CN117546078A - 加热器的温度控制装置、加热器的温度控制方法、液晶装置 - Google Patents

加热器的温度控制装置、加热器的温度控制方法、液晶装置 Download PDF

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CN117546078A CN202280042619.1A CN202280042619A CN117546078A CN 117546078 A CN117546078 A CN 117546078A CN 202280042619 A CN202280042619 A CN 202280042619A CN 117546078 A CN117546078 A CN 117546078A
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Abstract

提高液晶装置的温度控制的精度。一种加热器的温度控制装置，其设置于液晶元件，其中，所述加热器的温度控制装置对所述液晶元件的至少1个局部区域施加如下驱动电压并检测流过该局部区域的消耗电流，所述驱动电压的电压值和/或频率被设定为与使所述液晶元件进行额定动作时相比相对更高的值，所述加热器的温度控制装置根据检测出的所述消耗电流的大小来可变地设定所述加热器的温度控制目标值。

Description

加热器的温度控制装置、加热器的温度控制方法、液晶装置
技术领域
本公开涉及加热器的温度控制装置、加热器的温度控制方法、液晶装置的控制方法。
背景技术
在日本实开昭62-170915号公报(专利文献1)中记载了一种温度控制装置，其利用液晶光闸的消耗电流与温度成比例关系的情况，根据对液晶光闸的驱动部的消耗电流进行检测的电流检测部的检测值，控制对加热器的通电。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本实开昭62-170915号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本公开的具体方式的目的之一在于提高液晶装置的温度控制的精度。
用于解决课题的手段
本公开的一个方式的加热器的温度控制装置是如下的加热器的温度控制装置：(a)其设置于液晶元件，(b)所述加热器的温度控制装置对所述液晶元件的至少1个局部区域施加如下驱动电压并检测流过该局部区域的消耗电流，所述驱动电压的电压值和/或频率被设定为与使所述液晶元件进行额定动作时相比相对更高的值，(c)所述加热器的温度控制装置根据检测出的所述消耗电流的大小来可变地设定所述加热器的温度控制目标值。
本公开的一个方式的加热器的温度控制方法是如下的加热器的温度控制方法：(a)所述加热器设置于液晶元件，(b)所述加热器的温度控制方法包括：对所述液晶元件的局部区域施加如下驱动电压并检测流过该局部区域的消耗电流，所述驱动电压的电压值和频率的至少一方被设定为与使所述液晶元件进行额定动作时相比相对更高的值；以及(c)根据检测出的所述消耗电流的大小来可变地设定所述加热器的温度设定值。
本公开的一个方式的液晶装置包含：所述[1]的温度控制装置；以及
液晶元件，其具有由所述温度控制装置控制的加热器。
根据上述结构，能够提高液晶装置的温度控制的精度。
附图说明
图1是示出一个实施方式的液晶装置的结构的框图。
图2是液晶元件和加热器的外观立体图。
图3是示出液晶元件的结构例的示意性剖视图。
图4的(A)、图4的(B)是示出液晶元件中的消耗电流与温度的关系的测定例的图。
图5是用于说明液晶装置的控制器的控制方法的流程图。
图6是示出其他实施方式的液晶元件和加热器的结构例的外观立体图。
图7的(A)～图7的(K)是示出对驱动电压进行PWM控制的情况下的例子的波形图。
图8是示出其他实施方式的液晶元件和加热器的结构例的外观立体图。
具体实施方式
图1是表示一个实施方式的液晶装置的结构的框图。图示的液晶装置构成为包括液晶元件1、加热器2、背光源3、液晶驱动电路4、加热器驱动电路5、背光源驱动电路6、电流检测电路7、控制器8。此外，在本实施方式中，“温度控制装置”构成为包括液晶驱动电路4、加热器驱动电路5、电流检测电路7以及控制器8，通过该装置执行“温度控制方法”。
液晶元件(液晶面板)1从液晶驱动电路4接受驱动电压的供给而进行动作，进行图像显示。例如，在本实施方式中，如后述的图2所示，使用区段显示型的液晶元件1。
加热器2具有透光性并构成为平板状，设置于液晶元件1。该加热器2从加热器驱动电路5接受电力供给而进行动作，用于对液晶元件1进行加温。作为加热器2，例如可以采用在液晶元件1的内部设置加热用电极的类型、将在玻璃板或树脂膜等上设置有加热用电极的构件与液晶元件1的外部紧密贴合的类型、在液晶元件1的外侧(或与内部层叠)设置网状的加热用电极的类型等公知的各种结构。例如，在本实施方式中，作为加热器2，使用将在玻璃板等上设置有加热用电极的构件与液晶元件1的外部紧密贴合的类型。
背光源3是用于使光入射到液晶元件1的面光源。在本实施方式中，背光源3隔着加热器2配置在液晶元件1的背面侧。
液晶驱动电路4向液晶元件1供给驱动电压。该液晶驱动电路4也可以直接设置在液晶元件1的基板端部。加热器驱动电路5向加热器2供给驱动电力。背光源驱动电路6向背光源3供给驱动电力。
电流检测电路7与液晶驱动电路4连接，检测液晶元件1的消耗电流。具体而言，例如电流检测电路7通过检测从未图示的电源流向液晶驱动电路4的电流(即液晶驱动电路4的消耗电流)来间接地检测液晶元件1的消耗电流。
控制器8控制液晶装置的整体动作。具体而言，控制器8对液晶驱动电路4供给用于控制液晶元件1的各区段显示部(像素部)的接通/断开和此时的透射率等的信号。另外，控制器8根据由电流检测电路7检测出的液晶元件1的消耗电流，向加热器驱动电路5供给用于控制加热器2的加温状态的控制信号。并且，控制器8向背光源驱动电路6供给用于控制背光源3的接通/断开、和接通时的亮度等的信号。控制器8例如能够通过在具备CPU、ROM、RAM等的计算机中执行规定的动作程序来实现。
图2是液晶元件和加热器的外观立体图。本实施方式的液晶元件1具备多个区段显示部31和用于检测消耗电流以进行加热器2的温度控制的测定部31a。在图中，作为代表，仅对2个区段显示部31标注标记而示出。如后述的图3所示，区段显示部31是使液晶层介于电极间，能够分别独立地控制光调制状态的部分。此外，测定部31a与区段显示部31同样，是使液晶层介于电极间，能够分别独立地控制光调制状态的部分。如图所示，在本实施方式中，测定部31a的俯视时的面积比各区段显示部31小，在俯视时测定部31a设置于液晶元件1的有效显示区域30的大致中央。另外，在本实施方式中，测定部31a配置于被多个区段显示部31包围的区域。另外，加热器2配置在液晶元件1的背面侧，具体而言，配置在与被视觉辨认的一侧相反的一侧，被配置为至少与液晶元件1的有效显示区域30对置。此外，测定部31a的俯视面积只要不与区段显示部31干涉，则也可以比区段显示部31的俯视面积大。同样地，设置测定部31a的位置也不限于有效显示区域30的大致中央，只要不与区段显示部31干涉即可，能够设置于期望的位置。
图3是示出液晶元件的结构例的示意性剖视图。图3所示的剖视图与图2所示的A-A线方向上的一部分(测定部31a的附近)的剖面对应。液晶元件1构成为包含：液晶面板，其构成为包含对置配置的第一基板11和第二基板12、多个像素电极13、测定部用电极13a、遮光部13b、共用电极(对置电极)14、取向膜15、16、液晶层19；以及一对偏振片21、22，它们构成为隔着该液晶面板对置配置。
第一基板11和第二基板12分别是例如在俯视时呈矩形的基板，彼此对置配置。作为各基板，例如可以使用玻璃基板、塑料基板等透光性基板。在第一基板11与第二基板12之间分散配置有例如由树脂膜等构成的球状间隔件(省略图示)，通过这些球状间隔件将基板间隙保持为期望的大小(例如几μm左右)。另外，也可以代替球状间隔件，将由树脂等构成的柱状体设置在第一基板11侧或第二基板12侧，将它们用作间隔件。
多个像素电极13及测定部用电极13a分别设置在第一基板11的一面侧。共用电极14设置于第二基板12的一面侧。该共用电极14以与各像素电极13以及测定部用电极13a对置的方式设置成一体。各像素电极13、测定部用电极13a以及共用电极14例如是通过将氧化铟锡(ITO)等透明导电膜适当图案化而构成的。此外，共用电极14也可以被分割为多个(例如，在进行占空比驱动的情况下等)。
在此，各像素电极13与共用电极14隔着液晶层19而对置的各区域(局部区域)与上述的区段显示部31对应。另外，测定部用电极13a与共用电极14隔着液晶层19而对置的区域(局部区域)与上述的测定部31a对应。
遮光部13b与测定部用电极13a的位置对应地设置在第一基板11的背面侧。该遮光部13b用于防止设置有测定部用电极13a的区域的光的透过。遮光部13b例如能够通过印刷适当选择的暗色(例如黑色)的材料而形成。另外，遮光部13b也可以通过贴合暗色的树脂膜等而形成。
取向膜15在第一基板11的一面侧以覆盖各像素电极13等的方式配置在它们的上侧。取向膜16在第二基板12的一面侧以覆盖共用电极14的方式配置在其上侧。这些取向膜15、16用于规定液晶层19的初始状态(未施加电压时)下的取向状态。各取向膜15、16例如被实施了研磨处理等单轴取向处理，具有沿着该方向规定液晶层19的液晶分子的取向的单轴取向限制力。将单轴取向限制力表现的方向称为易轴取向。对各取向膜15、16进行取向处理的方向例如被设定为相互不同(反平行)。各取向膜15、16与液晶层19的界面附近的预倾角例如为89°左右。
液晶层19设置在第一基板11与第二基板12之间。液晶层19例如使用具有流动性的向列液晶材料构成。在本实施方式中，液晶层19使用具有负的介电各向异性的液晶材料构成。液晶层19的层厚例如能够设为4μm左右。
偏振片21配置在液晶面板的外侧且第一基板11侧。偏振片22配置在液晶面板的外侧且第二基板12侧。这些偏振片21、22例如配置成彼此的透射轴大致正交。另外，各偏振片21、22配置为各自的透射轴相对于液晶层19的层厚方向上的大致中央处的未施加电压时的取向方位为大致45°的角度。由此，液晶元件1在正常黑状态、即未施加电压时外观成为暗状态(黑色状态)。因此，即使设置上述的遮光部13b，该部分在外观上也处于无法被区别出而视觉辨认出来的状态。
图4的(A)、图4的(B)是表示液晶元件中消耗电流与温度的关系的测定例的图。图4的(A)是按照每个驱动电压示出静态驱动的情况下的消耗电流的温度特性的图。通常，在汽车空调的显示等中大多使用的5V、1/4占空比、1/3偏置驱动的有效电压、即静态驱动电压约为2.89V，大致相当于图4所示的3V。在此，额定电压值为5V，额定频率为200Hz。另外，图4的(B)是利用电压值以比额定频率高的频率的2kHz被可变地设定的驱动电压进行驱动时的消耗电流的温度特性。
对比图4的(A)和图4的(B)，额定频率驱动下的消耗电流的值与高于额定频率的频率等驱动下的消耗电流的值相比，为小大约1位数的值。换言之，在基于额定频率的驱动中，消耗电流相对于温度的变动小。这是因为近来的液晶材料通过改良变得不易受到环境温度的影响。因此，如果对额定频率的驱动下的消耗电流的变化进行检测，则难以检测出因温度导致的差异。与此相对，通过使用将电压值和频率中的至少一方被设定得比额定值大的驱动电压，如图4的(B)所示，消耗电流的值变大，相对地，相对于温度变化的电流值的变化也变大。特别是在温度低的范围内，以近乎于正比例的状态下呈现出温度越低则电流值越大。因此，将图4的(B)所示的电流值与温度的关系例如作为数据表预先存储于未图示的存储器，通过参照该数据表来确定温度，能够更高精度地控制加热器2的温度。另外，关于驱动电压的电压值，如图所示那样，驱动电压的电压值越大则电流值的变化也越大，因此优选，但例如优选设为额定的2倍以上的值。另外，驱动电压的频率也同样越大越好，例如优选为额定的10倍以上的值。但是，虽然驱动频率和电压值均越大越优先，但考虑到对液晶驱动电路的负担，优选驱动频率为额定的50倍以下，电压值为额定的10倍以下。
图5是用于说明液晶装置的控制器的控制方法的流程图。另外，只要在控制结果中不产生矛盾或不匹配，则可以调换处理顺序，也可以追加未图示的其他控制，不排除这样的方式。
控制器8对液晶元件1的测定部13a设定比额定电压高的电压值和/或比额定频率高的频率，以供给基于该设定的驱动电力的方式控制液晶驱动电路4(步骤S11)。
作为一例，设额定的驱动条件为电压值5V、1/4占空比、1/3偏压、频率200Hz的占空比驱动。在这种情况下，控制器8能够以利用电压值12V且频率为2kHz的驱动电压进行静态驱动的方式控制液晶驱动电路4，或者能够以利用电压值21V、1/4占空比、1/3偏压、频率2kHz的驱动电压进行占空比驱动的方式控制液晶驱动电路4。
接着，控制器8取得由电流检测电路9检测出的液晶驱动电路4的消耗电流(步骤S12)，根据该消耗电流的值确定液晶元件的温度的估计值(步骤S13)。具体而言，基于数据表(参照图4的(B))求出与消耗电流的值对应的温度的估计值。另外，如果在取得该消耗电流的步骤S12中对测定部31a施加电压的时间短到无法视觉辨认出测定部31a中的透射率变化的程度，则也可以省略上述遮光部13b。
接着，控制器8根据求出的温度的估计值来设定加热器2的温度控制目标值，并以实现该目标值的方式来控制加热器驱动电路5(步骤S14)。以后，每隔规定期间重复步骤S11以后的处理。
图6是示出其他实施方式的液晶元件和加热器的结构例的外观立体图。图示的例子的加热器2a构成为能够对多个(在图示的例子中为9个)区域41分别单独地进行温度控制。具体而言，将与各区域41对应地设置的加热用电极设置为相互电/物理分离。另外，与各区域41对应地在液晶元件1a设置有多个测定部31a。各测定部31a的具体结构与上述的实施方式相同，遮光部13b也同样地设置(参照图3)。
根据该结构，通过利用与各区域41分别对应的测定部31a来测定各区域41的消耗电流，能够分别独立地进行温度控制。由此，能够进一步减轻液晶元件1a的面内的温度不均。此外，对于与各区域41对应的区段显示部31，通过对驱动电压进行PWM(PWM：Pulse-Width Modulation(脉冲宽度调制))控制而使接通电压的施加时间变化来改变其有效值，从而能够进一步降低温度不均的影响(对比度变动等)。
图7的(A)～图7的(K)是表示对驱动电压进行PWM控制时的例子的波形图。详细而言，图7的(A)是表示施加于共用电极14的电压的例子的波形图，图7的(B)～图7的(F)是表示施加于像素电极13的电压的例子的波形图，图7的(G)～图7的(J)是表示像素电极13与共用电极14的各电压的电位差的波形图。
如图7的(A)所示，施加于共用电极14的电压在1帧的前半成为基准电压即VSS，在后半成为相对而言更高的电压即+VR。另外，在图7的(B)所示的例子中施加于像素电极13的电压在1帧的前半成为+VR，在后半成为+VSS。因此，像素电极13与共用电极14的电位差成为如图7的(G)所示。具体而言，对像素电极13与共用电极14之间的液晶层19，在1帧的前半的整个期间施加-VR的电压，在后半的整个期间施加+VR的电压。
另外，如图7的(C)～图7的(E)所示，通过使向像素电极13施加电压的开始点相对于图7的(B)的开始点相对地向后移动，如图7的(H)～图7的(K)所示，在1帧内在像素电极13与共用电极14之间产生电位差的时间、即对液晶层19施加导通电压的施加时间相对变短。此外，在此仅举出代表性的例子，但实际上能够以多阶段(例如511阶段)来可变地设定电压施加的开始点。
这样，能够通过PWM控制可变地设定导通电压的施加时间。例如，在与根据测定部31a所测定的消耗电流而估计的温度较高的区域41对应的区段显示部31中，将导通电压的施加时间设定得相对较短，在与温度较低的区域41对应的区段显示部31中，将导通电压的施加时间设定得相对较长，通过这样可变地设定导通电压的有效值，能够进一步降低温度不均引起的影响。此外，即使在不使用加热器2的情况下，通过这样的控制也会有效地减轻温度不均带来的影响。
图8是示出其他实施方式的液晶元件和加热器的结构例的外观立体图。图示的例子的液晶元件1b在第一基板11和第二基板12中的任意一方的一面侧且接近外缘部的区域具有由ITO等透明导电膜构成的加热器部32。在图示的例子中，用斜线图案表示设置加热器部32的部分。通过像这样沿着液晶元件1b的外缘部例如呈环状地设置加热器部32，能够进一步减轻温度不均。此外，在图示的例子中，示出了不单独地进行温度控制的加热器2，但也可以使用能够单独地进行温度控制的加热器2a。
根据以上那样的实施方式，能够提高液晶装置的温度控制的精度。
此外，本公开并不限定于上述的实施方式的内容，能够在本公开的主旨的范围内进行各种变形来实施本公开。例如，在上述实施方式中，将用于检测消耗电流的测定部31a设置于液晶元件1(1a)，但也可以不设置这样的测定部31a而将任意的一个以上的区段显示部31兼用作测定部。在该情况下，优选在进行消耗电流的检测的期间通过控制器8控制背光源驱动电路6来使背光源3熄灭。由此，能够使得不会看到不必要的显示。通过使用多个区段显示部31，消耗电力变得更大，因此容易检测由温度引起的电流值的变化，能够提高加热器的温度控制的精度。
另外，在上述的实施方式中，作为液晶元件的一例，说明了显示用途的液晶元件，但液晶元件的用途并不限定于此，本公开的内容对于用于光调制的液晶元件都能够使用。
附图标记说明
1、1a、1b：液晶元件；2、2a：加热器；3：背光源；4：液晶驱动电路；5：加热器驱动电路；6：背光源驱动电路；7：电流检测电路；8：控制器；30：有效显示区域；31：区段显示部；31a：测定部；32：加热器部。

Claims (9)

1.一种加热器的温度控制装置，所述加热器设置于液晶元件，其中，
所述加热器的温度控制装置对所述液晶元件的至少1个局部区域施加如下驱动电压并检测流过该局部区域的消耗电流，所述驱动电压的电压值和/或频率被设定为与使所述液晶元件进行额定动作时相比相对更高的值，
所述加热器的温度控制装置根据检测出的所述消耗电流的大小来可变地设定所述加热器的温度控制目标值。
2.根据权利要求1所述的温度控制装置，其中，
所述温度控制装置包含：
液晶驱动电路，其向所述液晶元件施加所述驱动电压；
电流检测电路，其检测所述消耗电流；
加热器驱动电路，其根据所述温度的设定来驱动所述加热器；以及
控制器，其设定所述液晶驱动电路中的所述驱动电压的电压值和/或频率，并且根据由所述电流检测电路检测出的所述消耗电流来设定所述加热器驱动电路中的所述温度控制目标值。
3.根据权利要求1或2所述的温度控制装置，其中，
所述加热器能够针对多个区域中的每个区域单独地进行温度设定，
所述液晶元件的所述局部区域对应着所述多个区域的每一个而设置有多个，
针对所述多个区域，对所对应的所述局部区域施加所述驱动电压并检测所述消耗电流，根据该消耗电流的大小可变地进行温度设定。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的温度控制装置，其中，
所述局部区域是相对于所述液晶元件的显示部而另外设置的测定部。
5.根据权利要求1～3中的任意一项所述的温度控制装置，其中，
所述局部区域是设置于所述液晶元件的显示部。
6.根据权利要求1～3中的任意一项所述的温度控制装置，其中，
针对所述多个区域中的每一个，根据基于所述消耗电流估计出的温度，通过脉冲宽度调制控制使施加到所述多个区域各自所包含的显示部的所述驱动电压的大小增减。
7.一种加热器的温度控制方法，所述加热器设置于液晶元件，其中，
所述加热器的温度控制方法包括：
对所述液晶元件的局部区域施加如下驱动电压并检测流过该局部区域的消耗电流，所述驱动电压的电压值和频率的至少一方被设定为与使所述液晶元件进行额定动作时相比相对更高的值；以及
根据检测出的所述消耗电流的大小来可变地设定所述加热器的温度设定值。
8.一种液晶装置，其包含：
权利要求1～6中的任意一项所述的温度控制装置；以及
液晶元件，其具有由所述温度控制装置控制的加热器。
9.根据权利要求8所述的液晶装置，其中，
所述液晶元件还包含与所述局部区域对应地设置的遮光部。
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