JP6483377B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶を直接的に加熱することが可能な電熱層及び温度センサを有する液晶表示装置に関するものである。

従来、液晶表示装置（Liquid Crystal Display:ＬＣＤ）は、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）素子を含む画素部が多数形成されたガラス基板等から成るアレイ側基板と、カラーフィルタ及びブラックマトリクスが形成されたガラス基板等から成るカラーフィルタ側基板とを互いに対向させて、それらの基板を所定の間隔でもって貼り合わせ、それらの基板間に液晶を充填、封入させることによって作製される。また、一般的に、カラーフィルタ側基板は、ＴＦＴ素子及び画素電極に対向する側の主面（主面ａとする）の全面に、画素電極との間で液晶に印加する垂直電界を形成するための共通電極(基準電極)が形成されている。この共通電極は、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式のＬＣＤの場合、アレイ側基板の画素部に画素電極と同じ面内に形成されることによって横電界を生じさせるものとなる。また共通電極は、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式のＬＣＤの場合、アレイ側基板の画素部に画素電極の上方または下方に絶縁層を挟んで形成されることによって端部電界（Fringe Field）を生じさせるものとなる。また、カラーフィルタ側基板の主面ａには、それぞれの画素に対応する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが形成されており、それぞれの画素部を通過する光が相互に干渉することを防ぐブラックマトリクスがカラーフィルタの外周を囲むように形成されている。

また、図５は、アクティブマトリクス型及びＩＰＳ型のＬＣＤの基本構成を示すブロック回路図である。例えば、ＬＣＤのアレイ側基板は、その上の第１の方向（例えば、行方向）に形成された複数本のゲート信号線３１（GL1，GL2，GL3・・・GLn）と、第１の方向と交差する第２の方向（例えば、列方向）にゲート信号線３１と交差させて形成された複数本の画像信号線３２（SL1，SL2，SL3・・・SLm）と、ゲート信号線３１と画像信号線３２の交差部に形成された、ＴＦＴ素子３３、画素電極（PE11,PE12,PE13・・・PEnm）及びその画素電極（PE11,PE12,PE13・・・PEnm）との間で液晶に印加する横電界等の電界を形成するための共通電極（基準電極）を含む画素部P11，P12，P13・・・Pnmと、共通電極に共通電圧（Vcom）を供給する共通電圧線３４と、を有する構成である。また、３５はゲート信号線駆動回路、３６は画像信号（ソース信号）線駆動回路、３７は表示部、３８は温度センサである。

このＬＣＤにおいて、低温環境下で使用すると液晶パネルが最適動作温度まで上昇せず、応答速度が遅くなる、動画解像度が低くなる等の問題点を解消するために、液晶表示パネルを構成するガラス基板の液晶側の面に酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）等の透明導電膜から成る発熱体（ヒータ）を形成したものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

また、他の従来例として、ＴＦＴ基板上にＮチャネル型ＴＦＴとＰチャネル型ＴＦＴの両方の組み合わされた奇数個のインバータ列から成るリングオシレータを具備し、そのリングオシレータを温度センサとして用いたＬＣＤが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−１３３１７８号公報 特開２０００−９５４７号公報

しかしながら、特許文献１には液晶パネルの外部に温度検出器を設けた構成が開示されており、また、特許文献２には温度センサの設置場所に関して詳細な構成が何等記載されていない。すなわち、これらの従来例には高精度にかつ直接的に液晶の温度を検出し得る発熱体及び温度センサの構成について何等開示されていない。

従って、本発明は、上記の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、直接的かつ高精度に液晶の温度を検出し得る温度センサを有するＬＣＤとすることである。

本発明の液晶表示装置は、第１の基板の液晶側の面の第１の方向に形成された複数本の第１の信号線と、前記第１の方向と交差する第２の方向に前記第１の信号線と交差させて形成された複数本の第２の信号線と、前記第１の信号線と前記第２の信号線の交差部に形成された、薄膜トランジスタ素子及び画素電極を含む複数の画素部と、複数の前記画素部から成る表示部と、前記第１の基板の液晶側の面に対向する第２の基板の液晶側の面に形成された電熱層と、を有しており、前記電熱層は、平面視で前記第１の信号線に重なる部位に形成された第１の櫛歯部を有する第１の金属製給電部と、前記第１の櫛歯部間の平面視で前記第１の信号線に重なる部位に形成された第２の櫛歯部を有する第２の金属製給電部とを有するとともに前記第１の櫛歯部と前記第２の櫛歯部が前記第２の方向において交互に位置して互いに噛み合うように形成されている金属製給電部と、前記第１の櫛歯部とそれに隣接する前記第２の櫛歯部を接続するとともに前記画素部に対応して形成されている透明抵抗体部と、前記表示部の外側に延出された前記透明抵抗体部の延出部と、を有しており、前記第１の基板は、その液晶側の面における前記表示部の外側の液晶と接する部位に、前記透明抵抗体部の延出部に平面視で重なる温度センサが設置されている構成である。

本発明の液晶表示装置は、好ましくは、前記電熱層は、前記液晶を室温以上の温度に加熱する。

また本発明の液晶表示装置は、好ましくは、前記温度センサは、リングオシレータから成る。

また本発明の液晶表示装置は、第１の基板の液晶側の面の第１の方向に形成された複数本の第１の信号線と、前記第１の方向と交差する第２の方向に前記第１の信号線と交差させて形成された複数本の第２の信号線と、前記第１の信号線と前記第２の信号線の交差部に形成された、薄膜トランジスタ素子及び画素電極を含む複数の画素部と、複数の前記画素部から成る表示部と、前記第１の基板の液晶側の面に対向する第２の基板の液晶側の面に形成された電熱層と、を有しており、前記電熱層は、平面視で前記第１の信号線に重なる部位に形成された第１の櫛歯部を有する第１の金属製給電部と、前記第１の櫛歯部間の平面視で前記第１の信号線に重なる部位に形成された第２の櫛歯部を有する第２の金属製給電部とを有するとともに前記第１の櫛歯部と前記第２の櫛歯部が前記第２の方向において交互に位置して互いに噛み合うように形成されている金属製給電部と、前記第１の櫛歯部とそれに隣接する前記第２の櫛歯部を接続するとともに平面視で前記第２の信号線に重なる部位に形成されている抵抗体部と、前記表示部の外側に前記第１の櫛歯部とそれに隣接する前記第２の櫛歯部を接続するように形成されたダミー抵抗体部と、を有しており、前記第１の基板は、その液晶側の面における前記表示部の外側の液晶と接する部位に、前記ダミー抵抗体部に平面視で重なる温度センサが設置されている構成である。

また本発明の液晶表示装置は、好ましくは、前記電熱層は、前記液晶を室温以上の温度に加熱する。

また本発明の液晶表示装置は、好ましくは、前記温度センサは、リングオシレータから成る。

本発明の液晶表示装置は、第１の基板の液晶側の面の第１の方向に形成された複数本の第１の信号線と、第１の方向と交差する第２の方向に第１の信号線と交差させて形成された複数本の第２の信号線と、第１の信号線と第２の信号線の交差部に形成された、薄膜トランジスタ素子及び画素電極を含む複数の画素部と、複数の画素部から成る表示部と、第１の基板の液晶側の面に対向する第２の基板の液晶側の面に形成された電熱層と、を有しており、電熱層は、平面視で第１の信号線に重なる部位に形成された第１の櫛歯部を有する第１の金属製給電部と、第１の櫛歯部間の平面視で第１の信号線に重なる部位に形成された第２の櫛歯部を有する第２の金属製給電部とを有するとともに第１の櫛歯部と第２の櫛歯部が第２の方向において交互に位置して互いに噛み合うように形成されている金属製給電部と、第１の櫛歯部とそれに隣接する第２の櫛歯部を接続するとともに画素部に対応して形成されている透明抵抗体部と、表示部の外側に延出された透明抵抗体部の延出部と、を有しており、第１の基板は、その液晶側の面における表示部の外側の液晶と接する部位に、透明抵抗体部の延出部に平面視で重なる温度センサが設置されていることから、液晶を加熱してその応答速度を速くし、また動画解像度を高くし最適な色再現を実現するために、金属製給電部間の電圧降下を小さくするとともに電流密度を高く維持して印加電圧を低く抑えることが可能となる。その結果、加熱効率が高くなる。また、液晶及び透明抵抗体部の構成に関して温度センサの部位が画素部と同様の構成となるので、液晶の温度を直接的かつ高精度に検出することができる。

本発明の液晶表示装置は、好ましくは、電熱層は、液晶を室温以上の温度に加熱する場合、液晶の応答速度がより速くなり、また動画解像度が高くなる。

また本発明の液晶表示装置は、好ましくは、温度センサは、リングオシレータから成ることから、薄膜トランジスタと同様にきわめて小型薄型化されたものとなり、薄い液晶層を有する液晶表示パネルの内部に設置するのに適している。また、薄膜トランジスタと同じプロセスで形成できるため、製造の作業性も向上する。

また本発明の液晶表示装置は、第１の基板の液晶側の面の第１の方向に形成された複数本の第１の信号線と、第１の方向と交差する第２の方向に第１の信号線と交差させて形成された複数本の第２の信号線と、第１の信号線と第２の信号線の交差部に形成された、薄膜トランジスタ素子及び画素電極を含む複数の画素部と、複数の画素部から成る表示部と、第１の基板の液晶側の面に対向する第２の基板の液晶側の面に形成された電熱層と、を有しており、電熱層は、平面視で第１の信号線に重なる部位に形成された第１の櫛歯部を有する第１の金属製給電部と、第１の櫛歯部間の平面視で第１の信号線に重なる部位に形成された第２の櫛歯部を有する第２の金属製給電部とを有するとともに第１の櫛歯部と第２の櫛歯部が第２の方向において交互に位置して互いに噛み合うように形成されている金属製給電部と、第１の櫛歯部とそれに隣接する第２の櫛歯部を接続するとともに平面視で第２の信号線に重なる部位に形成されている抵抗体部と、表示部の外側に第１の櫛歯部とそれに隣接する第２の櫛歯部を接続するように形成されたダミー抵抗体部と、を有しており、第１の基板は、その液晶側の面における表示部の外側の液晶と接する部位に、ダミー抵抗体部に平面視で重なる温度センサが設置されていることから、液晶を加熱してその応答速度を速くし、また動画解像度を高くし最適な色再現を実現するために、金属製給電部間の電圧降下を小さくするとともに電流密度を高く維持して印加電圧を低く抑えることが可能となる。その結果、加熱効率が高くなる。また、液晶及び抵抗体部の構成に関して温度センサの部位が画素部と同様の構成となるので、液晶の温度を直接的かつ高精度に検出することができる。

また本発明の液晶表示装置は、好ましくは、電熱層は、液晶を室温以上の温度に加熱する場合、液晶の応答速度がより速くなり、また動画解像度が高くなる。

また本発明の液晶表示装置は、好ましくは、温度センサは、リングオシレータから成ることから、薄膜トランジスタと同様にきわめて小型薄型化されたものとなり、薄い液晶層を有する液晶表示パネルの内部に設置するのに適している。また、薄膜トランジスタと同じプロセスで形成できるため、製造の作業性も向上する。

本発明の液晶表示装置は、前記透明導電層、前記透明抵抗体部は、酸化インジウムスズから成ることが好ましい。この場合、前記透明導電層、前記透明抵抗体部は、適度なシート抵抗値（３０Ω／□〜４０Ω／□）を有していることから、低温（０℃以下）から室温まで３０秒程度以内での急加熱が可能となる。また、前記透明導電層、前記透明抵抗体部が高い光透過率（８０％〜８５％）を有するので、画素部での光透過率の低下を抑えることができる。

図１（ａ），（ｂ）は、本発明の液晶表示装置の参考となる参考例を示す図であり、（ａ）は液晶表示装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ１線における矢視方向からみた断面図である。 図２は、図１に示す液晶表示装置の一部切欠斜視図である。 図３（ａ），（ｂ）は、本発明の液晶表示装置について実施の形態の１例を示す図であり、（ａ）は液晶表示装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ１線における矢視方向からみた断面図である。 図４（ａ），（ｂ）は、他の発明の液晶表示装置について実施の形態の１例を示す図であり、（ａ）は液晶表示装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ１線における矢視方向からみた断面図である。 図５は、従来のアクティブマトリクス型の液晶表示装置の基本構成を示すブロック回路図である。 図６は、本発明の液晶表示装置について実施の形態の他例を示す図であり、温度モニター回路の基本構成のブロック回路図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明の液晶表示装置について実施の形態の他例を示す図であり、（ａ）はリングオシレータのブロック回路図、（ｂ），（ｃ）はそれぞれリングオシレータを構成するインバータの回路図である。 図８は、本発明の液晶表示装置について実施の形態の他例を示す図であり、リングオシレータのブロック回路図である。

以下、本発明の液晶表示装置（ＬＣＤ）の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。但し、以下で参照する各図は、本発明のＬＣＤの実施の形態における構成部材のうち、本発明のＬＣＤを説明するための主要部を示している。従って、本発明に係るＬＣＤは、図に示されていない回路基板、配線導体、制御ＩＣ，ＬＳＩ等の周知の構成部材を備えていてもよい。

図１（ａ），（ｂ）は、本発明のＬＣＤの参考となる参考例を示す図であり、（ａ）はＬＣＤの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ１線における矢視方向からみた断面図である。図１に示すように、このＬＣＤは、ガラス基板等から成る第１の基板１の液晶５側の面の第１の方向（例えば、行方向）に形成された複数本の第１の信号線としてのゲート信号線１２と、第１の方向と交差する第２の方向（例えば、列方向）にゲート信号線１２と交差させて形成された複数本の第２の信号線としての画像信号線１３と、ゲート信号線１２と画像信号線１３の交差部に形成された、ＴＦＴ素子２及び画素電極３を含む複数の画素部４と、複数の画素部４から成る表示部５ａと、第１の基板１の液晶５側の面に対向するガラス基板等から成る第２の基板６の液晶５側の面に形成された電熱層１６と、を有する。そして、第１の基板１は、その液晶５側の面における表示部５ａの外側の液晶５と接する部位に、電熱層１６に平面視で重なる温度センサ１７が設置されている。この構成により、液晶５及び電熱層１６の構成に関して温度センサ１７の部位が画素部４と同様の構成となるので、液晶５の温度を直接的かつ高精度に検出することができる。

電熱層１６は、第２の基板６の液晶５側の面の略全面に形成された透明導電層から成ることが好ましい。この場合、液晶５全体をほぼ均一に加熱することができる。その結果、液晶５全体の温度をより高精度に検出することができる。また、透明導電層は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）から成ることが好ましい。この場合、透明導電層は、適度なシート抵抗値（３０Ω／□〜４０Ω／□）を有していることから、低温（０℃以下）から室温まで３０秒程度以内での急加熱が可能となる。また、透明導電層は高い光透過率（８０％〜８５％）を有するので、画素部４での光透過率の低下を抑えることができる。また透明導電層は、ＩＴＯの他に、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化珪素を添加した酸化インジウム錫（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、リンやボロンが含まれるシリコン（Ｓｉ）等の導電性材料であって透光性を有する材料から成っていてもよい。

また、電熱層１６の表面の両端部には、フレキシブルプリント回路基板（Flexible Printed Circuits：ＦＰＣ）に形成された銅箔（厚み１５μｍ〜３５μｍ程度）等から成る給電線１０が形成されており、直流電流、交流電流を入力することができる。第１の基板１の液晶５側の面の縁部と、第２の基板６の液晶５側の面の縁部とが、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、合成ゴム等から成る封止部材１１によって接着、封止されている。第１の基板１の液晶５側の面における外部に突出した部位には、ゲート信号線駆動回路、画像信号線駆動回路等の駆動用ＩＣ２１がＣＯＧ（Chip On Glass）方式等の実装方法により搭載されており、さらに駆動用ＩＣ２１に外部から駆動信号、制御信号を入出力する信号用ＦＰＣ２０が、上記突出した部位の縁部に設置されている。

なお、図１のＬＣＤにおいて、第２の基板６の液晶５側の面には電熱層１６が形成されており、その電熱層１６上にカラーフィルタ層７が形成されている。カラーフィルタ層７を覆ってオーバーコート層８が形成されており、オーバーコート層８上に共通電極９が形成されている。この共通電極９を省いて電熱層１６を共通電極として使用することもできる。

図２は、図１に示すＬＣＤの一部切欠斜視図である。図２に示す第２の基板とカラーフィルタ層７との間に電熱層１６が介在するように形成される。電熱層１６とカラーフィルタ層７との間に透明絶縁層が形成されていてもよい。なお、図２において、１ａ，６ａは偏光板であり、また第１の基板１の下方からバックライトの光（白色光）が照射される。

本発明のＬＣＤは、ゲート信号線１２を第１の信号線としてＬＣＤを構成したが、画像信号線（ソース信号線）１３を第１の信号線としてＬＣＤを構成してもよい。その場合、ゲート信号線１２は第２の信号線となる。

本発明のＬＣＤは、例えば、０℃以下の低温環境下では液晶５を加熱することによってその粘性を小さくし、液晶５の高速応答を実現すること、動画を表示可能とすること、さらには動画解像度を高くすることが好ましい。そして、ＬＣＤをオンしてから３０秒程度以内に液晶５の温度を室温程度（２０℃〜３０℃）に昇温させることが好ましい。従って、本発明のＬＣＤは、例えば低温環境になりやすい外部環境で使用される電子機器等の用途に好適なものである。

また本発明のＬＣＤは、電熱層１６は液晶５を室温以上の温度に加熱するものであることが好ましい。この場合、液晶５の応答速度がより速くなり、また動画解像度が高くなる。液晶５を室温以上の温度に加熱する場合、液晶５を４０℃〜６０℃程度に加熱することが好ましい。４０℃程度未満では、液晶５の応答速度をより速くすることが難しくなる傾向がある。６０℃程度を超えると、液晶層での光透過率低下が生じる傾向がある。液晶５を４０℃〜６０℃程度に加熱する、このような高速応答モードは、常時設定するか一時的に設定するか選択可能とすることができる。その選択の制御は、給電線１０に接続された外部の選択制御回路等によって行うことができる。

また、電熱層１６は液晶５を室温程度に加熱したら、電熱層１６の印加電圧を一旦オフしてもよい。そして、液晶５の温度を温度センサ１７によって常時検出し、ある温度（２０℃程度）に低下したら再度電熱層１６の印加電圧をオンして液晶５の温度を室温付近に維持することができる。このような温度モニター回路を設けることが好適である。

図６は、温度モニター回路の１例の基本構成のブロック回路図である。温度モニター回路６０は、温度センサ１７としてのリングオシレータ５２に電源電圧Ｖdcを供給する電源回路５１と、リングオシレータ５２の単位時間当たりのパルス数を計数するカウンタ５３と、パルスカウント数に対応する温度データを格納した温度データテーブル５５の温度データと実際のパルスカウント数とを対比して温度を確定し出力する温度データ出力回路５４と、を有する。そして、温度データ出力回路５４から出力された温度データは、ヒータとしての電熱層１６の電源をオン／オフしたり電源電圧を制御するヒータ電源制御回路５６に出力される。

図７（ａ）は、温度センサ１７として好適なリングオシレータのブロック回路図、（ｂ），（ｃ）はそれぞれリングオシレータを構成するインバータの回路図である。リングオシレータ４０は、奇数個のインバータ４１を直列的（縦続的）に接続して構成されており、最終段のインバータ４１の出力を１段目のインバータ４１に帰還入力することによって特定の周波数で自励発振する。リングオシレータ４０の周波数は、リングオシレータ４０を構成するＴＦＴの閾値電圧、電荷の移動度の温度特性に起因して、温度特性を有する。すなわち、温度によってリングオシレータ４０の周波数は変動する。例えば、温度が上昇するとＴＦＴのオン電流が増加するため、リングオシレータ４０の周波数が高くなり、温度が下降するとＴＦＴのオン電流が減少するため、リングオシレータ４０の周波数が低くなる。リングオシレータ４０の周波数の温度特性を利用することによって、液晶の温度を検出することができる。

図７（ｂ）は、Ｐチャネル型ＴＦＴ41aとＮチャネル型ＴＦＴ41bとを組み合わせて構成されるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）インバータ４１を示す。ＣＭＯＳインバータ４１は、例えば低温ポリシリコン（Low-temperature Poly Silicon：ＬＴＰＳ）から成る半導体層を用いて形成されたＴＦＴから構成される。図７（ｃ）は、抵抗41cとＮチャネル型ＴＦＴ41bとを組み合わせて構成されるインバータ４１を示す。このインバータ４１は、例えばアモルファスシリコンから成る半導体層を用いて形成されたＴＦＴから構成される。この場合、抵抗41cの抵抗値をＮチャネル型ＴＦＴ41bの内部抵抗よりもかなり大きくすることによって、ＣＭＯＳインバータ４１と同様の反転論理回路として機能する。

図８は、リングオシレータの他の例のブロック回路図である。このリングオシレータ40aは、１段目のインバータ４１の前段の入力部に２入力型のＮＡＮＤ回路４２を備えており、ＮＡＮＤ回路４２の１つの入力部にトリガー電圧Ｖtrが入力され、もう一つの入力部に最終段のインバータ４１の出力が帰還入力される。トリガー電圧Ｖtrがハイ（Ｈ）の信号電圧であって、最終段のインバータ４１の出力がＨの信号電圧である場合に、ＮＡＮＤ回路４２の出力がロー（Ｌ）の信号電圧となり、リングオシレータ40aが自励発振を開始する。

温度センサ１７として好適なリングオシレータは、第１の基板１の液晶５側の面に形成されるＴＦＴ素子２と同じプロセスで同時に形成することができる。なお、温度センサ１７は、リングオシレータに限らず、サーミスタ等の温度検出手段であればよい。

温度センサ１７は、表示部５ａとの間の間隔が３μｍ程度以下であることが好ましい。この場合、液晶５の温度をより精度良く検出することができる。また、温度センサ１７は、表示部５ａの周りの互いに対向する部位に１つずつ計２つ設けたり、表示部５ａの周りの４つの隅部にそれぞれ設けることが好ましい。この場合、複数の温度センサ１７の検出値の平均をとることによって、液晶５の温度をより精度良く検出することができる。

また、温度センサ１７の平面視での面積が、画素部４の面積と略同じであることが好ましい。この場合、液晶５及び電熱層１６の構成に関して温度センサ１７の部位が画素部４と同様の構成により近くなるので、液晶５の温度を直接的かつ高精度に検出する効果が向上する。

図３（ａ），（ｂ）は、本発明のＬＣＤについて実施の形態の１例を示す図であり、（ａ）はＬＣＤの平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ１線における矢視方向からみた断面図である。図３に示すように、電熱層16aは、平面視で第１の信号線としてのゲート信号線１２に重なる部位に形成された第１の櫛歯部14bを有する第１の金属製給電部14aと、第１の櫛歯部14b間の平面視でゲート信号線１２に重なる部位に形成された第２の櫛歯部14dを有する第２の金属製給電部14cとを有するとともに第１の櫛歯部14bと第２の櫛歯部14dが第２の方向において交互に位置して互いに噛み合うように形成されている金属製給電部１４と、第１の櫛歯部14bとそれに隣接する第２の櫛歯部14dを接続するとともに画素部４に対応して形成されている透明抵抗体部１５と、表示部５ａの外側に延出された透明抵抗体部１５の延出部15aと、を有しており、第１の基板１は、その液晶５側の面における表示部５ａの外側の液晶５と接する部位に、透明抵抗体部１５の延出部15aに平面視で重なる温度センサ１７が設置されている。

この構成により、液晶５を加熱してその応答速度を速くし、また動画解像度を高くするために、給電線１０から離れる方向での金属製給電部１４の電圧降下を小さくするとともに、金属製給電部１４の電流密度を高く維持して印加電圧を低く抑えることが可能となる。その結果、加熱効率が高くなる。また、液晶５及び透明抵抗体部１５の構成に関して温度センサ１７の部位が画素部４と同様の構成となるので、液晶５の温度を直接的かつ高精度に検出することができる。また、第１の金属製給電部14a、第１の櫛歯部14b、透明抵抗体部１５、第２の櫛歯部14d、第２の金属製給電部14cを通る電流経路の長さ（電流パス）が、どの画素部４においてもほぼ同じとなる。また、金属から成る第１の櫛歯部14bの長さ方向における電圧降下、及び金属から成る第２の櫛歯部14dの長さ方向における電圧降下も小さくなる。その結果、どの電流経路においても電圧降下及び電流密度がほぼ同じとなり、全ての画素部４にほぼ同じ電圧が印加されるので、全ての画素部４を均一にかつ同時に加熱することができる。

図１、図３に示す構成のＬＣＤは、液晶５の分子が画素部４と共通電極９との間の垂直電界によって垂直配向するツイステッドネマチック（Twisted Nematic ：ＴＮ）液晶であるＴＮ型ＬＣＤである場合に好適である。すなわち、電熱層１６、透明抵抗体部１５が、画素電極３と対向している構成であるが、これは画素電極３と共通電極９との間の垂直電界を阻害するものとならないからである。

図３のＬＣＤにおける金属製給電部１４は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ネオジウム（Ｎｄ）等から選ばれた元素、またはそれらの元素を主成分とする合金材料等から成る。金属製給電部１４の厚みは１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度であることが好ましい。１００ｎｍ未満では、金属製給電部１４の抵抗が高くなり加熱効率が低下する傾向がある。１０００ｎｍを超えると、生産性が悪くなる傾向がある。

第１の櫛歯部14bの幅及び第２の櫛歯部14dの幅は、カラーフィルタ層７とともに形成されている、第１の信号線であるゲート信号線１２に重なる部位に位置するブラックマトリクスの幅と同じ幅以下であることが好ましい。この場合、遮光性を有する第１の櫛歯部14b及び第２の櫛歯部14dが、平面視でブラックマトリクスからはみ出ないので、画素部４の光透過率の低下を招かないことになる。

透明抵抗体部１５は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化珪素を添加した酸化インジウム錫（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、リンやボロンが含まれるシリコン（Ｓｉ）等の導電性材料であって透光性を有する材料から成る。透明抵抗体部１５の厚みは２０ｎｍ〜２００ｎｍ程度であることが好ましい。２０ｎｍ未満では、透明抵抗体部１５の抵抗が高くなり加熱効率が低下する傾向がある。２００ｎｍを超えると、生産性が悪くなる傾向がある。

また透明抵抗体部１５はＩＴＯから成ることが好ましい。この場合、比較的小面積の透明抵抗体部１５が適度なシート抵抗値（３０Ω／□〜４０Ω／□）を有していることから、低温（０℃以下）から室温（約２５℃）まで３０秒程度以内での急加熱が可能となる。また、透明抵抗体部１５が高い光透過率８０％〜８５％を有するので、画素部４での光透過率の低下を抑えることができる。

また、温度センサ１７の平面視での形状、大きさについて、平面視で透明抵抗体部１５の延出部15aから温度センサ１７がはみ出ないようなものであることが好ましい。この場合、延出部15aで発生した熱を温度センサ１７が効率的に受熱することができる。

図４（ａ），（ｂ）は、他の発明のＬＣＤについて実施の形態の１例を示す図であり、（ａ）はＬＣＤの平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ１線における矢視方向からみた断面図である。図４に示すように、電熱層16bは、平面視で第１の信号線としてのゲート信号線１２に重なる部位に形成された第１の櫛歯部14bを有する第１の金属製給電部14aと、第１の櫛歯部14b間の平面視でゲート信号線１２に重なる部位に形成された第２の櫛歯部14dを有する第２の金属製給電部14cとを有するとともに第１の櫛歯部14bと第２の櫛歯部14dが第２の方向において交互に位置して互いに噛み合うように形成されている金属製給電部１４と、第１の櫛歯部14bとそれに隣接する第２の櫛歯部14dを接続するとともに平面視で第２の信号線としての画像信号線１３に重なる部位に形成されている抵抗体部15rと、表示部５ａの外側に第１の櫛歯部14bとそれに隣接する第２の櫛歯部14dを接続するように形成されたダミー抵抗体部15raと、を有している。そして、第１の基板１は、その液晶５側の面における表示部５ａの外側の液晶５と接する部位に、ダミー抵抗体部15raに平面視で重なる温度センサ１７が設置されている。

この構成により、液晶５を加熱してその応答速度を速くし、また動画解像度を高くするために、給電線１０から離れる方向での金属製給電部１４の電圧降下を小さくするとともに、金属製給電部１４の電流密度を高く維持して印加電圧を低く抑えることが可能となる。その結果、加熱効率が高くなる。また、液晶５及び抵抗体部15rの構成に関して温度センサ１７の部位が画素部４と同様の構成となるので、液晶５の温度を直接的かつ高精度に検出することができる。

なお、図４のＬＣＤは、第２の基板６の液晶５側の面に電熱層16bが形成されており、電熱層16bの上にカラーフィルタ層７が形成されている。なお、図４において、８はカラーフィルタ層７を覆うオーバーコート層である。

抵抗体部15rの幅は、カラーフィルタ層７とともに形成されている、第２の信号線である画像信号線１３に重なる部位に位置するブラックマトリクスの幅と同じ幅以下であることが好ましい。この場合、例えば、共通電極が、第１の基板１の画素部４に画素電極３と同じ面内に形成されていることによって横電界を生じさせるＩＰＳ方式のＬＣＤである場合に、好適なものである。即ち、画素部４に含まれる画素電極３、共通電極が、透明導電体であるＩＴＯから成る抵抗体部15rと平面視で重ならないので、それらが容量結合を起こすことを抑えることができる。その結果、液晶５の応答性を劣化させることが有効に抑えられる。

本発明のＬＣＤは、抵抗体部15rはＩＴＯから成ることが好ましい。この場合、小面積の抵抗体部15rが適度なシート抵抗値（３０Ω／□〜４０Ω／□）を有していることから、低温（０℃以下）から室温まで３０秒程度以内での急加熱が可能となる。また、抵抗体部15rが高い光透過率８０％〜８５％を有しているので、ＬＣＤの光透過率の低下に対する影響を小さくすることができる。

金属製給電部１４は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ネオジウム（Ｎｄ）等から選ばれた元素、またはそれらの元素を主成分とする合金材料等から成る。そして、図４の構成のＬＣＤにおいて、抵抗体部15rは透光性を有している必要はなく、また金属製給電部１４を構成する上記の金属材料、合金材料よりも高抵抗の金属材料、合金材料から成っていればよい。

抵抗体部15rが透光性を有している場合、ＩＴＯの他に、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化珪素を添加した酸化インジウム錫（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、リンやボロンが含まれるシリコン（Ｓｉ）等の導電性材料であって透光性を有する材料から成っていてもよい。抵抗体部15rの厚みは２０ｎｍ〜２００ｎｍ程度であることが好ましい。２０ｎｍ未満では、抵抗体部15rの抵抗が高くなり加熱効率が低下する傾向がある。２００ｎｍを超えると、生産性が悪くなる傾向がある。

ダミー抵抗体部15raは、抵抗体部15rと平面視で略同じ形状、面積を有していることが好ましい。この場合、液晶５及び抵抗体部15rの構成に関して温度センサ１７の部位が画素部４と同様の構成により近くなるので、液晶５の温度を直接的かつ高精度に検出する効果が向上する。さらに、温度センサ１７の平面視での形状、面積について、平面視でダミー抵抗体部15raから温度センサ１７がはみ出ないようなものであることが好ましい。この場合、ダミー抵抗体部15raで発生した熱を温度センサ１７が効率的に受熱することができる。

なお、本発明のＬＣＤは、上記実施の形態に限定されるものではなく、適宜の設計的な変更、改良を含んでいてもよい。

本発明のアクティブマトリクス型のＬＣＤは各種の電子機器に適用できる。その電子機器としては、自動車経路誘導システム（カーナビゲーションシステム）、船舶経路誘導システム、航空機経路誘導システム、スマートフォン端末、携帯電話、タブレット端末、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電子手帳、電子書籍、電子辞書、パーソナルコンピュータ、複写機、ゲーム機器の端末装置、テレビジョン、商品表示タグ、価格表示タグ、産業用のプログラマブル表示装置、カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー、ファクシミリ、プリンター、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、自動販売機、ヘッドアップディスプレイ装置、プロジェクタ装置、デジタル表示式腕時計などがある。

１ 第１の基板
２ ＴＦＴ素子
３ 画素電極
４ 画素部
５ 液晶
６ 第２の基板
７ カラーフィルタ層
８ オーバーコート層
９ 共通電極
１０ 給電線
１２ 第１の信号線としてのゲート信号線
１３ 第２の信号線としての画像信号線
１４ 金属製給電部
１４ａ 第１の金属製給電部
１４ｂ 第１の櫛歯部
１４ｃ 第２の金属製給電部
１４ｄ 第２の櫛歯部
１５ 透明抵抗体部
１５ａ 延出部
１５ｒ 抵抗体部
１５ｒａ ダミー抵抗体部
１６、１６ａ、１６ｂ 電熱層
１７ 温度センサ

Claims (6)

1. 第１の基板の液晶側の面の第１の方向に形成された複数本の第１の信号線と、前記第１の方向と交差する第２の方向に前記第１の信号線と交差させて形成された複数本の第２の信号線と、前記第１の信号線と前記第２の信号線の交差部に形成された、薄膜トランジスタ素子及び画素電極を含む複数の画素部と、複数の前記画素部から成る表示部と、前記第１の基板の液晶側の面に対向する第２の基板の液晶側の面に形成された電熱層と、を有しており、前記電熱層は、平面視で前記第１の信号線に重なる部位に形成された第１の櫛歯部を有する第１の金属製給電部と、前記第１の櫛歯部間の平面視で前記第１の信号線に重なる部位に形成された第２の櫛歯部を有する第２の金属製給電部とを有するとともに前記第１の櫛歯部と前記第２の櫛歯部が前記第２の方向において交互に位置して互いに噛み合うように形成されている金属製給電部と、前記第１の櫛歯部とそれに隣接する前記第２の櫛歯部を接続するとともに前記画素部に対応して形成されている透明抵抗体部と、前記表示部の外側に延出された前記透明抵抗体部の延出部と、を有しており、前記第１の基板は、その液晶側の面における前記表示部の外側の液晶と接する部位に、前記透明抵抗体部の延出部に平面視で重なる温度センサが設置されている液晶表示装置。
2. 前記電熱層は、前記液晶を室温以上の温度に加熱する請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記温度センサは、リングオシレータから成る請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 第１の基板の液晶側の面の第１の方向に形成された複数本の第１の信号線と、前記第１の方向と交差する第２の方向に前記第１の信号線と交差させて形成された複数本の第２の信号線と、前記第１の信号線と前記第２の信号線の交差部に形成された、薄膜トランジスタ素子及び画素電極を含む複数の画素部と、複数の前記画素部から成る表示部と、前記第１の基板の液晶側の面に対向する第２の基板の液晶側の面に形成された電熱層と、を有しており、前記電熱層は、平面視で前記第１の信号線に重なる部位に形成された第１の櫛歯部を有する第１の金属製給電部と、前記第１の櫛歯部間の平面視で前記第１の信号線に重なる部位に形成された第２の櫛歯部を有する第２の金属製給電部とを有するとともに前記第１の櫛歯部と前記第２の櫛歯部が前記第２の方向において交互に位置して互いに噛み合うように形成されている金属製給電部と、前記第１の櫛歯部とそれに隣接する前記第２の櫛歯部を接続するとともに平面視で前記第２の信号線に重なる部位に形成されている抵抗体部と、前記表示部の外側に前記第１の櫛歯部とそれに隣接する前記第２の櫛歯部を接続するように形成されたダミー抵抗体部と、を有しており、前記第１の基板は、その液晶側の面における前記表示部の外側の液晶と接する部位に、前記ダミー抵抗体部に平面視で重なる温度センサが設置されている液晶表示装置。
5. 前記電熱層は、前記液晶を室温以上の温度に加熱する請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記温度センサは、リングオシレータから成る請求項４または請求項５に記載の液晶表示装置。