JPS60181828A - 画像情報装置 - 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１士、画像情報装置に係り、特にスメクチック相
を有する液晶などの有する熱・電気−光学効果を利用し
た表示体の画像情報装置に関する。

〔発明の背方１〕 液晶の熱・電気−光学効果を利用した画像情報装置は、
米国特許第３，７９６，９９９号あるいは、第３．８３
６，２４３号に詳しく記述されている。

これらの装置は、液晶材料（例えばスメクチック相を有
する液晶）が封入されているセルに、レーザ光を１！侃
射して、任意の部分を局部的に加熱し、該ｌ夜晶物質の
相転移温度以上に一旦昇温する過程、及びこれに続く冷
却過程において、電界印加の有無により、冷却後の液晶
層の光学的性質を制御し、表示を達成する過程をもつも
のである。

第１図は、スメクチック相を有する液晶の熱・′醒気−
光学効果を説明するものである。初期状態では、液晶分
子は整然と並び透明状態である。この状態からレーザ光
等によって加熱し、等方性液体相になるまで温度を上げ
、冷却する。このとき、液晶に′醍界Ｅを加えると、元
の状態（透明）に戻るが、電界Ｅを加えないと、散乱状
態となり千）込みすることができる。

第２図は、前述した原理を利用したａり高表示パネルの
一例を示す図であるｏ（Ｔｈｅ　Ｄｉｒｅｃｔ　Ｖｉｅ
ｗＭａｔｒｉｘ　Ａｄｄｒｅｓｓｅｄ　Ｓｍｅｃｌ　ｉ
ｃ　Ａ　Ｌ、　Ｃ，Ｄ　Ｐａｎｅｌ°′１９８２　Ｉｎ
ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｒ＋ｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｏｎ
ｆｅｒｅ４１ｃｅ（１９８２）エ スイッチ３を閉じ、電源２により電流を基鈑２２設けら
れたヒート電極１に流して、ジュール熱を発生させる。

この熱により、ヒート′ｉ′に￥、電極に接する部分の
液晶層２５の温度を上げ、等方性液体相にする。次にス
イッチ３を開き、通電を止めると液晶は自然冷却する。

この時に電極１と対向基板２１にある電極４間に列電極
駆動回路３１から電圧Ｖを選択的に印加すると、電圧が
加わった部分の液晶層は元の透明状態になシ、加わらな
か看 った部分の液晶層は散乱になる。以上の原理により、光
学情報を表示することができる。

さて、液晶の冷却過程における電圧Ｖと光学的透過光強
度Ｔの関係は、第３図に示す関係がある。

図において、Ｖ　ｔ　ｈ　をしきい電圧、Ｖａａｔ　を
飽和電圧と呼ぶが、良好な表示品質を得るためには、こ
の飽和電圧Ｖ　ａ　ａ　ｔよシ高い電圧で駆動する。ス
メクチック液晶の場合には、一般に従来のＴＮ（Ｔｗｉ
ｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶に比べてこのｖ、１
゜が高い傾向にある。したがって、従来の列電極駆動回
路では、十分な透過光強度が得られない。又、十分な透
過光強度を得るためには、耐圧の高い回路素子をＩｌｌ
いなければならず、回路の小形化が図れない。さらに、
表示しだ画像情報の読出しを行なうためには、列電極ｊ
枢動回路として、双方向アナログスイッチでなければな
らないという制約がある。

〔発明の目的〕

本発明は、小形化が図れる画像情報装置を提供すること
にある。

〔発明の概要〕

本発明は、光学情報の書込み時においては走査側よりバ
イアス電圧を印加して選択的に電圧が印加できるアナロ
グスイッチで構成し九列電極駆動回路の低電圧化を図る
と共に、表示情報の読出し時には上記列電極駆動回路に
より、表示情報を読出せるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例では、まず光学情報を表示する（書込み
）場合の駆動回路例について述べ、次にこの回路と表示
された画素情報を読出す回路を一体化した回路例につい
て述べる。

第４図は、スメクチック相を有する液晶を用いた表示装
置の駆動回路である。ここでは、説明を簡単にするだめ
液晶パネルとして４×４のマ）　ＩＪクスセルを用いて
説明する。液晶パネルは電流によるジュール熱で液晶層
を加熱し、その後の冷却過程で電界を印加して１行の書
込みを完了する。

そして、この動作を順次行なう線順次走査方式で駆動す
る。

２６は液晶パネルを模式的に表わしたもので、第２図と
全く同様、行電極１と列電極４は上下のガラス基板間で
マトリクス状に配置され、基板間には熱・電気−光学効
果を有するスメクチック相を有する液晶材料が封入され
ている。画像情報は、行および列“Ｋ　ｆｉｔの交点に
おける透明状態と散乱状態により表示される。２は、液
晶層を加熱するだめの電圧源、３４．３５はバイアス用
の電圧源である。寸だ、３７および３８は、画素の透明
散乱状態を決めるだめの列電極信号電圧源であり、バイ
アスＭＥ、ＦＥ　Ｖ　、。に対して逆位相の選択電圧■
。

と、同位相の非フペ択電圧Ｖ　Ｎ　Ｉを発生ずる。

行電極駆動回路３３は、電源側を共通にした複数のスイ
ッチ素子３から成シ、該スイッチ素子３の他方の端子は
、行電極１のそれぞれに接続している。７゛仮晶の加熱
条件から、これらのスイッチ素子３は、高５１１圧、太
Ｔｌが流に耐えられるように、例えばＰＮＰトランジス
タなどで構成する。スイッチ素子３の共通部はさらに２
つに分岐して、一方はスイッチ素子３９を介して正のバ
イアス電圧源３４に、他方はスイッチ素子４０を介して
加熱電圧源２に接続する。

行電極１の他端は、共通に接続して、スイッチ、− 素子３６を介して負のバイアス電圧源３５に接続する。

加熱時は、スイッチ素子４０．行電）飢駆動回路３３内
のスイッチ素子３おＸびスイッチ素子３６の組合せによ
り、行電極のうちの１行を選択して、通電加熱する。ま
た、書込み時のバイアス電圧■１．の印加は、スイッチ
素子３９と３６により行なう。

一方、列電極駆動回路３１は、２チヤンネルの選択アナ
ログスイッチ３１で構成し、データ信号りの値によシ、
選択電圧Ｖ＃あるいけ非遮択電圧ＶＮ、のいずれか一方
をフ可択し、線順次で一斉に出力する。この列電極駆動
回路３１の出力は、その表示原理から、大電流を必要と
しないので、例えば集積度の高いＣＭＯＳアナログスイ
ッチなどで構成する。

第１３図は行電極１の駆動に用いるスイッチ素子をさら
に具体的な回路素子で表わしたものである。スイッチ素
子３９．４０および行電極駆動回路３３のスイッチ素子
３けＰＮＰトランジスタで構成し、スイッチ素子３６は
、ＮＰＮトランジスタで構成し、通電加熱およびバイア
ス電圧の印加は、これらのスイッチ素子のスイッチング
により行なう。なお、スイッチ素子３．４０および３６
は行電極１の加熱電流を流すので、本実施例ではトラン
ジヌタを用いている。また、ダイオードＤは逆流阻止用
である。

第４図の回路を用いて書込み表示を行なう場合の具体的
な動作ｋ　’？Ｊ４ｒ　５図、第６図、第７図を用いて
説明する。

第５図は、１行の表示時間ｔＩｌにおけるバイアス電圧
Ｖ　Ｉｅとｄく抵電圧■、および非選択電圧■Ｎ。

の波形を示したものである。すなわち、加熱時（時間ｔ
Ｈ）には０電圧を発生し、書込み時（時１田ｔｗ’）に
は、バイアス電圧Ｖ、。ば＋　Ｖｗ、列−２ 電極駆動回路３１の出力電圧としては、データ信−１ 号りに応じてそ１ぞれ士ＨＶ・又は＋ＨＶ・の電圧を発
生する。なお、ここではＶｗＯ値は第３図におけるＶ　
ｓａｔ　に比して大きくとる。

第６図は、行電極選択用スイッチ素子３と、スイッチ素
子３６，３９．４０のタイミングを示した図である。こ
こでは、論理Ｍ　１１３でオン、論理”０″′でオフす
るものとする。ｔｌ−ｔ４け行電極選択期間、ｔｉｒは
加熱時間、ｔｗは」°込み時間である。すなわち、ｔｎ
　（ｎ＝＝１〜４）゛の前半のｔｕでは、行電榎選択用
スイッチ素子３のタイミング信号Ｓ、と、スイッチ素子
４０のタイミング信号Ｓｎと、スイッチ素子３６のタイ
ミング信号Ｓ−１゜とにより、順次加熱するものである
。ｔｆｉの後半のｔｗでは、スイッチ素子４０をオフに
し、スイッチ素子３９とスイッチ素子３６を、図のＳや
＠＠、５−ｓｅＫ示すように交互にオンにして、バイア
ス電圧を印加する。このｔｗと同時に、列電極駆動回路
３１から、データ信号りに応じた第５図のＶ　Ｎ　Ｉ又
はＶ、を引加する。

第７図は、行電極１に印加する電圧Ｖｘ詩イハ号電極４
に印加する電圧Ｖ　Ｙｍおよび、両者の差による液晶に
印加する電圧Ｖｘｍ　ＶＹ７１１の一部を示したもので
ある。なお、行電極加熱時には、電流が流れて、行電極
の電位傾斜があり各部の電圧が異なるが、ここでは、左
端部の電圧で示しである。

データ信号りにより、列電極４から、第７図に示しだ′
１↓’ｉ　Ｉｔ　Ｖ　ｙ　ｒａが印加したとき、１込み
時の液晶印加′電圧ＶＸｏＶＹｎＩｌ−１、それぞれ図
のようにＯ又は土Ｖｗの電圧となり、その表示原理によ
り液晶印加′１を圧が０のときには散乱し、電圧±Ｖｗ
のときには透明状態となる。第４図の斜線部は、第７図
のＶｙａの信号に対応して、散乱部を斜線で示したもの
である。第７図において、行選択時以外の期間で、±Ｖ
ｗの電圧が印加する場合があるが、このときは行電極が
加熱されていないので、液晶の熱・電気−光学効果は現
われず、それ以前の選択時の表示状態を保ったま寸であ
る。

本発明の名１込み表示の実施例では、州込み時に行°市
極側からバイアス電圧■、。を印加することにより、良
好な表示品質が得られるだけでなく、列電極駆動回路３
１に、従来の低耐圧ＣＭＯＳアナログスイッチが使用可
能になる。したがって、周辺駆動回路の小形化に寄与で
きるという特徴がある。又、】ＩＴｉ電加熱時に行電極
の両端には（Ｖ　Ｒ−■１．）の電圧が印加するので、
加熱用電源の電圧ｖ１１を相対的に低くできるという特
徴がある。

次に、上述の実施例駆動回路の一部を変形して、画像情
報の書込みと読出しを一体化した場合の実施例について
述べる。

液晶表示パネルに表示しだ情報は、表示画素の透明状態
と散乱状態により、その静電容量に変化が生じる。この
変化計の差異による表示情報を検出する方法については
、例えば、Ｌｉｇｈｔ　ＰｅｎａｎｄＲｅａｄｏＬｌｔ
　Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ｔｎ　ＴｈｅｒｍａｌＬｙ　Ｍ
ｄｒｅ３ｓｅｄＳｍｅｃｔｉＣＬＣＤ（Ｊａｌ）ａｎ　
］）ｉｓｐＩａｙ′８３）に記載されている。この場合
、列電極、駆動回路は、一旦書込んだ情報を読出すので
、双方向アナログスイッチ素子である必要がある。上記
第１の実施例では、行電極にバイアス電圧を印加して駆
動するので、列電極駆動回路として双方向アナログスイ
ッチ素子を用いることは、容易に実現可能である。

第８図において、液晶パネル２６、行電極駆動回路３３
および列電極駆動回路３２の構成については、前記第１
の実施例と同一なので省略する。

行電極駆動回路の共通端子は、スイッチ６１を介１〜て
書込み側Ｗｌ読出し側“Ｒ”に分岐し、”Ｒ”１１１１
１には杭出し用の検出パルス発生源６５を接続する。本
実施例では、この検出パルスとして、時間的な電圧勾配
（ｄＶ／ｄｔ）が一定のパルスを用いる０行電極１の一
方端には、図のように各行電極にプルダウンの抵抗１（
、ａ、５３を接続する。ここで、抵抗値Ｒｄに行電極の
抵抗値Ｒｘに比し十分大とする。行’ｔ？ｊ　ｆ＋の他
方端には、スイッチ素子５で構成した選択スイッチ回路
４３を接続し、さらにスイッチ素子５の共通部は、負の
バイアス電圧源３５に接続する。

一方、列電極１川動回路３１は、双方向アナログスイッ
チ群３２で構成し、液晶パネル２６の動電（舅４に接続
した端子と反対側の入出力端子は、それぞれスイッチ６
２および６３に接続する。画像情報の書込み時には、ス
イッチの両者共”Ｗ”側に接続し、選択電圧Ｖ１、非選
釈電圧ＶＮ、に導通している。３７および３８はそれぞ
れの電圧発生源である。画像情報の読出し時には、スイ
ッチ６２．６３を′″Ｒ″′側にし、一方のスイッチ６
２は、グランド側に導通し、他方のスイッチ６３は電流
−電圧変換器６６に導通ずる。

まず、この回路の書込み動作について説明する。

書込み時には、スイッチ６１．６２および６３を“Ｗ′
側に倒して駆動する。このときの線順次走査は、行電極
駆動回路３２と選択スイッチ回路４３によって行なわれ
、通電加熱および書込み電圧印加の一連の動作は、前記
第１の実施例と全く同じである。第９図は、スイッチの
タイミングを示す図である。図においてＳｌｌ−８１４
はそれぞれ行電極駆動回路３３内のスイッチ素子３が導
通するタイミング、ＳＨは、〕亀′眠用スイッチ４ｏが
導通するタイミングＳ　＋ｍ。は、正ノバイアスＴｔ圧
印加用スイッチ３９が導通するタイミング、また、Ｓｚ
１〜８．４は、選択スイッチ回路４３内のスイッチ素子
５が導通するタイミングを示したものである。すなわち
、選択された行ておいて、ｔＨのタイミングで液晶層の
加熱が行なわれ、ｔｗのタイミングにおいて画像情報の
書込み表示が行なわれる。このタイミングおよび電圧波
形は、第７図と全く同じなので省略する。

次に、上述の書込み動作によって表示した画像情報を読
出す動作について第１０図、第１１図を用いて説明する
。なお、表示データとしては第８図のものきして説明す
る。

読出し時にに、スイッチ６１，６２および６３を全て“
Ｒ”側に倒す。又、第１０図に示すように選択スイッチ
回路４３のスイッチ素子５は全てオフにする。

第１０図において、ｔ１′〜ｔ４′は行選択のタイミン
グであシ、この期間は第７図に示す書込み時にち・ける
行選択期１１１Ｊｔｓ〜ｔ４　とは一般には異なる。行
電極駆動回路３２のスイッチ素子３は、８１１〜８１４
に示すように線順次でオンにする。したがって、行Ｎ極
には、ＶＸ１〜Ｖ　ｘ　４に示すように、検出パルス発
生源６５がらｄＶ／ｄｌ一定の検出パルスが線順次で印
加する。そのときに選択されていない行電極はプルダウ
ン抵抗Ｂ−ａにょυ、グランド電位となる。行電極選択
期間中の検出パルス数は、列電極数に一致して発生する
。

一方、列電極駆動回路３１のスイッチ素子３２のタイミ
ング８４１−８４４を示すと、第１１図のようになる。

図では論理５１＃でＩ　−Ｖ変換器６６側を選択し、論
理“ｏ″でグランド電位側を選択するものとする。図示
していないが、これらのスイッチ素子３２の“１＃、”
０゛″の制御はデータ信号によシ行なう。

スイッチのタイミング８４．〜８４４け、１行に１回ｔ
、の期間に論理１１＃とじ、これらは、検出ハ／ｌ／　
、’、　Ｖ　ｘ　１−　Ｖ、　Ｘ　４に同期している。

以上の行電極から印加する検出パルスと、アナログスイ
ッチとの動作にょシ、行電極１→液晶層→列電極４→ア
ナログスイッチ３２全通して電流ｉが流れる。この電流
ｉの大きさは、表示画素の散乱および透明状態、すなわ
ち、画素の静電容量の差異によって変り、この電流値を
Ｉ−Ｖ変換器６６で検出し、電圧Ｖに変換する。第１２
図はアナログスイッチ３２の選択タイミング８４１　＋
　８４２と出力電流ｉの関係を示したものである。図の
ように、画素の透明部と散乱部には明らかに差異がある
ので、この電流値の大小を検出することにより、表示画
像の読出しが可能となる。

以上、本実施例では熱・電気−光学効果を用いた液晶パ
ネルへの画像情報の書込みおよび、表示された情報の耽
出しが実現できる。なお、本実施例では、抗出し時の非
選択行電極に一定電位を与λ−る方法として、フルダウ
ンを抵抗を用いたが、こねらけスイッチ素子としても良
い。スイッチ素子を使用した場＠−は、非選択時にのみ
導通とする。

〔発明の効果〕

本発明によれば、書込み電圧を相対的に高くすることに
より、良好な表示品質が得られるだけでなく、列電極１
°材動回路を便乗の商集積アナログスイッグ゛を用いる
ことができるので、表示装置の周辺回路を小形化できる
という特徴がある。又、加熱’ｉ：１２；ミニ１２；圧
印加スイツチ通電用スイッチおよび′重圧印加用スイッ
チを設けることにより、画像情報の書込みおよび読出し
ができるという特徴がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、艶・電気−光学効果を有する液晶の原理説明
図、第２図は、とれを応用した表示装置の一従来例図、
第３図は上記液晶の書込み電圧と透過光強度の関係図、
第４図は、本発明の第１の実施例の回路構成図、第５図
、第６図、第７１ソ１は、第４図の回路動作説明図、第
８Ｍは第２の実施例の回路構成図、第９１ｆｆｉ　、第
１０図、第１１図、第１２図は、第８図の回路動作説明
図、第１３図は、第４図のスイッチ素子の具体的回路素
子例図である。 ２６・・・液晶表示パネル、３】・・・列電極駆動回路
、３３・・・行電極駆動回路、３４．３５・・・バイア
ス電圧発生源、３６・・・スイッチ素子、３７．３８・
・・列電極信号発生源、４３・・・選択スイッチ回路、
６５旭　１　回 寮　３　巳 ”’　ｖ５”　＊Ｊｂ：ｈ？ＫＶ 策４　ｚ 為　５ｔｂ ｙ５こ　Ｖ闘Ｓ　’Ｖｓ も　６　日 ￥ｌｑ　口 第　１０　口 旭　１１　口 不　＋３　［３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の行電極と、複数の列電極の間に、熱・電気−
   光学効果によって光の散乱および透過点を生ずる表示体
   を設け、該行電極と列電極の交叉部に画素を形成するマ
   トリクス画像情報装置において、前記行電極の駆動回路
   として、行電極の一方端に選択的に電圧を印加する複数
   個のスイッチ素子と、該スイッチ素子の他方を共通に接
   続して２個のスイッチ素子を設けて、該第１のスイッチ
   素子は加熱電圧源に接続し、該第２のスイッチ素子はバ
   イアス電圧の一方の極性を与えるだめの電圧源に接続し
   、前記行電極の他方端は共通にして、第３のスイッチ素
   子を介してバイアス電圧の他方の極性を与えるだめの電
   圧源に接続し、加熱時には前記第１のスイッチ素子と第
   ３のスイッチ素子の導通によシ通電し、書込み時には第
   ２および第３のスイッチ素子を交互に導通してバイアス
   電圧を印加することを特徴とする画像情報装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の画像情報装置において
   、通電加熱後の表示体の冷却過程において、前記バイア
   ス電圧と、前記列電極の駆動回路から発生する電圧の差
   電圧により、液晶表示体の画素部に散乱および透過を生
   じせしめて表示することを特徴とする画像情報装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載の画像情報装置において
   、行電極の駆動回路として、行電極の一方端には行電極
   電位を一定にするだめの素子と、画像情報検出パルスの
   発生源を有し、他方端には行選択スイッチ回路を有し、
   列電極駆動回路として、入出力共通のアナログスイッチ
   群を有し、表示情報の読出し時には、選択画素以外の行
   および列電極の電位を、前記行電極電位を一定にするだ
   めの素子と、前記列電極駆動回路とによシ所定の電位に
   し、前記検出パルスを印加することにより、前記列電極
   駆動回路から選択画素の表示情報を取出すことを特徴と
   する画像情報装置。