JPS61239296A - Liquid crystal input/output unit - Google Patents

Liquid crystal input/output unit

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JPS61239296A
JPS61239296A JP60080558A JP8055885A JPS61239296A JP S61239296 A JPS61239296 A JP S61239296A JP 60080558 A JP60080558 A JP 60080558A JP 8055885 A JP8055885 A JP 8055885A JP S61239296 A JPS61239296 A JP S61239296A
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JP
Japan
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liquid crystal
input
output device
magnetic field
capacitance
Prior art date
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Pending
Application number
JP60080558A
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Japanese (ja)
Inventor
克昌 佐藤
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、液晶を用いた入出力装置だ係るものであシ1
表示と磁場を用いた書き込みによるデータ入力が同一の
液晶装置で行えるようにしたことを特徴とする液晶入出
力装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention relates to an input/output device using a liquid crystal.
The present invention relates to a liquid crystal input/output device characterized in that display and data input by writing using a magnetic field can be performed in the same liquid crystal device.

従来の技術 液晶表示装置は、用いる材料によって種々の特徴を有し
たものがすでに知られている。ごれらの液晶は、何らか
の外部場によって液晶分子の配向を変化させその光学的
性質を利用して表示素子とするものが主である。しかし
、外部場によって変化するものは、光学的性質だけでな
く静電容量が変化するという電気的性質の変化も伴う。
2. Description of the Related Art Liquid crystal display devices having various characteristics depending on the materials used are already known. These liquid crystals are mainly used as display elements by changing the orientation of liquid crystal molecules by some external field and utilizing their optical properties. However, things that change due to external fields are accompanied by changes in not only optical properties but also electrical properties such as changes in capacitance.

この電気的性質の変化を利用し入力装置としての応用を
示した1例えば特開昭58−89737号公報に記載の
指触感知スイッチについて概要を述べる。
An overview will be given of a finger touch sensing switch described in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-89737, which utilizes this change in electrical properties and has been applied as an input device.

第3図は、従来例の断面図を示すものである。FIG. 3 shows a sectional view of a conventional example.

液晶セル31は、スペーサリング34によって12μm
の間隔を隔てた2ff厚みの2つのガラス壁32.33
を含む。電極35.36は1例えば酸化錫層でガラス壁
32,33の内面に形成されガラス壁32.33の間に
はネマチック液晶材料層38が設けられている。ネマチ
ック液晶材料層38は少量のコレステリック材料及び□
又は染料を含んでいても良い。組立てる前にガラス壁3
233の内面を1例えば柔らかい織物で単一方向にこす
るか又はMgF2の傾斜蒸着により配向処理をする。配
向処理された2枚のガラス壁32 、33が直交するよ
うに配置されツイストネマチック液晶として知られてい
る。セル31の両側に偏光子39.40がこす多方向に
平行に配置されている。
The liquid crystal cell 31 has a thickness of 12 μm due to the spacer ring 34.
Two glass walls 2ff thick separated by 32.33
including. The electrodes 35, 36 are formed, for example, with a layer of tin oxide, on the inner surface of the glass walls 32, 33, and between the glass walls 32, 33 a layer 38 of nematic liquid crystal material is provided. The nematic liquid crystal material layer 38 contains a small amount of cholesteric material and □
Or it may contain a dye. Glass wall 3 before assembly
The inner surface of 233 is oriented by rubbing in a single direction, for example with a soft fabric, or by gradient deposition of MgF2. Two oriented glass walls 32 and 33 are arranged so as to be orthogonal to each other, and this is known as a twisted nematic liquid crystal. Polarizers 39 and 40 are arranged on both sides of the cell 31 in parallel in multiple directions.

これに電圧を印加すると配向が変化して表示が可能とな
る。又、このセルに応力を加えると電極35.36の間
の静電容量が変化する。この変化を第4図に示す回路で
検出しスイッチとして用いる。第4図において4oは電
極41.42と液晶材料層43とを有する液晶セル(以
下、セルという)である。44は基準キャパシタで、セ
ル4゜に直列に接続されている。例えば周波数1ooH
2の電圧源46が基準キャパシタ44とセル4oとに作
用する。基準キャパシタ44とセル4oとの間に現われ
る電圧v0゜が比較器46に供給される。比較器46は
基準電圧vr8fをも入力する。
When a voltage is applied to this, the orientation changes and display becomes possible. Also, when stress is applied to this cell, the capacitance between electrodes 35, 36 changes. This change is detected by the circuit shown in FIG. 4 and used as a switch. In FIG. 4, 4o is a liquid crystal cell (hereinafter referred to as cell) having electrodes 41, 42 and a liquid crystal material layer 43. A reference capacitor 44 is connected in series to the cell 4°. For example, frequency 1ooH
Two voltage sources 46 act on reference capacitor 44 and cell 4o. The voltage v0° appearing between the reference capacitor 44 and the cell 4o is supplied to a comparator 46. Comparator 46 also receives reference voltage vr8f.

比較器46の出力は制御論理部47に供給され。The output of comparator 46 is provided to control logic 47.

制御論理部47は所定の電圧を液晶ディプレイ48に供
給する。
Control logic section 47 supplies a predetermined voltage to liquid crystal display 48 .

以と述べた原理によシ液晶の応力変化は、静電容量の変
化となって現われこの変化を電気的に検出することによ
シ指触スイッチとして用いられるとともて液晶を入力装
置として使用できることを示している。
Based on the principle described above, stress changes in the liquid crystal manifest as changes in capacitance, and by electrically detecting this change, the liquid crystal can be used as a touch switch and the liquid crystal can be used as an input device. It shows what can be done.

発明が解決しようとする問題点 しかし、この方式においては液晶セルの変形を伴うため
変形範囲が広く文字や図形の入力装置としては高い分解
能が得られないこと又、同一セル五に表示を行うことが
困難であるという問題点が存在する。
Problems to be Solved by the Invention However, in this method, since the liquid crystal cell is deformed, the deformation range is wide, and high resolution cannot be obtained as an input device for characters and graphics. The problem is that it is difficult to

問題点を解決するための手段 本発明はと記問題点に鑑み同−七Vで表示及び入力が可
能な液晶入出力装置を提供するものである。本発明は液
晶分子の配向が、磁界が印加された状態とそうでない状
態で異シ、それとともに液晶層をはさむ電極間の静電容
量が、違うことに注目しこの静電容量の変化を検出し入
力機能とすることを特徴とする。
Means for Solving the Problems In view of the above problems, the present invention provides a liquid crystal input/output device capable of displaying and inputting at -7V. The present invention focuses on the fact that the orientation of liquid crystal molecules is different when a magnetic field is applied and when it is not, and that the capacitance between the electrodes that sandwich the liquid crystal layer is also different, and detects changes in this capacitance. It is characterized by having an input function.

作用 細長い棒状分子の液晶では1分子長軸方向の磁化率”+
1 とそれに直交する方向の磁化率X□は異っている。
Effect In a liquid crystal consisting of elongated rod-shaped molecules, the magnetic susceptibility in the long axis direction of one molecule is “+”
1 and the magnetic susceptibility X□ in the direction perpendicular to it are different.

このような磁化率異方性を持つ液晶に直流磁界IHを印
加すると次式で示される磁気的エネルギー密度fnが生
ずる。
When a DC magnetic field IH is applied to a liquid crystal having such magnetic susceptibility anisotropy, a magnetic energy density fn expressed by the following equation is generated.

ただし、+hは分子配向の単位ベクトル、ΔXは磁化率
異方性(x、、−xL) 、  IHは磁界ベクトルで
ある。
However, +h is a unit vector of molecular orientation, ΔX is magnetic susceptibility anisotropy (x, -xL), and IH is a magnetic field vector.

ここでディレクタIh の方向に無関係な項、第2項は
その方向に依存する項である。ネマティック液晶にある
強さを越える磁界([> ll0)を印加すると、その
分子軸が磁界方向に平行になるように配向する。そこで
電極に垂直な磁場をかけると分子配向が電極に沿った方
向から電極に垂直な方向に変化する。そこで1分子長軸
が移動することによシ液晶の持つ誘電率異方性てよシミ
極間の静電容量も変化する。そこでこの静電容量の変化
を検出し、磁界が印加されたかどうか、つま多入力がさ
れたかどうか判定することができる。
Here, the second term, which is unrelated to the direction of the director Ih, is a term that depends on the direction. When a magnetic field exceeding a certain strength ([>ll0) is applied to a nematic liquid crystal, its molecular axes are oriented parallel to the direction of the magnetic field. Therefore, when a magnetic field is applied perpendicular to the electrode, the molecular orientation changes from the direction along the electrode to the direction perpendicular to the electrode. Therefore, as the long axis of one molecule moves, the capacitance between the dielectric anisotropy and the spots of the liquid crystal also changes. Therefore, by detecting this change in capacitance, it is possible to determine whether a magnetic field has been applied or whether a multiple input has been made.

実施例 以下本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明する
。第1図は本発明の一実施例の液晶入出力装置の構成を
示すものである。第1図(b)は棒磁石で入出力動作を
行う状態を示す液晶入出力装置の液晶パネルの斜視図で
ある。第1図(b)において、1は入力に用いる棒磁石
、2は表示兼入力機能をもつ液晶パネル、3は液晶パネ
ル2に印加される磁場を集束させるための磁性体である
EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the accompanying drawings. FIG. 1 shows the configuration of a liquid crystal input/output device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1(b) is a perspective view of a liquid crystal panel of a liquid crystal input/output device showing a state in which input/output operations are performed using bar magnets. In FIG. 1(b), 1 is a bar magnet used for input, 2 is a liquid crystal panel having display and input functions, and 3 is a magnetic body for focusing the magnetic field applied to the liquid crystal panel 2.

第1図(C)は、同装置のシステムのブロック図である
。第1図(b)において、2は液晶パネルで入力機能と
表示機能をあわせ持つ。4は表示データの出力及び入力
されたデータを取り込んだシコントロールのための制御
信号を出すホストシステム。6はコントロール回路で、
リフレッシュメモリ7との間でデータの授受をするとと
もに、現在表示されていない電極については、静電容量
を検出する回路として働くような機能を持つ。7は表示
するための一両面分のデータがメモリされているリフレ
ッシュメモリでランダムアクセスメモリ(RAM)等が
用いられている。8は液晶パネル2に電力を供給する駆
動用電源である。
FIG. 1(C) is a block diagram of the system of the device. In FIG. 1(b), 2 is a liquid crystal panel which has both an input function and a display function. 4 is a host system that outputs display data and outputs control signals for the control device that takes in the input data. 6 is the control circuit,
It exchanges data with the refresh memory 7, and has the function of functioning as a circuit for detecting capacitance for electrodes that are not currently displayed. Reference numeral 7 denotes a refresh memory in which data for one side for display is stored, and a random access memory (RAM) or the like is used. Reference numeral 8 denotes a driving power source that supplies power to the liquid crystal panel 2.

第1図(&)はX電極29とY電極26から形成される
液晶パネル2に高解像度を得るだめのビーム状磁場を印
加した時の絵素の静電容量の変化を検出し1表示するた
めの要部回路図を示すものである。第1図において、コ
ントロール回路6は、リフレッシュメモリ7、Eのビッ
トが“0”の場合表示されていない電極とみなしステー
タス切換用電子スイッチ19.20を端子19ムから1
9B。
Figure 1 (&) shows the changes in the capacitance of picture elements when a beam-shaped magnetic field is applied to the liquid crystal panel 2 formed by the X electrode 29 and the Y electrode 26 to obtain high resolution, and one display is made. This figure shows a circuit diagram of the main parts. In FIG. 1, the control circuit 6 assumes that if the refresh memory 7, E bit is "0", it is an undisplayed electrode, and switches the status switching electronic switch 19, 20 from the terminal 19 to 1.
9B.

2oムから2OBに倒すことによシ絵素キャパシタ25
の容量C8を、抵抗9,11.コンデンサ13.14.
22とで形成されたブリッジ回路で検出する。そこで第
1図(b)に示すように磁場を絵素キャパシタ25に磁
場を印加すると静電量が変化する。そこでブリッジの平
衡がくずれて不平衡分がダイオード2)で整流されコン
デンサ15゜16、抵抗1oで平滑され比較器23に入
る。そして不平衡電圧がリファレンス電圧Vr、f27
以上になると出力が端子28に現われ、第1図(C)の
コントロール回路5に送られてリフレッシュメモリアを
書き変ることができる。第2図は1dセルのツイストネ
マティック(TN)形液晶に磁場を印加した時どのよう
に変化するかを示したものである。
The pixel capacitor 25 is changed by changing from 2 Ω to 2 OB.
The capacitance C8 is connected to the resistors 9, 11 . Capacitor 13.14.
Detection is performed using a bridge circuit formed with 22. Therefore, when a magnetic field is applied to the picture element capacitor 25 as shown in FIG. 1(b), the amount of electrostatic charge changes. Thereupon, the bridge is unbalanced, and the unbalanced portion is rectified by the diode 2), smoothed by the capacitor 15°16 and the resistor 1o, and then enters the comparator 23. And the unbalanced voltage is the reference voltage Vr, f27
When this happens, an output appears at the terminal 28 and is sent to the control circuit 5 in FIG. 1(C), allowing the refresh memory to be rewritten. FIG. 2 shows how a twisted nematic (TN) type liquid crystal of a 1D cell changes when a magnetic field is applied.

発明の効果 本発明は、液晶に磁場印加を行い静電容量の変化を検出
しリフレッシュメモリとの表示データを書き変えること
により入力機能を液晶パネルにもたすことが可能になる
Effects of the Invention The present invention makes it possible to provide an input function to the liquid crystal panel by applying a magnetic field to the liquid crystal, detecting changes in capacitance, and rewriting display data with the refresh memory.

従ってツイストネマティック液晶の応答の良さを生かし
て同一のデバイスで入力・表示機能を持ったものが実現
でき、従来のように入力部と表示部が別になっているた
め入力者がどこへ入力しているか不明であるという不便
さがなくなる。
Therefore, by taking advantage of the good response of the twisted nematic liquid crystal, it is possible to create a device with input and display functions in the same device, and because the input section and display section are separate from each other as in the past, the inputter does not have to worry about where to input data. This eliminates the inconvenience of not knowing whether the person is present or not.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(1L)は本発明の一実施例の液晶入出力装置の
要部回路図、第1図(b)は同液晶パネルと棒磁石との
入出力状態を示す斜視図、第1図(c)は同システムブ
ロック図、第2図は同本実施例の静電容量と磁場との関
係を示す特性図、第3図は従来例の液晶パネルの断面図
、第4図は従来例の回路図である。 1・・・・・・棒磁石、2・・・・・・液晶パネル、3
・・・・・・強磁性体、4・・・・・・ホストシステム
、5・・・・・・コントロール回路、7・・・・・・リ
フレッシュメモリ、8・・・・・・駆動用電源、9〜1
1・・・・・・抵抗、13〜16 、22・・・・・・
キャパシタンス、19.20・・・・・・電子スイッチ
。 23・・・・・・比較器、25・・・・・・絵素キャパ
シタ、26・・・・・・τ電極、27・・・・・・リフ
ァレンス電圧、28・・・・・・出力端子、29・・・
・・・X電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第2
図 槓yも  −− 第3図 第4図
FIG. 1 (1L) is a circuit diagram of a main part of a liquid crystal input/output device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b) is a perspective view showing the input/output state of the liquid crystal panel and a bar magnet. (c) is the system block diagram, Figure 2 is a characteristic diagram showing the relationship between capacitance and magnetic field in this embodiment, Figure 3 is a cross-sectional view of the conventional liquid crystal panel, and Figure 4 is the conventional example. FIG. 1... Bar magnet, 2... Liquid crystal panel, 3
...Ferromagnetic material, 4 ... Host system, 5 ... Control circuit, 7 ... Refresh memory, 8 ... Drive power supply , 9-1
1...Resistance, 13-16, 22...
Capacitance, 19.20...Electronic switch. 23... Comparator, 25... Picture element capacitor, 26... τ electrode, 27... Reference voltage, 28... Output terminal , 29...
...X electrode. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person 2nd
Figure y also --- Figure 3 Figure 4

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)対向する2つの電極とその間に挾持された液晶材
料の層から形成された液晶セルと、これに磁場を印加し
て生ずる静電容量の変化を検出する手段を具備する液晶
入出力装置。
(1) A liquid crystal input/output device comprising a liquid crystal cell formed from two opposing electrodes and a layer of liquid crystal material sandwiched between them, and means for detecting changes in capacitance caused by applying a magnetic field to this cell. .
(2)磁場を印加するために少なくとも液晶の片面に磁
性板を用いるとともに入力するための棒状磁極との間に
配向を変化させるためにビーム状の磁場を形成した特許
請求の範囲第1項記載の液晶入出力装置。
(2) A magnetic plate is used on at least one side of the liquid crystal to apply a magnetic field, and a beam-shaped magnetic field is formed between it and a bar-shaped magnetic pole for input to change the orientation. LCD input/output device.
(3)書き込みと読み出しモードスイッチを設け、書き
込みモードにした時、ドライブメモリのローレベルにな
る組み合せの位置にある絵素についてのみ静電容量を検
出するようにした特許請求の範囲第1項記載の液晶入出
力装置。
(3) A write and read mode switch is provided, and when the write mode is set, the capacitance is detected only for the picture elements at the combination of positions where the drive memory becomes low level. LCD input/output device.
(4)絵素に相当する静電容量が交流ブリッジの一辺を
形成し磁場が印加されると変化する静電容量のためにブ
リッジの平衡がくずれることを利用して検出するように
した特許請求の範囲第3項記載の液晶入出力装置。
(4) A patent claim in which capacitance corresponding to a picture element forms one side of an AC bridge, and detection is performed by utilizing the fact that the balance of the bridge is disrupted due to the capacitance that changes when a magnetic field is applied. The liquid crystal input/output device according to item 3.
(5)ブリッジの不平衡分をブリッジ整流し比較器を用
いて基準電圧以上の変化がある場合は、書き込みが行な
われたとみなしリフレッシュメモリを書き変るようにし
た特許請求の範囲第4項記載の液晶入出力装置。
(5) The unbalanced portion of the bridge is rectified using a comparator, and if there is a change of more than the reference voltage, it is assumed that writing has been performed and the refresh memory is rewritten. LCD input/output device.
(6)液晶はツィストネマティック形液晶であることを
特徴とする特許請求の範囲第4項記載の液晶入出力装置
(6) The liquid crystal input/output device according to claim 4, wherein the liquid crystal is a twisted nematic liquid crystal.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5099351A (en) * 1973-12-28 1975-08-07
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