JP5012888B2 - 液晶表示装置及びそれを備えた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、情報機器等の表示手段に用いられる液晶表示装置及びそれを備えた電子機器に関する。

近年、各企業・大学で電子ペーパーの開発が盛んに進められている。電子ペーパーは、電子書籍を筆頭として、モバイル端末のサブディスプレイやＩＣカードの表示部などへの応用が期待されている。電子ペーパーに用いられる有力な表示方式の１つに、コレステリック液晶を用いた液晶表示パネルがある。コレステリック液晶を用いた液晶表示パネルは、半永久的な表示保持特性（メモリ性）、鮮やかなカラー表示特性、高コントラスト特性、及び高解像度特性等の優れた特徴を有している。コレステリック液晶は、ネマティック液晶にキラル性の添加剤（カイラル材）を比較的多く（数十％）添加することにより得られ、カイラル・ネマティック液晶とも称される。コレステリック液晶は、入射光が干渉反射される程度にネマティック液晶の分子が螺旋（らせん）状に強くねじられたコレステリック相を形成する。

コレステリック液晶を用いた液晶表示パネルは、液晶分子の配向状態を画素毎に制御することにより表示を行う。コレステリック液晶の配向状態には、プレーナ状態とフォーカルコニック状態とがある。これらの状態は無電界下でも安定して存在する。フォーカルコニック状態の液晶層は光を透過し、プレーナ状態の液晶層は液晶分子の螺旋ピッチに応じた特定波長の光を選択反射する。コレステリック液晶を用いた液晶表示パネルは、最適なパルス幅のパルス電圧が印加されないと、プレーナ状態やフォーカルコニック状態に遷移し難くなる。

この種の液晶表示装置の表示面に用いられる液晶表示パネルは、温度による影響を受け易い。例えば、コレステリック液晶は、低温になるほど液晶の粘性が指数関数的に上昇し、コレステリック液晶を駆動する際に印加されるパルス電圧に対する応答性（γ特性）が低下する。このため、コレステリック液晶を駆動させるためのパルス幅あるいはパルス電圧の高さを、温度に応じて変化させる必要がある。図９は、一般的なコレステリック液晶の温度に対応する最適な実効パルス幅（ｍｓ）の例を示している。横軸はコレステリック液晶の温度（℃）を表し、縦軸は最適な実効パルス幅（ｍｓ）を対数で表している。図９において、各点Ｄ１〜Ｄ７は各温度に対応する実際の実効パルス幅を示し、曲線Ｃは各点Ｄ１〜Ｄ７の近似曲線を示している。図９に示すように、コレステリック液晶に印加する最適な実効パルス幅は、低温であるほど長くなり、高温であるほど短くなることが分かる。

図１０は、液晶表示装置の表示ムラを模式的に示す図である。液晶表示装置の液晶表示パネル２４６は、図１０に示すように、回路基板２３０に搭載された駆動回路２３１、制御回路２３２等や図示せぬ内部機器の放熱により、相対的に温度の高い画素領域と温度の低い画素領域とが混在する状態（いわゆる温度ムラ状態）となることがある。このとき、液晶表示パネル２４６は、温度の高い画素領域と温度の低い画素領域とで同一のパルス電圧に対する応答性が異なり、いわゆる表示ムラが生じてしまうという課題がある。このような温度ムラに起因する表示ムラを低減すべく、コレステリック液晶の液晶表示装置において、光吸収層の裏面に均熱層を設け、表示面の裏面の略全面に略均一に放熱することのできる液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような液晶表示装置では、温度ムラに起因する表示ムラが低減されるだけであり、液晶表示パネル全体の温度は上がらないので、液晶の応答性が向上するわけではない。このため、特に低温では液晶の応答性の低下に伴って、画面の書換え時間が極端に長くなってしまうという課題がある。図１１は、電気ヒーターを備える液晶表示装置の断面構成を模式的に示す図である。この課題を改善すべく、図１１に示すように、例えば、バッテリー２１３の電力により発熱するフィルム状の電気ヒーター２１２を、液晶表示パネル２４６の裏面に設けることにより、液晶層を加熱して液晶の応答性を向上させる構成が考えられる。
特開２００２−８２３２５号公報 特開２００６−３９０７２号公報 特開昭５６−０４３６７７号公報

しかしながら、上述したように液晶表示パネルの裏面に電気ヒーターを設ける構成では、電気ヒーターを発熱させるための消費電力が大きいという問題が生じてしまう。このため、この構成による液晶表示装置を特にバッテリー駆動の電子機器等に搭載したときに、バッテリーの消耗を大幅に早めてしまうという問題が生じてしまう。

本発明の目的は、消費電力を増加させることなく、液晶の応答性を向上させる液晶表示装置及びそれを備えた電子機器を提供することにある。

上記目的は、液晶を用いて表示を行う表示部と、前記表示部の裏面側に対向配置され、前記液晶を駆動する回路が搭載された基板と、前記表示部の裏面及び前記基板の表面に接触して配置され、空気の熱伝導率よりも高い熱伝導率を備える熱拡散部とを有することを特徴とする液晶表示装置によって達成される。

上記本発明の液晶表示装置において、前記熱拡散部は、前記表示部の裏面の略全域に密着し、前記表示部に略均一に放熱する放熱部を有することを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記熱拡散部は、前記基板の相対的に発熱量の多い領域に接触し、前記基板から吸熱する吸熱部を有することを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記熱拡散部は、前記基板以外の熱源から吸熱することを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記熱拡散部は、多層構造を有し、前記基板側に形成され、前記基板から吸熱する吸熱部が設けられた第１の層と、前記表示部側に形成され、前記表示部に放熱する放熱部が設けられた第２の層とを有することを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記熱拡散部の前記第１の層は、絶縁性材料で形成されていることを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記絶縁性材料は、アクリル系樹脂であることを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記絶縁性材料は、エポキシ系樹脂であることを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記絶縁性材料は、シリコン系樹脂であることを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記熱拡散部の前記第２の層は、導電性材料で形成されていることを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記第２の層は、前記基板のグランドと電気的に接続されていることを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記導電性材料は、アルミニウムを含むことを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、表示面が外部から視認可能に前記表示部を格納するとともに、前記表示部の内側に、前記熱拡散部及び前記回路基板を格納する筐体を有することを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記筐体は、透明な材料で形成されて前記表示面が外部から視認可能に前記表示面を覆うとともに、前記表示部と間隔を空けて配置されるカバーを有することを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記液晶は、コレステリック相を形成する液晶であることを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記表示部は、層毎に表示色が異なる少なくとも２層の積層構造を有することを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記表示部は、層毎に青色、緑色及び赤色を表示する３層構造を有することを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記表示部に形成された各層の厚さは、前記基板から遠い層ほど薄く形成されていることを特徴とする。

また、上記目的は、上記本発明の液晶表示装置を有する電子機器によって達成される。

本発明によれば、消費電力を増加させることなく、液晶の応答性を向上させる液晶表示装置を実現できる。

コレステリック液晶を用いた液晶表示パネルの断面構成を模式的に示す図である。 コレステリック液晶の電圧−反射率特性の一例を示すグラフである。 画素の液晶層に印加される１選択期間分の電圧波形を示す図である。 積層構造を有する液晶表示パネルの反射スペクトルの一例を示す図である。 液晶表示装置の断面構成を模式的に示す図である。 変形例による液晶表示装置の断面構成を模式的に示す図である。 携帯電話を示す斜視図である。 携帯電話の断面構成を模式的に示す図である。 コレステリック液晶の温度−実効パルス幅の一例を示すグラフである。 液晶表示装置の表示ムラを模式的に示す図である。 電気ヒーターを備える液晶表示装置の断面構成を模式的に示す図である。

符号の説明

１０ 熱拡散部
１１ 吸熱層（第１の層）
１１Ａ 吸熱部
１２ 放熱層（第２の層）
１２Ａ 放熱部
３０ 回路基板（基板）
３５ 回路
４３、４３Ｒ、４３Ｇ、４３Ｂ 液晶層（液晶）
４６ 液晶表示パネル（表示部）
１００ 液晶表示装置
１０１ 筐体
１０３ カバー
２００ 携帯電話（電子機器）
ＧＮＤ グランド

本発明の一実施の形態による液晶表示装置及びそれを備えた電子機器について図１乃至図８を用いて説明する。
以下、液晶表示装置について図１乃至５を用いて説明する。
図１は、コレステリック液晶を用いた液晶表示パネルの断面構成を模式的に示している。図１（ａ）はプレーナ状態の液晶表示パネルの断面構成を示し、図１（ｂ）はフォーカルコニック状態の液晶表示パネルの断面構成を示している。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、液晶表示パネル（表示部）４６は、一対の電極基板４７、４９と、両電極基板４７、４９間にコレステリック液晶を封止して形成された液晶層４３とを備えている。なお、本実施形態における液晶表示パネル４６は、液晶表示パネル４６Ｒ、４６Ｇ、４６Ｂ（図５参照）からなる三層構造の液晶表示パネル４６を備えているが、図１（ａ）及び図１（ｂ）では一層のみを示している。

図１（ａ）に示すように、プレーナ状態での液晶分子３３は、螺旋軸が電極基板面にほぼ垂直になるような螺旋構造を形成する。プレーナ状態の液晶層４３は、液晶分子３３の螺旋ピッチに応じた所定波長の光を選択的に反射する。したがって、ある画素の液晶層４３をプレーナ状態にすることにより、当該画素は明状態となる。液晶の平均屈折率をｎとし、螺旋ピッチをｐとすると、反射が最大となる波長λは、λ＝ｎ・ｐで表される。反射帯域幅Δλは、液晶の屈折率異方性Δｎに伴って大きくなる。

一方、図１（ｂ）に示すように、フォーカルコニック状態での液晶分子３３は、螺旋軸が電極基板面にほぼ平行になるような螺旋構造を形成する。フォーカルコニック状態の液晶層４３は、入射光の多くを透過させる。したがって、ある画素の液晶層４３をフォーカルコニック状態にすることにより、当該画素は暗状態となる。下電極基板４９の裏面側に可視光吸収層を配置すれば、フォーカルコニック状態で黒を表示させることができる。

また図２は、コレステリック液晶の電圧−反射率特性の一例を示すグラフである。横軸は液晶層４３に印加される電圧値（Ｖ）を表し、縦軸は電圧印加後の液晶層４３の反射率を表している。液晶層４３の反射率が相対的に高い状態はプレーナ状態を表し、反射率が相対的に低い状態はフォーカルコニック状態を表している。図２に示す実線の曲線Ｐは、初期状態がプレーナ状態である液晶層４３の電圧−反射率特性を示し、破線の曲線ＦＣは、初期状態がフォーカルコニック状態である液晶層４３の電圧−反射率特性を示している。

図３（ａ）はプレーナ状態に駆動される画素の液晶層４３に印加される実効パルスの一例を示し、図３（ｂ）はフォーカルコニック状態に駆動される画素の液晶層４３に印加される電圧波形の一例を示している。これら実効パルスは後述するドライバＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２０（図５参照）によって印加される。

プレーナ状態に駆動される画素では、図３（ａ）に示すように、ドライバＩＣ２０が画素の液晶層４３に＋３２Ｖの電圧を印加して、液晶層４３に強い電界を生じさせると、液晶分子の螺旋構造は完全に解け、全ての液晶分子の長軸方向が電界の向きに従うホメオトロピック状態になる。次に、ホメオトロピック状態の液晶から電界を急激に除去すると、液晶の螺旋軸は電極表面に垂直になり、螺旋ピッチに応じた波長の光を選択反射するプレーナ状態になる。すなわち、図２に示すように、液晶層４３は±３２Ｖ（≒ＶＰ０）のパルス電圧が印加されるとプレーナ状態になり、当該画素は明状態になる。

一方、フォーカルコニック状態に駆動される画素では、図３（ｂ）に示すように、ドライバＩＣ２０が画素の液晶層４３に＋２４Ｖの電圧を印加して、液晶層４３に液晶分子の螺旋構造が完全には解けない程度の比較的弱い電界を生じさせた後に電界を除去した場合、あるいは強い電界を液晶層４３に生じさせた後に電界を緩やかに除去した場合には、液晶の螺旋軸は電極表面に平行になり、入射光を透過するフォーカルコニック状態になる。すなわち、図２に示すように、液晶層４３は±２４Ｖ（＜ＶＦ１００ｂ）のパルス電圧が印加されるとフォーカルコニック状態になり、当該画素は暗状態になる。

中間的な強さの電界を与え、与えている電界を急激に除去すると、プレーナ状態とフォーカルコニック状態とが混在し、中間調の表示が可能となる。
中間調を表示するためには、ＶＦ１００ｂ（例えば２６Ｖ）とＶＰ０（例えば３２Ｖ）との間の電圧値、又はＶＦ０（例えば６Ｖ）とＶＦ１００ａ（例えば２０Ｖ）との間の電圧値が用いられる。これらの電圧値のパルス電圧をドライバＩＣ２０が印加することにより、液晶の配向状態がプレーナ状態とフォーカルコニック状態とが混在した状態になり、中間調の表示が可能になる。ＶＦ０とＶＦ１００ａとの間の電圧値を用いて中間調を表示する場合には、液晶の初期状態をプレーナ状態にしなければならない制約があるが、中間調での表示ムラが小さく、良好な表示品質が得られる。一方、ＶＦ１００ｂとＶＰ０との間の電圧値を用いて中間調を表示する場合には、中間調での表示ムラがやや大きくなる他、汎用のドライバＩＣではクロストークを抑制するための制御が難しくなるが、書込み時間を短縮できる利点がある。

図４は、液晶表示パネルの反射スペクトルの一例を示している。横軸は波長（ｎｍ）を表し、縦軸は反射率（％）を表している。本実施形態における液晶表示装置１００は、上述したように、三層構造の液晶層４３を備えており、▲印を結ぶ曲線は液晶層４３Ｂでの反射スペクトルを示し、■印を結ぶ曲線は液晶層４３Ｇでの反射スペクトルを示し、◆印を結ぶ曲線は液晶層４３Ｒでの反射スペクトルを示している。プレーナ状態の液晶層は左右どちらか一方の円偏光を選択反射するため、反射率は理論上の最大値で５０％であり、実際には４０％前後になる。このように、液晶層４３Ｒ、４３Ｇ、４３Ｂは、液晶分子の螺旋ピッチを異ならせることによってそれぞれ異なる色の光を選択反射することにより、液晶層４３毎に表示色が異なるようになっている。これにより、３層の液晶表示パネル４６Ｒ、４６Ｇ、４６Ｂが積層された構成を有する液晶表示パネルは、青色（Ｂ）の光を選択反射する液晶層（Ｂｌｕｅ層）４３Ｂにより青色を表示する液晶表示パネル４６Ｂ、緑色（Ｇ）の光を選択反射する液晶層（Ｇｒｅｅｎ層）４３Ｇにより緑色を表示する液晶表示パネル４６Ｇ、及び赤色（Ｒ）の光を選択反射する液晶層（Ｒｅｄ層）４３Ｒにより赤色を表示する液晶表示パネル４６Ｒを備えることにより、カラー表示が可能になっている。

図５は、本実施の形態による液晶表示装置１００の断面構成を模式的に示している。なお、本実施形態では、液晶表示装置１００の画像等を表示する面を表示面とし、その裏側を裏面と定義する。
液晶表示装置１００は、液晶表示パネル４６、ドライバＩＣ２０、回路基板３０及び熱拡散部１０を備えている。
液晶表示パネル４６は、表示面側が外部から視認可能に設けられている。この液晶表示パネル４６は、上述したように、一対の電極基板４７、４９間にコレステリック液晶を封止して形成された３層の液晶表示パネル４６Ｒ、４６Ｇ、４６Ｂを備えている。これら液晶表示パネル４６Ｒ、４６Ｇ、４６Ｂは、青色を表示する液晶表示パネル４６Ｂ、緑色を表示する液晶表示パネル４６Ｇ、及び赤色を表示する液晶表示パネル４６Ｒが、例えば表示面側（図中上方）からこの順に積層されている。一般に、カイラル材の含有率が高い液晶層ほど波長の短い光を反射する。すなわち、図５に示すような液晶表示パネル４６の場合、液晶表示パネル４６Ｂの液晶層４３Ｂがカイラル材を最も多く含んでおり、液晶分子が強く捻られて螺旋ピッチが短くなっている。また一般に、カイラル材の含有率が高い液晶層ほど、駆動電圧が高くなる傾向を示す。これにより、液晶層４３は、回路基板３０から遠い層、すなわち、表示面側の層ほど薄く形成されており、液晶表示パネル４６Ｂの厚さは液晶表示パネル４６Ｇ、４６Ｒの厚さよりも薄く形成されている。

液晶表示パネル４６Ｒ、４６Ｇ、４６Ｂは、それぞれ電極基板４７、４９がドライバＩＣ２０に電気的に接続されている。このドライバＩＣ２０は、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶表示パネルと同様に、液晶表示パネル４６にそれぞれ接続されたスキャン側のドライバＩＣとデータ側のドライバＩＣとを備えている。ここで、本実施の形態では、これらのドライバＩＣとして汎用のＳＴＮドライバを用いている。本実施の形態のように複数の液晶表示パネル４６Ｒ、４６Ｇ、４６Ｂが積層された液晶表示パネル４６では、一般にデータ側のドライバＩＣは各層毎に独立して設ける必要がある。スキャン側のドライバＩＣは、各層で共通化してもよい。

また、ドライバＩＣ２０は、液晶表示パネル４６の温度を検出する温度検出部（不図示）に接続されている。ドライバＩＣは、温度検出部が検出した液晶表示パネル４６の温度に基づいて、液晶表示パネル４６を駆動させる実効パルス波形を制御する。これにより、ドライバＩＣ２０は、液晶表示パネル４６の温度に応じて、液晶表示パネル４６に出力するパルス電圧の高さやパルス幅を調整することができ、実効パルス波形が液晶表示パネル４６の色味やコントラストを安定するのに最適な波形となる。ここで、最適な実効パルス波形の制御方法としては、液晶表示パネル４６が低温であるほどパルス電圧を高く制御する方法と、パルス幅を長く制御する方法とが一般的であるが、パルス幅を制御する方が容易であり、液晶表示装置１００のコストアップを避けることができる。

また、液晶表示パネル４６の表示面の裏面側には、回路基板３０が液晶表示パネル４６と間隔を空けて略並行になるように対向配置されている。この回路基板３０は、ドライバＩＣ２０と電気的に接続されており、ドライバＩＣ２０を介して各液晶層４３Ｒ、４３Ｇ、４３Ｂの液晶を駆動するとともに液晶表示装置１００全体を制御する制御部としてのプロセッサ３１、電源回路３２等の種々の回路３５が搭載されている。これら回路は動作時に電気抵抗等により発熱しており、特に電源回路３２に搭載された昇圧回路及びレギュレータ、ロジック回路においてはプロセッサ３１、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）及びＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）等の発熱量が相対的に多い。

液晶表示パネル４６と回路基板３０との間には、液晶表示パネル４６の裏面及び液晶表示パネル４６側の回路基板３０の表面に接触した状態で、熱拡散部１０が配置されている。この熱拡散部１０は、回路基板３０側に形成された吸熱層（第１の層）１１と、液晶表示パネル４６側に形成された放熱層（第２の層）１２との二層構造で形成されている。吸熱層１１は、回路基板３０から放熱された熱を吸熱し、放熱層１２は、回路基板３０から吸熱した熱を液晶表示パネル４６に放熱する。ここで、吸熱層１１は、熱を吸熱することができればドライバＩＣ２０等の回路基板３０以外の熱源に接触して吸熱してもよい。

吸熱層１１には、回路基板３０側に吸熱部１１Ａが形成されている。この吸熱部１１Ａは、液晶表示パネル４６側に形成された回路基板３０の面の略全域、主にプロセッサ３１や電源回路３２等に接触して吸熱する。ここで、吸熱部１１Ａは、回路基板３０の相対的に発熱量の多い領域、すなわち、プロセッサ３１や電源回路３２等に接触するのが好ましく、これらの領域のみに接触していたり、回路基板３０全体（表面及び裏面）を覆うように接触していたりしてもよい。吸熱層１１は、絶縁性材料であるとともに、空気の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有するアクリル系樹脂で形成されている。このため、吸熱層１１は、回路基板３０がショートすることを留意することなく回路基板３０に接触させることができ、多量の熱量の熱を放熱層１２に熱伝導させることができる。本実施形態では、吸熱層１１としてアクリル系樹脂を用いて説明しているが、絶縁性材料であるとともに、空気の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料であれば、エポキシ系樹脂やシリコン系樹脂等であってもよい。

一方、放熱層１２には、液晶表示パネル４６側に放熱部１２Ａが形成されている。この放熱部１２Ａは、液晶表示パネル４６の裏面の略全域に密着し、吸熱層１１が吸熱した熱を液晶表示パネル４６の裏面の略全面に略均一に放熱する。放熱層１２は、導電性材料であるとともに、空気の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有するアルミニウムを含む材料で形成されている。この放熱層１１は、液晶表示パネル４６の熱伝導率よりも高い熱伝導率の材料で形成されることにより、熱が液晶表示パネル４６内で拡散するよりも早く放熱層１２内で拡散する。このため、放熱層１２は、熱を略均一に液晶表示パネル４６に放熱することができる。なお、本実施形態では、放熱層１２としてアルミニウムを含む材料を用いているが、空気の熱伝導率よりも高い熱伝導性を有する材料であれば、アルミニウム以外を含む材料を用いてもよい。

上記構成によると、回路基板３０が動作する際に生じた熱は、熱拡散部１０の吸熱部１１Ａから吸熱層１１に吸熱される。吸熱層１１に吸熱された熱は、放熱層１２に熱伝導され、放熱層１２内で拡散する。放熱層１２で拡散した熱は、液晶表示パネル４６の裏面に略均一に熱伝導される。液晶表示パネル４６に熱伝導された熱は、液晶層４３Ｒ、４３Ｇ、４３Ｂの順に熱伝導され、液晶表示パネル４６内で拡散する。このとき、上述したように、液晶層４３Ｇ、４３Ｒよりも薄くて熱容量の小さく形成された液晶層４３Ｂが、液晶層４３Ｇ、４３Ｒよりも外側の層に設けられていることにより、最も外側の層であっても加熱され易くなっている。

液晶表示パネル４６が加熱されることにより、例えば、図９に示すように、−（マイナス）１０（℃）だった液晶表示パネル４６が、−５（℃）に温められただけでも、液晶の応答に必要な実効パルス幅を約４０（ｍｓ）から約３０（ｍｓ）へと短縮することができる。すなわち、書換え時間が約２５（％）も短縮されることになる。この効果は、常温であっても現れるが、より低温になるほど大きく現れる。例えば、液晶表示パネル４６が、−２０（℃）から−１５（℃）に温められただけでも、液晶の応答に必要なパルス幅を約１６０（ｍｓ）から約８０（ｍｓ）へと短縮することができる。すなわち、液晶表示パネル４６に表示された画像等の書換え時間が約５０（％）も短縮されることになる。

特許文献１には、液晶表示パネルの光吸収層の裏面に放熱層（均熱層）を設けることにより、温度ムラに起因する表示ムラを低減することのできるコレステリック液晶を用いた液晶表示装置（表示素子）が開示されている。しかしながら、この特許文献１には、放熱層と回路基板との位置関係について言及されておらず、液晶表示パネルを加熱するために、回路基板で発熱した熱を積極的に活用し、回路基板をヒーターとして利用するという発想はない。本実施形態の液晶表示装置１００は、液晶表示パネル４６に均一に熱を熱伝導させる放熱層１２と、回路基板３０と電気的に絶縁されつつ回路基板３０で発熱した熱を放熱層１２に熱伝達させる吸熱層１１との２層構造で形成された熱拡散部１０を備えている。これにより、本実施形態の液晶表示装置１００は、特許文献１で開示された液晶表示装置に対して、熱拡散部１０が、回路基板３０及び液晶表示パネル４６の全てに密着し、回路基板３０で発生した熱を積極的に液晶表示パネル４６へ熱伝導させて、回路基板３０を液晶表示パネル４６のヒーターとして利用するところに相違点を有している。

また、特許文献２には、表示パネルの裏面に温度ムラを抑制させるための熱伝導シートを密着させ、この熱伝導シートと空気層を介して、回路基板表面には回路素子からの放熱を拡散させるためのフレームシャーシを設けることにより、表示ムラの抑制と回路素子の寿命低減を効果的に実現できるＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）が開示されている。しかしながら、当該ＰＤＰは液晶のような表示パネルと異なり、ヒーター等による加熱は不要であり、さらには、この特許文献２も特許文献１と同様に、回路基板で発熱した熱を積極的に表示パネルへ熱伝導させて、回路基板を表示パネルのヒーターとして利用する発想はない。これにより、本実施形態の液晶表示装置１００は、特許文献２で開示されたＰＤＰの表示パネルと回路基板との構成に対して、回路基板３０で発生した熱を積極的に液晶表示パネル４６へ熱伝導させて、回路基板３０を液晶表示パネル４６のヒーターとして利用するところに相違点を有している。

さらに、特許文献３には、液晶表示パネルの裏面に高熱伝導率を有する熱伝導板を設けることで、温度ムラによる表示ムラを抑制させる液晶表示装置が開示されている。しかしながら、この特許文献３には、液晶表示パネルと熱導電板との間に空間が形成されており、回路基板で発熱した熱を積極的に液晶表示パネルへ熱伝導させて、回路基板をヒーターとして利用するという発想はない。これにより、本実施形態の液晶表示装置１００は、特許文献３で開示された液晶表示装置に対して、特許文献１及び特許文献２と同様の相違点を有している。

本実施の形態に係る液晶表示装置１００によれば、液晶表示パネル４６の裏面及び回路基板３０の表面に接触して配置され、空気の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する熱拡散部１０を備えている。これにより、回路基板３０が動作する際に生じた熱が効率良く液晶表示パネル４６に熱伝導され、電気ヒーター等を用いることなく液晶表示パネル４６が加熱される。このため、消費電力を増加させることなく、液晶の応答性を向上させることができる。

また、熱拡散部１０は、多層構造を有しており、液晶表示パネル４６側に、液晶表示パネル４６の裏面の略全域に密着し、液晶表示パネル４６に略均一に放熱する放熱部１２Ａが形成された放熱層１２を備えている。これにより、熱拡散部１０は液晶表示パネル４６に略均一に放熱する。このため、液晶表示パネル４６の表示面における温度ムラに起因する表示ムラを低減させることができる。

さらに、熱拡散部１０は、回路基板３０における相対的に発熱量の多い領域に接触し、回路基板３０から吸熱する吸熱部１１Ａを備えている。これにより、熱拡散部１０は回路基板３０から効率良く吸熱することができる。このため、熱拡散部１０は、効率良く液晶表示パネル４６を加熱することができる。

図６は、本実施の形態の変形例による液晶表示装置１００の断面構成を模式的に示している。図６に示すように、液晶表示装置１００は、放熱層１２を回路基板３０のＧＮＤ（グランド）に接続した構成を有している。導電性を有する材料で放熱層１２を形成し、この放熱層１２を、回路基板３０等のＧＮＤ（グランド）に電気的に接続することにより、放熱層１２は、電磁波ノイズを吸収するシールドとして作用することができる。

次に、本実施の形態による電子機器としての携帯電話について図７及び図８を用いて説明する。図７は、携帯電話（電子機器）２００を示す斜視図である。
携帯電話２００は、図７に示すように、筐体１０１を備えている。筐体１０１は、正面の中央に表示窓１０２としての穴が形成されている。この表示窓１０２には、液晶表示装置１００がはめ込まれている。これにより、筐体１０１は、液晶表示装置１００の液晶表示パネル４６を表示面が外部から視認可能に格納している。さらに、携帯電話２００には、電話番号の入力等の各種指示を行うための操作ボタン（不図示）が設けられている。なお、本実施形態では、液晶表示パネル４６の画像等を表示する面を表示面とし、その裏側を裏面と定義する。

図８は、図７に示す携帯電話２００をＡ−Ａ線で切断した断面図を模式的に示している。
本実施形態における液晶表示パネル４６は、図８に示すように、表示面側（図中上方）から、青色を表示する液晶表示パネル４６Ｂ、緑色を表示する液晶表示パネル４６Ｇ、及び赤色を表示する液晶表示パネル４６Ｒの順となるように格納されている。
筐体１０１は、液晶表示装置１００の表示面側以外の外周面を囲うように形成されている。
液晶表示装置１００の表示面側には、液晶表示装置１００の液晶表示パネル４６と間隔を空けて液晶表示パネル４６の表示面を覆うカバー１０３が外側に対向配置されている。このカバー１０３は、液晶表示装置１００の保護部材であり、透明な樹脂で形成されている。これにより、カバー１０３は、液晶表示パネル４６の表示面が外部から視認可能な状態で液晶表示パネル４６の表示面を覆っている。ここで、カバー１０３は、熱伝導性の低い材料で形成されていることが望ましい。また、カバー１０３と液晶表示パネル４６との間には空間が形成されており、この空間が空気で充填されることにより、断熱性を有する空気層Ｓが形成されている。

液晶表示装置１００を用いた携帯電話２００によると、液晶表示パネル４６の外側には、空気層Ｓが形成されている。このため、この空気層Ｓの断熱性により、液晶層４３Ｂに熱伝導された熱が空気層Ｓに伝わり難く、外部に放熱され難い。さらに、液晶表示パネル４６の熱が空気層Ｓに熱伝導した場合であっても、空気層Ｓに熱伝導した熱は、カバー１０３の断熱性により、外部に放熱され難い。

本実施の形態に係る携帯電話２００によれば、液晶表示装置１００が筐体１０１に格納され、この筐体１０１は、液晶表示パネル４６と間隔を空けて配置されるカバー１０３を備えている。これにより、カバー１０３と液晶表示パネル４６との間に空間が形成され、この空間に空気が充填されて空気層Ｓとなり、液晶表示パネル４６に熱伝導した熱が、液晶表示パネル４６から外部に放熱され難くなる。このため、液晶表示パネル４６において、内側の層よりも加熱され難い外側の層が断熱され、液晶の応答性を向上させることができ、さらには、内側の層と外側の層との温度差を低減させることができる。

以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、カバー１０３を液晶表示パネル４６から間隔を空けて空気層Ｓを形成することにより断熱効果を得る構成としているが、本発明はこれに限定されず、空気層Ｓを形成することなくカバー１０３と液晶表示パネル４６と密着させて、反射ノイズ（光の反射による視認性の悪化）を低減させることによって視認性を向上させる構成にも適用できる。

また、上記実施の形態では、ドライバＩＣ２０を回路基板３０の外に設けているが、本発明はこれに限らず、ドライバＩＣを回路基板３０に搭載しても適用でき、熱拡散部１０は、ドライバＩＣの熱を吸熱してもよい。

さらに、上記実施の形態では、液晶表示パネル４６にコレステリック液晶を用いているが、本発明はこれに限らない。液晶が代表的であるが、それ以外にも温度による影響を受ける表示材料は多く、それら各種の液晶表示パネルにも適用できる。

さらにまた、上記実施の形態では、液晶層４３は、表示面側から青色を表示する液晶層４３Ｂ、緑色を表示する液晶層４３Ｇ、及び赤色を表示する液晶層４３Ｒの順に積層されているが、本発明はこれに限らず、２色を表示する２層の液晶層等、その他の層数の液晶層にも適用できる。

また、上記実施の形態では、携帯電話２００を用いて本発明に係る電子機器を説明しているが、本発明はこれに限定されず、温度による影響を受ける液晶表示パネルを搭載していれば電子ペーパー等のその他の電子機器にも適用できる。このとき、本発明は、適用される電子機器の液晶表示パネルが小型であるほど効果的である。また、本発明は、特にバッテリー駆動の電子機器等に適用されると、バッテリーの消耗を早めてしまうことなく液晶表示パネルを加熱することができるため、より効果的である。

温度による影響を受ける液晶の応答性を向上するので、種々の液晶表示装置に適用できる。

Claims (10)

1. 液晶を用いて表示を行う表示部と、
   前記表示部の裏面側に対向配置され、前記液晶を駆動する回路が搭載された基板と、
   前記表示部の裏面及び前記基板の表面に接触して配置され、空気の熱伝導率よりも高い熱伝導率を備える熱拡散部と
   を有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１記載の液晶表示装置において、
   前記熱拡散部は、前記表示部の裏面の略全域に密着し、前記表示部に放熱する放熱部を有すること
   を特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１記載の液晶表示装置において、
   前記熱拡散部は、前記基板の相対的に発熱量の多い領域に接触し、前記基板から吸熱する吸熱部を有すること
   を特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項３記載の液晶表示装置において、
   前記熱拡散部は、前記基板以外の熱源から吸熱すること
   を特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
   前記熱拡散部は、多層構造を有し、
   前記基板側に形成され、前記基板から吸熱する吸熱部が設けられた第１の層と、
   前記表示部側に形成され、前記表示部に放熱する放熱部が設けられた第２の層と
   を有することを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項５記載の液晶表示装置において、
   前記熱拡散部の前記第１の層は、絶縁性材料で形成されていること
   を特徴とする液晶表示装置。
7. 請求項５記載の液晶表示装置において、
   前記熱拡散部の前記第２の層は、導電性材料で形成されていること
   を特徴とする液晶表示装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
   表示面が外部から視認可能に前記表示部を格納するとともに、
   前記表示部の内側に、前記熱拡散部及び前記回路基板を格納する筐体を有すること
   を特徴とする液晶表示装置。
9. 請求項８記載の液晶表示装置において、
   前記筐体は、
   透明な材料で形成されて前記表示面が外部から視認可能に前記表示面を覆うとともに、前記表示部と間隔を空けて配置されるカバーを有すること
   を特徴とする液晶表示装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の液晶表示装置を有することを特徴とする電子機器。

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