JP4358441B2 - Ｌｃｄ温度検知 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の技術分野）
この発明は液晶表示装置（ＬＣＤ：ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）の液晶の近傍の温度を測定する装置に関し、特に、タッチスクリーンで覆われた液晶表示装置（ＬＣＤ）の液晶の近傍の温度を測定する装置に関する。
【０００２】
（関連技術の説明）
視覚情報を表示するＬＣＤ表示装置及びユーザが装置と通信するＬＣＤを覆ったタッチスクリーンを有する型式の電子装置に対する成長する市場がある。
【０００３】
液晶は印加される電磁界に応じてその光学的性質を変えるという能力によって特徴づけられる。このことは、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）等の、変化する情報を表示する上でこれらの液晶を理想的なものとしてきた。この能力は液晶の温度によって影響され、またこの温度は、例えば気温、太陽からの放射、表示装置の近くの電子設備によって発生される熱等の多数の因子によって決まる。ＬＣＤの温度を変える影響は、液晶の光学的状態が低電圧多重化技術によって決定される場合に特に著しい。何故ならば、このことは液晶の柔軟性に高い要求を出すからである。
【０００４】
従って、できる限り近接して液晶の実際の温度を測定することが望ましい。できる限り良好な液晶の温度の推定を得るために、温度センサをできる限り液晶に近接して配置しなければならない。多数の特許はこの課題に関係している。
【０００５】
例えば、日本国特許公開公報第１６０００１／１９９７号の概要は、周囲の温度を測定し、測定した温度と記憶した温度とを比較した後にコントラストを調整し、かつ記憶した温度と関連するコントラスト設定を行うことによってＬＣＤのコントラストを制御するＬＣＤ制御システムを述べている。同様のシステムはまた、日本国特許公開公報第１１４７８５／１９９６号の概要に述べられている。この種の制御システムは、コントラスト調整が液晶の温度とはかなり相違し得る周囲温度に基づくという欠点を有している。これは、温度がＬＣＤが実装されている装置の外部で測定されるかまたは装置のハウジング内で測定されるかに無関係のケースである。
【０００６】
例えば日本国特許公開公報第２５８１６１／１９９７号を通して、ＬＣＤ表示装置の温度を測定するためにこのＬＣＤ表示装置上に小型の熱電対センサを取り付けることも知られている。しかしながら、これはＬＣＤの温度に関する点の推定しか得られないという欠点を有している。従って、例えば太陽光が装置の一部分のみに当っている場合には相当なエラーが生じ得ることとなる。
【０００７】
更に、日本国特許公告公報第０６４９９８／１９７９号を通して、ＬＣＤ表示装置の表面をスズ酸化物膜で覆って、ＬＣＤの温度を決定するのにこのスズ酸化物膜の抵抗を測定することが知られている。このスズ酸化物膜はまた加熱装置としても機能して、液晶に対して適切な動作温度をもたらし得る。タッチスクリーンと共に実施されれば、この発明は高く透明な付加的温度検出層はＬＣＤの視覚コントラストを望ましくなく低減するという欠点を有する。ＬＣＤを覆うこのタッチスクリーンは本質的にコントラスト及び輝度の或る一定の損失を引き起こすので、また別の透明シートでＬＣＤを覆うことは一般に望ましいことではない。
【０００８】
（発明の概要）
この発明の一般的目的は、測定が液晶に極めて近接したタッチスクリーン内で行われると共に、実質的に全ＬＣＤ領域に渡る完全な温度推定を与えるタッチスクリーンを設けたＬＣＤの温度を測定する装置を提供することにある。
【０００９】
この目的及び他の諸目的は特許請求の範囲にて定義したこの発明によって達成される。
【００１０】
こうして、本発明の第１の態様において、タッチパネルを設けたＬＣＤの温度を測定する装置が提供される。
【００１１】
本発明のこの態様によれば、タッチスクリーンを構成するシートのうちの１つ、即ち、ＬＣＤの表面に隣接して配置されている底面シートには、温度及びその電気的抵抗の間に既知の関係を有する透明な導電層が設けられている。選択された間隔で、透明層の抵抗が測定され、タッチスクリーン底部シートの温度として解釈される。
【００１２】
タッチスクリーン底面シートはＬＣＤ表面と熱的に接触すると共に、タッチスクリーン底部シートから液晶を離間しているＬＣＤのガラスシートは優れた熱伝導性を有しているので、タッチスクリーン底部の温度はＬＣＤの液晶の温度に関する良好な推定を表わす。
【００１３】
更に、タッチスクリーン底面シートは実質的に全ＬＣＤ領域を覆っているので、タッチスクリーン底面シートの測定した電気的抵抗は、不均一な温度分布の場合に、ＬＣＤ上の暖かい領域及び冷たい領域双方の積分的欠度である全体の推定を表わす。
【００１４】
一般に、この発明を実施するために必要な構成要素はＬＣＤ／タッチスクリーンアセンブリに既に存在している。任意の付加的構成要素は低コストであり組立てが容易であることによって、コスト的に有効な生産を考慮している。
【００１５】
コストの有効性は別として、この発明はタッチスクリーンの他に付加的温度検出用透明シートを設けることを不要にすることによって、ＬＣＤの視覚的コントラストにおける望ましくない低減を回避している。
【００１６】
こうして、本発明は、例えば、
温度測定が液晶に極めて近接されていることによる液晶温度の高精度推定、
測定が全体のＬＣＤ表面に渡って行われることによるＬＣＤ表示装置を横切る温度勾配に敏感な温度測定、
前記構成要素が安価でしかも組立てが容易であり、幾つかの新しい構成要素を用いることによるコスト有効性、及び
温度センサと既に存在するタッチ・スクリーンとの組合せが更にコントラスト損失を回避すること、等の多数の利点を示す。
【００１７】
本発明の第２の態様において、この発明による装置の製造方法が提供される。
【００１８】
（実施例の詳細な説明）
ここで、本発明の実施例を説明することとする。
【００１９】
図１は本発明に使用するのに好適な代表的な従来のＬＣＤ／タッチスクリーンアセンブリの概略断面図である。アセンブリは液晶表示装置（ＬＣＤ：ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）２を覆うタッチスクリーン２０を備えている。このＬＣＤ５は上面ガラスシート３、底面ガラスシート４、スペーサ要素５及び上面ガラスシートと底面ガラスシートの間に配置した液晶６を備えている。一般に、ＬＣＤはＰＣボード（図示せず）に取り付けられる。タッチスクリーン２０は上面シート２１、底面シート２２及びスペーサ２３を備えている。タッチスクリーン２０は、接着層が良好な熱伝導率を有しているとすれば、図示のように、接着層９によってＬＣＤの上面ガラスシート３に固着することができよう。しかしながら、上面ガラスシート及びタッチスクリーンの底面シートの間の最高に可能な熱的伝導度を保証するためには、タッチスクリーンは直接ＬＣＤ上に配置することが好ましい。
【００２０】
タッチスクリーン２０の上面シート２１は一般に、ポリエステル膜等のプラスチック材料から作られる。底面シート２２は一般に、ポリエステル膜等のプラスチック材料、またはガラスシートからできている。内側の面、即ち、相互に対向する面上では、シート２１，２２は一般にインジウム・スズ酸化物２４，２５から成る導電層でそれぞれ覆われている。こうして、ユーザがタッチスクリーンを押圧することによって、上面シート及び底面シート、即ち各シートの導電層２４，２５を接触させるとき、電気的電圧信号を導電層２４，２５を介して転送することができる。
【００２１】
従来、代表的タッチスクリーン２０は図３に図示する回路図の例におけるように手元にある装置に接続している。制御ユニット（図示はしないが、回路線ＣＴＲＬによって示している）はスイッチ３１，３２，３３，３４，３５を開閉する。アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ：ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ）変換器３６は測定した電圧値をアナログ表現からデジタル表現に変換するのに設けられている。
【００２２】
タッチスクリーンの機能は本質的に本発明の対象ではないので、これをこの発明の理解に対して背景としての諸例によって極めて簡単にのみ説明することとする。
【００２３】
ユーザがタッチスクリーンの或る点を押圧するとき、上面導電層２４及び底面導電層２５は前述したようにその点で短絡する。この点の位置を決定するために、制御ユニットは先ずスイッチ３１及び３２を選択して、タッチスクリーンの上面シート２１の導電層２４に電圧Ｖｃｃを加え、スイッチ３３及び３４を開き、かつ接続点３８を介してＡ／Ｄ変換器３６をタッチスクリーンの底面シート２２の導電層２５に接続する状態にスイッチ３５を置くようにする。その大きさがユーザがタッチスクリーンを短絡させた位置に依存する第１の電圧がＡ／Ｄ変換器によって任意の適切な記録手段に出力される。この第１の電圧は、ユーザによって押圧された領域の（図３で見たときの）垂直位置の表示を与える。続く段階において、制御ユニットはスイッチ３１及び３２を開き、スイッチ３３及び３４を閉じ、かつＡ／Ｄ変換器３６をタッチスクリーンの上面シート２１に接続する状態にスイッチ３５を置く。このとき、ユーザによって押圧された領域の対応する横方向の位置が同様にして決定される。
【００２４】
この発明によれば、液晶の温度はタッチスクリーンの底面シートの温度を測定することによって得ることができる。このことは、この発明によれば、温度的に安定した抵抗Ｒｓをタッチスクリーンの底面シート２２の導電層２５と直列に導入して、導電層が温度依存性抵抗Ｒｔｓを有するようにすることによって達成される。選択された間隔で、電圧Ｖｃｃが直列の抵抗Ｒｓ及びタッチスクリーンの底面シート（Ｒｔｓ）に印加され、抵抗Ｒｓ及びタッチスクリーンの底面シートＲｔｓ間の電圧レベルＶｔｓが測定される。
【００２５】
このことは、抵抗Ｒｓを有する温度安定性抵抗３７がスイッチ３４及び接続点３８の間に配置されているこの発明による回路を示す、図３の従来の回路に対応する、図４の簡略化した回路図に図示されている。タッチスクリーンの底面シート２２の導電層２５は温度に敏感な抵抗Ｒｔｓを有している。抵抗器３７及びタッチスクリーンの底面シート２２の間の電圧Ｖｔｓは接続点３８で測定される。このことは図５の概略図に図示されている。
【００２６】
ここで、制御ユニット（図示せず）は、前述したような通常動作の間の選択した間隔で、スイッチ３１及び３２を開き、スイッチ３３及び３４を閉じて、抵抗器３７及び底面シートの導電層２５の間に電圧Ｖｃｃを印加すると共に、Ａ／Ｄ変換器３６を抵抗器３７及び底面シートの導体層２５の間の接続点３８に接続する状態にスイッチ３５を置くようにプログラムされている。
【００２７】
印加電圧Ｖｃｃ、測定した電圧Ｖｔｓ及び温度安定性抵抗の抵抗Ｒｓを知れば、タッチスクリーンの底面シートの温度は例えばオームの法則を使用して計算される。
【００２８】
【数１】

【００２９】
この発明によれば、タッチスクリーンの底面シート２２の導電層２５の電気的抵抗及び温度の間の関係が既知であれば、抵抗Ｒｔｓはシート２２の温度を決定するのに有益である。インジウム・スズ酸化物で覆われた特定のポリエステル膜等の所定の材料に対して、この関係は膜材料の製造業者から入手することができよう。さもなければ、この関係は、ＬＣＤが動作するのに特定される温度に対応する温度の選択したセットにて材料のサンプルの電気的抵抗を単に測定することによって容易に確立される。
【００３０】
この例は、導電層で覆われたポリエチレン・テレフタレート膜の電気的抵抗（Ｒ）及び温度（Ｔ）の間の関係を示す図２の図に示されている。図の曲線から、この特定の膜の電気的抵抗Ｒは、温度及び抵抗間にかなりの信頼関係を確立することを可能にする略−２０℃から＋１０℃の温度範囲内で相当変化することが明らかである。略＋１０℃を上回る温度では、信頼関係が損われて確立され得る。こうして、この発明に関しては、図２のポリエチレン・テレフタレート膜は、液晶の動作温度が−２０℃から＋１０℃の範囲内である各応用に用いるのに好適である。
【００３１】
従って、タッチスクリーンの底面シートに対してどの材料を使用するかを決定するために、本発明を応用すべきＬＣＤの動作温度を推定することが必要である。一般に、ＬＣＤを含む装置、例えば移動電話または可搬式コンピュータに対して特定される周囲温度は動作温度の近似として使用することができよう。
【００３２】
透明シートに現在使用されている材料に対して、等式（１）及び図２と同様の抵抗−温度の図を使用して、タッチスクリーンの底面シート２２の温度が決定される。ＬＣＤの上面のガラスシート３は優れた熱伝導率を有しているので、タッチスクリーンの底面シート２２の温度は液晶６の温度に関する良好な推定を与える。
【００３３】
こうして、液晶６の温度は抵抗器３７及びタッチスクリーンの底面シートの導電層２５の間の電圧Ｖｔｓを測定することによって良好な精度で推定することができる。
【００３４】
この手順は自動化に対して十分に適している。何故ならば、タッチスクリーンの底面シートの温度と抵抗の間の関係は、適切なマイクロ・プロセッサで実行されるコンピュータ・プログラムへの実施用の等式に容易に変換することができるからである。コンピュータ・プログラムはまた、Ｖｔｓの測定を制御したり、タッチスクリーンの底面シートＲｔｓの抵抗を計算するのに有益である。
【００３５】
この発明において、ＬＣＤ温度の良好な推定はタッチスクリーンの底面シート及びＬＣＤの間の緊密な接触のためにタッチスクリーン等の既存の構成要素を用いて得られる。１つ以上のみの構成要素−安価な抵抗器−及び制御ユニットの複雑化しない再プログラミングが必要である。
【００３６】
また、何らの付加的な透明層は付加されないので、何らの付加的コントラスト損失は得られない。
【００３７】
更に、タッチスクリーンは全ＬＣＤ表面を覆っているので、表示装置表面の温度分布における如何なる不規則さも平滑化される。何故ならば、測定した値は全タッチスクリーンの底面シートに渡ってとられた総合値であるからである。これによって、点推定よりもむしろ、ＬＣＤの温度誘導コントラスト調整を決定するときに使用する適正な値がもたらされる。
【００３８】
ＬＣＤのコントラストを調整すべく本発明による温度検出要素の使用を図示するために、図６はＬＣＤ表示装置の調整用回路の概略ブロック図を示す。
【００３９】
図６によれば、一般に、温度安定化抵抗器と協動して動作するタッチスクリーンの底面シートの形態をとる温度検出要素（ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＳＥＮＳＩＮＧ ＥＬＥＭＥＮＴ）は前述したようにＬＣ表示装置（ＬＣ ＤＩＳＰＬＡＹ）と関連して配置されて、電圧信号Ｖｔｓを出力する。電圧信号Ｖｔｓは表示装置制御（ＤＩＳＰＬＡＹ ＣＯＮＴＲＯＬ）、例えば示された再プログラムしたマイクロプロセッサまたは総合制御ユニットの一部分に転送される。表示装置制御はＬＣ表示装置に転送されるＬＣＤ制御電圧信号Ｖｌｃｄを用いて印加電圧Ｖｔｓに応答する。しかしながら、ＬＣＤのコントラスト調整は本質的に従来通りのものであり、当業者には周知であるため、本説明においてはこれ以上の説明はこの問題について行わない。
【００４０】
本発明は、移動電話、ハンドヘルド式コンピュータ等の移動電子ユニットにて視覚情報を表示するのに使用されるＬＣＤに対して特に有益である。
【００４１】
例えば、図７はＬＣＤ４３及びこのＬＣＤを覆うタッチスクリーン４２を設けて、タッチスクリーンの底面シートが導電性であると共に、温度検出要素として機能する移動電話４１を概略的に図示している。この移動電話４１の電子ユニットは温度安定抵抗４４、この抵抗器４４及びタッチスクリーンの底面シート４２の導電層の間に接続したＡ／Ｄ変換器４５、及びこのＡ／Ｄ変換器４５に接続した制御ユニット４６を備えている。制御ユニット４６は前述した計算を行うようにプログラムされている。簡略化のために、電源、アース電位端子及びコントラスト調整構成要素は従来的なものであると共に、これらの使用は当業者には極めてありふれていることから示してはいないことに留意すべきである。図９による移動電話は、周囲温度並びに移動電話の内部温度には無関係に常に良好な光コントラストで情報を示すＬＣＤがユーザに与えられるという利点を有している。
【００４２】
同様の配置はハンドヘルド式コンピュータに対して有効である。
【００４３】
図８は本発明によるＬＣＤ温度検出タッチスクリーンアセンブリを製造する方法の各段階を図示するフローチャートである。この方法は、
１０１で図示するように、液晶表示装置（ＬＣＤ）をタッチスクリーンで覆う段階であって、前記タッチスクリーンが前述したように導電層で覆われた底面シートを有してなる前記段階と、
１０２で図示するように、タッチスクリーンの底面シート上の導電層に温度安定抵抗器を接続する段階と、
１０３で図示するように、温度安定抵抗器及びタッチスクリーンの底面シートの導電層の間に測定用端子を設ける段階と、
１０３で図示するように、温度安定抵抗器及びタッチスクリーンの底面シートの導電層の間の電圧をモニタする制御ユニットを設ける段階であって、前記電圧が直列接続の温度安定抵抗及びタッチスクリーンの底面シートの導電層に印加される電圧に応答して生じてなる前記段階と、を備えている。
【００４４】
本発明の範囲は前述した実施例の諸例に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって定義されることを了知すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に使用するＬＣＤ及びタッチスクリーンアセンブリの概略断面図である。
【図２】 ポリエチレン・テレフタレート膜の電気的抵抗（Ｒ）及び温度（Ｔ）の間の関係を示す図である。
【図３】 タッチスクリーンにおいて使用される代表的な従来の回路を示す回路図である。
【図４】 タッチスクリーンと組み合わせたこの発明によるＬＣＤ温度測定装置の回路図である。
【図５】 この発明による温度測定装置の各抵抗及び電圧を示す簡略化した回路図である。
【図６】 ＬＣＤ表示装置の調整用回路の概略ブロック図である。
【図７】 本発明により構成する移動電話の概略的、部分的透視図である。
【図８】 この発明によるＬＣＤ温度測定装置を製造する方法を図示するフローチャートである。

Claims (6)

1. 液晶ディスプレイ（２）の温度を測定する装置であって、
   液晶ディスプレイ（２）と、
   前記液晶ディスプレイ（２）に被着したタッチスクリーン（２０）であって、該タッチスクリーン（２０）は前記液晶ディスプレイ（２）の上面ガラスシート（３）と同一の温度分布を有するように配置された透明な底面導電層（２５）を内部に含み、該底面導電層（２５）の電気的特性は前記液晶ディスプレイ（２）の前記上面ガラスシート（３）の温度に依存する、タッチスクリーン（２０）と、
   前記液晶ディスプレイ（２）の前記温度の推定値を決定するために、前記タッチスクリーン（２０）の前記底面導電層（２５）の前記電気的特性を測定する手段と
   を備えることを特徴とする装置。
2. 前記電気的特性が前記底面導電層（２５）の電気的抵抗または前記底面導電層に加わる電圧であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記電気的特性を測定する前記手段が、
   前記底面導電層（２５）に接続した温度安定抵抗（３７）と、
   前記底面導電層（２５）及び前記温度安定抵抗（３７）の間に配置されて、前記底面導電層の温度を表すと共に前記液晶ディスプレイ（２）の温度の推定値として機能する電圧信号（Ｖｔｓ）を測定する測定端子（３８）と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記電圧信号（Ｖｔｓ）をモニタすると共に、前記電圧信号（Ｖｔｓ）に応答して前記液晶ディスプレイ（２）のコントラストレベルを調整する制御ユニットを更に具備することを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の装置を具備することを特徴とする移動電話（４１）。
6. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の装置を具備することを特徴とする可搬式コンピュータ。

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