JP2013195718A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒーターの熱により液晶パネルの映像に色むらを発生させることの無い液晶表示装置を提供する。
【解決手段】ヒーター７と液晶パネル１とが互いに対向する領域のうち周辺シール材５と対向する領域には、ヒーター７と液晶パネル１との接着領域を設けない構成とする。これにより、周辺シール材５と対向する領域においてはヒーター７と液晶パネル１との間に空気層が介在することになるため、ヒーター７の熱は周辺シール材５へ伝わり難くなり、周辺シール材５の熱膨張に起因する映像の色むらを防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒーターを搭載した液晶表示装置に関するものである。

現在、液晶表示装置はさまざまな温度環境下で使用されている。温度環境としては、例えば−３０℃程度の低温域から６０℃程度の高温域の幅広い温度環境であり、その温度環境で正常に動作することが要求されている。

液晶の応答速度は温度環境に大きく影響を受け、特に低温環境では液晶の応答速度が遅くなるため、低温環境下で使用する場合、一般的には液晶を暖めるためにヒーターが搭載される。

図５は、従来技術による液晶表示装置を示す（ａ）上面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。液晶パネル１は、シリコンなどの半導体基板から成る下基板２と、ガラスなどの透光性基板から成る上基板３とを備えた所謂反射型液晶パネルで、下基板２と上基板３の互いに対向する面にはそれぞれ液晶４に駆動電圧を印加するための電極と液晶４を配向させるための配向膜とが（何れも不図示）が形成されており、それら下基板２と上基板３とを枠状の周辺シール材５を介して貼り合わせることで形成された空間に液晶４が封入されている。

ヒーター７は、ガラス基板８の表面に発熱層としてＩＴＯから成る電極パターン９を形成した所謂ＩＴＯヒーターと呼ばれるもので、電極パターン９は、液晶パネル１と対向する側のガラス基板８の表面全体にベタ状に形成されている。

ヒーター７は、電極パターン９が形成された側の面が液晶パネル１の下基板２に接着剤６を介して貼り合わされることで液晶パネル１に固定されている。接着剤６は、ヒーター７が接着される液晶パネル１の下基板２の表面全体に塗布されており、ヒーター７からの熱を効率良く且つ均一に伝える必要があることから、接着剤６の厚みはできるだけ均一に薄くすることが望ましく、そのために、ヒーター７を液晶パネル１に取り付ける際には、下基板２へ接着剤６を塗布した後、ヒーター７を位置決めして接着した上で、更に下基板２に対して適度に加圧することとなる。

液晶パネル１と接着されたヒーター７は、回路基板１２に両面接着テープ１０を介して固定されており、その状態で液晶パネル１がワイヤー１１を介して回路基板１２と電気的に接続されると共に、ヒーター７が導電性接着剤（不図示）などを介して回路基板１２と電気的に接続されている。

回路基板１２を介してヒーター７の電極パターン９に通電すると、電極パターン９全体が発熱し、その熱がヒーター７と液晶パネル１を固定している接着剤６を介して液晶パネル１の下基板２全面に伝わり、更にその熱が種々の経路を経た上で最終的に液晶４に伝わることで液晶４が暖められる。（例えば、特許文献１参照）

特開２０１０−１２８２４１

従来の液晶表示装置において、液晶パネル１は主に下基板２、上基板３、周辺シール６で構成されているが、一般的に反射型液晶パネルの場合、下基板２にはシリコンが使用され、上基板３にはガラスが使用され、周辺シール材５にはエポキシ系もしくはアクリル系の有機接着剤が使用される。ここで、それら各材料はそれぞれ線膨張係数が異なるが、下基板２を構成するシリコンと上基板３を構成するガラスはもともと線膨張係数が非常に小さく、温度による線膨張係数差の影響は小さいが、周辺シール材５は有機材料であることから、シリコンやガラスに比べて線膨張係数が極端に大きいため、温度による線膨張係数差の影響が大きい。

従来の液晶表示装置では、ヒーター７が接着される液晶パネル１の下基板２の全面に接着剤６が塗布されているため、ヒーター７からの熱が下基板２の全面に伝わることとなり、その結果として液晶パネル１の周辺シール材５が急激に暖められ、線膨張係数の大きい周辺シール材５は大きく膨張し、その影響で下基板２と上基板３との間隔が不均一となり、映像に色むらが発生してしまう。

本発明は、以上の問題点に鑑みて成されたものであり、ヒーターの熱により液晶パネルの映像に色むらを発生させることの無い液晶表示装置を提供することを目的とする。

少なくとも二枚の基板が周辺シール材を介して互いに貼り合わされることで形成された空間に液晶が封入されて成る液晶パネルと、当該液晶パネルの表示領域と直交する方向において当該液晶パネルの表面に接着されたヒーターとを備えた液晶表示装置であって、前記ヒーターと前記液晶パネルとの接着領域は、前記ヒーターと前記液晶パネルとが互いに対向する領域のうち、前記液晶パネルの表示領域と直交する方向において前記周辺シール材と対向する領域の少なくとも一部には設けられていない液晶表示装置とする。

前記ヒーターと前記液晶パネルとの接着領域は、前記液晶パネルの表示領域と直交する方向において前記周辺シール材と対向する領域の全てに設けられていない液晶表示装置とする。

前記ヒーターと前記液晶パネルとの接着領域は、前記液晶パネルの表示領域と直交する方向において前記液晶パネルの表示領域と対向する領域と一致している液晶表示装置とする。

前記ヒーターは、接着剤を介して前記液晶パネルに接着されている液晶表示装置とする。

前記ヒーターと前記液晶パネルとの接着領域の外周には、前記接着剤の流出防止手段が設けられている液晶表示装置とする。

前記流出防止手段は、前記ヒーター又は前記液晶パネルの表面に設けられた凹部である液晶表示装置とする。

前記流出防止手段は、前記ヒーター又は前記液晶パネルの表面に設けられた凸部である液晶表示装置とする。

前記流出防止手段は、前記ヒーター又は前記液晶パネルの表面に設けられた粗面である液晶表示装置とする。

前記流出防止手段は、前記ヒーターの表面に設けられた、前記ヒーターの表面よりも前記接着剤の濡れ性が悪い膜である液晶表示装置とする。

前記流出防止手段は、前記液晶パネルの表面に設けられた、前記液晶パネルの表面よりも前記接着剤の濡れ性が悪い膜である液晶表示装置とする。

前記流出防止手段は、前記ヒーターの表面に表面処理を施すことで形成された、前記ヒーターの表面よりも前記接着剤の濡れ性が悪い表面である液晶表示装置とする。

前記流出防止手段は、前記液晶パネルの表面に表面処理を施すことで形成された、前記液晶パネルの表面よりも前記接着剤の濡れ性が悪い表面である液晶表示装置とする。

前記流出防止手段は、前記ヒーターの発熱層の一部に設けられた非形成領域である液晶表示装置とする。

前記流出防止手段は、前記ヒーターを貫通する穴部である液晶表示装置とする。

前記ヒーターの前記液晶パネルと接着された側とは反対側の表面に接着された回路基板を備え、当該回路基板と前記ヒーターとの接着領域は、当該回路基板と前記ヒーターとが互いに対向する領域のうち、前記液晶パネルの表示領域と直交する方向において前記液晶パネルの表示領域と対向する領域の少なくとも一部には設けられず、同方向において前記周辺シール材と対向する領域の少なくとも一部には設けられている液晶表示装置とする。

前記回路基板と前記ヒーターとの接着領域は、前記回路基板と前記ヒーターとが互いに対向する領域のうち、前記液晶パネルの表示領域と直交する方向において前記液晶パネルの表示領域と対向する領域の全てに設けられず、同方向において前記周辺シール材と対向する領域の全てに設けられている液晶表示装置とする。

本発明によれば、周辺シール材と対向する領域からはヒーターの熱が液晶パネルへ直接伝わらなくなるため、周辺シール材の熱膨張に起因する映像の色むらを防止することができる。

本発明による液晶表示装置の第一の実施形態を示す（ａ）上面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図 本発明による第一実施形態の変形例を示す要部拡大断面図 本発明による第一実施形態の変形例を示す要部拡大断面図 本発明による液晶表示装置の第二の実施形態を示す（ａ）上面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図 本発明による液晶表示装置の第三の実施形態を示す（ａ）上面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図 従来技術による液晶表示装置を示す（ａ）上面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図

図１は、本発明による液晶表示装置の第一の実施形態を示す（ａ）上面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。本実施例は、図５に示した従来技術による液晶表示装置と基本構成は同じであるため、基本構成についての説明は省略し、本実施例において特徴的な点についてのみ詳しく説明をする。まず、本実施例が従来技術と大きく異なるのは、液晶パネル１に対するヒーター７の接着領域である。即ち、本実施例において、ヒーター７の接着領域は、液晶パネル１の表示領域１３と同じ大きさであり、液晶パネル１の表示領域１３と直交する方向から見た状態において、液晶パネル１の表示領域１３と平面的に一致している。尚、この構成を逆の視点から見ると、ヒーター７と液晶パネル１との接着領域は、ヒーター７と液晶パネル１とが互いに対向する領域のうち、液晶パネル１の表示領域１３と直交する方向において周辺シール材５と対向する領域の全てに設けられていないことになる。

この構成によれば、ヒーター７と液晶パネル１とが互いに対向する領域のうち、周辺シール材５と対向する領域には接着剤６が存在せず、空気層（隙間）が介在していることから、ヒーター７の熱は周辺シール材５と対向する領域からは下基板２へ直接伝わらなくなり、周辺シール材５の温度上昇が抑えられる。その一方で、ヒーター７の熱は液晶パネル１の表示領域１３に集中的に伝わるようになることから、映像を表示する上で最も重要である表示領域１３を効率良く暖めることができる。

ヒーター７と液晶パネル１との接着領域の外周には、接着領域を取り囲むようにヒーター７の表面に溝状の凹部１４が設けられている。凹部１４は、流動性の高い硬化前の接着剤６がヒーター７の接着予定領域を超えて周辺シール材５と対向する領域へ流出しないように塞き止める役割を果たすもので、ヒーター７を液晶パネル１に接着する前の段階で、予めヒーター７を構成するガラス基板８の表面をダイシング装置で切削加工することなどにより形成されている。

尚、凹部１４はヒーター７のガラス基板８を貫通する穴部と置き換えることも可能である。但し、この場合には、ガラス基板８の中央部が抜け落ちてしまわないように、少なくとも一部はガラス基板８の外周部と繋がった状態にしておく必要がある。この構成では、有底の凹部１４に比べて接着剤６を収容する空間が大きくなることから、接着剤６を塞き止める効果がより高まるだけでなく、ヒーター７の外周部が発熱量の多いヒーター７の中央部から空気層（穴部）を介して隔絶された状態となることから、ヒーター７の外周部の温度上昇が抑えられ、結果的にヒーター７の外周部と近接する周辺シール材５の温度上昇をより効果的に抑えることができる。但し、ガラス基板８に設けられた穴部のサイズが小さいと、ヒーター７の中央部と外周部との間にある空気層が流出した接着剤５で完全に埋まってしまい、ヒーター７の中央部から外周部へ熱が伝わり易くなる虞があるため、穴部のサイズは流出した接着剤５で完全に埋まらない程度であるのが好ましい。

ヒーター７は回路基板１２に両面接着テープ１０を介して接着されているが、その接着領域は、液晶パネル１の表示領域１３と直交する方向から見た状態において、ヒーター７と液晶パネル１との接着領域とは平面的に重なっておらず、その一方で、周辺シール材５と対向する領域の全てとは平面的に重なっている。この構成を逆の視点から見ると、ヒーター７と回路基板１２との接着領域は、ヒーター７と回路基板１２とが互いに対向する領域のうち、液晶パネル１の表示領域１３と直交する方向において液晶パネル１の表示領域１３と対向する領域には設けられておらず、周辺シール材５と対向する領域には設けられていることになる。

周辺シール材５と対向する領域においてヒーター７と液晶パネル１との間には空気層が介在しているため、ヒーター７の熱は周辺シール材５と対向する領域からは周辺シール材５へ伝わり難くなっているが、ヒーター７と回路基板１２との接着領域が周辺シール材５と対向する領域に設けられていれば、ヒーター７と液晶パネル１との間の空気層周辺に籠るヒーター７の熱が両面接着テープ１０を介して回路基板１２へ逃がされるため、周辺シール材５への熱の伝わりをより効果的に抑えることができる。

また、その一方で、ヒーター７と回路基板１２との接着領域は液晶パネル１の表示領域１２と対向する領域には設けられておらず、ヒーター７と回路基板１２との間には空気層が介在していることから、その領域においてヒーター７の熱は回路基板１２へ逃げ難く、積極的に加熱を行いたい液晶パネル１の表示領域１３へは効率的に熱を伝えることができる。

但し、ヒーター７と回路基板１２との接着領域は、液晶パネル１の表示領域１３と対向する領域の全てではなく一部に設けられていないだけ、また、周辺シール材５と対向する領域の全てではなく一部に設けられているだけでも、少なからず上述と同様の効果が得られる。

尚、本実施例では、両面接着テープ１０の形状自体を枠状にすることでその接着領域を制限しているが、両面接着テープ１０の形状は矩形状にしておき、接着成分の存在する領域を枠状にすることで接着領域を制限するようにしても良い。

以上説明した本実施例１の液晶表示装置を製造する際には、まず、予めガラス基板８の表面に凹部１４を形成した上でガラス基板８の表面に電極パターン９を一様に形成することでヒーター７を製作しておき、そのヒーター７あるいは液晶パネル１の接着予定領域の概ね中央に接着剤６を適量塗布し、液晶パネル１とヒーター７とを所定の位置関係で貼り合わせて適度に加圧する。この時、余分な接着剤６は、ヒーター７の表面にある凹部１４に流れ込んでそこで塞き止められるため、液晶パネル１の表示領域１３以外の領域に食み出すことはない。次に、この状態で接着剤６に加熱や紫外線照射などの所定の硬化処理を施し、接着剤６を硬化させる。続いて、ヒーター７の液晶パネル１が固定された側とは反対側の面を、回路基板１２の表面に枠状の両面接着テープ１０を介して固定し、その状態で液晶パネル１を回路基板１２とワイヤー１１にて電気的に接続すると共に、ヒーター７を回路基板１２と導電性接着剤などを介して電気的に接続する。

図２−１、図２−２は、本発明による第一実施形態の変形例を示す要部拡大断面図である。上述の実施例１において、接着剤６の流出防止手段は、以下に示すものであっても良い。例えば、図２−１（ａ）に示すように、ヒーター７のガラス基板８の表面にその端部にまで延びる切欠状の凹部１５を形成する、図２−１（ｂ）に示すように、ヒーター７のガラス基板８の表面に液晶パネル１側へ相対的に突出するガラス基板８と一体又は別体の凸部１６を形成する、図２−１（ｃ）に示すように、ヒーター７のガラス基板８の表面に無数の微細な凹凸から成る粗面１７を形成する、図２−２（ｄ）に示すように、ヒーター７のガラス基板８の表面に電極パターン９よりも接着剤６の濡れ性が悪い膜１８を形成する、図２−２（ｅ）に示すように、ヒーター７の電極パターン９の表面の一部に表面改質等の表面処理を施して本来の電極パターン９よりも接着剤６の濡れ性が悪い表面１９を形成する、図２−２（ｆ）に示すように、ヒーター７の電極パターン９の一部に非形成領域（スリット）２０を形成するなどの形態を取り得る。

特に図２−２（ｆ）に示す実施形態では、電極パターン９のパターン形状を変更するだけで、接着剤６の流出防止手段（非形成領域２０）を容易に形成することができる。尚、この実施形態において、電極パターン９の非形成領域２０は、ガラス基板８の端部にまで延びる切欠状のものであっても良い。

尚、図１、図２−１、図２−２に示した以上の実施形態において、接着剤６の流出防止手段は、ヒーター７と液晶パネル１との接着領域外周に沿って枠状に形成されているのが好ましいが、接着領域外周に沿った一部の領域にのみ形成されていても良い。

また、図１、図２−１、図２−２に示した実施形態は、技術的に矛盾が生じない範囲で互いに組み合わせて実施することが可能であり、例えば、図１又は図２−１（ａ）に示した実施形態において、接着剤６の流出防止手段である凹部１４、１５の内面に、図２−１（ａ）、（ｄ）、（ｅ）の実施形態で示したような粗面１７、濡れ性の悪い膜１８、濡れ性の悪い表面１９を形成するようにしても良い。

また、図１、図２−１、図２−２で示した実施形態において、接着剤６の流出防止手段はヒーター７のガラス基板８の表面に設けられているが、流出防止手段は液晶パネル１の下基板２の表面に設けられていても良く、更に、ヒーター７のガラス基板８の表面と液晶パネル１の下基板２の表面の両方に設けられていても良い。

図３は、本発明による液晶表示装置の第二の実施形態を示す（ａ）上面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。本実施例の基本構成は図１に示した実施例１と同じであり、異なるのは、ヒーター７と液晶パネル１との接着領域の外周に接着剤６の流出防止手段が設けられていない点である。

液晶パネル１にヒーター７を接着する際に、接着剤６が接着予定領域を超えて周辺シール材５と対向する領域へ流出しないように接着剤６の塗布量と塗布位置をディスペンス装置で制御すれば、完璧とは行かないまでも実際の接着領域を接着予定領域とほぼ一致させることができる。

図４は、本発明による液晶表示装置の第三の実施形態を示す（ａ）上面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。本実施例の基本構成は図３に示した実施例２と同じであり、異なるのは、ヒーター７と液晶パネル１との接着領域が、周辺シール材５と対向する領域の一部にまで延在していることである。ヒーター７と液晶パネル１との接着領域は、実施例１、２のように周辺シール材５と対向する領域の全てに設けられていないのが好ましいが、一部の領域に設けられていないだけの場合であっても、その領域についてはヒーター７と液晶パネル１との間に空気層が介在することになるため、少なからず周辺シール材５への熱の伝わりを抑えることができる。

尚、接着領域の制御は、接着剤６の塗布量や塗布位置を調整することで行っても良いが、実施例１のように接着領域の外周に凹部などの流出防止手段を設けることで行っても良い。

以上説明した本発明の全ての実施形態において、液晶パネル１の表示領域１３は画素が形成された全ての領域を指しているが、表示領域１３は画素が形成された領域のうち実際に映像の表示に寄与する画素が配置された領域であっても良い。

また、ヒーター７の発熱層である電極パターン９は、ＩＴＯに限らず、金属などのその他の材料で構成されていても良く、形成する位置についても液晶パネル１と対向する側のガラス基板８の表面に限らず、回路基板１２と対向する側の表面、外周側面、ガラス基板８の内部などに形成されていても良く、そのパターン形状についても、ベタ状に限らずその他種々の形状が適宜選択可能である。

また、ヒーター７を構成する基材はガラス基板８に限らず、その他種々の材料が適宜選択可能である。

また、ヒーター７と液晶パネル１との接着手段は、接着剤に限らず、両面接着テープなどであっても良く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲では、表面活性化接合などであっても良い。尚、このことはヒーター７と回路基板１２との接着手段についても同様である。

また、ヒーター７と液晶パネル１とを接着する手段として接着剤や両面接着テープなどを用いる場合には、それらは熱伝導性の高いものであるが好ましい。尚、このことはヒーター７と回路基板１２との接着手段についても同様である。

また、周辺シール材５のパターン形状は、表示領域１３を取り囲む枠状に限らず、一部に液晶注入口を有する形状であっても良い。尚、液晶注入口が周辺シール材５と同様の材料から成る封口材で封止される場合には、この封口材も周辺シール材５の一部として見ることができる。

また、液晶パネル１は、反射型液晶パネルに限らず、互いに対向する二枚の基板がガラスなどの透光性材料で構成された透過型液晶パネルであっても良く、更に、本発明は三枚以上の基板が液晶を挟んで交互に積層されたような液晶パネルにも適用することが可能である。

１ 液晶パネル
２ 下基板
３ 上基板
４ 液晶
５ 周辺シール材
６ 接着剤
７ ヒーター
８ ガラス基板
９ 電極パターン
１０ 両面接着テープ
１１ ワイヤー
１２ 回路基板
１３ 表示領域
１４ 溝状の凹部
１５ 切欠状の凹部
１６ 凸部
１７ 粗面
１８ 濡れ性の悪い膜
１９ 濡れ性の悪い表面
２０ 電極パターンの非形成領域（スリット）

Claims (16)

1. 少なくとも二枚の基板が周辺シール材を介して互いに貼り合わされることで形成された空間に液晶が封入されて成る液晶パネルと、当該液晶パネルの表示領域と直交する方向において当該液晶パネルの表面に接着されたヒーターとを備えた液晶表示装置であって、
   前記ヒーターと前記液晶パネルとの接着領域は、前記ヒーターと前記液晶パネルとが互いに対向する領域のうち、前記液晶パネルの表示領域と直交する方向において前記周辺シール材と対向する領域の少なくとも一部には設けられていないことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記ヒーターと前記液晶パネルとの接着領域は、前記液晶パネルの表示領域と直交する方向において前記周辺シール材と対向する領域の全てに設けられていないことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記ヒーターと前記液晶パネルとの接着領域は、前記液晶パネルの表示領域と直交する方向において前記液晶パネルの表示領域と対向する領域と一致していることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記ヒーターは、接着剤を介して前記液晶パネルに接着されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の液晶表示装置。
5. 前記ヒーターと前記液晶パネルとの接着領域の外周には、前記接着剤の流出防止手段が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記流出防止手段は、前記ヒーター又は前記液晶パネルの表面に設けられた凹部であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記流出防止手段は、前記ヒーター又は前記液晶パネルの表面に設けられた凸部であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
8. 前記流出防止手段は、前記ヒーター又は前記液晶パネルの表面に設けられた粗面であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
9. 前記流出防止手段は、前記ヒーターの表面に設けられた、前記ヒーターの表面よりも前記接着剤の濡れ性が悪い膜であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
10. 前記流出防止手段は、前記液晶パネルの表面に設けられた、前記液晶パネルの表面よりも前記接着剤の濡れ性が悪い膜であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
11. 前記流出防止手段は、前記ヒーターの表面に表面処理を施すことで形成された、前記ヒーターの表面よりも前記接着剤の濡れ性が悪い表面であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
12. 前記流出防止手段は、前記液晶パネルの表面に表面処理を施すことで形成された、前記液晶パネルの表面よりも前記接着剤の濡れ性が悪い表面であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
13. 前記流出防止手段は、前記ヒーターの発熱層の一部に設けられた非形成領域であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
14. 前記流出防止手段は、前記ヒーターを貫通する穴部であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
15. 前記ヒーターの前記液晶パネルと接着された側とは反対側の表面に接着された回路基板を備え、当該回路基板と前記ヒーターとの接着領域は、当該回路基板と前記ヒーターとが互いに対向する領域のうち、前記液晶パネルの表示領域と直交する方向において前記液晶パネルの表示領域と対向する領域の少なくとも一部には設けられず、同方向において前記周辺シール材と対向する領域の少なくとも一部には設けられていることを特徴とする請求項１〜１４の何れか一つに記載の液晶表示装置。
16. 前記回路基板と前記ヒーターとの接着領域は、前記回路基板と前記ヒーターとが互いに対向する領域のうち、前記液晶パネルの表示領域と直交する方向において前記液晶パネルの表示領域と対向する領域の全てに設けられず、同方向において前記周辺シール材と対向する領域の全てに設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置。

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