JPH1091759A

JPH1091759A - 画像入力一体型表示装置

Info

Publication number: JPH1091759A
Application number: JP8242737A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Katagiri; 眞行片桐; Masafumi Yamanoue; 雅文山之上; Hitoshi Koino; 仁濃野; Toshio Nomura; 敏男野村; Yoshikazu Taniguchi; 芳和谷口
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 1998-04-10
Anticipated expiration: 2016-09-13
Also published as: US5966112A; JP3198058B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】液晶表示パネルにホトダイオードを積層する
ようなことをせずに、液晶表示パネル自体で２次元のイ
メージセンサの機能を実現する。【解決手段】照射する光の波長の違いによって分子構
造が変化する光応答性分子と、この光応答性分子の分子
構造の変化に応じて配向状態が変化する液晶分子とを透
明基板の間に封入し液晶セルとする。画像の表示は、第
１の波長の光を照射しながらセグメント電極群とコモン
電極群により対象箇所の液晶分子の配向状態を変化させ
ることによって行う。画像の入力は、第２の波長の光を
照射しながら光学的な書込みを行った後、セグメント電
極群にパルス電圧を発生して対象箇所の静電容量を読出
回路１０８で読み出すことによって行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、パーソナルコン
ピュータ、ワードプロセッサ、電子手帳、携帯情報端末
機などの情報機器に応用される画像入力一体型表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示パネルに２次元のイメー
ジセンサを組み合わせた表示と画像入力を兼ね備えた装
置があり、例えば、特開平４−２８２６０９号公報又
は、特開平６−１８６５８５号公報に示されている。特
開平４−２８２６０９号公報に示される装置は、カラー
液晶表示パネルと、カラー液晶表示パネルの裏面に配置
されている２次元のイメージセンサと、光源から構成さ
れている。カラー液晶表示パネルの上面に置いた原稿
に、光源からの光をカラー液晶表示パネルを通して照射
すると、原稿で反射した光は再びカラー液晶表示パネル
を透過して、イメージセンサで受光され、原稿の画像が
イメージセンサで読み取られる。

【０００３】特開平６−１８６５８５号公報に示される
装置も同様に、液晶表示パネルと、液晶表示パネルの非
表示部の格子点に形成されたホトダイオードから成るイ
メージセンサと、光源から構成されている。読み取り動
作も同様に、液晶表示パネルの上面に置いた原稿に、光
源からの光を液晶表示パネルを通して照射して、原稿で
反射した光をホトダイオードで受光する。

【０００４】上記装置では、イメージセンサは、液晶駆
動用の電極又はＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が形成され
ている面とは、全く別の面に形成されている。即ち、異
なる機能を有する要素を単に重ね合わせただけである。

【０００５】一方、液晶表示パネルとイメージセンサを
もう少し有機的に結合した装置が、特開平４−２５１８
２４号公報に開示されている。この装置の断面構成図を
図２９に示す。

【０００６】この装置は、非線形抵抗素子５２１が表面
に形成された上側基板５１０と、下側基板５１１と、上
側基板５１０と下側基板５１１の間に封入された液晶５
２０と、上側基板５１０の上面に貼られた偏光板５１２
と、下側基板５１１の下面に貼られた偏光板５１３と、
バックライト用の光源５２８と、光源５２８からの光を
液晶５２０に導く導光板５２７とから構成されている。

【０００７】非線形抵抗素子５２１は、符号を付してい
ないが、画素電極と信号電極に挟まれていて、信号電極
を介して液晶と接している。また、下側基板５１１は走
査電極を介して液晶と接している。

【０００８】上述した構造は、ＭＩＭ（金属絶縁層金
属）ダイオードで代表される２端子素子マトリクス型液
晶表示パネルと全く同じである。上記の液晶表示パネル
が、通常の２端子素子マトリクス型液晶表示パネルと異
なるところは、素子に光感受性をもつ非線形抵抗素子を
用いた点である。

【０００９】光書き込みの方法は以下の通りである。一
旦液晶を透明状態にして、上記画素電極と走査電極の間
に任意の電圧を印加しておき、原稿５２６に光を照射す
る。原稿５２６の白色部５２６ｂで反射した光があたっ
た非線形抵抗素子５２１ｂの抵抗は減少して、液晶に印
加される実効電圧が低下し、液晶分子は基板に平行な配
向を採る。原稿５２６の黒色部５２６ａでは光が吸収さ
れ、光があたらない非線形抵抗素子５２１ａは変化せ
ず、そのところの液晶分子の配向はそのままで、基板に
垂直な配向を採る。このようにして、光で直接、液晶に
画像を書き込むことができる。

【００１０】電気的な画像読み取り方法は以下の通りで
ある。非線形抵抗素子には抵抗成分と容量成分があり、
並列につがっている。また、液晶にも抵抗成分と容量成
分があり、並列につがっている。そして、非線形抵抗素
子と液晶は直列に接続されている。ここで、光が照射さ
れて画像が書き込まれている画素の非線形抵抗素子の抵
抗成分と、液晶の容量成分が減少する。画素電極と走査
電極の間に電圧を印加して、電流が流れる状態にしてお
くと、光の照射された画素と照射されてない画素で流れ
る電流が変化する。これを検出して書き込まれた画像を
読み取る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の特開平４−２８２６０９号公報又は、特開平６−１８
６５８５号公報に示される画像入力機能付き表示装置
は、液晶表示パネルとイメージセンサを単に積層しただ
けの装置である。表示のための液晶層と画像入力のため
のイメージセンサ層は別の面に形成されるので、表示用
電極と画像入力用電極は別に形成され、構造が複雑であ
る。

【００１２】また、原稿の画像を読み取って、液晶表示
パネルに表示するのに１度電気信号に変換する必要があ
り、原稿の画像をイメージセンサで読み取るプロセス、
読み取られた電気信号を表示用電気信号に変換するプロ
セス、表示用電気信号により液晶表示パネルに表示する
プロセスの各プロセスで誤差が生じ、表示画像の品質劣
化を招く。

【００１３】また、液晶表示パネルに表示される画像
は、イメージセンサの解像度または液晶表示パネルの解
像度の低いほうに束縛される。

【００１４】一方、特開平４−２５１８２４号公報に示
される従来の画像入力機能付き表示装置は、２端子素子
マトリクス型液晶表示パネルをベースとして、画像入力
機能付き表示装置が構成されているので、ＴＦＴ型液晶
表示パネル、あるいは単純マトリクス型液晶表示パネル
には適応できない問題がある。

【００１５】また、表示用及び画像入力用に用いられる
非線形抵抗素子は光を透過させないので、この面積が大
きいと表示が暗くなるなどの障害を与える。一方、小面
積であると、画像入力のための受光面積が小さくなるこ
とになり、Ｓ／Ｎ比の高い十分な大きさの信号が得られ
ない問題がある。

【００１６】また、本装置は光書き込みが可能なので、
原稿の画像を直接、液晶表示パネルに入力して表示され
ることができる。しかし、そのときの解像度は非線形抵
抗素子の密度によって決まり、液晶表示パネルの解像度
と同じである。

【００１７】また、上記のように小面積を有した非線形
抵抗素子が離散的に存在しているので、画像入力のサン
プリング密度が低く、電気的に読み出される画像の誤差
が大きくなるという問題がある。

【００１８】そこで、本発明の目的は、ＴＦＴ型液晶表
示パネルや単純マトリクス型液晶表示パネルや２端子素
子マトリクス型液晶表示パネルに適応でき、高い解像度
で原稿の画像を直接、光で液晶表示パネルに書き込むこ
とができ、受光部が多数分散していて、Ｓ／Ｎ比の高い
十分な大きさの信号が得られ、画像入力のサンプリング
密度が十分に高く、より正確な画像入力が可能で、簡素
な構造で、低コストな画像入力一体型表示装置を提供す
ることにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の画像入
力一体型表示装置は、第１の波長の光の照射によって第
１の分子構造に変化し、第２の波長の光の照射によって
第２の分子構造に変化する光応答性分子と該光応答性分
子の分子構造の変化に対応して配向状態が変化する液晶
分子とが２枚の透明基板の間に封入された液晶セルと第
１の電極群と第２の電極群とからなる画像入出力デバイ
スと、第１の電極群を駆動する第１の電極駆動手段と、
第２の電極群を駆動する第２の電極駆動手段と、第１の
波長の光及び第２の波長の光を上記画像入出力デバイス
に照射する照明手段と、第１の電極群に印加されたパル
ス電圧に応じて第１の電極群と第２の電極群の交点に対
応する箇所の静電容量を読み出す読出手段と、第１の電
極駆動手段と第２の電極駆動手段と上記照明手段と上記
読出手段とを制御して、画像表示時には、第１の波長の
光を照射して第１の電極群と第２の電極群の交点に対応
する箇所の上記液晶分子の配向状態を変化させて上記画
像入出力デバイスに第１の画像を表示し、画像入力時に
は、第２の波長の光を照射して上記画像入出力デバイス
に第２の画像を入力してから第１の電極群にパルス電圧
を発生して第１の電極群と第２の電極群の交点に対応す
る箇所の静電容量を読み出して第２の画像を読み出す制
御手段と、を備えたことを特徴とする。

【００２０】請求項２に記載の画像入力一体型表示装置
は、請求項１に記載の画像入力一体型表示装置におい
て、上記光応答性分子は、少なくとも一方の透明基板に
固着されていることを特徴とする。

【００２１】請求項３に記載の画像入力一体型表示装置
は、請求項１に記載の画像入力一体型表示装置におい
て、上記液晶分子は、高分子液晶と低分子液晶の混合体
からなり、該混合体と上記光応答性分子とが上記液晶セ
ルに分散されていることを特徴とする。

【００２２】請求項４に記載の画像入力一体型表示装置
は、請求項１に記載の画像入力一体型表示装置におい
て、第１の電極群が一方の透明基板上に形成され、第２
の電極群が他方の透明基板上に形成されていることを特
徴とする。

【００２３】請求項５に記載の画像入力一体型表示装置
は、請求項１に記載の画像入力一体型表示装置におい
て、第１の電極群と第２の電極群とが一方の透明基板上
に形成され、第１の電極群と第２の電極群との交点にス
イッチング素子が形成され、共通電極が他方の透明基板
上に形成されていることを特徴とする。

【００２４】請求項６に記載の画像入力一体型表示装置
は、請求項１に記載の画像入力一体型表示装置におい
て、上記読出手段は、上記静電容量から所定時間後の電
圧を検出する電圧検出手段と、検出された電圧と所定電
圧との大小比較をする電圧比較手段と、からなることを
特徴とする。

【００２５】請求項７に記載の画像入力一体型表示装置
は、請求項１に記載の画像入力一体型表示装置におい
て、上記読出手段は、上記静電容量から電圧を検出する
電圧検出手段と、検出された電圧が所定電圧に到達する
までの時間を計時する計時手段と、からなることを特徴
とする。

【００２６】請求項８に記載の画像入力一体型表示装置
は、請求項１に記載の画像入力一体型表示装置におい
て、上記照明手段は、上記画像入出力デバイスに入力さ
れた第２の画像を表示するために上記光応答性分子の状
態を変化させない第３の波長の光を照射することを特徴
とする。

【００２７】請求項９に記載の画像入力一体型表示装置
は、請求項１に記載の画像入力一体型表示装置におい
て、上記照明手段は、第１の波長の光と第２の波長の光
を照射する光源が共用され、第１の波長の光と第２の波
長の光とを分離する光波長分離手段を備えていることを
特徴とする。

【００２８】請求項１０に記載の画像入力一体型表示装
置は、請求項１に記載の画像入力一体型表示装置におい
て、上記照明手段は、第１の波長の光と第２の波長の光
を照射する光源が共用され、第１の波長の光を一方の透
明基板から照射すると共に、第２の波長の光を他方の透
明基板から照射する導光手段を備えていることを特徴と
する。

【００２９】

【発明の実施の形態】以降、図面を用いて本発明におけ
る画像入力一体型表示装置の実施の形態について説明を
行なう。

【００３０】まず、図１により本発明を実現する為のシ
ステム構成について説明する。

【００３１】本システムの構成は大きく分けると、まず
基本的なユニット構成として、画像入出力パネル１０１
と、照明光発生部１１０、照明光制御部１１１、及び照
明光拡散部１１２で構成される照明部とに大きく２つに
分けられる。

【００３２】更に画像入出力パネル１０１に関しては、
画像入出力デバイス１０２、セグメント電極駆動回路１
０３、及びコモン電極駆動回路１０４で構成されるデバ
イス部と、読出回路１０８で構成される読み出し部と、
制御回路１０５、駆動制御回路１０６、表示制御回路１
０７、及び照明光制御回路１０９で構成されるシステム
制御部とに分けることができる。

【００３３】但し、上記の分類については以降の実施の
形態における説明上での分類であり、実際の構成におい
ては、その実装状態等により上記のように厳密に分類で
きるような構成になるとは限らない。

【００３４】まず、システム制御部について説明する。
システム制御部は、図１に示す画像入力一体型表示装置
の全体動作を制御する。

【００３５】制御回路１０５は、外部回路もしくは駆動
制御回路１０６、表示制御回路１０７、照明光制御回路
１０９、及び読出回路１０８からの信号に応じて、全体
の動作を連携させて目的とする動作を実行するための制
御信号を前記の各ブロックに対して供給する。

【００３６】表示制御回路１０７は、画像入出力デバイ
ス１０２での表示を制御する部分であり、制御回路１０
５から指定される動作モードに従って、外部から供給さ
れる表示データ、読出回路１０８によって読み出された
画像データ、もしくは画像入力パネル１０１に取り込ま
れた画像データをそのまま保持しておくなどの動作に応
じた表示データに関する制御を行なう。

【００３７】駆動制御回路１０６は、画像入出力デバイ
ス１０２に表示を行う時、画像入出力デバイス１０２に
原稿の画像情報を取り込む時、更に画像入出力デバイス
１０２に取り込まれた画像情報を取り出す時に、制御回
路１０５からの制御信号に従って、セグメント電極駆動
回路１０３及びコモン電極駆動回路１０４に対しての制
御信号及び表示データを供給して、前記の動作が行なわ
れるように制御する。

【００３８】照明光制御回路１０９は、駆動制御回路１
０６と同様に画像入出力デバイス１０２で表示を行う
時、画像入出力デバイス１０２に原稿の画像情報を取り
込む時、及び取り込まれた画像情報を取り出す時に、制
御回路１０５からの制御信号に従って、照明光発生部１
１０及び照明光制御部１１１に対しての制御信号を供給
する。

【００３９】次に、デバイス部について説明する。デバ
イス部は、実際に画像の入出力を行う部分である。

【００４０】画像入出力デバイス１０２は、液晶セルの
中に液晶分子と、照射される光の波長に応じて構造を変
化させる光応答性分子を含んで構成される。

【００４１】ここでは、照明光拡散部１１２から供給さ
れる光と、セグメント電極駆動回路１０３及びコモン電
極駆動回路１０４からの駆動信号に応じて、表示制御回
路１０７から駆動制御回路１０６を介して供給される表
示データに基づく画像が従来の液晶パネルと同様にして
表示される。

【００４２】一方、照明光拡散部１１２から画像情報を
取り込もうとする原稿を通して供給される光とセグメン
ト電極駆動回路１０３及びコモン電極駆動回路１０４か
らの駆動信号に応じて、その原稿の画像情報を前記の光
応答性分子の状態変化として取り込む動作も行なわれ
る。

【００４３】セグメント電極駆動回路１０３及びコモン
電極駆動回路１０４については、基本的には従来から使
用されているデューティタイプの液晶パネル駆動用回路
を基本として、これに若干の変更を加えることによって
構成されるものである。また、画像入出力デバイス１０
２がＴＦＴ液晶パネルの構造をベースとして構成される
場合にも、そのソース電極駆動回路およびゲート電極駆
動回路を基本として構成することも同様に可能である。

【００４４】次に、照明部について説明する。照明部
は、画像入出力デバイス１０２において、表示の際には
バックライトとして、更に画像入出力デバイス１０２に
原稿の画像が取り込まれる際には、その光源としての光
を画像入出力デバイス１０２に供給する。

【００４５】照明光発生部１１０は、画像入出力デバイ
ス１０２に表示を行う時、及び原稿の画像情報を取り込
む時に、必要となる波長の光を供給する部分であり、照
明光制御部１１１は、照明光発生部１１０から発せられ
る光をその動作モードに従って、不要な光をカットした
り、また不要な部分への漏れを防いだりする為の部分で
あり、この両者の構成に関しては、以降の実施の形態に
おいて示すようにその組合せによって、各種の構成が考
えられる。

【００４６】照明光拡散部１１２は、前記の照明光発生
部１１０及び照明光制御部１１１から発せられた光を画
像入出力デバイス１０２に対して、面均一な状態で供給
するための部分である。

【００４７】次に、読み出し部について説明する。読み
出し部は、読出回路１０８がこれに相当する部分であ
り、読出回路１０８からの制御信号に基づいて、制御回
路１０５、駆動制御回路１０６を介してセグメント電極
駆動回路１０３及びコモン電極駆動回路１０４によっ
て、画像入力デバイス１０２における光応答性分子の状
態変化として取り込まれた画像情報を、その光応答性分
子の状態変化によって引き起こされる液晶分子の状態変
化による電気的異方性を利用することにより、液晶分子
の配列状態の違いを静電容量の変化として捉え、電気信
号に変換して読み出す為の回路である。

【００４８】次に、本システムでの各動作モードについ
て、図１及び図３に示すフローチャートに基づいて説明
する。

【００４９】本実施の形態におけるシステムの動作とし
て、３つの動作モードに分類することができ、以降その
各モードに対しての説明を行なう。

【００５０】但し、図３においては、これをシーケンシ
ャルに制御する為のフローチャートとして、一連の流れ
において制御される場合についての制御フローとして示
しており、各モード毎でのフローを点線に示している
が、各モードを独立の流れとして構成することも可能で
ある。

【００５１】まず、動作モード１は、従来の液晶表示パ
ネルにおける表示動作と同様にして、例えば外部回路よ
り供給された表示データなどを画像入出力デバイス１０
２に表示する動作である。

【００５２】図３のフローチャートに従ってその流れに
ついて説明すると、まず電源がＯＮとなり、表示内容選
択ルーチンにおいて、画像入出力デバイス１０２に表示
する画像を、外部回路から供給された画像データに基づ
く画像、読出回路１０８で読み出された画像データに基
づく画像、もしくは原稿から画像入出力デバイス１０２
に取り込まれた画像データをそのまま保持した画像とす
るかの判断が行なわれ、この判定に従った制御信号が図
１の制御回路１０５より表示制御回路１０７、駆動制御
回路１０６、及び照明光制御回路１０９に供給される。

【００５３】表示制御回路１０７では、制御回路１０５
からの制御信号と共に、表示画像データが上記の判定に
従って供給され、これを画像入力デバイス１０２への表
示に適したタイミングで、駆動制御回路１０６に供給さ
れる。更に、駆動制御回路１０６から、セグメント電極
駆動回路１０３及びコモン電極駆動回路１０４に対し
て、その駆動制御信号及び表示データが供給され、画像
入出力デバイス１０２において、画像として表示が行な
われる。

【００５４】一方、照明光制御回路１０９に対しては、
表示用照明光の供給が指示され、これに従って、照明光
発生部１１０及び照明光制御部１１１を表示の際のバッ
クライト光として、照明光拡散部１１２から供給される
ように制御される。

【００５５】上記の表示動作のフレーム毎もしくは数フ
レーム単位での表示後に、画像入力動作を行なうかの判
定が行なわれ、Ｎｏの場合には、上記の表示内容変更の
判断が行なわれたのちに、引続き表示動作が行なわれ
る。Ｙｅｓの場合には、次の動作モード２における動作
に移行する。動作モード２は、動作モード１での表示動
作に対して、原稿の画像情報を画像入出力デバイス１０
２に取り込む動作が加わった動作である。

【００５６】動作モード２では、前記の動作モード１に
おいて、画像入力動作を行うかの判定がＹｅｓの場合の
一連の動作であり、制御回路１０５からの制御信号に従
って、所定の位置にセットされた原稿の画像情報を、画
像入出力デバイス１０２に取り込むための動作が行なわ
れる。

【００５７】動作モード１に引き続いての動作として
は、まず制御回路１０５からの制御信号により駆動制御
回路１０６を介してセグメント電極駆動回路１０３及び
コモン電極駆動回路１０４によって、画像の取り込みを
行うためのイニシャル状態にする。

【００５８】上記イニシャル状態にセットされた後に、
駆動制御回路１０６によりセグメント電極駆動回路１０
３及びコモン電極駆動回路１０４は画像入力が行なわれ
る駆動状態になり、更に照明光制御回路１０９により照
明光拡散部１１２からの照明光についても画像入出力デ
バイス１０２に画像が取り込まれるのに必要となる波長
の光が供給されるように制御回路１０５からの制御信号
に従って制御され、原稿を透過して画像入出力デバイス
１０２に供給される。

【００５９】上記の制御が行なわれることにより、所定
時間を経過して画像入出力デバイス１０２において光応
答性分子の状態変化により原稿の画像情報が取り込まれ
た後、その画像情報が保持されるように、セグメント電
極駆動回路１０３及びコモン電極駆動回路１０４の駆動
状態を切替え、更に照明光制御回路１０９によって照明
光発生部１１０及び照明光制御部１１１を画像表示状態
へ切替えて、画像取り込みモードを終了する。

【００６０】次に、動作モード３について説明する。動
作モード３は、上記の動作モード２での画像読み出し動
作を行なうかの判定がＹｅｓの場合に、画像取り込み動
作に引き続いて行なわれる動作を含めた動作であり、制
御回路１０５からの指定に従って、画像入出力デバイス
１０２に取り込まれた画像を、読出回路１０８によって
電気信号としての読み出しが行なわれる。

【００６１】ここでは、まず制御回路１０５からの制御
信号により読出回路１０８から駆動制御回路１０６に対
して読み出しを行なうために必要となる制御信号が供給
され、これに従って駆動制御回路１０６は、セグメント
電極駆動回路１０３及びコモン電極駆動回路１０４を介
して、画像入出力デバイス１０２に対しての読出走査を
行なう。

【００６２】上記読出走査によって、画像入出力デバイ
ス１０２からセグメント電極駆動回路１０３を介して読
出回路１０８に出力される信号を、読出回路１０８で信
号処理され、その結果が制御回路１０５に出力されて、
外部に対して出力されると共に、制御回路１０５から表
示制御回路１０７に表示画像データとして供給されるこ
とで、画像入出力デバイス１０２においてその読み取ら
れた画像情報を表示することも可能となる。

【００６３】尚、読出回路１０８での信号処理の詳細に
ついては、後述する読出回路１０８の実施の形態におい
て説明する。

【００６４】以上により、本実施の形態における全体の
構成、その動作の概略、及びシステム制御部に関する働
きについての説明を行なったが、以降においては照明
部、デバイス部、読み出し部の各々の実施の形態につい
て詳細に説明する。

【００６５】次に、本発明の画像入力一体型表示装置の
概観について説明する。図２に本装置の概観図を示す。

【００６６】本体１００は大きく分けて上部１７０と下
部１７１に分かれる。上部１７０には画像入出力デバイ
ス１０２、スイッチ１３０、開閉自在に設けられたフタ
１３１等が備えられている。また、下部１７１には、可
視光を放射する第１のランプ１２１、紫外光を放射する
第２のランプ１２３、散乱板１２５、フィルタ１３２等
が備えられている。本体１００は接続部１７２を中心
に、上部１７０と下部１７１が開閉できるようになって
いる。

【００６７】ここで、画像入出力デバイス１０２には、
液晶を使用する。散乱板１２５から画像入出力デバイス
１０２に照射される光は、後述するように、第１のラン
プ１２１、第２のランプ１２３、フィルタ１３２を駆使
することで得られる、第１、第２、第３の光である。第
１の光は可視領域の波長の光で白色光である。第１の光
にはある特定の波長λ1の光が含まれている。第２の光
は紫外領域の波長の光で、別の特定の波長λ2の光を含
んでいる。フィルタ１３２は、第１の光を透過する光透
過部ａと、波長λ1の光を吸収する光透過部ｂに分かれ
ており（図示せず）、第１のランプ１２１が点灯する際
には、光透過部ａもしくはｂのいずれか一方が選択さ
れ、第１のランプ１２１と散乱板１２５の間を覆うよう
に制御されている。光透過部ａが選択されているときに
は、上記第１の光が散乱板１２５に入射する。光透過部
ｂが選択されているときには、第１の光から波長λ1の
光を除いた第３の光が、散乱板１２５に入射されること
になる。第３の光には、波長λ1及びλ2の光が含まれて
いないので、第３の光を照射しても光応答性分子の状態
は変化しない。

【００６８】本装置を単に表示装置として利用する場合
には、スイッチ１３０を切り替えて表示モードとする。
このとき散乱板１２５から照射される光は、第１の光と
なるように制御される。画像入出力デバイス１０２には
表示信号が供給されて、図２（ａ）に示すように表示面
に画像が表示される。第１の光はバックライト光とな
り、操作者は画像を見ることができる。

【００６９】次に、画像入力を行なう場合を説明する。
まず、図２（ｂ）に示すように上部１７０を持ち上げ
て、散乱板１２５が見える状態にする。さらに、散乱板
１２５上の適当な位置に読み取りたい原稿１２９を配置
し、再び上部１７０を閉じて図２（ａ）の状態にする。
最後にスイッチ１３０を切り替えて、画像入力モードを
スタートさせる。このとき散乱板１２５から照射される
光は、第２の光となるように制御され、原稿像が画像入
出力デバイス１０２に入力される。画像入力が終了した
時点で第３の光が照射されるようにセットされており、
その時、画像入出力デバイス１０２に読み取られた画像
を目視することができる。このとき原稿１２９が必要な
ければ、取り出しておけばよい。

【００７０】更に、スイッチ１３０を切替えて読み出し
モードにすると、画像入力モードで画像入出力デバイス
１０２に書き込まれた画像が、電気信号で読み出され
る。

【００７１】このような装置に様々な機能を組み込むこ
とで、多様な用途に利用できる。例えば、パーソナルコ
ンピュータ（ＰＣ）として利用すれば、日常入手した紙
媒体の資料を次々に画像入力し、別途キーボードやマウ
ス等を接続することで、それらを使って資料毎にタイト
ルやキーワードを付けてメモリ等の記憶媒体内に保存し
ておき、必要な時には文字検索等によって、速やかに入
力画像を呼び出すことができる。さらに、ＰＣのもつ文
字認識技術、画像認識技術を駆使することによって、入
力した画像は直ちに編集が容易なコード情報に変換する
ことができ、ワープロソフトやＣＡＤソフトによって、
文字や画像の編集を行うこともできる。また、無線ある
いは有線の通信機能を持たせて、他の装置との間で入力
画像の送受信を行うことも可能である。さらに、公衆回
線を使ってＦＡＸとして利用することもできる。その場
合には、モデムを外付けするか、予め内蔵していてもよ
い。このように多様な機能を持たせた装置を小型軽量化
することによって、電子手帳や携帯情報端末機として利
用することもでき、個人の持つ情報ツールとして非常に
有用である。以上多機能化について例示したが、勿論こ
れに限るものではない。

【００７２】次に、デバイス部について詳細な説明をす
る。図４にデバイス部における第１の実施の形態による
画像入出力デバイス１０２の構造断面図を示す。

【００７３】画像入出力デバイス１０２は透明基板３０
２と透明基板３０３の間に光応答性分子３００と液晶分
子３０１を封入した液晶セルから成る。基本構造とし
て、デューティー型液晶パネルと同じ構造を有する。

【００７４】透明基板３０２と３０３は、通常、平板の
透明ガラス板から構成される。透明基板３０２と３０３
は、液晶分子３０１を封止する目的で用いられる。その
ため、ガラス以外の材料で、透明プラスチック、透明セ
ラミックス、透明ゴムなどで構成することができる。ま
た、形態に関して、板状には限らず、柔軟性のあるフィ
ルム状でもよい。偏光板３０４と３０５は、それぞれ透
明基板３０２と３０３の表面に貼付されているフィルム
状の偏光板である。偏光板３０４と３０５は、入射され
た光を直線偏光の光に変換する偏光板で、互いに概略直
交している。

【００７５】光応答性分子３００は片方の透明基板３０
２の表面に薄く均一に付着され、形成されていて、液晶
分子３０１の配向方向を制御する配向膜の機能を有す
る。光応答性分子３００は、照射される光の波長によっ
て分子構造を変化させる特性を有するフォトクロミック
分子を含んで構成され、例えば、スチルベン、アゾベン
ゼン誘導体、などの分子を含む。

【００７６】画像入出力デバイス１０２の作成方法につ
いて、簡単に説明する。基本的には液晶パネルの作成方
法と同じである。駆動用の透明電極が形成されている一
方の透明基板３０２上に、光応答性分子３００を含む薄
膜を化学吸着、塗布、ＬＢ膜の付着などの作成技術で作
成する。上記の光応答性分子３００を形成した透明基板
３０２と、透明電極だけ形成された透明基板３０３をス
ペーサを挟んで、対向させ、周りを封止剤で封止する。
一部開放された注入口から液晶を注入した後、注入口も
封止する。

【００７７】光応答性分子３００の機能を図５に模式的
に示す。光応答性分子３００にある特定の波長λ１を有
する光が照射されると、分子構造は直線状のトランス体
３００ａ（図５（ａ））に変化する。一方、光応答性分
子３００にある特定の波長λ２を有する光が照射される
と、分子構造がＶ字形のシス体３００ｂ（図５（ｂ））
に変化する。この反応は可逆的で、繰り返し反応を起こ
すことができる。即ち、光応答性分子３００に照射され
る光の波長に応じて、光応答性分子３００の分子構造が
変化する。それぞれの状態は、変化を起こさせる光が入
射されるまでは維持される。即ち、トランス体は波長λ
２の光が入射されるまでトランス体を、シス体は波長λ
１の光が入射されるまでシス体を維持する。

【００７８】光応答性分子３００に用いられる分子構造
の一例を図７に示す。図７（ａ）に示す分子はポリビニ
ルアルコール（ＰＶＡ）にアゾベンゼンが結合した分子
である。この分子に波長λ２の光として３６３ｎｍの紫
外光を当てると、トランス体からシス体に変化する。ま
た、波長λ１の光として４３６ｎｍの可視光を当てる
と、シス体からトランス体に変化する。図７（ｂ）に示
す分子は４，４′−ジノニルアゾベンゼンである。この
分子も同様に、紫外光によってトランス体からシス体
に、可視光によってシス体からトランス体に変化する。
上記したフォトクロミック分子を含んで構成される光応
答性分子３００は、大略、可視光の特定の波長の光に感
じて、シス体からトランス体に変化し、紫外光の特定の
波長の光に感じて、トランス体からシス体に変化する。

【００７９】液晶分子３０１は通常、表示用に用いられ
る液晶分子である。例えば、ツイストネマチック（Ｔ
Ｎ）液晶、またはスーパーツイストネマチック（ＳＴ
Ｎ）液晶などである。偏光板３０４と３０５の作用によ
り、液晶分子３０１の配向の違いによって、透過光のオ
ン、オフを制御する。

【００８０】次に、光応答性分子３００が液晶分子３０
１に及ぼす作用について説明する。図４に示すように、
画像入出力デバイス１０２に波長λ１の光を含む可視光
３０７（第１の波長の光）が入射されている場合は、光
応答性分子３００は直線状のトランス体３００ａをと
る。光応答性分子３００は液晶分子３０１の配向膜とし
て作用するので、液晶分子３０１は光応答性分子３００
の分子の形状の影響を受けて、透明基板３０２、３０３
に垂直な方向のホメオトロピック配向となる。

【００８１】一方、図６に示すように、画像入出力デバ
イス１０２に波長λ２の光を含む紫外光３０８（第２の
波長の光）が入射されている場合は、光応答性分子３０
０はＶ字形のシス体３００ｂをとる。液晶分子３０１は
光応答性分子３００の分子の形状の影響を受けて、透明
基板３０２、３０３に平行な方向のプレーナ配向とな
る。液晶分子の配向に伴う透過光の制御は、通常の液晶
パネルの場合と同じで、ホメオトロピック配向のときは
光を透過させ、プレーナ配向のときは光を遮断する。以
上の変化は、液晶分子３０１に電圧を印加しなくても起
こる。但し、応答速度を上げるため、閾値以下の電圧を
加えることもある。

【００８２】光応答性分子３００の分子の形状の変化
は、トランス体かシス体かの２つの状態しかとらない。
しかし、この形状の変化は確率的に起こるので、可視光
あるいは紫外光の強度に応じて、変化する分子の数が変
わる。即ち、入射される光の強度に応じて、階調をもっ
て書き込まれる。

【００８３】上述の例では、第１の波長の光が可視光
で、第２の波長の光が紫外光という組み合わせであった
が、それ以外の組み合わせ、例えば第１の波長の光が可
視光で、第２の波長の光が赤外光であっても、本発明の
本質は変わらない。

【００８４】光応答性分子３００の大きさはセグメント
電極やコモン電極に比べて極めて小さい。また、電極の
数に比べて、比較にならない程の数の光応答性分子３０
０が透明基板３０２に形成されているので、光学的に書
き込まれた画像は、電気的に書き込まれた画像より高い
解像度をもつ。

【００８５】次に、画像入出力デバイス１０２の光学像
の書き込み（画像入力モード）、電気的読み出し、電気
的書き込み（表示モード）の動作について、図８を用い
て説明する。構造的には図４に比べ、電気的読み出し機
能と電気的書き込み機能を実現するために、セグメント
電極３１０とコモン電極３１１が付加され、偏光板３０
４，３０５が図示されていないところが異なる。ここで
は３種類の光を使い分ける。第１の光は、光応答性分子
３００をシス体からトランス体に変化させる波長λ１の
光を含む可視光３０７である。この第１の波長の光は表
示用のバックライト光と兼用するので、可視光の全波長
成分を含んでいることが望ましい。また、可視光は波長
λ２の光は含まない。第２の光は、光応答性分子３００
をトランス体からシス体に変化させる波長λ２の光を含
む紫外光３０８である。当然、波長λ１の光は含まな
い。第３の光は、波長λ１の光を含まない可視光（図示
せず）である。当然、波長λ２の光も含まない。

【００８６】まず第１に、画像入力モードについて説明
する。

【００８７】液晶分子３０１を均一にホメオトロピック
配向にして、液晶セル全面を透明状態にして、初期状態
にする（図８（ａ））。液晶セルの一方の側からセル全
面に可視光３０７を入射して、光応答性分子３００をト
ランス体３００ａに変形させる。可視光の入射方向は液
晶セルのどちらの面からでもよいが、光応答性分子３０
０が形成されている透明基板３０２側から入射する方が
効果的である。光応答性分子３００の大部分がトランス
体３００ａに変形することから、液晶分子３０１はホメ
オトロピック配向を採り、透明状態になる。このとき、
セグメント電極３１０とコモン電極３１１の間には電圧
は印加しない。

【００８８】次に、図２に示す照明方法により紫外光に
よる原稿の透過像を画像入出力デバイス１０２に投影す
る（図８（ｂ））。原稿の透明な部分を透過した紫外光
は、画像入出力デバイス１０２に入射する。紫外光３０
８を受けた光応答性分子３００は、紫外光３０８の作用
によりトランス体３００ａからシス体３００ｂに変形す
る。それに伴い、その光応答性分子の近傍の液晶分子３
０１はプレーナ配向を採る。また、紫外光３０８が照射
されなかった光応答性分子３００はトランス体３００ａ
のままであり、その光応答性分子の近傍の液晶分子はホ
メオトロピック配向のままである。即ち、第２の波長の
光３０８が入射された領域は不透明状態になり、入射さ
れなかった領域は透明状態になり、原稿像から見れば、
反転した画像が画像入出力デバイス１０２に書き込まれ
ることになる。このとき、セグメント電極３１０とコモ
ン電極３１１の間には電圧は印加しない。書き込まれた
画像は、画像入出力デバイス１０２に波長λ１の光ある
いは波長λ２の光、またはセグメント電極３１０とコモ
ン電極３１１の間に閾値以上の電圧を加えない限り、保
持される。

【００８９】画像入出力デバイス１０２に光学的に書き
込まれた画像は、第３の光をバックライト光として用い
て、表示させることができる。第３の光は光応答性分子
３００を変形させないので、書き込まれた画像が消去さ
れたりすることはない。光学的に書き込まれた画像は、
上述したように解像度の高い画像であり、セグメント電
極とコモン電極の大きさに関係なく、解像度の高い画像
を表示させることができる。

【００９０】第２に、読み出しモードについて説明する
（図８（ｃ））。これは、画像入出力デバイス１０２に
書き込まれた画像を電気的に読み出すモードである。

【００９１】液晶分子は誘電異方性を示す。つまり、液
晶分子の配向状態が異なれば、セグメント電極３１０と
コモン電極３１１間の誘電率が変化する。即ち、逆に画
素毎の誘電率を検出すれば、液晶分子の配向状態を知る
ことができる。書き込まれた画像が保持された状態で、
セグメント電極３１０とコモン電極３１１の間に液晶分
子の配向状態を検出するための電圧を印加する。印加電
圧は液晶分子の配向状態を変化させない閾値以下の電圧
である。また、印加電圧は交流電圧でも、直流電圧でも
よい。このようにして、光学的に書き込まれた画像を電
気信号に変換して、読み出すことができる。

【００９２】第３に、表示モードについて説明する（図
８（ｄ））。これは、液晶パネルの通常の使い方で、画
像入出力デバイス１０２に電気信号を入力して、その電
気信号に応じた画像を表示させるモードである。

【００９３】この表示モードにおいては、常に照明用の
バックライト光として可視光３０９をパネル全面に照射
する。可視光３０９には波長λ１の光が含まれているの
で、光応答性分子３００をトランス体３００ａに変形さ
せる。即ち、パネル全面が初期状態としてホメオトロピ
ック配向されたと考えればよい。この状態で、画素毎に
電気信号を与えれば、閾値以上の電圧が加わった画素の
液晶分子はホメオトロピック配向からプレーナ配向に変
化する。通常の液晶パネルと同じ原理で動作する。画像
入出力デバイス１０２を初期状態にする可視光３０７と
表示用のバックライト光の可視光３０９は原理的に同じ
波長成分をもつ光である必要はないが、簡略化のため兼
用できるので、あえて異なる光を使う必要はない。な
お、本実施の形態では、液晶にツイストネマチック液
晶、あるいはスーパーツイストネマチック液晶を用いる
ので、低電圧で駆動させることができる。

【００９４】図９にデバイス部における第２の実施の形
態による画像入出力デバイス１０２の構造断面図を示
す。画像入出力デバイス１０２は光応答性分子４００
と、低分子液晶４０１と、高分子液晶４０２と、イオン
４０３と、透明基板４０４と、透明基板４０５と、コモ
ン電極４０６と、セグメント電極４０７とから成る。透
明基板４０４と４０５は、光応答性分子４００と低分子
液晶４０１と高分子液晶４０５を封止する目的で用いら
れる。

【００９５】光応答性分子４００は、低分子液晶４０
１、高分子液晶４０２とともに、複合体を形成してい
る。光応答性分子４００は、該複合体の光透過状態／光
散乱状態を制御する。光応答性分子４００は、適当な温
度と電界周波数の条件下で光異性化する特性を有するフ
ォトクロミック分子を含んで構成される。光応答性分子
４００としては、例えば、紫外光照射によりトランス体
からシス体へ、また可視光照射によりシス体からトラン
ス体へ光異性化するアゾ化合物を使用する。

【００９６】光応答性分子４００の機能を図１０に模式
的に示す。光応答性分子４００に可視光領域の波長λ１
の光が照射されると、分子構造は直線状のトランス体４
００ａに変化する。一方、紫外光領域の波長λ２の光が
照射されると、分子構造がＶ字型のシス体４００ｂに変
化する。この反応は可逆的で、繰り返し反応を起こす事
ができる。

【００９７】光応答性分子４００に用いられる分子構造
の一例を図７（ｂ）に示す。これは、４，４′−ジノニ
ルアゾベンゼンである。紫外線によってトランス体から
シス体に、可視光線によってシス体からトランス体に変
化する。

【００９８】該複合体が、高速なメモリー性光スイッチ
ング機能を有し、また、電場により配向制御されるよう
に、低分子液晶４０１、および高分子液晶４０２が選択
される。低分子液晶４０１は、該複合体の粘性を制御す
るために、該複合体のメモリー性をあまり損なわずに、
該複合体の応答速度を向上させるものが選ばれる。高分
子液晶４０２は、該複合体の応答速度をあまり損なわず
に、該複合体にメモリー性を持たせ、さらに、電場によ
る配向制御が可能なものが選ばれる。

【００９９】画像入出力デバイス１０２は、上記に述べ
た、光応答性分子４００、低分子液晶４０１と高分子液
晶４０２を調製することによってできた複合体を、概し
て、図９に示すように、コモン電極４０６とセグメント
電極４０７の間に挟み、それらをさらに透明基板４０４
と透明基板４０５で挟んだ構造となっている。

【０１００】次に、画像入出力デバイス１０２の動作原
理を概略説明する。

【０１０１】光応答性分子４００、低分子液晶４０１と
高分子液晶４０２からなる複合体の中にイオン４０３が
混入されている。コモン電極４０６とセグメント電極４
０７の間にある閾値電圧以上の低周波の電界を印加する
と、周波数に応じてイオン４０３が複合体の中を移動す
る。この動きによって、高分子液晶４０２の配列が乱
れ、微小なドメイン（領域）が多数発生する。光学的に
みると屈折率の界面が多数存在して、非常に不均一な状
態であり、散乱状態になる。

【０１０２】印加電界の周波数を上げていくと、ある周
波数（第１臨界周波数ｆｃ１）以上で、イオン４０３の
移動は追随しなくなり、液晶分子には電界が加わり、液
晶分子の誘電異方性により均一なホメオトロピック配向
をとる。光学的には屈折率が均一な大きなドメインがで
き、透明状態になる。

【０１０３】光応答性分子４００に紫外光が当たり、光
応答性分子４００がシス体の状態のときには、上記臨界
周波数は第２臨界周波数ｆｃ２に変わる。第２臨界周波
数ｆｃ２は第１臨界周波数ｆｃ１よりは高周波である。
つまり、光応答性分子４００がシス体であるということ
は、散乱状態を取り易い状態であり、液晶分子をホメオ
トロピック配向にするには、より高い周波数の電界を加
える必要があるということである。

【０１０４】次に、画像入出力デバイス１０２の動作モ
ードを、図１１に基づいて説明する。第１に、画像入力
モードについて説明する。

【０１０５】まず、光応答性分子４００、低分子液晶４
０１と高分子液晶４０２からなる複合体を全面透明状態
の初期状態にする（図１１（ａ））。電源４０８によ
り、コモン電極４０６とセグメント電極４０７の間に、
閾値電圧以上で第１臨界周波数（ｆｃ１）以上の高周波
電界を印加する。それと同時に、波長λ１を含む可視光
４１１を複合体全体に印加する。

【０１０６】光応答性分子４００に波長λ１の光が当た
ることから、光応答性分子４００はトランス体４００ａ
をとる。そして、そこに第１臨界周波数（ｆｃ１）以上
の高周波電界が加わることから、高分子液晶分子４０２
はホメオトロピック配向をとり、全面で透明状態にな
る。

【０１０７】次に、波長λ２を含む紫外光４０９による
原稿の透過光を画像入出力デバイス１０２に投影して、
原稿の画像を画像入出力デバイス１０２に書き込む（図
１１（ｂ））。

【０１０８】電源４０８により、コモン電極４０６とセ
グメント電極４０７の間に、閾値電圧以上で、第１臨界
周波数（ｆｃ１）以上でかつ第２臨界周波数（ｆｃ２）
以下の高周波電界を印加する。それと同時に、原稿の透
過光である紫外光４０９を複合体に印加する。

【０１０９】紫外光４０９が当たった光応答性分子４０
０はトランス体４００ａからシス体４００ｂに変化す
る。そして、そこに第２臨界周波数（ｆｃ２）以下の高
周波電界が加わることから、高分子液晶分子４０２は散
乱状態をとる。

【０１１０】紫外光４０９が当たらなかった光応答性分
子４００はトランス体を維持する。そして、そこに第１
臨界周波数（ｆｃ１）以上の高周波電界が加わることか
ら、高分子液晶分子４０２はホメオトロピック配向をと
り、透明状態をとる。即ち、紫外光が入射された領域は
不透明状態になり、入射されなかった領域は透明状態に
なり、原稿像から見れば、反転した画像が画像入出力デ
バイス１０２に書き込まれる。

【０１１１】書き込まれた画像は、画像入出力デバイス
１０２に閾値電圧以上の電界、及び波長λ１あるいは波
長λ２の光を印加しない限り、保持される。

【０１１２】画像入出力デバイス１０２に光学的に書き
込まれた画像は、波長λ１を含まない可視光の成分をも
つ第３の光を照射することにより、表示させることがで
きる。第３の光は、当然、波長λ２の光も含まない。即
ち、第３の光は、光応答性分子４００を変化させないの
で、書き込まれた画像が消去されることはない。

【０１１３】第２に、読み出しモードについて説明する
（図１１（ｃ））。このモードは画像入出力デバイス１
０２に光学的に書き込まれた画像を電気信号の形で読み
出すモードである。

【０１１４】電源４０８により、コモン電極４０６とセ
グメント電極４０７の間に、閾値電圧以下で第１臨界周
波数（ｆｃ１）以上の高周波電界を印加する。このと
き、光は一切印加しない。

【０１１５】高分子液晶分子４０２は誘電異方性を示
し、液晶分子の配向状態が異なれば、コモン電極４０６
とセグメント電極４０７の間に現れる誘電率が変化す
る。即ち、画素毎の静電容量を測定すれば、液晶分子の
配向状態を検出することができる。

【０１１６】印加する電界は閾値電圧以下で、光も印加
しないことから、光応答性分子４００には何の影響も与
えないので、このモードでは書き込まれた画像が消去さ
れることはない。

【０１１７】第３に、表示モードについて説明する（図
１１（ｄ））。このモードは通常の液晶表示パネルの使
い方で、電気的に選択した画素に、低周波の高電圧を印
加して、散乱状態を作ることにより、画像表示を行う。

【０１１８】照明用のバックライト光４１０を画像入出
力デバイス１０２全面に照射する。バックライト光４１
０は当然、可視光であり、波長λ１の光を含んでいる。
即ち、バックライト光４１０と可視光４１１を兼用する
ことができる。

【０１１９】このモードでは、光応答性分子４００に波
長λ１の光が当たることから、光応答性分子４００はト
ランス体４００ａをとる。

【０１２０】画像情報に応じて、画素単位で低周波電
界、あるいは高周波電界を印加する。電源４０８によ
り、コモン電極４０６とセグメント電極４０７の間に、
オンの画素には閾値電圧以上で第１臨界周波数（ｆｃ
１）以下の低周波電界を印加し、オフの画素には閾値電
圧以上で第１臨界周波数（ｆｃ１）以上の高周波電界を
印加する。第１臨界周波数（ｆｃ１）以下の低周波電界
が印加されたオン画素では、イオン４０３の動きが大き
く、高分子液晶分子４０２の配列は乱されて、散乱状態
になる。第１臨界周波数（ｆｃ１）以上の高周波電界を
印加されたオフ画素では、イオン４０３の動きが小さ
く、高分子液晶分子４０２の誘電異方性により電界方向
に配列が整い、透明状態になる。

【０１２１】このようにして、電気信号に応じて画像を
画像入出力デバイス１０２に書き込むことができる。

【０１２２】デバイス部における第２の実施の形態の特
徴は、偏光板を必要とせず動作できることである。特
に、原稿像を画像入出力デバイス１０２に書き込むとき
の書き込み光を有効に使うことができる。

【０１２３】第１の実施の形態では、原稿の透過像を画
像入出力デバイス１０２に書き込むときに、第２の波長
の光を偏光板を通して入力していた。光応答性分子を反
応させるのに、偏光された光は全く必要としないが、モ
ード毎に偏光板を取り外したりすると、機構的に非常に
複雑となるので、偏光板を透過した光で書き込みを行っ
ていた。偏光板を通すことにより、偏光板の前後で５０
％以上の光の損失があった。また、通常の表示モードに
おいても偏光板による光の損失は存在する。

【０１２４】一方、第２の実施の形態においては、本質
的に偏光板を必要としないので、画像入出力デバイス１
０２への書き込み光を有効に利用することができる。そ
のために、ランプの光量を減らすことができ、低消費電
力化につながる。また、ランプの光量が一定とすれば、
透過率の低い原稿の画像も書き込むことができる。

【０１２５】次に、デバイス部における第３の実施の形
態の画像入出力デバイス１０２を図１２に示し、説明す
る。

【０１２６】画像入出力デバイス１０２は透明基板３０
２と透明基板３０３の間に光応答性分子３００と液晶分
子３０１を封入して構成される。片方の透明基板３０２
にはＴＦＴ（薄膜トランジスタ）４５０が形成されてい
る。ＴＦＴはゲート４５１、ソース４５３、ドレイン４
５４、半導体４５２、絶縁膜４５５で構成される。

【０１２７】ゲート４５１の材料には、Ｃｒ（クロム）
あるいはＴａ（タンタル）系金属が使われる。絶縁膜４
５５の材料には、酸化タンタルが使われる。半導体４５
２、ソース４５３、及びドレイン４５４にはａ−Ｓｉ
（アモルファスシリコン）薄膜が使われる。

【０１２８】１つのＴＦＴに対応して１個の画素が構成
され、上記のＴＦＴによって１画素のオン・オフがスイ
ッチングされる。上述の液晶パネルはアクティブ・マト
リクス液晶と同様である。

【０１２９】ＴＦＴが形成されている透明基板３０２と
は別の透明基板３０３には、全面に共通電極４５６が形
成されている。共通電極４５６はＩＴＯなどの透明電極
である。透明基板３０３にはさらに、画像入出力デバイ
ス１０２における第１の実施の形態で示した如く、光応
答性分子３００が一様に形成されていて、液晶分子３０
１に対して、配向膜としての機能をもつ。光応答性分子
３００が照射される光の波長に応じて、液晶分子３０１
の配向状態を制御する原理は前述の通りである。光応答
性分子３００と液晶分子３０１の構成は図１２に限定さ
れるものではなく、図９に示されるような、光応答性分
子と高分子液晶と低分子液晶を混合した液晶にも適応で
きる。

【０１３０】第３の実施の形態ではＴＦＴをベースにし
たアクティブ・マトリクス型液晶においても、光応答性
分子を活用して、光学像を直接画像入出力デバイスに光
学的に書き込み、電気的に読み出し、また電気的に書き
込みができる。アクティブ・マトリクス型液晶がもつ本
来の特徴である、高コントラスト、高精細、高速応答な
どの特徴を有する画像入力一体型表示装置を実現するこ
とができる。

【０１３１】次に、照明部における構造と動作について
詳しく説明する。

【０１３２】照明部における第１の実施の形態の照明装
置断面図を図１３に示す。図１の照明光発生部１１０は
第１のランプ１２１と第２のランプ１２３と第１の反射
板１２２と第２の反射板１２４、図１の照明光制御部１
１１はフィルタ１３２、図１の照明光拡散部１１２は散
乱板１２５で構成される。

【０１３３】第１のランプ１２１から放射される第１の
光は、可視領域の波長の光で白色光である。第１の光に
は、前述の波長λ1の光が含まれている。第２のランプ
１２３から放射される第２の光は紫外領域の波長の光
で、前述の波長λ2の光が含まれている。第１のランプ
１２１及び第２のランプ１２３には、それぞれ第１の反
射板１２２及び第２の反射板１２４が備えられ、それぞ
れの光を効率よく散乱板１２５に照射できるようになっ
ている。また、散乱板１２５の下面にも散乱光反射板１
２７を備え、散乱光を効率よく上方に照射できるように
なっている。フィルタ１３２は第１の光を透過する光透
過部ａと、波長λ1の光を吸収する光透過部ｂに分かれ
ている。また、フィルタ１３２は可とう性を有してお
り、上下端を光フィルタ巻き上げ装置１４１の上下一組
のローラーに固定され、小型モータによって駆動される
光フィルタ巻き上げ装置１４１の上下ローラーが回転す
ることによって、第１のランプ１２１からの光が光透過
部ａまたはｂを通るようにすることができる。第１のラ
ンプ１２１が点灯する際には、光透過部ａもしくはｂの
いずれか一方が選択され、第１のランプ１２１と散乱板
１２５の間を覆うように制御される。

【０１３４】散乱板１２５の上には透明原稿台１２８が
配されている。画像入出力デバイス１０２の表示像を目
視するときは、第１のランプ１２１のみを点灯し、フィ
ルタ１３２は光透過部ａが選択され、第１の光である白
色光が画像入出力デバイス１０２を透過するようにす
る。したがって、画像入出力デバイス１０２には白色光
がバックライト光として照射される。同時に画像入出力
デバイス１０２には表示信号が供給されて、図２（ａ）
に示すように画像入出力デバイス１０２表示面に画像が
表示され、鮮明に目視できる。

【０１３５】一方、画像入力時には、透明原稿台１２８
の上に原稿１２９を置き、第２のランプ１２３のみを点
灯し、第２の光である紫外光を画像入出力デバイス１０
２に照射するようにする。その切り替えはスイッチ１３
０によって行う。

【０１３６】画像入出力デバイス１０２に読み取られた
画像を、目視するときには、第１のランプ１２１のみを
点灯し、フィルタ１３２は光透過部ｂを選択する。した
がって、画像入出力デバイス１０２には第３の光である
可視光がバックライト光として照射される。原稿１２９
が必要なければ、取り出しておけばよい。

【０１３７】また、画像入力時に紫外光が操作者に照射
されるのを防ぐために、フタ１３１を被せておく。フタ
１３１の代わりに、可視光透過紫外光不透過フィルム
を、画像入出力デバイス１０２の目視面側に覆ってもよ
い。

【０１３８】照明部における第１の実施の形態の特徴
は、専用の第１のランプ１２１、第２のランプ１２３を
設けているので、点灯切り替えの簡単な制御のみで、第
１の光、第２の光が得られる。さらに、第３の光を発生
するランプを作製することは困難であるが、フィルタを
設けたことで、第１のランプを兼用して、容易に第３の
光を得ることができる。また、初期状態で透明な状態に
なっている画像入出力デバイス１０２の下に原稿１２９
を置くので、原稿の位置設定が容易である。

【０１３９】照明部における第２の実施の形態の照明装
置断面図を図１４に示す。

【０１４０】図１３と同じ構成には同じ符号を付し、相
違点について中心に説明する。

【０１４１】ランプ１４２は紫外光から赤外光までの幅
広い範囲の波長の光を放射する光源であり、その放射光
には前述の波長λ1及びλ2の光を含んでいる。ランプ１
４２から放射された光及び反射板１２２で反射された光
は、光フィルタ１５０を透過した後、散乱板１２５に入
射する。

【０１４２】ここで光フィルタ１５０とは図１５に示す
ように、第１の光透過部１５１と第２の光透過部１５
２、及び第３の光透過部１５３を、１枚のシート状にし
たもので可とう性を有している。光フィルタ１５０の特
性を図１６に示す。第１の光透過部１５１では図１６
（ａ）に示したように、第２の波長領域の波長の短い光
を透過しにくい一方、第１の波長領域の光の透過率が１
００％近いという特性を有している。この部分は、画像
入出力デバイス１０２に表示信号に従って電圧を印加し
て表示しているときに、バックライト光として白色光を
照射するときに使用する。また、第２の光透過部１５２
では図１６（ｃ）に示したように、第１の波長領域の波
長の短い光を透過しにくい一方、第２の波長領域の光の
透過率が１００％近いという特性を有している。この部
分は、画像入出力デバイス１０２に上記第２の波長の光
を照射して、原稿像を読み取る時に使用する。最後に、
第３の光透過部１５３では、図１６（ｂ）に示したよう
に、第２の波長領域の波長の短い光を透過しにくい一
方、波長λ1の光を除いた第１の波長領域の光の透過率
が１００％近いという特性を有している。この部分は、
上述の原稿像を読み取った時に、光応答性分子の状態を
変化させずにバックライト光を照射するときに使用す
る。

【０１４３】この光フィルタ１５０は上下端を光フィル
タ巻き上げ装置１４１の上下一組のローラーに固定さ
れ、小型モータによって駆動される光フィルタ巻き上げ
装置１４１の上下ローラーが回転することによっていず
れかひとつの光透過部を露にし、ランプ１４２からの光
が第１、第２あるいは第３の光透過部を通るようにする
ことができる。

【０１４４】先にも述べたように、通常の表示状態のと
きには、画像入出力デバイス１０２の表示電極に電圧が
印加されることで、液晶分子の配向方向を制御してお
り、これによる表示を照明するには、白色光によるバッ
クライトが適切である。したがってこのときには、第１
の光透過部１５１が光フィルタ１５０の透過部全面を覆
うように、光フィルタ巻き上げ装置１４１を駆動してお
く。そうすれば、白色光が画像入出力デバイス１０２に
照射され、表示画像を目視しやすい。ただし、この場
合、光応答性分子は白色光に含まれた波長λ1の光も受
けることになり、すべての光応答性分子が第１の状態で
あるトランス体になる。このこと自体は、画像入出力デ
バイス１０２の電気的表示には何の影響も及ぼさない
が、画像入出力デバイス１０２の表示に光応答性分子の
第２の状態であるシス体に伴う画像が含まれていた場合
には、その部分は消去されてしまうことになるので、電
気的表示時に限られる。

【０１４５】次に、原稿読み取り時には、第２の光透過
部１５２が光フィルタ１５０の透過部全面を覆うよう
に、光フィルタ巻き上げ装置１４１を駆動しておく。し
たがって光フィルタ１５０を透過する光はほぼ第２の光
である紫外光のみとなり、散乱板１２５によって上面に
向けて均一な第２の光を照射するように散乱される。散
乱板１２５と画像入出力デバイス１０２の間には原稿１
２９が挿入されており、原稿１２９上の濃淡に応じて第
２の光が透過し、その透過した第２の光によって、画像
入出力デバイス１０２中の光応答性分子がシス体に変化
し、それに伴って液晶分子の配向も変わり、画像入出力
デバイス１０２に原稿像が読み取られる。

【０１４６】さらに、第２の光によって読み取った画像
を目視する時には第３の光透過部１５３が光フィルタ１
５０の透過部全面を覆うように、光フィルタ巻き上げ装
置１４１を駆動しておく。したがって光フィルタ１５０
を透過する光は白色光のうち、波長λ1の光を除いた光
となり、散乱板１２５によって上面に向けて均一な第１
の光を照射するように散乱される。散乱板１２５と画像
入出力デバイス１０２の間には原稿１２９が挿入されて
いないので、散乱光はそのまま画像入出力デバイス１０
２を透過し、操作者は表示された画像を観察することが
できる。また、このときには、波長λ1の光及び波長λ2
の光が含まれていないので、光応答性分子の状態は変化
せず、読み取った画像をそのまま目視することができる
のである。

【０１４７】以上の説明では、第２の光透過部１５２の
特性を図１６（ｃ）のようにしたが、光応答性分子を第
２の状態に変化させる波長λ2の透過率がピークとな
り、それ以外の波長の透過率が非常に低くなるような特
性のものでもよい。

【０１４８】また、画像入力時に紫外光が操作者に照射
されるのを防ぐために、フタを被せておく。フタの代わ
りに、可視光透過紫外光不透過フィルムを、画像入出力
デバイス１０２の目視面側に覆ってもよい。

【０１４９】照明部における第２の実施の形態の特徴
は、一つのランプ１４２と、光フィルタ１５０を用いる
ことで、第１、第２、第３の光を容易に得ることができ
る。またランプを一灯しか用いていないので、装置本体
の小型化及び低コスト化が可能である。また、初期状態
で透明な状態になっている画像入出力デバイス１０２の
下に原稿１２９を置くので、原稿の位置設定が容易であ
る。

【０１５０】さらに、照明部における第３の実施の形態
の照明装置断面図を図１７に示す。先に示した図と同じ
構成には同じ符号を付し、相違点について中心に説明す
る。

【０１５１】図１７（Ａ）は画像表示時の様子を示して
いる。図１７のランプ１４２は図１４のランプ１４２と
同じランプである。第１の光透過フィルタ１５５には、
図１６（ａ）に示す特性をもつ光透過部ａと図１６
（ｂ）に示す特性をもつ光透過部ｂがあり、切替えられ
るようになっている。ランプ１４２から放射された光及
び反射板１２２で反射された光は、第１の光透過フィル
タ１５５を透過した後散乱板に入射する。第１の光透過
フィルタ１５５の光透過部ａを透過した光は、波長λ1
を含む第１の光で、表示用のバックライト光である。第
１の光透過フィルタ１５５の光透過部ｂを透過した光
は、波長λ1を含まない第３の光で、画像入出力デバイ
スに光学的に書き込まれた画像を表示するときのバック
ライト光である。

【０１５２】散乱板１２５では上面に向けて均一な第１
の光または第３の光を照射するように散乱され、散乱光
はそのまま画像入出力デバイス１０２を透過して、操作
者は表示された画像を観察することができる。

【０１５３】図１７（Ｂ）は原稿読み取り時の様子を示
している。このとき、画像入出力デバイス１０２の上に
は原稿１２９が置かれ、さらにその上からフタ１３１が
被せられている。フタ１３１には、上散乱板１６１と、
第２の光透過フィルタ１５６と、ランプ１４２からの光
を上散乱板１６１方向に反射するためのミラー１６２が
備えられている。

【０１５４】光源であるランプ１４２及び反射板１２２
は、上向きに光を照射するように向きが変えられる。こ
れはランプ１４２と反射板１２２を一体化したユニット
を、ランプの軸に対して９０度回転させることで実現で
きる。上向きの光は、フタ１３１に備えられたミラー１
６２によって反射され、第２の光透過フィルタ１５６を
透過した後、同じくフタ１３１に取り付けられたもう一
枚の散乱板である上散乱板１６１に入射する。第２の光
透過フィルタ１５６は、図１６（ｃ）の特性を有してい
る。したがって、上散乱板１６１に入射する光は第２の
光である。入射した第２の光は上散乱板１６１によって
下面に向けて均一な第２の光を照射するように散乱され
る。上散乱板１６１と画像入出力デバイス１０２の間に
は原稿１２９が挿入されており、原稿１２９上の濃淡に
応じて第２の光が透過し、その透過した第２の光によっ
て画像入出力デバイス１０２に原稿像が写し取られる。

【０１５５】照明部における第３の実施の形態の特徴
は、本体を上部と下部に分ける必要がなく一体にするこ
とができるので、画像入出力パネルと照明部の電気的結
合線を本体の中で容易に引き回すことができ、構成がよ
り簡単に実現できる。フタ１３１には光学部品のみで電
気回路は備えておらず、本体とフタとの間の結線の必要
はない。また、画像入力時に紫外光が下側に向かって放
射されるので、誤っても操作者の目に紫外光が入る危険
性は少ない。

【０１５６】次に、読み出し部について詳細に説明す
る。図１８は図１の全体構成図から画像読み出しに直接
関係する部分を抜き出したものである。制御回路１０５
は動作モード（表示／画像入力／読み出し）の判定結果
に従って駆動制御回路１０６と読出回路１０８を制御す
る。読出回路１０８は読み出し時のみセグメント電極と
コモン電極に適切な電圧波形を印加するべく、駆動制御
回路１０６を制御する。以下、電気的に読み出す原理に
ついて説明する。本発明においては、光照射によって書
き込まれる情報は画素ごとの誘電率εの変化という形で
記録される。したがって、このεの変化を検出すればよ
い。まず、図１９に示すように、液晶１画素をコンデン
サとみなし、検出用抵抗Ｒと電源を含む電気回路として
表す。液晶自身が持つ抵抗分については値が小さいため
無視してよい。また、配線部分を含む電極も抵抗分を持
つが、説明を簡単にするためにここでは省略する。図１
９（ａ）は液晶に対して電圧を印加している状態であ
り、これを充電状態と呼ぶ。図１９（ｂ）は液晶に蓄積
された電荷を放電している状態である（以降、これを放
電状態と呼ぶ）。

【０１５７】ここで、液晶の容量Ｃは次のように表すこ
とができる。

【０１５８】Ｃ＝εＳ／ｄ（１）ここにＳは電極面積、ｄは電極間隔である。（１）式よ
りＣの変化はεの変化に比例するから、Ｃの変化を検出
すればよい。

【０１５９】さて、画素に電圧Ｖｏを印加して充電し
（図１９（ａ））、定常状態に達した後、時刻ｔ＝０に
スイッチＳＷを開き、放電させるとする（図１９
（ｂ））。なお、電圧Ｖｏは液晶の表示内容を変化させ
ない程度の電圧とする。このとき、抵抗Ｒにかかる電圧
ＶＲ（ｔ）は、回路方程式を解くことにより次のように
求まる。

【０１６０】ＶＲ（ｔ）＝Ｖｏｅｘｐ（−ｔ／ＲＣ）（２）電圧ＶＲ（ｔ）と時刻ｔの関係は図２０のようになる。
画像情報が記録されている画素の容量Ｃｏｎは、画像情
報が記録されていない画素の容量Ｃｏｆｆよりも大きく
なるため、Ｃｏｎの状態とＣｏｆｆの状態では電圧ＶＲ
（ｔ）の変化の仕方が異なる。

【０１６１】したがって、時刻ｔ＝ｔ０の時のＶＲの値
を測定し、あらかじめ設定しておいたしきい値電圧Ｖｔ
ｈと比較することにより、ＶＲ＞Ｖｔｈならば情報あ
り、ＶＲ＜Ｖｔｈならば情報なしと判定することができ
る。

【０１６２】これまでは液晶の１画素に注目して話を進
めたが、スキャナとして機能させるには、全画素の情報
を読み出す必要がある。そのため、読み出しの際にも表
示時と同様に線順次走査を行ない、１行ずつ順に読み出
していく。１行がｍ画素で構成されるとすると、ｍ画素
分のスイッチ、Ａ／Ｄコンバータ、コンパレータを用意
することにより、ｍ画素分のデータを同時に処理するこ
とができる。なお、説明上省略した配線部分を含む電極
の抵抗値は画素の位置によって異なるため、上記説明で
用いたしきい値電圧Ｖｔｈも画素ごとに設定する必要が
ある。

【０１６３】次に、具体的な読み出し方法について説明
する。一例として図２１に示すように画像が記録された
とする。図２１において、○は情報が記録されている画
素（容量Ｃｏｎ）、×は情報が記録されていない画素
（容量Ｃｏｆｆ）を表す。また、Ｘｉ〜Ｘｉ＋４はセグ
メント電極、Ｙｊ〜Ｙｊ＋４はコモン電極である。これ
を読み出す際には、図２２に示すようにコモン電極に電
圧を線順次で印加する。この時、セグメント電極は０ｖ
に保つ。充電期間の後には放電期間を設けるが、この
時、セグメント検出電圧は図２２に示すように変化し、
ＣｏｎとＣｏｆｆの違いによって変化の仕方が異なる。
そこで、放電開始後のある時刻でのセグメント検出電圧
をＡ／Ｄ変換し、あらかじめ画素ごとに設定されたしき
い値電圧とコンパレータで比較することにより、情報の
有無を判定する。図２０の場合、ｔ＝ｔ０におけるＣｏ
ｎの画素の検出電圧Ｖ１はＶ１＞Ｖｔｈであるから情報
あり、Ｃｏｆｆの画素の検出電圧Ｖ２はＶ２＜Ｖｔｈで
あるから情報なしと判定される。充電と放電をコモン電
極の数だけ繰り返せば全画面の読み出しが完了する。こ
れまで述べた読み出し手続きのフローチャートを図２３
に示す。なお、ここでは液晶がｍ×ｎ画素で構成されて
いるとしている。

【０１６４】これまでの説明では情報が２値（ｏｎまた
はｏｆｆ）で記録されたものとしてきたが、本発明にお
いてはこれが多値記録されたものでもよい。図２４は４
値の場合の検出原理を説明する図である。光書き込みを
行った後の液晶の画素容量は、原稿の階調性によってＣ
ｏｆｆ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３のように変化する（Ｃｏｆｆ
＜Ｃ１＜Ｃ２＜Ｃ３）。この時、状態を判別するための
しきい値を３つ（Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２、Ｖｔｈ３）設け
ることにより、４値のいずれであるかを判定することが
できる。すなわち、しきい値の数を（多値検出階調数−
１）とすることにより、階調性をもった読み出しを行う
ことができる。

【０１６５】また、液晶に直流電圧を印加すると性能が
劣化することから、表示の際には印加電圧の極性を一定
時間ごとに反転するということが行なわれるが、読み出
しの際にも印加電圧の極性を反転することができる。す
なわち、図２５に示すように負電圧−Ｖｏの印加により
１回の走査が終了すると、次の走査の際には正電圧Ｖｏ
を印加し、これを繰り返すのである。こうすることによ
り、液晶の劣化を防ぐことができる。

【０１６６】次に、アクティブ・マトリクス型のＴＦＴ
液晶における、読み出し方法について説明する。ＴＦＴ
液晶の１画素分の等価回路を図２６に示す。マトリクス
状に配置された信号線と走査線の交点にＴＦＴが配置さ
れ、ゲートは走査線に、ソースは信号線に、ドレインは
液晶容量に接続される。ＴＦＴはスイッチの役目をする
が、読み出す際にはスイッチＯＮの状態を保つため、液
晶容量は信号線と接続されることになる。ここで、ＴＦ
ＴはスイッチＯＮ状態であっても抵抗値を持つが、デュ
ーティ液晶を用いた場合の説明において配線部分を含む
電極の抵抗分を省略したのと同様に、ここでも説明を簡
単にするため省略すると、読み出す際の回路は図１９と
同じと考えることができる。すなわち、図１９（ａ）が
充電時、図１９（ｂ）が放電時に対応する。したがっ
て、読み出し方法もデューティ液晶の場合と同じでよ
い。

【０１６７】次に、書き込み情報の有無を判定する別の
方法について説明する。これまでは、図２０に示したよ
うに、ある時刻における検出電圧とあらかじめ設定され
たしきい値電圧Ｖｔｈとの大小関係によって書き込み情
報の有無を判定した。これに対して、図２７に示すよう
に、検出電圧がある電圧Ｖｆ（＜Ｖｏ）になる時間によ
って書き込み情報の有無を判定することができる。すな
わち、あらかじめしきい値時刻Ｔｔｈを設定しておき、
ＶＲ＝Ｖｆとなった時刻としきい値時刻Ｔｔｈの大小関
係によって書き込み情報の有無を判定する。図２７の場
合、ＶＲ＝ＶｆとなるＣｏｎの画素の時刻Ｔ１はＴ１＞
Ｔｔｈであるから情報あり、Ｃｏｆｆの画素の時刻Ｔ２
はＴ２＜Ｔｔｈであるから情報なしと判定される。な
お、時間の測定はカウンタにより計時できる。

【０１６８】また、図２４を用いて多値情報の検出につ
いて説明したが、これも同様にしきい値時刻を設定する
ことによっても検出することができる。すなわち、図２
８に示すように、４値の場合には状態を判別するための
しきい値時刻を３つ（Ｔｔｈ１、Ｔｔｈ２、Ｔｔｈ３）
設けることにより、４値のいずれであるかを判定するこ
とができる。ここでも、しきい値の数を（多値検出階調
数−１）とすることにより、階調性をもった読み出しを
行うことができる。

【０１６９】

【発明の効果】請求項１に記載の画像入力一体型表示装
置によれば、１つのセルの中に液晶分子と光応答性分子
を封入することにより、画像表示機能と画像入力機能を
１つのデバイスでもたせることができる。そのため、表
示用電極と画像入力用電極を兼用することができ、構造
が簡単で、小型化することができ、低コストで生産する
ことができる。

【０１７０】また、非常に小さな光応答性分子が、非常
に多く存在することから、多階調の画像を光学的に入力
したり、電気的に読み出したりすることができる。ま
た、非常に多くの光応答性分子が分散していることか
ら、光学的な入力感度が高く、電気的な読み出しに対し
て、Ｓ／Ｎ比が高く十分な大きさの信号が得られる。さ
らに、電気的な読み出しに対する解像度は第１の電極群
と第２の電極群の密度によるが、非常に多くの光応答性
分子が分散していることから、各画素から得られる電気
信号は離散的にサンプリングした濃度ではなく画素の平
均的な濃度を反映していて、ローパスフィルタの効果が
あり、信号にモアレが発生しない。

【０１７１】さらに、本発明の装置では、画像入出力デ
バイスに液晶の配向状態を一時的に記憶しておく機能が
あり、画像を一時的に記憶させることができる。そのた
めに、画像入力と電気的読み出しを時系列的に行なうこ
とができ、システムの柔軟さが増大する。また、静止画
を表示させるときには、常に画像入出力デバイスに表示
用の電気信号を送らなくてもよく、低消費電力化を図る
ことができる。

【０１７２】請求項２に記載の画像入力一体型表示装置
によれば、請求項１の効果に加えて、液晶セルに封入す
る液晶の選択範囲が広がり、液晶にツイストネマチック
液晶あるいはスーパーツイストネマチック液晶を用いる
ことができるので、低電圧、低消費電力で動作させるこ
とができ、そのため、電池駆動のパーソナルコンピュー
タあるいは携帯情報端末機などへの応用に適している。

【０１７３】請求項３に記載の画像入力一体型表示装置
によれば、請求項１の効果に加えて、１つのセルの中に
高分子液晶と低分子液晶と光応答性分子の混合体を封入
することにより、偏光板を必要とせず、画像入力のため
の光及び表示のための光を有効に利用することができ
る。そのために、光量の少ないランプを使用することが
でき、低消費電力化を図ることができる。

【０１７４】請求項４に記載の画像入力一体型表示装置
によれば、請求項１の効果に加えて、デューティー型液
晶パネルと同じ基本構造を持った画像入出力デバイスを
用いることにより、画像入出力デバイスが比較的簡単な
作成プロセスで作成することができ、上記の効果に加
え、低コストで実現することができる。

【０１７５】請求項５に記載の画像入力一体型表示装置
によれば、請求項１の効果に加えて、ＴＦＴ型液晶パネ
ルと同じ基本構造を持った画像入出力デバイスを用いる
ことにより、表示モードにおいて高コントラスト、高精
細で、動画の表示をすることができる。

【０１７６】請求項６に記載の画像入力一体型表示装置
によれば、請求項１の効果に加えて、検出手段を簡単な
構成にすることができる。また、所定電圧を複数設ける
ことにより、原稿の階調を読み出すことができる。

【０１７７】請求項７に記載の画像入力一体型表示装置
によれば、請求項１の効果に加えて、検出手段からの検
出電圧の大きさを時間に変換して測定することにより、
デジタル化が容易であり、その回路を低コストで作製す
ることができる。

【０１７８】また、分解能の向上などがカウンタのクロ
ックを変更するだけで、容易に行なえる。さらに、原稿
の階調を読み出すために多値の検出を行なう場合も、複
数の基準電圧を備える必要はなく、低コストで高精度な
検出ができる。

【０１７９】請求項８に記載の画像入力一体型表示装置
によれば、請求項１の効果に加えて、画像入出力デバイ
スで光学的に入力した画像を直接、画像入出力デバイス
上に表示させて目視することができる。光応答性分子は
非常に小さく、また非常に多くの数、セルの中に分散し
て存在しているので、光学的に入力された画像は非常に
高解像度である。即ち、光学的に入力された画像を表示
するだけの場合には、非常に高解像度な画像を表示させ
ることができる。

【０１８０】請求項９に記載の画像入力一体型表示装置
によれば、請求項１の効果に加えて、照明手段の構成が
簡略になり、装置本体の小型化及び低コスト化が可能に
なる。

【０１８１】請求項１０に記載の画像入力一体型表示装
置によれば、請求項１の効果に加えて、画像入力時には
第２の波長の光である紫外光が下側に向かって放射され
るので、誤って操作者の目に紫外光が入る危険性は少な
く、安全である。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像入力一体型表示装置のシステム構成図であ
る。

【図２】画像入力一体型表示装置の装置概観図である。

【図３】画像入力一体型表示装置のシステム制御フロー
チャートである。

【図４】デバイス部における第１の実施の形態の画像入
出力デバイスの断面図である。

【図５】図４に示される画像入出力デバイスに用いられ
る光応答性分子を表す摸式図である。

【図６】図４に示される画像入出力デバイスの動作を説
明する図である。

【図７】光応答性分子の分子構造図である。

【図８】図４に示される画像入出力デバイスの動作を説
明する図である。

【図９】デバイス部における第２の実施の形態の画像入
出力デバイスの断面図である。

【図１０】図９に示される画像入出力デバイスに用いら
れる光応答性分子を表す摸式図である。

【図１１】図９に示される画像入出力デバイスの動作を
説明する図である。

【図１２】デバイス部における第３の実施の形態の画像
入出力デバイスの断面図である。

【図１３】照明部における第１の実施の形態の画像入力
一体型表示装置の断面図である。

【図１４】照明部における第２の実施の形態の画像入力
一体型表示装置の断面図である。

【図１５】図１４に示される画像入力一体型表示装置に
用いられる光フィルタの構成図である。

【図１６】図１５に示される光フィルタの特性図であ
る。

【図１７】照明部における第３の実施の形態の画像入力
一体型表示装置の断面図である。

【図１８】読み出し部を説明するためのシステム構成図
である。

【図１９】デューティー型液晶の１画素を表す等価回路
図である。

【図２０】液晶１画素の静電容量を検出する信号波形を
表す図である。

【図２１】読み出し方法を説明するための電極と画素の
配置図である。

【図２２】読み出し方法を説明するための印加パルスと
得られた信号波形を表す図である。

【図２３】読み出し方法を説明するためのフローチャー
トである。

【図２４】多値検出を説明するための信号波形を表す図
である。

【図２５】読み出しのための印加パルス波形を表す図で
ある。

【図２６】ＴＦＴ型液晶の１画素を表す等価回路図であ
る。

【図２７】液晶１画素の静電容量を検出する別の信号波
形を表す図である。

【図２８】多値検出を説明するための別の信号波形を表
す図である。

【図２９】従来の画像入力一体型表示装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

１００装置本体１０１画像入出力パネル１０２画像入出力デバイス１０３セグメント電極駆動回路１０４コモン電極駆動回路１０５制御回路１０６駆動制御回路１０７表示制御回路１０８読出回路１０９照明光制御回路１１０照明光発生部１１１照明光制御部１１２照明光拡散部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野村敏男大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者谷口芳和大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の波長の光の照射によって第１の分
子構造に変化し、第２の波長の光の照射によって第２の
分子構造に変化する光応答性分子と該光応答性分子の分
子構造の変化に対応して配向状態が変化する液晶分子と
が２枚の透明基板の間に封入された液晶セルと第１の電
極群と第２の電極群とからなる画像入出力デバイスと、第１の電極群を駆動する第１の電極駆動手段と、第２の電極群を駆動する第２の電極駆動手段と、第１の波長の光及び第２の波長の光を上記画像入出力デ
バイスに照射する照明手段と、第１の電極群に印加されたパルス電圧に応じて第１の電
極群と第２の電極群の交点に対応する箇所の静電容量を
読み出す読出手段と、第１の電極駆動手段と第２の電極駆動手段と上記照明手
段と上記読出手段とを制御して、画像表示時には、第１
の波長の光を照射して第１の電極群と第２の電極群の交
点に対応する箇所の上記液晶分子の配向状態を変化させ
て上記画像入出力デバイスに第１の画像を表示し、画像
入力時には、第２の波長の光を照射して上記画像入出力
デバイスに第２の画像を入力してから第１の電極群にパ
ルス電圧を発生して第１の電極群と第２の電極群の交点
に対応する箇所の静電容量を読み出して第２の画像を読
み出す制御手段と、を備えたことを特徴とする画像入力
一体型表示装置。
【請求項２】請求項１に記載の画像入力一体型表示装
置において、上記光応答性分子は、少なくとも一方の透
明基板に固着されていることを特徴とする画像入力一体
型表示装置。
【請求項３】請求項１に記載の画像入力一体型表示装
置において、上記液晶分子は、高分子液晶と低分子液晶
の混合体からなり、該混合体と上記光応答性分子とが上
記液晶セルに分散されていることを特徴とする画像入力
一体型表示装置。
【請求項４】請求項１に記載の画像入力一体型表示装
置において、第１の電極群が一方の透明基板上に形成さ
れ、第２の電極群が他方の透明基板上に形成されている
ことを特徴とする画像入力一体型表示装置。
【請求項５】請求項１に記載の画像入力一体型表示装
置において、第１の電極群と第２の電極群とが一方の透
明基板上に形成され、第１の電極群と第２の電極群との
交点にスイッチング素子が形成され、共通電極が他方の
透明基板上に形成されていることを特徴とする画像入力
一体型表示装置。
【請求項６】請求項１に記載の画像入力一体型表示装
置において、上記読出手段は、上記静電容量から所定時
間後の電圧を検出する電圧検出手段と、検出された電圧
と所定電圧との大小比較をする電圧比較手段と、からな
ることを特徴とする画像入力一体型表示装置。
【請求項７】請求項１に記載の画像入力一体型表示装
置において、上記読出手段は、上記静電容量から電圧を
検出する電圧検出手段と、検出された電圧が所定電圧に
到達するまでの時間を計時する計時手段と、からなるこ
とを特徴とする画像入力一体型表示装置。
【請求項８】請求項１に記載の画像入力一体型表示装
置において、上記照明手段は、上記画像入出力デバイス
に入力された第２の画像を表示するために上記光応答性
分子の状態を変化させない第３の波長の光を照射するこ
とを特徴とする画像入力一体型表示装置。
【請求項９】請求項１に記載の画像入力一体型表示装
置において、上記照明手段は、第１の波長の光と第２の
波長の光を照射する光源が共用され、第１の波長の光と
第２の波長の光とを分離する光波長分離手段を備えてい
ることを特徴とする画像入力一体型表示装置。
【請求項１０】請求項１に記載の画像入力一体型表示
装置において、上記照明手段は、第１の波長の光と第２
の波長の光を照射する光源が共用され、第１の波長の光
を一方の透明基板から照射し、第２の波長の光を他方の
透明基板から照射する導光手段を備えていることを特徴
とする画像入力一体型表示装置。