JPS59216177A - 情報保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、情報保持装置に係シ、特に書き込まれた情報
を外部装置に出力できる情報保持装置に関する。

〔発明の背景〕

従来、情報保持装置としては、表示機能と情報保持機能
とを備えたスメクチック液晶等からなる装置やＰＬＺＴ
等の強誘電性物質からなる装置が知られている。以下、
情報保持装置として、表示機能と情報保持機能とを備え
た液晶装置を例にとシ説明する。

例えば液晶装置は、ネマチック液晶、コレステリック液
晶、あるいはスメクチック液晶を用いた種々の表示原理
を利用したものが知られているが１いずれも液晶分子の
配向状態を何らかの外部場によシ変化させ、これによる
光学的性質の変化を利用して表示を達成するものである
。

これらの液晶装置の一例として米国特許第３．７９６，
９９９号″Ｌｏｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｔｈｅ
ｒｍｏ　−Ｑｐｔｉｃ　Ｓｍｅｃｔｉｃ　Ｌｉｑｕｉｄ
　Ｃｒｙｓｔａｌ　ｓｔｏｒａｇｅ、ｐｉｓｐＪ２ｙｓ
”に示されている熱書込み型液晶装置について概要を述
べる。

本装置では、第１図（ａ）に示すような二枚のガラス基
板１１．１２の内側に透明電極１３．１４’ｚ設け、こ
の間にスメクチック液晶１５を封入する。

この様な表示パネルにＡｒ（アルゴン）レーｆ’６るい
はＹＡＧ（イツトリウム・アルミニウム・ガ−ネット）
レーザなどによシ発せられたレーザビーム１６をレンズ
１７によシ集光し、表示部分１８のスメクチック液晶１
５の温度を上昇させ、一旦、等方性液晶相にする。

その後レーザビームを除去することによりスメクチック
相まで急冷すると第１図（ｂ）に示すように、液晶分子
の配向方向が乱れ、強い散乱性を示す領域工９が発生す
る。この散乱状態は安定に在線するので、任意の画像情
報書込みが達成できる。

以上で述べた表示原理に基づき、熱書込み型液晶装置は
レーザビームの走査、変調によシ、液晶素子上に任意の
画像情報を書込み、さらに電界印加も併用することによ
シ部分消去も達成できるので表示装置として優れている
。しかし、書込まれた画像情報の読出し機能がなく、情
報信号を画像として入力する表示装置としてのみ利用さ
れていた。

また、その他の情報保持装置においても、これまで情報
表示する機能しか有しておらず、情報出力装置としては
使用できなかった。

本発明者等は先に、特願昭５７−１４４７１３号。

特願昭５８−２９４５０号として、液晶の分子配向が、
電界、熱等の外部場によって変化し、液晶分子の配向が
初期状態と書込み状態で異なシ、液晶層をはさむ電極間
の静電容量の相違があることに着目し、この静電容量を
検出する手段を具備することによって情報読出し機能を
持ち、情報信号の入出力を行いうる液晶装置を提案して
いる。

ところが、これ等の従来技術に於いては、ＸＹママトリ
クス状配列される画素の静電容量を検出する際、多くと
も一行の画素の静電容量しか検出することができず、情
報保持装置の分解能を上げ、大型化しようとした場合、
パネルに書き込まれた情報を短時間では読み出すことは
できないという問題点を有する。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記欠点を除去し、スメクチック相を
有する液晶等の誘電体からなる情報保持装置に１短い時
間で情報を読み出す機能を持たし、情報信号の入出力を
行ないうる情報保持装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成する本発明の特徴とするところは、対向
面に一方の電極と他方の電極とが対向し、上記一方の電
極と上記他方の電極との対向部分が全体としてマトリク
スをなす様に形成される一対の基板と、該一対の基板間
に保持される誘電体と、任意の上記対向部分の誘電体の
静電容量を変化させる手段と、少なくとも二つの行に対
応する上記一方の電極と上記他方の電極との対向部分の
静電容量を同時に検出する手段とを具備することにある
。

ここで、「誘電体」とは電界、熱等を加えることによっ
て静電容量が変化し、さらに電界、熱等を除去した後も
その静電容量が一定の時間変化しなく、記憶される誘電
体を示し、例えばスメクチック相を有する液晶、コレス
テリック相を有する液晶、ＰＬＺＴ等が挙げられるが、
比較的低温度。

低電圧で情報の書込が可能でしかも記憶時間の長いスメ
クチック相を有する液晶を使用することが好ましい。

〔発明の実施例〕

以下、本発明をスメクチック相を有する液晶を例にとシ
詳細に説明する。

第２図は、本発明の実施例による液晶装置の全体構成図
を示したものである。画像情報書込み手段２１は、基板
の一方の電極と他方の電極との対向部分の誘電体となる
スメクチック相を有する液晶を静電容量を変化させ、液
晶パネル２２に文字。

記号などの画像情報ｔｌ−書き込むための手段である。

液晶パネル２２に書き込まれた画像情報は、電極の対向
部分の液晶に印加する時間的に変化する電圧を発生する
ところの画像情報読出し電圧発生回路２０、及び電極の
対向部分の誘電体に流れる主として変位電流を検出する
ところの画像情報検出回路２３によシ読出されて画像信
号変換回路２４に送られる。ここで得られた画像情報信
号を、例えばマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）などで構成
した外部回路２５に取シ込む。

次に各部の構成並びに動作について説明する。

液晶パネル２２の概略断面図を第３図、概略平面図を第
４図に示す。液晶パネルは、対向面に複数のＸ電極２９
、複数のＸ電極３０とが交差する様に並設さルる一対の
基板２６．２７の間に１０μｍ程度のギャップをつくり
、スメクチック相を有する液晶３１を前記基板間に入れ
てスペーサ２８で封止する。ここで、Ｘ電極２９、Ｘ電
極３０の対向部分は画素となり全体としてマトリクスを
形成している。

基板２６．２７は例えばガラス板、プラスチック板を用
いるか、もしくは観察しない方の基板を３ｉ基板などの
不透明な基板、観察する側の基板をガラス板、プラスチ
ック板などの透明基板を用いる。

また、電極として一般にネサ膜と呼ばれている酸化イン
ジウムと酸化スズの混合物、もしくは観察する側の基板
の電極には前記ネサ膜、他方の電極にはｈｔ、ｃｒなど
の金属を用いる。

しＲはアルキル基）で一般に表わされるものの混合物で
、正の誘電異方性を示し室温でスメクチック人相を呈し
、４２Ｃでスメクチック相からネマチック相へ、さらに
４５Ｃにおいてネマチック相から等方性液体相へ転移す
るものを用いる。

また、他のスメクチック人相を呈する液晶としては、４
．４’−アルコキシビフェニルカルボン酸アルキルエス
テルと４．４′アルキルシアノトランとの混合物あるい
は４−アルコキシフェニル−４′−アルキル安息香酸エ
ステル、！：Ｐ、Ｐ’　−アルキルシアノビフェニルと
の混合物などが挙げられる。

また、前記液晶に二色性色素を添加すると、表示の視角
特性が向上するため表示装置としては好都合である。

第５図は、前記したスメクチック相を有する液晶の光学
特性図を示したものである。スメクチック相を有する液
晶を加熱するとネマチック相を経て等方性液体相（０点
）に転移されほぼ透明状態となる。ここで、液晶層に十
分な電圧を印加して液晶層を冷却するとネマチック相を
経てスメクチック相（ａ点）となシはぼ透明状態となシ
この状態が保持される。

一方、液晶層に加わる電圧を０■あるいはこの近傍に設
定すると液晶分子は基板に対しランダムに配向するため
、散乱性を示すスメクチック相（ｂ点）となシ明るさが
減少し以後この状態が保持される。

なお本発明者等は、液晶Ｗｔの冷却過程において、ネマ
チック相の液晶層に加える電圧を変化させると散乱量が
変わシこのことから、表示に階調を持たせることができ
ることを確認している。また、本発明者等は、この様な
スメクチック相を有する液晶が、電界、熱等を除去した
のみもその静電客用、が、数日から数ケ月の間、殆んど
変化しないことも確認している。

電＆２９．３０とスメクチック相を有する液晶３１の界
面は、シラン系界面活性剤で処理し、初期状態でホメオ
トロピック配向、すなわち、スメクチック相を有する液
晶分子を基板に対し垂直に配向させるようにするが、水
平配向でも良い。

なお、液晶材料はスメクチック相を有する液晶ニ限ラス
、コレステリック相を有する液晶等の公知の外部場によ
って配向方向が変化し外部場を除去した後も一定の時間
、その配向方向を記憶する液晶を用いても良い。

次に画像情報書込み手段２１について説明する。

第６図、第７図は、スメクチック相を有する液晶を用い
た液晶パネルにレーザ光を照射して画像情報を書込む手
段を示したものである。

第６図は、レーザ光を任意の位置に集光できるようなレ
ーザベン３３を設けたものである。レーザペン３３は、
レーザ光を光源から導く光ファイバと集光用レンズで構
成するものまたは、半導体レーザ３４と集光レンズ３５
を一体化したもの等を用いる。本発明者等の実験では、
液晶素子面で１０ｍＷ以上のレーザパワーを集光するこ
とによシ、画像情報の書込みを達成できることを確認し
ている。

第７図は、他の画１象情報書込み手段を示したもので、
レーザ３６、レーザ光の変調を行なう変調器３７、レー
ザ光を任意の方向に偏向するＸ方向。

Ｙ方向の偏向器３８と、液晶素子面上にレーザ光を集光
するレンズ３９から構成されている。

本発明者等が用いるレーザ３６としては、例えばＹＡＧ
レーザで、その出力はシングルモードでＩＷ、　　ビー
ム拡がシ角１’ｊ：　１　ｍｒａｄ以下である。

また、変調器３７として音響光学変調器を用い、例えば
偏向器３８として′電流量により角度を制御できる平面
鏡（ガルバノメータ）を使用する。

いずれの方式においてもレーザ光は、電極２９もしくは
電極３０に吸収され電極は加熱される。

この結果、スメクチック相を有する液晶も加熱されて等
方性液体相に転移する。次にレーザ光を取シ去ると急速
に冷却されてネマチック相を経て再びスメクチック相に
転移する。この時、液晶分子の配向方向が乱れ、液晶は
外光を故乱しとの散乱状態は安定に存続するので書込み
状態となる。さらに、レーザ光が照射されない部分は、
初期状態（非書込み状態）ｆ、示し透明状態となる。

なお、液晶パネル全面を初期状態（非書込み状態）とす
るには、液晶パネル全面を加熱した後にＹ電極２９とＸ
電極３０間に直流電圧又Ｆｉ父流電圧を印加するか又は
、加熱しないで十分に高い直流電圧又は交流電圧を印加
することで目的を達せられる。

次にスメクチック相を有する液晶を用いた液晶パネルの
画像情報書込み手段の他の実施例を第８図に示す。

液晶パネル４６の構造は、第４図に示した液晶パネルと
同一である。一方の基板に形成したＹ電極の４３ａ〜４
３Ｃの一方の端子にスイッチ４２ａ〜４２Ｃを接続し、
他方の端子をＧＮＤ（ＯＶ）に接続する。

さらに、他方の基板に形成したＸ電極４４ａ〜４４Ｃに
スイッチベア４１ａ〜４１Ｃを接続する。

スイッチ４２ａ〜４２Ｃには、ヒート１ｌｆｉ４７を接
続し、スイッチベア４１ａ〜４１ＣＫは、駆動回路４０
を接続する。駆動回路４０は、選択電圧Ｖｇ及び非選択
電圧Ｖ　Ｎ　ｇを出力し、Ｖｌｌ　＜ＶＨ２（実効値）
とする。

Ｖ８は、第５図に示す特性に於いて、（ｃ点）から（ｂ
点）に移動する程度の幅圧であシ、本実施例ではＯＶあ
るいはこの近傍が選ばれる。また、ＶＨ２は、第５図に
示す特性に於いて、（ｃ点）から（ａ点）に移動する程
度の電圧であシ、第９図に示す様なパルス液に限らず、
正弦波１間欠パルス等が選ばれるが、液晶の劣化を防ぐ
ため平均値がＯＶとなる交流が望ましい。

ここで、液晶パネル４６の画素のうち斜線を施した画素
ｅ１２＋　ｅ！３＋　ｅ２１＋　ｅ２３＋　ｅ３１＋　
ｅ３２を書込み状態（散乱状態）、他の画素Ｊｌ＋　ｅ
２２＋　ｅ３３を非書込み状態（透明状態）とする場合
の、Ｘ電極４４ａ〜４４ＣとＸ電極４３ａ〜４３Ｃに加
える醒圧′ｆｆ：第９図に示す。

スイッチベア４１ａ〜４１Ｃを経てオフにした状態でス
イッチ４２ａ’ｉ一定時間だけオンし、Ｙ電極４３ａに
ヒート電圧Ｖｗを印加する。この結果、Ｙ電極４３ａは
発熱し、ジュール熱により液晶は加熱されスメクチック
相から等方性液体相に転移する。

次にスイッチ４２ａをオフにし、ヒート電圧Ｖｗを取シ
去ると液晶は急速に冷却するがこの時スイッチベア４１
ａの一方のスイッチのみをオンして非選択電圧ＶＮａ’
ｅ選択し出力する。残９のスイッチペア４１ｂと４ＩＣ
は、選択電圧ｖｌＩ（〜０）を選択し出力する。この結
果、斜線を施した画素ｅ１２＋　ｅ１３は書込み状態と
なシ、画素ａｌｌは非書込み状態となる。

以上述べた動作をＹ電極４３ｂ、４３Ｃについても順次
同様に行う。

尚、後述する様忙複数行の画素を同時に選択しても良い
。

第１０図は、画像情報の、書き込み手段の他の実施例で
あシ、第４１図はその動作タイミングを示す図である。

第１０図において、２００はＸ電極駆動回路、２１０は
、Ｘ電極駆動回路である。２１０は、Ｙ電極を加熱する
ための電圧発生源’Ｖｗを切替える２チヤンネルのスイ
ッチ素子群からなる。また、２２０は、２１０のスイッ
チが加熱電源Ｖｗを選択したときにのみオンするスイッ
チ素子群である。

本実施例では、２１０および２２０により、Ｙ電極Ｙ１
．Ｙｚ・・・・・・Ｙ３の左端子部には、第１１図に示
すよりな電圧が印加される。すなわち、時間’１　＋　
　’２・・・・・・ｔ、に、スイッチ素子は前半では加
熱電源Ｖｔｖ側を、後半で交流電圧発生源２３０をそれ
ぞれ選択する。まず、Ｙｌを選択する時間ｔｌでは、そ
の前半のｔ’ｌｌでは、選択された行電極に対応した、
２２０のスイッチ素子群の１つがオンする。したがって
、Ｙ電極は発熱し、液晶の状態は、ネマチック相を経て
、等方性液体相に遷移する。次に、ｔ１２では、２１０
を交流電圧源ｖｃに切替えると同時に、２２０のスイッ
チをオフする。また同時に、Ｘ電極駆動回路２００側か
ら、入力データ信号りに応じた±１　／　２　Ｖ　ｔの
振幅をもち、互いに位相の異なるＶ、。または、Ｖｏｔ
ｔの信号を印加する。以下同様にしてこの動作を繰返し
、Ｙ２　ｍ　Ｙａ・・・・・・Ｙおを順次走査する。し
たがって、液晶に加わる交流電界は、第１１図のＹＩ　
Ｘ＋、’Ｙｔ−Ｘｊのようになる。すなわち、ｊ１２＊
　ｆ２２・・・・・・Ｌ２時の液晶層が冷却するときの
電界印加の状態でその表示状態が定まる。本実施例では
、非選択のＹ電極に常時±１　／　２　Ｖ　＊の交流電
圧が印加されるが、非選択のＹｔ極は加熱されていない
ので、表示状態の変化は起こらない。

本実施例では、ＸおよびＹ電極の交流電圧としてそれぞ
れ±１　／　２　Ｖ　ｔの電圧波形を用いたが、第１２
図に示すように単一電源を用いた場合でも、上記と全く
同等の効果が得られる。

次に画像情報を読み出す方法の原理を説明する。

前述した様に、本実施例に用いるスメクチック相を有す
る液晶は正の誘電異方性を示す。すなわち、液晶分子の
長軸方向の比誘電率ε／と短１方向の誘′醒率ε上との
関係はｉ／）ε上となっている。

従って、これまでに述べた非書込み状態では液晶分子は
電極に対して垂直に配向し、液晶層の比誘電率は、液晶
分子の長軸方向の比誘電率ε／にほぼ等しい。

また、書込み状態では、液晶分子の配向方向が著しく乱
れておシ、仮に配向方向が完全にランダムであると仮定
すれば、液晶層の比誘電率は、ε／と液晶分子の短軸方
向の比誘電率ε上の三次元的な平均値−！−（ε／＋２
ε工）に近くなり、ε／より小さな値になる。

ここで、第８図に示されるマトリクス状に配置される画
素ｅ１１”ｅ３３を一種のコンデンサと考えると、液晶
パネル４６は、第１３図に示すように、コンデンサ群２
２とみなすことができる。

このとき、各々の画素は、電極間に誘電体である液晶層
が満されたものであるから、前記したように、督込み状
態あるいは非書込み状態でその分子配向が異なることに
起因した誘電率のちがいによって、その静電容量が異な
る。

したがって書込み状態の画素の静電容量Ｃｗと非書込み
状態の画素の静電容ｆｉｇ　ＣＮＷは異なる。前記した
ように例えば、正の誘電異方性をもつ液晶材料を用い、
非書込み状態では垂直配向する場合ではＣＷ＜ＣＮＷと
な如、その比は、 となる。本発明者等は、ε／＝１２．　ε上＝４．７の
液晶材料を用いて静電容量を測定した結果、ＣＮＷ／　
Ｃｗ　＝　１．４８となシ（１）式による計算値の１．
６８に近い値であることを確認している。

また、正の誘電異方性をもつ液晶材料を用い、初期配向
を水平配向とした場合、ＣＷ＞ＣＮＷとなる。

以上に述べたように、書込み状態の画素と非書込み状態
の画素とでは、静電容量が異なるので、その静電容量の
ちがいを電気的に読出すことによって、書込まれた情報
を認識し外部装置に出力することができる。

次に第２図に示した画像情報読出し電圧発生回路２０、
画像情報検出回路２３、画像情報信号変換回路２４の実
施例について説明する。

第１３図は、画像情報読出し方法の一つの実施例を示し
たものである。液晶ノくネル２２は画素ｅ１１”’８３
９をコンデンサの等何回路で表わしたものである。電極
は、Ｘ電４ｒｉ２ａ〜２１とＹ電極４ａ〜４Ｃからなる
。

選択スイッチ９ａ〜９Ｃは、走査回路５１からの制御信
号Ｌ　１−　Ｌ　ｓによって静電容量の読出し電圧Ｖｎ
、または時間的に安定な′ｒＧ：圧Ｖｓｓを加える。

ここでは、画素の中でｅ！ｉｏ　Ｃ１４ｒ　Ｃ１７の画
像情報を同時に読出すものとした。このため、Ｙ電極４
ａには、画像情報読出し電圧発生回路２０の電源回路５
２の読出し電圧Ｖｎを加える。他のＸ電極４ｂ、４Ｃは
定電圧源５３の出力である時間的に安定な電圧Ｖ　ｓ　
１を加える。

また、Ｘ電極２８〜２１には、遡択スイッチ８ａ〜Ｂｉ
ｂ接続する。この選択スイッチの一方の端子は、定電圧
Ｖ　Ｂ　Ｚを発生する定電圧源５４に接続するが、他方
の端子は選択スイッチ８ａ〜８Ｃ，ｇｄ〜８ｆ、８ｇ〜
８１を共通に接続し、各々を電流−電圧変換回路５５ａ
〜５５０に接続する。

さらに、静電容量判別回路５６ａ〜５６Ｃを前述した電
流−電圧変換回路５５ａ〜５５Ｃに接続する。ここで得
られた情報信号り、〜Ｄ、ｔシフトレジスタ５８ａ〜５
８Ｃに入力しさらに、シフトレジスタ５８ａ〜５８Ｃの
出力をシフトレジスタ５９ａ〜５９Ｃに加える。

選択スイッチ８ａ〜８１は、選択回路５７からの制御信
号０１〜Ｃ３によって、Ｘ電極２ａ〜２１に定電圧Ｍｕ
を印加するか又は、Ｘ電極２ａ〜２１に流れる電流を出
力するかのいずれかを行う。

第１３図では、Ｘ電極２ａ＊　２ｄ＊　２ｇが、電流−
電圧変換回路５５　ａ、　５５　ｂ、　５５　Ｇにそれ
ぞれ接続され、他のＸ電極２ｂ、２Ｃ，２ｅ。

ｚｒ、ｚｈ、　２１は定電圧源５４に接続されている。

このような本実施例では、電極に流れる電流を選択する
スイッチを複数のブロック（第１３図では３つのブロッ
クＩ、ｎ、ＩＩＩ）に分割したところに特徴がある。

また、本実施例では、画素ｅｌｆ”Ｃ３９に流れる電流
の中で主として変位電流の大小を判別し、静電容量を検
出することに特徴がある。

第１４図、第１５図は、電流−電圧変換回路５５ａ〜５
５Ｃ及び静電容量判別回路５６ａ〜５６Ｃの具体的な一
例を示したものである。さらに、第１６図は、第１４図
及び第１５図の各部の電圧波形を示したものである。

第１４図、第１５図において画素を静電容量Ｃと見なし
電極４ａに読み出し電圧を印加すると電極２ａには、変
位電流ｉが流れる。

第１６図は、画素ｅｌｆの静電容量を読出す時の様子を
示したものである。ここでは、画素ｅｌｌｙ’ｅｚｌ＋
　ｅｓｔ　（７）静電容量をＣ１１＋　Ｃ２１ｔ　Ｃ３
１とした。

及び配線抵抗ｒ２が十分小さいとすると、電流−電圧変
換回路５５に流れる変位電流ｉは、短時間でに−０１１
の値に飽和する。　ｅ 今、第１６図（ｂ）に於いて、Ｃｏ”Ｃ２１＋Ｃ３１と
すると、 となシ、式ｆ２１．　（３１からラプラス変換等によっ
て、変位電流１（ｔ）を求めると、 となる。ここで、 とすると、 である。式（４）よシ、ｊ　（ｔ＝Ｑ　）　＝０．　ｉ
　（ｔ＝ｏｏ）＝に−Ｃ１□となシ、飽和時の変位電流
ｉは、Ｋ−Ｃ１１となって、他の静電容１ｉＣｏ　（＝
Ｃｓ＋ｌ＋Ｃ５ｘ）電極の配線抵抗ｒ１　＋　　’２に
は依存しなく、クロストークによる電流の影響がないこ
とがわかる。

従って、第１６図（Ｃ）に示す様に、変化電流ｉを検出
することによって、書込み状態の画素の静電容量Ｃｗと
非書込み状態の画素の静電容量ＣＮＷとの検出が可能と
なシ、短時間に画像情報を読み出すことができる。

尚、過渡状態での変位電流１を検出し画像情報の読み出
しを行なっても良いが、第１６図（Ｃ）に示す様に、変
位電流ｉが飽和し、安定した後に変位電流ｉを検出した
方が、検出精度が向上する。

さらに、変位電流ｉの検出は、読み出し電圧ＶＲの上昇
時あるいは下降時のいずれでも良い。

また、「時間的に変化する読み出し電圧ＶＲＪは、ｄｖ
／ｄｔが一定な（＝Ｋ）電圧以外、例えば、正弦波電圧
等を用いても、静電容量を検出することは可能であるが
、式（４）かられかるように、ｄｖ／ｄｔは一定（二Ｋ
）の方が、検出し易い。

この様なｄｖ／ｄｔが一定な電圧としては、第１６図（
Ｃ）に示すようなランプ状部圧の他に三角波電圧等が挙
げられる。

なお、液晶分子の配向状態は、特定のしきい値以上の電
圧が印加されたとき変化するので、静電容量を検出する
ために印加する読み出し電圧Ｖｉ、は、液晶のしきい値
以下の電圧値にすることが好ましい。

電流−電圧変換回路５５ａ〜５５Ｃは、前記した変位電
流ｉを電圧に変換するもので、オペアンプ６１及び抵抗
で構成する。

また、静電容量判別回路５６ａ〜５６Ｃは、コンパレー
タ６２で構成し、オペアンプの出力Ｖ。

と基準電源６３で発生する基準電圧Ｖｅｓｔとを比較す
る。

ここで、オペアンプ６１の出力Ｖ、は、第１６図（Ｃ）
に示す様に画素が書き込み状態である場合ＶＷ、画素が
非書き込み状体でＶＮＷとなる。そこで、Ｖａとｖｔｓ
ｔとをコンパレータで比較すると、コンパレータの出力
Ｄ１は、書き込み状態で″′Ｈ″レベル、非書き込み状
態でパＬ＃レベルとなる。

次に第１３図に示した回路の動作を第１７図を参照して
説明する。なお、ブロックＩと■の画素Ｊｌ　　慶　ｅ
１２　　＋　　ｅ！３　　＋Ｊ７　　＊　　Ｊ８　　＊
　　ｅ１９　　ｒ　　ｅ２１　　Ｉ　ｅ２２ｅｅ２３　
＊　ｅ２７　＋　ｅ２８　Ｈｅ２９　ＩＣｌ１　＋　ｅ
３２　＋　ｅ３３＋　ｅ３７＋ｅ３８　＋　ｅ３９　を
非書き込み状態、ブロックＨの画素ｅ１４　ＩＣｌ３　
ＩＪ６　ｅ　ｅ２４　＋　ｅ２５　＋　ｅ２６　＊　ｅ
３４　ＩＣｌ３　＋　ｅ３６を書き込み状態とする。

今、選択スイッチ９ａ〜９ｃに加える制御信号Ｌ１〜Ｌ
３が′Ｈ”レベルの時、選択スイッチ９ａ〜９Ｃは、読
み出し電圧ＶＲを選択するものとすると、Ｙ電極４ａ〜
４ｃには、３クロツクの読み出し電圧が順次加わること
になる。

一方、選択スイッチ８ａ〜８１に加える制御信号Ｃ１〜
Ｃ３が″′Ｈ＃レベルの時、選択スイッチ８ａ〜８１は
、Ｘ電極２ａ〜２ｉＫ流れる変位電流ｉを電流検出回路
１４ａ〜１４ＣＫ出カするものとすると、電流−電圧変
換回路５５ａには、ブロックＩの画素の変位電流が入力
される。さらに、電流−電圧変換回路５５ｂには、ブロ
ックＨの画素の変位電流が入力され、さらＫは、電流−
電圧変換回路５５Ｃにはブロック■の画素の変位電流が
入力される。

例えば、ｊｏ”ｊ３の時間について見ると、１ｏ−１，
では、電流−電圧変換回路５５ａの出力Ｖ、の大きさは
、画素ｅ１１の静電容量で定まる。

さらに、電流−電圧変換回路５５ｂの出力ｖｌ、の大き
さは、画素ｅ１４の静電界−：で同時に決まシ、さらに
は、電流−電圧変換回路１４ｃの出力Ｖ。

の大きさは、画素ｅ１７の静電容量の大きさで同時に決
まる。

即ち、同時に３行の画素ｅｌｌ　＊　ｅ１４　＋　ｅ１
７の静電容量を検出するととＫなる。

同様にｔ１〜ｔ２では、ｖａ　ｒ　Ｖ　ｂ　ｓ　Ｖ　ｅ
の大きさは、それぞれ、画素ｅ１□＋ｅ１５＋　ｅ！ｌ
ｌの静電容量の大きさで同時に決まハさらにｔ２〜ｔ、
では、それぞれ画素ｅ１３　＋ｅＩ６＋ｅ１９の静電容
量の大きさで同時に決まる。

以上によシ得られた各電流−幅圧変り回路の出力ｖ１〜
ｖ６を静電容量判別回路５６８〜５６ｃに入力すると、
Ｄａ〜Ｄ１の画像情報信号が得られる。

画像情報信号り、〜Ｄ０をクロック信号ＣＰｌに同期し
てシフトレジスタ５８ａ〜５８Ｃに取シ込んだ後にラッ
チ信号ＬＡのタイミングでシフトレジスタ５８ａ〜５８
Ｃの出力を同時にシフトレジスタ５９ａ〜５９Ｃに入力
する。

以上述べた動作を３回だけ繰り返す。

一方、シフトレジスタ５９ａ〜５９Ｃにシフト機能を持
たすことで、シフトレジスタ５９ａの出力ＤＯは、クロ
ック信号ＣＰ２に同期してｅｌｌ・・・・・・ｅＩ９ｙ
ｅ２１・・・・・・ｅ２９＋　ｅ３ビ・・・・・ｅ３９
　の順序で各画素の静電容量で決まる値となる。

このように、画素を複数のブロック単位に読み出すこと
で読み出し動作の高速化が図れる。

第１３図の実施例では３つのブロックに分割して同時に
３行の画素の静電容量を検出したが、２つのブロックで
も、更に４つ、５つ・・・のブロックに分割しても良い
。

第１８図は、これまで説明した情報の一書込み及び読み
出し回路を一体にしたときの一実施例を示したものであ
る。

Ｘ電極ｘ、、ｘ２．・・・Ｘ３に選択スイッチ１０３１
〜１０３．を接続する。選択スイッチの一方の入力端子
には、Ｘ電極駆動回路１０４を接続し、他方の入力端子
には選択スイッチ（図示せず）ｆ、介して画像情報検出
回路２３、及び画像信号変換回路２４を接続する。

Ｙ電極Ｙ１　、　Ｙ２　＋・・・Ｙ、の一端には、選択
スイッチ１０２１〜１０２１Ｉｌを接続する。この選択
スイッチの一方の入力端子には、Ｘ電極駆動回路１００
を接続し、他方の入力端子には、画像情報読出し電圧発
生回路１０１を接続する。

さらにＹ電極Ｙｌ　＋　Ｙ２　ｒ・・・ＹＩ、、の他端
には、スイッチ１０６１〜１０６ゆを接続する。

ここで、画像情報を書込む時は、選択スイッチ１０２１
〜１０２．は、Ｘ電極駆動回路１００を選択し、一方、
“選択スイッチ１０３１−１０３゜は、Ｘ電極駆動回路
１０４を選択する様にする。

また、本実施例に於いてはレーザ光による書込み全併用
することができ、スイッチ１０６１〜１０６１は、第６
図、第７図で示したレーザ光による書込み時には、全ス
イッチをオフ状態にし、第８図で示した電極の発熱によ
る書込み時には、全スイッチをオン状態にする。

一方、情報の読出し時には、選択スイッチ１０２１〜１
０２ｍ及び１ｏ３１〜１ｏ３！ｌは、それぞれ静電容量
読出し電圧発生回路１０１及び画像情報検出回路１０５
を選択するようにする。

また、このときスイッチ１ｏ６！〜１ｏ６ｆｆｌは、オ
フ状態とする。

本実施例によれば、電極の発熱によって、外部回路から
任意の画像を液晶パネルに書込み衣示し、観察者、ユー
ザーが、レーザーベンによって、任意に情報を追加、修
正、削除したシし、がっ、その情報を読み出して、外部
回路へ出力することが可能となる。

第１９図は画像情報読出しの他の実施例を示したもので
ある。

液晶パネル２２の一方の電極１２４（以下Ｘ電極と呼ぶ
）ｆ：２つのブロックに分割し、かつ他方の電極１２５
（以下Ｙ電極と呼ぶ）をそれぞれ共通に外部あるいは、
内部で接続して、２行の画素の静電容量を同時に検出す
る。

読み出し走査回路２０Ｉ′ｉ、選択スイッチ９ａ〜９Ｃ
と読出し電圧ＶＢを発生する電源回路５２と水平走査回
路５１と時間的に安定な電圧Ｖｌｌ（０■も含む）を出
力する定電圧源５３で構成している。

一方、画像情報検出回路２３ａば、選択スイッチ８ａ〜
８Ｃと垂直走査回路５７ａと時間的に安定な電圧Ｖｔｒ
２に出力する定電圧源５４ａと電流−電圧変換回路５５
ａとコンパレータより構成される静電容量判別回路５６
ａで構成している。

さらに、画像情報検出回路２３ｂは、前記した画像情報
検出回路２３ａと同一構成である。

第２０図は、第１９図の動作をタイムチャートで示した
ものである。ここでは、Ｙ電極１２５　ａ　ｍ１２５ｄ
を同時に選択した時の動作を示す。

このため、水平走査回路５１からの制御信号Ｌｌ　を１
Ｈ＃レベル、Ｌ２とＬ３を６Ｌ”レベルにして、Ｙ電極
１２５ａ、１２５ｄに読み出し電圧ＶＲを印加し、他の
Ｘ電極１２５ｂ、１２５Ｃ。

１２５ｅ、１２５ｆにバイアス電圧Ｖｕｅ印加する。

一方、垂直走査回路５７ａからの制御信号Ｓｌ〜Ｓ３を
順次″′Ｈ″レベルにしてＸ電極に流れる変位電流を順
次電流−電圧変換回路５５　ａ　、　５５ｂに加える。

この結果得られるＣ　Ｐｓｔ　、　ＣｐＨ２信号と基準
電圧ＶＲＩＦとを比較することで画像情報信号ＣＰＤＩ
。

ＣＰＤ２が得られる。

図では示していないが、第１３図に示すと同様にＣＰＤ
ｌ、ＣＰＤ２信号を例えばシフトレジスタを介すること
で外部回路に取シ込むことができる。

この様に、２つのＸ電極に同時に読み出し電圧ＶＲを加
えて２行の画素の静電容量を読み出すことが可能となる
。また、Ｘ電極を２ブロツクに分割して電極の配線抵抗
を小さくし変位電流の応答を速くしたことから静電容量
の高速読み出しが更に容易となる。

第２１図は、画像情報の読み出しの他の実施例である。

第１９図と異なるところは、各々のＸ電極に電流−電圧
変換回路５５及び靜−４８量判別回路５６を設け、−２
イン毎に静電容量を読み出すようにしたことで、前述し
たのと同様な効果がある。

第２２図は、情報の書込み及び読み出し回路を一体にし
たときの他の実施例を示したものである。

Ｘ電極１２５には、選択スイッチ１１８ａ〜１１８Ｃを
接続するとともに、一方の入力端子には、書き込み走査
回路１００を接続し、他方の入力端子には、読み出し走
査回路２０を接続する。

さらに、Ｘ電極１２４には、選択スイッチ１０３ａ〜１
０３ｆを接続する。そして、各選択スイッチの一方の入
力端子には、Ｘ電極駆動回路１０４ａ、１０４ｂを接続
し、他方の入力端子には、画像情報検出回路２３ａ、２
３ｂを接続する。

ここで、情報の書き込み動作を説明する。第２３図は、
スメクチック液晶の加熱、冷却の各過程とＸ電極１２４
及びＸ電極１２５の印加電圧の様子を模式的に示したも
のである。この時、第２２図に示した選択スイッチ１１
８８〜１１８Ｃは、書き込み走査回路１００を選択しさ
らに、選択スイッチ１０３ａ〜１０３ｆは、Ｘ電極駆動
回路１０４ａ、１０４ｂを選択するようにする。

レーザ光を一定時間Ｔｏだけ液晶素子に照射するとレー
ザ光は電極１２４又は１２５に吸収されて電極が発熱す
る。この結果、スメクチックを有する液晶は加熱されて
スメクチック相から等方性液体相に転移する。

次にレーザ光を除去すると、液晶層は、急速に冷却され
て等方性液体相からネマチック相を経てスメクチック相
に転移する。

この時、Ｘ電極１２４とＸ電極１２５に加える電圧Ｖｘ
、Ｖｙを同相にして、両電極間の電圧をＯＶとすると、
液晶分子は、基板に対しランダムに配向するため外光を
散乱する。

また、Ｘ電極１２４とＸ電極１２５に加える電圧を逆相
にして、両電極間の電圧を士Ｖｏの交流電圧とすると、
液晶分子は、基板に対しほぼ垂直に配向し、はぼ透明状
態となる。

この場合、本発明者等は、液晶素子をほぼ透明状態にす
る時のＶｏ値（しきい値電圧）は、３〜５Ｖであること
を確認している。

さらに、スメクチック相を有する液晶を加熱しないでＶ
ｏ≧５０〜６０Ｖにすると液晶素子は、はぼ透明状態に
なることを確認している。

第２４図は、情報の書き込み及び読み出し回路を一体に
したときの他の実施例を示したものである。第２２図と
異なるのは書き込み動作である。

そこで、情報の書き込み動作を第２５図を用いて簡単に
説明する。

例えば、書き込み状態にするには、選択スイッチ１０３
ａ〜１０３ｆｆ：オープン状態、スイッチ１０６ａｔオ
ン状態にする。ここで、Ｘ電極１２５ａ、１２５ｄｌＣ
Ｆｉ、書き込み走査回路１００で発生するヒート電圧Ｖ
ｗ’ｉｒ印加する。この結果、Ｘ電極１２５ａ、１２５
ｄは、加熱され、その後急速に冷却する。スメクチック
相を有する液晶も同様に加熱されて冷却されるが、この
冷却過程で、Ｘ電極、Ｘ電極を例えばＯｖと同電位にす
るとスメクテツク相を有する液晶は散乱状態となる。

逆に非書き込み状態にするには、前記した冷却過程で、
スイッチ１０６ａをオフ状態にした後に、Ｘ電１に、Ｙ
電極に位相の異なる電圧値がＶｏのノくルスを加える。

これにより、スメクチック相を有する液晶は、はぼ透明
状態となる。

なお、Ｖｏの値は、スメクチック相を有する液晶が加熱
されて相変化を起さずにしかも、前記したしきい値電圧
以上になるように設定する。

第２６図は、情報の書込み及び読み出し回路を一体にし
たときの他の実施例を示したものである。

書き込み走査回路１００、読み出し走査回路１０１、Ｘ
電極駆動回路１０４ａ、１０４ｂ及び画像情報検出回路
２３ａ、２３ｂはそれぞれ第２４図に示した各回路と同
様な動作をする。

また、液晶パネル５７のＸ′醒極は、３分割されてお９
さらに、各ブロックのＹ電極は共通に接続される。

つまり、３行の画素の静電容量が同時に検出される。尚
、２行、３行に限らず、４行以上の画素の静電容積を同
時に検出しても良い。

第２７図は、情報の書込み及び読み出し回路を一体にし
たときの他の実施例を示したものである。

書き込み走査回路１００、読み出し走査回路１０１、Ｘ
電極駆動回路１０４ａ、１０４ｂ、及び画像情報検出回
路２３ａ、２３ｂは、第２４図に示した各回路と同じ動
作をする。

本実施例では、隣接する２行の画素の静電容量が同時に
検出されるが、これに限らず、隣接する３行、４行・・
・の画素の静観容量全同時に検出しても良い。

いずれの実施例の場合も、複数の液晶画素の静電容量ｆ
同時に読み出せることから高速の情報読み出し動作が可
能となる。

尚、本実施例に於いては、スメクチック相を有する液晶
を例にとって説明したが、前述の様に、コレステリック
相を有する液晶、ＰＬＺＴ等の電界。

熱等を加えることによって静電容量が変化し、さらに電
界、熱等を除去したのちもその静電容量が一定の時間変
化しなく記憶される誘電体であれば、本発明は適用でき
うる。

また、誘電体を静電容量を変化させる手段としては、加
熱手段に限らず、電界手段、電流手段等のその誘電体の
静電容量を変化させる手段であれば良い。

また、静電容積を検出する手段としては、今まで述べた
様な、時間的に変化する読み出し電圧を印加して、変位
電流を検出する方法以外に、例えば、特願５７−１４４
７１３号に示される様に、画素に電流を流して、インピ
ーダンスの変化を検出する方法等がある。

また、基板に形成した電極の一部又は全面をＣｒ＋ｋｔ
等の金属にすることで、電極抵抗を低くでき、検出する
変位電流の立上シ及び立下シ応答時間を短縮することが
可能となシ高速読出しに好適である。

〔発明の効果〕

以上述べた様に、本発明の寺中寺峰会によれば、スメク
チック液晶等の誘電体からなる情報保持装置に、短い時
間で高速に情報を読み出す機能金持たし、情報の入出力
を行ないつる情報保持装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の液晶表示装置を示す図、第２図は本発明
の一実施例の装置全体の構成図、第３図。 第４図は本発明の実施例に用いる液晶パネルの構造図、
第５図は本発明の実施例に用いる液晶の温度特性図、第
６図から第１２図は、画像情報書込みの実施例を示す図
、第１３図から第１７図は画像情報読出し動作の実施例
を示す図、第１８図は情報の書込み、読出しを一体にし
た実施例を示す図、第１９図から第２１図は画像情報読
出し動作の他の実施例を示す図、第２２図から第２７図
は画像情報読出し動作の他の実施例を示す図である。 ４．２９，４３．Ｙ、、１２４・・・Ｙ電極、２゜ａ　
Ｏ，４４，Ｘ、　、　　１２４−ｘｔｒ、極、２６．２
７・・・基板、４６．２２・・・液晶パネル、３１・・
・スメクｔｌｍ （ａ−）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　（ぶ）２ｍ 娠攬− 第１超 （ｆｌＬ〜″′　　　　　Ωｒｅ−ｒｔｃＪｒｌｌ−Ｊ
Ｊ”　　　　　　　、１−ｄａ−４６６貸沼υｍ間 Ｐ２ 窮ｔｇ（ＺＪ Ｌθ 、？ＪＪ 第、。ａ →ｌ 葛ｚｓ（ＺＪ 害き詠み　　　　　　　　社をｙ込み 茗九ｄ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、対向面に一方の電極と他方の電極とが対向し、上記
   一方の電極と上記他方の電極との対向部分が全体として
   マトリクスをなす様に形成される一対の基板と、該一対
   の基板間に保持される誘電体と、任意の上記対向部分の
   誘電体の静電容量を変化させ２手段と、少なくとも二つ
   の行に対応する上記一方の電極と上記他方の電極との対
   向部分の静電容量を同時に検出する手段とを具備するこ
   とを特徴とする情報保持装置。