、駆動されてい
ない透明電極は接地するような構成をとるようになって
いる。

【００３５】また、三角波電圧の印加の仕方は正負どち
らのパルス状の三角波でも構わない。一般的に、白情報
でその対応する位置の強誘電性液晶７が反転分極してい
る場合は、これを反転分極させる方向から電圧を印加し
た場合に、一周期の三角波電圧で二つの分極反転電流が
流れることになる。一方、黒情報でその対応する位置の
強誘電性液晶７が反転分極していない場合は、一周期の
三角波電圧で最初の半周期では分極反転電流が流れず、
後の半周期のところだけが流れることになる。

【００３６】上記とは逆の電圧の印加の仕方では、白情
報の場合が一つの分極反転電流が流れ、黒情報の場合が
二つの分極反転電流が流れることになる。

【００３７】更に、本実施例においては、三角波電圧印
加の例について説明したが、三角波電圧だけではなく、
のこぎり波電圧を印加した場合でも分極反転電流を読み
取ることが可能である。

【００３８】本実施例の画像読取表示装置によれば、従
来の単純マトリックス型の液晶ディスプレイに光電変換
膜６と面発光素子４を付加し、一体化させることで、表
示を行わせることができ、しかも光源を移動させる駆動
系を必要としない小型・薄型にすることができる効果が
あり、透過型でなく普通の大面積の原稿の画像を読み取
ることができる効果がある。

【００３９】また、本実施例の画像読取表示装置の駆動
方法によれば、強誘電性液晶７の性質と光電変換膜６の
性質を組み合わせることにより、光源移動の駆動系を必
要とせず、小型・薄型にできる効果があり、更に透明電
極８，９を使っての画像情報の読み取りを容易にできる
効果がある。

【００４０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、帯状の透
明電極がそれぞれ形成された第１の基板と第２の基板と
の間に光電変換膜と強誘電性液晶が設けられた液晶表示
基板と、発光素子と透明電極の交差部に対応する位置に
開口部が形成された遮光層とを設けた光源基板とを有す
る画像読取表示装置としているので、光源移動の駆動系
を必要とせず、小型・薄型とすることができる効果があ
り、更に大面積の普通の原稿を読み取ることができる効
果がある。

【００４１】請求項２記載の発明によれば、強誘電性液
晶を一方向に分極させ、開口部から反射光が入射した箇
所の光電変換膜の抵抗を小さくしてその箇所の強誘電性
液晶を分極反転させ、そして第１の基板の透明電極と第
２の基板の透明電極に順次電圧を印加して強誘電性液晶
を一方向に分極させ、分極時の反転電流を検出する請求
項１記載の画像読取表示装置の駆動方法としているの
で、光源移動の駆動系を必要とせず、小型・薄型とする
ことができる効果があり、更に大面積の普通の原稿を読
み取ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る画像読取表示装置の
概略の構成を示す斜視図である。

【図２】本実施例の画像読取表示装置の断面説明図で
ある。

【図３】表示動作を説明するための断面説明図であ
る。

【図４】最初の読取動作を説明するための断面説明図
である。

【図５】次の読取動作を説明するための断面説明図で
ある。

【図６】最後の読取動作を説明するための断面説明図
である。

【図７】読取動作を説明するための等価回路図であ
る。

【図８】読取動作を説明するための信号波形図であ
る。

【符号の説明】

１…液晶セル基板、２…液晶セル基板、３…光源基
板、４…面発光素子、５…光入射窓、６…光電
変換膜、７…強誘電性液晶、８…透明電極、９…
透明電極、１０…配向膜、１１…遮光層、１２…
液晶セル画素、１３…電流／電圧変換器、１４…三角
波発生器、１５…駆動回路部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０２Ｆ 1/133 ５６０ 7820−2Ｋ 1/1335 ５３０ 7811−2Ｋ 1/135 7348−2ＫＨ０１Ｌ 27/146 Ｈ０４Ｎ 1/00 Ｄ 7046−5Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の帯状の透明電極上に光電変換膜が
形成された第１の基板と前記複数の帯状の透明電極と交
差するよう複数の帯状の透明電極が形成された第２の基
板とを有し、前記第１の基板の透明電極と前記第２の基
板の透明電極との間に強誘電性液晶を封入して形成され
た液晶表示基板と、前記第１の基板の透明電極と前記第
２の基板の透明電極の交差部分に対応する位置に開口部
が形成された遮光層と、面発光の発光素子とを設けた光
源基板とを有することを特徴とする画像読取表示装置。
【請求項２】第１の基板の透明電極と第２の基板の透
明電極とに電圧を印加して強誘電性液晶を分極させ、発
光素子を発光させて読取対象物に光を照射し、前記読取
対象物からの反射光が開口部から入射すると入射した部
分の光電変換膜の抵抗が小さくなって前記入射部分の前
記強誘電性液晶が分極反転し、前記第１の基板の透明電
極と前記第２の基板の透明電極とに電圧を順次印加して
一方向に前記強誘電性液晶を分極させ、前記分極時に流
れる分極反転電流を検出することを特徴とする請求項１
記載の画像読取表示装置の駆動方法。