JP3891431B2

JP3891431B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3891431B2
Application number: JP2003043435A
Authority: JP
Inventors: 尚山添; 正男板垣; 幸朗梅沢
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2023-02-21
Also published as: JP2004252231A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関するものであり、特に液晶表示素子を温める加熱部材を有する液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液晶表示装置としては、周囲温度が低く液晶表示素子の温度も低い場合に液晶の粘性係数が高く応答性が低下するため、ガラス板にＩＴＯ（indium tin oxide）に蒸着されてなる透光性のシートヒータ（加熱部材）で前記液晶表示素子を温めて所望の応答性が得られるように液晶表示素子の温度を制御するものが知られている。これらは特許文献１及び特許文献２に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３３７３１３号公報
【特許文献２】
特開２００２−２０２５２３号公報
【０００４】
かかる液晶表示装置の前記シートヒータの制御方法としては、前記液晶表示素子の温度を検出するサーミスタからなる温度検出手段を前記液晶表示素子に配設し、前記温度検出手段からの温度情報をマイクロコンピュータからなる制御手段に入力し、前記温度情報に基づいて前記ヒータのオン／オフ制御を行って前記液晶表示素子の温度を管理し、低温時の前記液晶表示素子の応答性を良好に確保するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記温度検出手段は、前記液晶表示素子の非表示領域、例えば一対のガラスパネルにおける一方のガラスパネルの前記非表示領域である端部に設けるものである。前記ガラス板が用いられる前記シートヒータは、中央部分が暖まりやすく端部が暖まりにくいといった特性を有しており（ガラス材は、熱伝導度が低く、また端部は放熱しやすいため）、このシートヒータにより温められる前記液晶表示素子においても表示領域である中央部分が暖まりやすく、端部が暖まりにくくなる。従って、前記液晶表示素子の前記表示領域の温度と、前記温度検出手段が配設されている前記液晶表示素子の端部の温度とでは温度差が生じることになり、正確な前記シートヒータの温度制御が出来ないばかりでなく、特に０℃以下の低温時において、前記液晶表示素子が応答性良く駆動するための温度に達するに時間を要してしまい、前記液晶表示素子の応答性に改善の余地があった。
【０００６】
そこで本発明は、前述した問題点に着目し、加熱手段を備えた液晶表示装置において、低温時であっても液晶表示素子が応答性良く動作することが可能な温度に短時間で達するように前記加熱手段を制御可能とする液晶表示装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、請求項１に記載したように、液晶表示素子と、前記液晶表示素子を温める加熱部材とを備える液晶表示装置であって、前記液晶表示素子に設けられ前記液晶表示素子の温度を検出するための第１の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段とは異なる個所に配設され前記液晶表示素子を取り巻く周囲温度を検出するための第２の温度検出手段と、前記液晶表示素子を取り巻く周囲温度に応じて前記加熱手段をオン／オフさせる複数段階の閾値を記憶した記憶手段を有し、前記第２の温度検出手段からの第２の温度情報に基づいて、この複数段階の閾値を切り換える閾値切換制御を行うとともに、前記第１の温度検出手段からの第１の温度情報に基づいて、各閾値における前記加熱手段のオン／オフ制御を行う制御手段と、を備えてなるものである。
【０００９】
また、本発明は、請求項１に記載の液晶表示装置において、前記第１の温度検出手段は前記液晶表示素子の非表示領域に設けられてなるものである。
【００１０】
また、本発明は、請求項１に記載の液晶表示装置において、前記液晶表示素子及び前記加熱部材を配設するケース体を備え、前記第２の温度検出手段は前記ケース体内に収納されてなるものである。
【００１１】
また、本発明は、請求項１に記載の液晶表示装置において、前記液晶表示素子は、第１の液晶セルと第２の液晶セルとを有し、前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルとの間に前記加熱部材を配設してなるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１から図４は液晶表示装置を示すものである。
【００１３】
１は液晶表示素子であり、この液晶表示素子１は、第１の液晶セル２，第２の液晶セル３及び偏光板４，５からなるものである。偏光板４は、第１の液晶セル２の前面に貼着されており、偏光板５は、第２の液晶セル３の後面に貼着されている。
【００１４】
第１の液晶セル２は、透明な電極が形成された一対の透光性基板２ａ，２ｂに、液晶を封入したものである。第１の液晶セル２は、ＳＴＮ（超ねじれネマチック）型と称されるものであり、この液晶表示素子１は多数の画素が行列状に配列された矩形の表示領域を有している。
【００１５】
第２の液晶セル３は、一対の透光性基板３ａ，３ｂに液晶を封入したものであり、第１の液晶セル２の後側に配設されている。第２の液晶セル３は、液晶表示素子１の表示色調を調整する干渉セルである。
【００１６】
偏光板４，５は、少なくとも表示領域よりも大きければ良いが、光漏れを防ぐために，第１の液晶セル２の前面、あるいは第２の液晶セル３の後面と略同じ大きさであることが望ましい。
【００１７】
６はＦＰＣ（可撓性配線板）であり、一端が液晶表示素子１の第１の液晶セル２に異方性導電膜を介して電気的に接続され、また他端が後述する硬質回路基板に半田等の接続部材を介して電気的に接続されている。また、ＦＰＣ６の第１の液晶セル２との接続個所の近傍には、液晶表示素子１の温度を検出するためのサーミスタからなる第１の温度センサ（第１の温度検出手段）７が実装されている。
【００１８】
１２は硬質配線板であり、この硬質配線板１２には液晶表示素子１を駆動する駆動回路８と、後述するシートヒータを駆動するヒータ回路９と、駆動回路８及びヒータ回路９を制御するマイコン（マイクロコンピュータ）からなる制御手段１０と、液晶表示素子１が配設される周囲温度を検出するサーミスタからなる第２の温度センサ（第２の温度検出手段）１１と、液晶表示素子１を後方から照明する発光ダイオードＤとが配設されている。
【００１９】
１３は光拡散板であり、この光拡散板１３は液晶表示素子１と発光ダイオードＤとの間に配設されている。１４はケース体であり、このケース体１４に液晶表示素子１，ＦＰＣ６，硬質配線板７が配設される。ケース体１４には開口部１４ａが設けられており、この開口部１４ａは第１の液晶セル２の表示領域よりも若干大きい矩形となっている。
【００２０】
１５はシートヒータ（加熱部材）であり、このシートヒータ１５は、第１の液晶セル２と第２の液晶セル３の間に配設されている。シートヒータ１５は、ガラス材料からなる透光性のシート板１５ａの全面にＩＴＯからなる透光性導体１５ｂを蒸着により形成してなるものである（図２参照）。シートヒータ１５は、液晶表示素子１の表示領域よりも大きめに形成されており、その両端には、ヒータ回路９からの給電を受けるための一対のＦＰＣ１５ｃが異方性導電膜を介して電気的に接続されている。またシートヒータ１５は、第１の液晶セル２の後面に粘着テープで貼着されている。
【００２１】
次に、図３を用いて、シートヒータ１５を制御するための電気的構成を説明する。１０は、制御手段であり、この制御手段１０は、第１，第２の温度センサ７，１１からの各電圧値（温度情報）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１０ａと、液晶表示素子１を駆動させるための制御プログラム及び後で詳述するシートヒータ１５の制御プログラム等を記憶したＲＯＭ１０ｂと、演算結果あるいは設定値等を一時的に記憶するＲＡＭ１０ｃと、前記制御プログラムを実行するＣＰＵ１０ｄと、シートヒータ１５の制御プログラムにおいて、後述する閾値データを少なくとも記憶したＥＥＰＲＯＭ１０ｅとを少なくとも有し、前記各部はバスにより接続されている。制御手段１０は、液晶表示装置が例えば車両に搭載される場合において、車両の走行情報（エンジン回転数，車速，水温及び残燃料等）をＣＰＵ１０ｄに入力し、所定の演算処理によって各種車両情報を求め、駆動回路８を介して液晶表示素子１を駆動させるとともに、シートヒータ１５を制御して液晶表示素子１を最適駆動温度にする。
【００２２】
次に、図４を用いて制御手段１０のシートヒータ１５の制御方法について説明する。尚、本実施形態において、液晶表示素子１が駆動するに最適な温度が４０℃であるものとして説明する。
【００２３】
制御手段１０は、システムの電源（例えば、液晶表示装置が車両に搭載される場合は、イグニッションスイッチがＯＮ）が投入されてから、第２の温度センサ１１からの出力電圧（第２の温度情報）を入力し（ステップＳ１）、この入力した出力電圧に基づいて周囲温度データ（以下、周囲温度という）Ｓ２を所定の演算処理より求める（ステップＳ２）。
【００２４】
そして、制御手段１０は、周囲温度Ｓ２を求めると、液晶表示素子１が配設されるケース１４内の温度（液晶表示素子１を取り巻く温度）Ｓ２が次ステップ以降の何れの温度条件（ステップ）に該当するかを選定する（ステップＳ３〜Ｓ６）。尚、ステップＳ３では、周囲温度Ｓ２＜−２０℃の判定が行われ、ステップＳ４では、−２０℃≦周囲温度Ｓ２＜０℃の判定が行われ、ステップＳ５では、０℃≦周囲温度Ｓ２＜２０℃の判定が行われ、ステップＳ６では、２０℃≦周囲温度Ｓ２＜４０℃の判定が行われる。
【００２５】
次に、制御手段１０は、ステップＳ３からステップＳ６の何れかのステップを選定すると、選定したステップにおける閾値データＰｎ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）をＥＥＰＲＯＭ１０ｅから読み出して、第１の温度センサ７による液晶表示素子１の温度データ（以下、パネル温度という）Ｓ１の閾値設定を行う（ステップＳ７）。尚、閾値データＰｎは、各温度範囲におけるシートヒータ１５のＯＮ／ＯＦＦ（加熱／非加熱）するための条件となる。
【００２６】
制御手段１０は、液晶表示素子１に配設される第１の温度センサ７からの出力電圧（第１の温度情報）を入力し（ステップＳ８）、この入力した出力電圧に基づいて液晶表示素子１のパネル温度Ｓ１を所定の演算処理により求める（ステップＳ９）。
【００２７】
次に、制御手段１０は、ステップＳ７により設定された閾値データＰｎとステップＳ９により求められたパネル温度Ｓ１とを比較し（ステップＳ１０）、パネル温度Ｓ１が選定された閾値データＰｎより小さい場合、パネル温度Ｓ１を上昇させるべくヒータ回路９を介してシートヒータ１５に給電を許可して液晶表示素子１を加熱するとともに（ステップＳ１１）、パネル温度Ｓ１が選定された閾値データＰｎ以上である場合に、シートヒータ１５の給電を中止する（ステップＳ１２）。
【００２８】
前述した処理を繰り返すことによって、シートヒータ１５がオン／オフされることになり、液晶表示素子１が加熱されパネル温度Ｓ１が徐々に上昇することになるが、後にパネル温度Ｓ１とともに周囲温度Ｓ２が４０℃以上になった場合、制御手段１０は、制御手段１０はステップＳ１３に移行し、低温時におけるシートヒータ１５の制御を中止すべく、シートヒータ１５への給電を中止する。
【００２９】
尚、周囲温度Ｓ２における閾値判定において、液晶表示素子１の駆動最適温度への到達時間は、液晶表示素子が配設される環境，ケース体の収納状態、液晶表示素子１の表示領域の大きさ，液晶表示素子１の種類あるいはシートヒータ１５の種類等でそれぞれ異なることものであり、段階的に設定される第２の温度センサ１１の各温度範囲（ステップＳ３〜Ｓ６）は、液晶表示素子１の使用環境によって適宜変更することが望ましい。
【００３０】
本発明は、周囲の温度が０℃以下の低い温度である場合に、液晶表示素子１の表示領域の温度と第１の温度センサ７で検出する温度Ｓ１との差が大きく、また周囲の温度が高くなるに連れて、液晶表示素子１の表示領域の温度と第１の温度センサ７で検出する温度Ｓ１との差が小さくなることに着目しなされたもので、液晶表示装置は、液晶表示素子１のパネル温度Ｓ１と、液晶表示素子１が配設されている周囲温度Ｓ２とをそれぞれ検出する第１，第２の温度センサ７，１１を備え、周囲温度Ｓ２に応じて徐々に大きくなるパネル温度Ｓ１の閾値（シートヒータ１５のオン／オフ条件）を設定し、周囲温度Ｓ２に応じて閾値を順次切り換えて、第１の温度センサ７により検出されるパネル温度Ｓ１に応じてシートヒータ１５のオン／オフ制御を行うものである。
【００３１】
従って、シートヒータ１５のオン時間を長くし、液晶表示素子１を急激に温めて液晶表示素子１を最適駆動温度にするといった制御を行うと、シートヒータ１５のオーバーシュート分における余剰加熱により、液晶表示素子１の加熱温度が最適駆動温度よりも高くなり表示コントラストを低下させることになるが、前述のように制御することによって、０℃以下の低温時であっても液晶表示素子１の表示コントラストを低下させることなく、また液晶表示素子１の表示応答性の優れる最適駆動温度に短時間で達するようにシートヒータ１５を制御することが可能となる。
【００３２】
またシートヒータ１５は、液晶表示素子１の第１の液晶セル２と第２の液晶セル３との間に設けられることから、ＳＴＮ型液晶表示素子１において第１の液晶セル２への熱伝達が良好となり、効率的な加熱制御を可能とする。
【００３３】
尚、偏光板４，５は耐熱性が低いため、シートヒータ１５に接触しないように配設することが望ましい。第２の液晶セル３（干渉セル）を設ける場合は、第１の液晶セル２と第２の液晶セル３の間にシートヒータ１５を配置することが望ましく、シートヒータ１５を偏光板４，５に接触しないように、且つ、可及的に液晶表示素子１の表示領域の近くに配置することができる。
【００３４】
また、本発明の実施の形態では、表示領域を直接視認する液晶表示装置を例に挙げて説明したが、本発明は、液晶表示素子から発せられる表示光をフロントガラスに設けられるコンバイナによって運転者側に反射させて各種情報を表示するヘッドアップディスプレイにおける液晶表示装置に適用しても良い。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、液晶表示素子を温める加熱手段を有する液晶表示装置に関し、前記液晶表示素子の表示コントラストを低下させることなく、また前記液晶表示素子の表示応答性の優れる温度に短時間で達するように前記加熱手段を制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の液晶表示装置を示す断面図。
【図２】同上実施の形態の加熱部材を示す平面図。
【図３】同上実施の形態の液晶表示装置を示すブロック図。
【図４】同上実施の形態の制御手段の制御方法を示す図。
【符号の説明】
１液晶表示素子
２第１液晶セル
３第２の液晶セル
７第１の温度センサ（第１の温度検出手段）
１０制御手段
１０ｅＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）
１１第２の温度センサ（第２の温度検出手段）
１４ケース体
１５シートヒータ（加熱部材）

Claims

液晶表示素子と、前記液晶表示素子を温める加熱部材とを備える液晶表示装置であって、
前記液晶表示素子に設けられ前記液晶表示素子の温度を検出するための第１の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段とは異なる個所に配設され前記液晶表示素子を取り巻く周囲温度を検出するための第２の温度検出手段と、
前記液晶表示素子を取り巻く周囲温度に応じて前記加熱手段をオン／オフさせる複数段階の閾値を記憶した記憶手段を有し、前記第２の温度検出手段からの第２の温度情報に基づいて、この複数段階の閾値を切り換える閾値切換制御を行うとともに、前記第１の温度検出手段からの第１の温度情報に基づいて、各閾値における前記加熱手段のオン／オフ制御を行う制御手段と、
を備えてなることを特徴とする液晶表示装置。
前記第１の温度検出手段は前記液晶表示素子の非表示領域に設けられてなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記液晶表示素子及び前記加熱部材を配設するケース体を備え、前記第２の温度検出手段は前記ケース体内に収納されてなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記液晶表示素子は、第１の液晶セルと第２の液晶セルとを有し、前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルとの間に前記加熱部材を配設してなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。