JPS62258430A - デイスプレイパネル - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はディスプレイパネルに関し、特に、強誘電性液
晶を用いた書込み・消去が可能な大画面のディスプレイ
パネルに関するものである。

［開示の概要］ 木明細書及び図面は、書込み・消去が可能な大画面のデ
ィスプレイパネルにおいて、電界の印加により光学変調
を生ずる物質層を挟持したシートと、このシートに電界
を与える入力ペンとを備えたディスプレイパネルとする
ことにより、大画面で、且つ消耗品を必要としない多機
能の表示装置を構成できるようにしたものである。

［従来の技術］ 従来、この種の書込み表示機能を有する装置としては、
表示面上にデジタイザーを設けたもの、あるいは黒板、
ホワイトボード、電子黒板等が知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ このような従来装置のうち、デジタイザーを設けたもの
はいずれも小型のものであり、大画面のものは皆無であ
った。また、後者についてはチョークやインク等の消耗
品を必要とするうえ、送受信のためのデジタル化された
画像信号等を再生表示することができないという欠点が
あった。

本発明は上記従来技術の欠点を解決するためになされた
もので、手書きによる書込み表示及びこの表示画像の読
み取り機能のほか、画像信号等の表示機能を有する大画
面のディスプレイパネルを提供することを目的とするも
のである。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するための手段を、実施例図面第１図
及び第３図と共に説明すると、本発明は偏光シート１６
を有する一対の透明基板シート１７間に、透明電極層１
８と強誘電性液晶層（以下、ＦＬＣ層と称す）１９等の
双安定性を有する光学変調物質層を挟持した面状体であ
る強誘電性液晶シート（以下、ＦＬＣシートと称す）１
２と、このＦＬＣシート１２の外部当接面と前記透明電
極層１８との間で前記光学変調物質層の配向状態を反転
させる電界を発生させる入力手段である入力ペン３とを
備えたディスプレイパネルである。

［作　用］ 第３図において、入力ペン３のペン先２１と透明電極層
１日との間に所定電圧を与え、内部に挟持されたＦＬＣ
層等の光学変調物質層の配向状態を反転させる電界を発
生させると、光学変調物質層はその配向状態を変え、光
の透過状態が制御される。

この光学変調物質層は電界を加えていない場合でも一方
の配向状態を維持するため、入力ペン３によってシート
上の任意の位置に電界を発生させることにより、文字、
図形、その他の情報の書込み表示が可能となる。

［実施例］ 第２図は本発明によるディスプレイパネルを用いた表示
装置の一実施例を示す全体構成図である。第２図におい
て、表示装置２０はディスプレイパネル１を内設した本
体カバー１４と、コード４を介して装置に接続された入
力ペン３より構成されていて、本体カバー１４は操作部
５を有し、脚部６により支持されている。また、図中１
３は後述するイレーサーである。第１図は上記ディスプ
レイパネル１の主要部断面図である。第１図において、
ディスプレイパネル１はローラー２３に掛は渡された帯
状のＦＬＣシート１２と、このシートの内側に配置され
た平面バックライト７により概略構成され、さらに後述
する書込み・消去ヘッド８やイメージセンサ−９、露光
装置１０、ロッドレンズアレイ１１等が付設されている
。

ＦＬＣシート１２は、第３図の部分断面図に示すように
、偏光シート１６を有する一対の透明基板シート１７の
間に挟持された透明電極層１８とＦＬＣ層１８より構成
されている。偏光シート１６は、帯状に形成された偏光
板であり、その偏光軸が互いに直交するよう平面的にク
ロスニコル状態に配置されている。透明ノ、（板シート
１７は例えばＰＥＴシート等の可撓性を有する材料が用
いられ、前記偏光シートと同様に帯状に形成されている
。この一対の透明基板シー１−１７）一方には、ＩＴＯ
（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｗｉｄｅ）膜等の透明導電
膜により透明電極層１８が全面に一様に形成されている
。透明電極層１８と、対向する透明基板シー）１７の表
面には、いずれも配向制御膜（図示せず）が形成され、
ビーズ等のスペーサー（図示せず）により、所定の層厚
に保持されている。

本発明で用いる光学変調物質としては、加えられる電界
に応じて第１の光学的安定状態（例えば明状態を形成す
るものとする）と第２の光学的安定状態（例えば暗状態
を形成するものとする）を有する、すなわち電界に対す
る少なくとも２つの安定状態を有する物質、特にこのよ
うな性質を有する液晶が用いられる。

本発明で用いることができる双安定性を有する液晶とし
ては、強誘電性を有するカイラルスメクチック液晶が最
も好ましく、そのうちカイラルスメクチックＣ相（Ｓ＋
Ｃ：つ、Ｈ相（ＳｍＨつの液晶が適している。この強誘
電性液晶については、“ル・ジュールナル・ド・フィジ
ーク・ルｙ−，＋１／”（”ＬＥ　ＪＯＵＲＮＡＬ　Ｄ
Ｅ　ＰＨＹＳＩＱＵＥ　ＬＥＴＴＥＲ３″）１８７５年
、其（１，−６９）号、「フェロエレクトリ。

り・リキッド・クリスタルスＪ　（ｒＦｅｒｒｏｅｌｅ
ｃｔｒｉｃＬｉｑｕｉｄ　ＣｒｙｓｔａｌｓＪ）；“ア
プライド・フィジックス・レターズ″（Ａｐｐｌｉｅｄ
　ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ″）１９８０年、　
３Ｂ　（１１）号、「サブミクロ・セカンド・バイステ
ィプル・エレクトロオブチック・スイッチング・イン・
リキッド・クリスタルス」（Ｓｕｂｍｉｃｒｏ　５ｅｃ
ｏｎｄ　Ｂ１５ｔａｂｌｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃ
Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｉｎ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔ
ａｌｓＪ）；　　”固体物理”１９８１年、艮（１４１
）号、「液晶」等に記載されており、本発明ではこれら
に開示された強誘電性液晶を用いることができる。

以下、第８図及び第９図とともに、この強誘電性液晶に
ついて説明する。

第８図は本発明で用いた強誘電性液晶セルの例を模式的
に描いたものである。２７と２７′は、Ｉｎ２Ｏ３、５
ｎａ２やＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）
等の透明電極がコートされた基板（ガラス板）であり、
その間に液晶分子層２８がガラス面に垂直になるよう配
向したＳｍＣ’相の液晶が封入されている。太線で示し
た線２９が液晶分子を表わしており、この液晶分子２９
は、その分子に直交した方向に双極子モーメント（Ｐよ
）３０を有している。基板２７と２７′上の電極間に一
定の閾値以」二の電圧を印加すると、液晶分子２９のら
せん構造がほどけ、双極子モーメント（Ｐよ）３０はす
べて電界方向に向くよう、液晶分子２９の配向方向を変
えることができる。液晶分子２９は細長に形状を有して
おり、その長袖方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、
従って例えばガラス面の」二下に互いにクロスニコルの
位置関係に配置した偏光子を置けば、電圧印加極性によ
って光学特性が変わる液晶光学変調素子となることは、
容易に理解される。

第９図は、本発明で用いる好ましい液晶素子の態様を表
わしている。すなわち、液晶セルの厚さを充分に簿〈シ
た場合（例えばｉｐ）には、第９図に示すように電界を
印加していない状態でも液晶分子のらせん構造は、はど
け（非らせん構造）、その双極子モーメントＰ又はＰ′
は上向き（３０ａ）又は下向き（３０ｂ）のどちらかの
状態をとる。このようなセルに第９図に示す如く一定の
閾値以上の極性の異なる電界Ｅ又はＥ′を所定時間付与
すると、双極子モーメントは電界Ｅ又はＥ′の電界ベク
トルに対応して」二向き３０ａ又は、下向き３０ｂと向
きを変え、それに応じて液晶分子は第一の配向状態３１
かあるいは第二の配向状態３１′の何れか一方に配向す
る。

このような強誘電性液晶を用いた光学変調素子は電界Ｅ
を印加すると液晶分子は第一の配向状態３１に配向する
が、この状態は電界を切っても安定である。又、逆向き
の電界Ｅ′を印加すると、液晶分子は第二の配向状態３
１′に配向して、その分子の向きを変えるが、やはり電
界を切ってもこの状態に留まっている。又、与える電界
Ｅが一定の閾ｆｆｔを誘えない限り、それぞれの配向状
態にやはり維持されている。このような応答速度の速さ
と、双安定性が有効に実現されるには、セルとしては出
来るだけ薄い方が好ましく、一般的には、０．５ｐ〜２
０ル、特に１．ｗ〜５川が適している。この種の強誘電
性液晶を用いたマトリクス電極構造を有する液晶−電気
光学装置は、例えばクラークとラガバルにより、米国特
許第４３８７９２４号明細書で提案されている。

第４図は、入力ペン３の斜視図である。第４図において
、入力ペン３は先端部にペン先２１．上部にモード切換
スイッチ２４が設けられていて、書込み用電圧パルスは
コード４を通じてこのペン先２１へ与えられる。ペン先
２１は、書込み電極の機能と、スイッチの機能が備えら
れ、書込み表示面２に対してペン先２１を軽く押しつけ
ることにより、ペン先２１に前記書込み用電圧パルスが
出力されるよう構成されている。

次に、この入力ペン３による書込み表示を第３図と共に
説明する。なお、第３図において、Ｆは入力ペンによる
書込み表示が行なわれる表側に対応し、Ｒは平面バック
ライト７の配置されている裏側に対応している。また、
透明電極層１８は、通常その端部に設けられた摺動電極
（図示せず）により、アースに接続されているものとす
る。

先ず、入力ペン３のモード切換スイッチ２４を書込みモ
ードとし、ペン先２１をＦＬＧシート１２の書込み表示
面２に接触させ、ペン先２１に＋Ｖの電圧パルスを印加
すると、ペン先２１と透明電極層１８との間で強誘電性
液晶の閾値を越える電界が発生し、第３図のａの領域に
相当する部分の強誘電性液晶の配向状態が、第１の安定
状態から第２の安定状態へ反転する。すなわち、第１の
安定状態がバックライト光の透過する「明」状態、第２
の安定状態がバックライト光の不透過となる「暗」状態
となるように設定すると、」−記書込みによってａの領
域は暗いスポット状の表示となる。

本実施例では、偏光シート１６にＰＶＡを主成分とする
シートを使用し、その膜厚を１００　ｐ、ｍとした。ま
た、透明基板シート１７にはＰＥＴシートを使用し、そ
の膜厚を１００　ｇｒｓとした。そしてこの２枚のシー
トを貼り合せ、Ｒ側の透明基板シート１７の全面に、Ｉ
ＴＯより成る透明電極層１８を２０００Ａの膜厚で形成
した。さらに、Ｆ、Ｒ側の両方の透明基板シート１７の
表面に配向制御膜を形成して所定の配向処理を施した。

そして、この両シートを対向させ、内部に強誘電性液晶
を注入するとともに、ビーズスペーサーを散在させ層厚
をＩｇｍとした。このようにして作成されたシートを、
その端部で貼り合せて帯状とし、ＦＬＣシート１２を得
た。

」二足ＦＬＣシート１２に対して、入力ペン３から電Ｉ
Ｅ４００Ｖ、パルス幅１〜１０ｍ５ｅＣノ電圧パルスを
印加して書込みを行ったところ、書込みドツト幅１ｍｍ
のペン先において、ペンスピード１０〜１００ｃｍ／ｓ
ｅｅでの書込みを行うことができた。このように、本発
明によれば通常のペンによりホワイトボード−］−に描
く場合と全く同様の感覚で文字、図形等の書込みを行う
ことが可能となる。なお、ペン先２１に印加する電圧値
に応じて第３図のａの領域が変化するため、この電圧を
可変とすることにより入力ペンによる書込み画像の線幅
を任意に変えることができる。

一方、入力ペン３の」二部に設けられたモード切換スイ
ッチ２４を、書込みモードから消去モードに切換えると
、ペン先に印加される電圧パルスの極性が反転する。し
たがって、入力ペン３をこの消去モードに切換えて、既
に書込まれた画像上に抑圧・走査すれば、書込み時とは
逆の電界が強誘電性液晶に加わるため、配向状態は第１
の安定状態、すなわち「明」状態に戻り、その部分の書
込み画像が消去される。このように、入力ペン３のモー
ドを切換えることにより画像の部分的な消去が可能とな
る。

第５図はイレーサー１３の斜視図である。第５図におい
て、イレーサー１３は電極２５とスイッチ兼用電極支持
体２６により概略構成され、コード４を通じて消去用電
圧パルスが与えられている。このイレーサー１３を書込
み表示面に押圧すると、電極支持体２６が表示面に少し
押し込まれ、同時に電極２５から消去用電圧パルス、す
なわち書込み用電圧パルスと逆極性のパルスが出力され
る。したがって、」二足入力ペンによる消去の場合と同
様に、イレーサー１３を既に書込まれた画像上に抑圧・
走査すれば、その部分の書込み画像が消去される。この
ように、イレーサー１３を使用することにより、比較的
広範囲の画像消去が可能となる。

次に、−）込まれた情報の読取り機能について説明する
。第１図においてイメージセンサ−９、露光装置１０、
ロッドレンズアレイ１１が画像読取り部である。イメー
ジセンサ−９としては、ａ−Ｓｉによる密着型の一次元
イメージメンサーが使用されている。第１図の構成によ
れば、入力ペン３によってＦＬＣシート１２に書込まれ
た文字、図形等は、ローラー２３の回転によって画像読
取り部に送られる。この画像読取り部では、露光装置１
０からの光がＦＬＣシート１２に照射され、明暗に対応
した光がロッドレンズアレイ１１を通じてイメージセン
サ−９に投影される。イメージセンサ−９では、投影さ
れた画像情報がデジタル信号に変換され、書込まれた情
報が外部のプリンターに出力される。したがって、この
画像読取り部に電話回線や各種通信手段等を接続するこ
とにより、書込まれた情報を遠隔地のＦＡＸ及びプリン
タ等に出力することが可能となる。

次に、画像信号の再生・消去機能について説明する。情
報の再生及び消去に用いられる書込み・消去ヘッド８は
、０．８ｍｍ　Ｘ　０．８ｍｍの微小電極を１ｍｍピッ
チで一次元アレイ状に形成したものである。このヘッド
内の各微小電極群は、Ｉ’ＬＧシート１２に当接してい
て、この微小電極に外部からの画像信号に対応した書込
み用電圧パルスを印加すると、前述した入力ペン３によ
る書込みと全く同じ作用によって、ＦＬＣシート１２」
二に画像の書込みが行なわれる。したがって、外部リー
ダーやファックス等からの画像信号は、ローラー２３の
送り出しと共にこの書込み消去ヘッド８から順次ＦＬＣ
シート１２へ書込まれる。一方、この−・ラドに消去用
電圧パルスを印加すれば、前述したイレーサーによる消
去と全く同様にして表示画像の消去を行うことができる
。この場合、各電極への消去用電圧パルスの印加を適宜
制御することによって、選択的な部分消去、あるいは全
面消去等任意の消去を行うことができる。

第６図は、本発明によるディスプレイパネルの他の実施
例を示す概略断面図である。第６図におイテ、ＦＬＣボ
ード２２は第３図に示すＦＬｃシート１２と同じ層構造
を有するものであるが、この実施例では第３図のＲ側の
透明基板シー）１７に、板状の透明ガラス基板（厚さ４
〜８　ｍｍ）を用いている。

このＦＬＣボード２２は、前述したＦＬＣシート１２に
アクリルまたはガラス等の透明ボードを貼り合せて構成
したものでもよい。

」−記ＦＬＧボード２２に対する書込み及び消去はスキ
ャナー１５の図中Ｂ方向へのスキャニングと共に行なわ
れる。スキャナー１５は書込み・消去ヘッド８及びイメ
ージセンサ−９、露光装置１０、ロッドレンズアレイ１
１等を一体化して構成したものであり、書込み、消去、
読取りは前記実施例と全く同様の作用に基づいて行なわ
れる。

第７図はＦＬＣシート１２の他の構成例を示したもので
、Ｒ側の偏光シート１６の外側に、さらにＡＰ蒸着によ
る反射層３２を設けたものである。このタイプのシート
においては、外部からの入射光を利用した反射型の表示
を行うことができるため、バックライトは不要となる。

また、この反射層３２は前述したＦＬＧボード２２と組
合せてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ＦＬＣシート及
びＦＬＣボードに対して電圧パルスを印加する入力ペン
や、−次元アレイ状に形成された書込み・消去ヘッド及
びイレーサー、さらにはイメージセンサ−を主体とする
画像読取り部等を備えたディスプレイパネルすることに
より、手書きによる書込み表示及びこの表示画像の読取
り、消去等の機能のほか、外部からの画像信号の表示機
走を有し、チョークやインク等の消耗品が不要な大画面
の表示装置を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示す図、第６図及
び第７図は本発明の他の実施例を示す図、第８図及び第
９図は液晶セルの模式図である。 １：ディスプレイパネル、 ２：書込み・表示面、 ３：入力ペン、 ７：平面バックライト、 ８：書込み・消去ヘッド、 ９：イメージセンサ−， １２：ＦＬＣ：（強誘電性液晶）シート、１３：イレー
サー、 １５：スキャナー、 １６：偏光シート、 １７：透明基板シート、 １８：透明電極層、 １９：ＦＬＣ層。 ２１：ペン先、 ２２　：　ＦＬＣボード。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）偏光シートを有する一対の透明基板シート間に、
   透明電極層と光学変調物質層を挟持した面状体と、該面
   状体の外部当接面と前記透明電極層との間で前記光学変
   調物質層の配向状態を反転させる電界を発生させる入力
   手段とを備え、前記面状体上に、前記入力手段によって
   情報の書込み表示を行うことを特徴とするディスプレイ
   パネル。
2. （２）上記光学変調物質層に対して、書込み表示の場合
   と逆方向の電界を発生させる消去手段を設けたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載のディスプレイパ
   ネル。
3. （３）上記入力手段に、書込み表示の場合と逆方向の電
   界を発生させる切換え手段を設け、表示された情報を前
   記入力手段によって消去することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項に記載のディスプレイパネル
   。
4. （４）上記面状体に書込み表示された文字・図形等の画
   像を、光学的に読み取るイメージセンシング部材を設け
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のディ
   スプレイパネル。
5. （５）上記入力手段を多数個並べたアレイ状の書込みヘ
   ッドを設け、該書込みヘッドにより、任意の画像信号を
   前記面状体上に再生表示することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載のディスプレイパネル。
6. （６）上記書込みヘッドを消去手段として兼用すること
   を特徴とする特許請求の範囲第５項に記載のディスプレ
   イパネル。
7. （７）前記光学変調物質が強誘電性液晶である特許請求
   の範囲第１項に記載のディスプレイパネル。
8. （８）前記強誘電性液晶がカイラルスメクチック液晶で
   ある特許請求の範囲第７項に記載のディスプレイパネル
   。
9. （９）前記カイラルスメクチック液晶の膜厚がらせん構
   造を解消するのに十分薄い膜厚に設定されている特許請
   求の範囲第８項に記載のディスプレイパネル。
10. （１０）前記強誘電性液晶が電圧無印加時に第１の安定
    状態及び第２の安定状態を生じる特許請求の範囲第７項
    記載のディスプレイパネル。