JPH1138384A - マトリクス型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶パネル内の電極をヒータとして兼用し、
液晶パネルの低温起動時に液晶の温度をその全体に亘り
効率よく均一に適正に上昇させるようにした液晶表示装
置を提供することを目的とする。 【解決手段】 両信号電極駆動回路１３０、１４０及び
両走査電極駆動回路１５０、１６０は、液晶パネルＰの
複数条の走査電極及び複数条の信号電極を駆動制御す
る。サーミスタＳは液晶パネルＰの温度を検出する。液
晶パネルＰは、ケーシング内にてその開口部に対向して
位置し、かつケーシングから熱的に分離するように支持
する断熱部材により支持されている。断熱性透明板は、
ケーシングの開口部を閉じている。両走査電極駆動回路
１５０、１６０は、液晶パネルＰの起動時にサーミスタ
Ｓによる検出温度が所定温度よりも低いとき複数条の走
査電極に電流を流入させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の画素を形成
してマトリクス表示を行うようにしたマトリクス型液晶
表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のマトリクス型液晶表示装
置においては、液晶パネルが、一対の電極基板の間に液
晶を充填して構成されている。ここで、一方の電極基板
は複数条の走査電極を内蔵しており、他方の電極基板は
複数条の信号電極を内蔵している。そして、複数条の走
査電極は複数条の信号電極と共に複数の画素をマトリク
ス状に構成している。

【０００３】また、上記液晶としては、常誘電性のネマ
チック液晶、強誘電性スメクチック液晶、或いは反強誘
電性スメクチック液晶等が採用されている。これによ
り、液晶表示装置は、液晶パネルを単純マトリスク駆動
することで、この液晶パネルにより画像或いは情報の表
示を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記液晶表
示装置では、上述した液晶やこの液晶を用いた液晶パネ
ルにおいては、以下に述べるような大きな不具合があ
る。即ち、上記液晶の応答時間は強い温度依存性を有し
ている。このため、液晶の応答時間が、実用上必要とさ
れる温度範囲、例えば、０℃乃至６０℃の低温度領域に
おいて著しく長くなる。このため、液晶パネルの表示画
像の切り替わりが低温度域で遅くなる。

【０００５】従って、液晶パネルで動画像を表示したと
きに残像を生じたり、液晶パネルの表示コントラストが
中途半端な液晶の応答のために低下するといった液晶表
示装置として好ましくない現象が生じる。その結果、上
記液晶を用いた液晶パネルを低温で起動したとき、この
液晶パネルには、バックライト等の発熱によって液晶パ
ネルの温度が上昇するまでの長い時間、上述のような好
ましくない表示品質の状態が続くという不具合が生ず
る。特に、大画面の液晶パネルの場合に、その熱容量が
大きいため、昇温速度が遅く、上記不具合はさらに深刻
な状態で現れる。

【０００６】これに対しては、従来は、温度検出回路と
温度補償回路とを設け、環境温度の低いときに検出され
る液晶パネルの温度に対応して液晶パネルの駆動電圧を
高く設定することで、液晶の応答性を改善しようとする
方法が実用化されている。しかし、このような液晶パネ
ルによっては、必要十分な温度範囲での表示品質の改善
効果は得られていない。

【０００７】また、板状のヒータを液晶パネルに併設し
てこの液晶パネルを急速に加熱することで、上記不具合
を解消しようとする方法がある。しかし、この方法によ
れば、液晶パネルの起動時に生じがちな好ましくない表
示品質の状態を短時間で解消できるとしても、ヒータが
別途必要となり、このヒータの加熱用電源が別途必要と
なる。

【０００８】また、特開昭５６−３０１６６号報にて開
示されているように、液晶パネルの表示電極を発熱体と
して利用することで液晶を加熱し上記不具合を解消しよ
うとする方法もある。しかし、この方法によれば、液晶
パネルの起動時に生じがちな好ましくない表示品質の状
態を短時間で解消できるとしても、液晶パネルが外部に
露呈しているため、表示電極による発熱エネルギーが外
部に逃げてしまい、液晶に対する加熱効率が悪い。この
ため、放熱等による温度ムラが液晶パネルに発生すると
いう不具合がある。

【０００９】そこで、本発明は、以上のようなことに対
処するため、液晶パネル内の電極をヒータとして兼用
し、液晶パネルの低温起動時に液晶の温度をその全体に
亘り効率よく均一に適正に上昇させるようにした液晶表
示装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決にあた
り、請求項１乃至５に記載の発明によれば、液晶パネル
の温度を検出する温度検出手段と、開口部を有するケー
シングと、このケーシング内にてその開口部に対向して
液晶パネルをケーシングから熱的に分離するように支持
する断熱部材と、上記開口部を閉じる断熱性透明板とを
設ける。

【００１１】また、電極駆動制御手段は、液晶パネルの
起動時に温度検出手段による検出温度が所定温度よりも
低いとき、マトリクスを表示する前記所定の駆動制御と
は別の駆動制御にて複数条の走査電極及び複数条の信号
電極の少なくとも一方に電流を流入させる。このよう
に、液晶パネルの起動時に温度検出手段による検出温度
が所定温度よりも低いとき複数条の走査電極及び複数条
の信号電極の少なくとも一方に電流を流入させるので、
複数条の走査電極及び複数条の信号電極の少なくとも一
方は、本来の表示用電極としての役割に加えて、液晶を
加熱するヒータとしての役割を兼用することとなる。

【００１２】よって、液晶パネルの起動時に温度検出手
段の検出温度が所定温度よりも低いとき、電極駆動制御
手段により複数条の走査電極及び複数条の信号電極の少
なくとも一方に電流を流入させることで、別途、ヒータ
及びその電源を採用することもなく、一方の複数条の電
極の発熱エネルギーにより、液晶パネル、ひいては液晶
の温度を加熱することができる。この場合、一方の複数
条の電極は、液晶パネルの全体に亘り分散して位置して
いるから、液晶パネルの温度を温度むらを招くことなく
その全体に亘り均一に上昇させ得る。

【００１３】しかも、液晶パネルは、断熱部材及び透明
板により、ケーシング内にてこのケーシングから熱的に
分離されて支持されている。従って、液晶パネルは、ケ
ーシング及びその外部から熱的に遮断された状態でケー
シング内にて支持されることとなる。このため、一方の
複数条の電極の発熱エネルギーは、ケーシングの外部に
逃げることもない。従って、液晶パネルを効率よく加熱
することができる。

【００１４】これにより、液晶パネルの低温起動時にお
いても、液晶パネルの温度を逸速く上記所定温度に上昇
させて良好な表示品質を得ることができる。ここで、請
求項２に記載の発明によれば、電極駆動制御手段は、検
出温度が所定温度に上昇したとき、複数条の走査電極及
び複数条の信号電極の少なくとも一方への電流の流入を
停止する。

【００１５】これにより、余分な電力消費を伴うことな
く請求項１に記載の発明の作用効果を達成できる。ま
た、請求項３に記載の発明によれば、所定温度は、液晶
が正常に動作し得る温度範囲の下限温度に相当する。こ
れにより、余分な温度補償回路等に依存することなく、
請求項１及び２に記載の発明の作用効果を達成できる。

【００１６】また、請求項４に記載の発明によれば、液
晶パネルの起動に伴いその後の経過時間を計時する計時
手段を備える。また、電極駆動制御手段は、計時手段の
計時時間が所定時間に達したとき、複数条の走査電極及
び複数条の信号電極の少なくとも一方への電流の流入を
停止する。これによっても、請求項２に記載の発明と同
様の作用効果を達成できる。

【００１７】また、請求項５に記載の発明によれば、所
定時間は、液晶が正常に動作し得る温度範囲の下限温度
に達するに要する時間に相当する。これによっても、請
求項３に記載の発明と同様の作用効果を達成できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１及び図２は、本発明に係るマ
トリクス型液晶表示装置Ｄの全体回路構成を示してい
る。この液晶表示装置Ｄは、図１乃至図３にて示すごと
く、液晶パネルＰを備えており、この液晶パネルＰは、
図２にて示すごとく、バックライト１０及び回路基板２
０と共に、ケーシング３０内に組み付けられている。

【００１９】液晶パネルＰは、両電極基板４０、５０の
間に反強誘電性液晶６０を封入するとともに、両電極基
板４０、５０の各外表面に各偏光板（図示しない）を貼
り付けて構成されている。電極基板４０は、透明基板の
内表面に、複数条のカラーフィルタ層、各複数条の透明
電極及び配向膜を順次形成して構成されている。一方、
電極基板５０は、透明基板の内表面に、複数条の透明電
極及び配向膜を順次形成して構成されている。

【００２０】ここで、各複数条の透明電極及び複数条の
透明電極は、互いに交差するように配置されて、反強誘
電性液晶６０と共に、複数のマトリクス状画素を形成す
る。なお、電極基板４０の各複数条の透明電極が、図２
にて示す各複数条の信号電極Ｘ１１、Ｘ１２、・・・、
及びＸ２１、Ｘ２２、・・・に相当し、一方、電極基板
５０の複数条の透明電極が、図２にて示す複数条の走査
電極Ｙ１、Ｙ２、・・・に相当する。

【００２１】また、複数条の走査電極Ｙ１、Ｙ２、・・
・には、反強誘電性液晶３０をマトリスク駆動した時の
電圧波形歪みを防止するために、各金属補助電極５１が
それぞれ配設されている。液晶パネルＰは、電極基板５
０の外周部にて、環状断熱部材８０及び断熱性透明板７
０を介し、ケーシング３０の開口部３１に装着されてい
る。なお、電極基板５０の表示領域が開口部３１内に対
向している。

【００２２】バックライト１０は、その外周部にて、環
状断熱部材９０を介し液晶パネルＰの電極基板４０の外
周部（表示領域の外側部分）に装着されており、このバ
ックライト１０からの光は、液晶パネルＰの表示領域及
び透明板７０を通りケーシング３０の開口部３１から出
射する。回路基板２０は、バックライト１０の背後にて
ケーシング３０の内壁に支持されており、この回路基板
２０には、図１にて示す各回路が設けられている。

【００２３】液晶表示装置Ｄは、図１にて示すごとく、
サーミスタＳを備えており、このサーミスタＳは、液晶
パネルＰの温度を検出する。また、液晶表示装置Ｄは、
図１にて示すごとく、インターフェース回路１００、電
源回路１１０、コントロール回路１２０、両走査電極駆
動回路１３０、１４０及び両信号電極駆動回路１５０、
１６０を備えている。

【００２４】インターフェース回路１００は、ＲＧＢ画
像信号を両信号電極駆動回路１５０、１６０に出力する
とともに、垂直同期信号及び水平同期信号をコントロー
ル回路１２０に出力する。電源回路１１０は、図４にて
示すごとく、操作スイッチ１１１と、ＤＣ−ＤＣコンバ
ータ１１２と、駆動電圧制御回路１１３と、マイクロコ
ンピュータ１１４とを備えている。

【００２５】操作スイッチ１１１は、そのオン操作によ
り、ＡＣアダプタ１１０ａ（図１及び図４参照）を通し
商用電源から１００Ｖの交流電圧を受けてＤＣ−ＤＣコ
ンバータ１１２に付与する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１
２は、上記ＤＣ電圧を５レベルの直流電圧に変換して駆
動電圧制御回路１１３に出力する。駆動電圧制御回路１
１３は、マイクロコンピュータ１１４による制御のも
と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２から直流電圧に基づき
５種類の基準電圧＋Ｖ₁ 、＋Ｖ₂ 、Ｖ_COM 、−Ｖ₁ 、−
Ｖ₂ を発生する。

【００２６】マイクロコンピュータ１１４は、サーミス
タＳの検出温度をディジタル温度に変換する。そして、
マイクロコンピュータ１１４は、このディジタル温度を
所定温度と比較判定する。この所定温度は、反強誘電性
液晶６０が正常に動作し得る温度範囲の下限温度に相当
する。そして、上記ディジタル温度が上記所定温度以上
のとき、マイクロコンピュータ１１４は、通常のマトリ
クス駆動を行うようにコントロール回路１２０に指令す
るとともに、予めプログラムされた温度−駆動電圧テー
ブルに基づき駆動電圧を算出し、駆動電圧制御回路１１
３に上記基準電圧のうちの所定電圧を出力するように指
令する。

【００２７】また、上記ディジタル温度が上記所定温度
未満のとき、マイクロコンピュータ１１４は、その内蔵
のタイマーに動作指令を送るとともに、コントロール回
路１２０にエージング動作指令を送る。このエージング
動作指令は、走査電極Ｙ１、Ｙ２、・・・に反強誘電性
液晶６０の加熱用電流を流す指令に相当する。なお、上
記タイマーは、上記動作指令に基づき計時を開始する。

【００２８】また、マイクロコンピュータ１１４は、駆
動電圧制御回路１１３に対し、基準電圧＋Ｖ₁ （例えば
＋５Ｖ）と−Ｖ₁ （例えば−５Ｖ）をエージング電圧に
設定するように指令する。コントロール回路１２０は、
クロック１２１からのクロック出力に基づき、両走査電
極駆動回路１５０、１６０を制御する。

【００２９】走査電極駆動回路１５０、１６０は、共
に、同様の構成を有している。よって、一方の走査電極
駆動回路１５０を例にとってその構成を説明する。この
走査電極駆動回路１５０は、コントロール回路１２０に
より制御される複数のシフトジスタ１５１と、これらシ
フトジスタ１５１の出力をラッチするデータラッチ１５
２と、このデータラッチ１５２のラッチ出力をデコード
する複数のデコーダ１５３ａ、１５３ｂ、・・・と、駆
動電圧制御回路１１３により切り換え制御される複数の
アナログスイッチ回路１５４ａ、１５４ｂ、・・・とを
備えている。なお、上記デコーダの数及びアナログスイ
ッチ回路の数は、上記走査電極の数に等しい。また、上
記各アナログスイッチ回路は、共に、５個のアナログス
イッチからなる。

【００３０】走査電極駆動回路１５０の各アナログスイ
ッチ回路１５４ａ、１１５４ｂ、・・・は、それぞれ、
上記各走査電極Ｙ１、Ｙ２、・・・の一端に接続されて
いる。また、この走査電極駆動回路１５０と同様の構成
を有する走査電極駆動回路１６０の各アナログスイッチ
回路１５４ａ、１１５４ｂ、・・・は、それぞれ、上記
各走査電極Ｙ１、Ｙ２、・・・の他端に接続されてい
る。

【００３１】走査電極駆動回路１５０は、駆動電圧制御
回路１１３から正のエージング電圧を受けたとき、この
正のエージング電圧を複数の走査電極Ｙ１、Ｙ２、・・
・の各一端に印加する。一方、走査電極駆動回路１６０
は、駆動電圧制御回路１１３から負のエージング電圧を
受けたとき、この負のエージング電圧を複数の走査電極
Ｙ１、Ｙ２、・・・の各他端に印加する。

【００３２】これにより、各走査電極にはその一端から
他端にかけて電流が流れる。このことは、各走査電極が
エージング処理を受けることを意味する。また、上記タ
イマーの計時時間が所定時間（反強誘電性液晶６０の温
度が上記所定温度に上昇するに要する時間）に達したと
き、マイクロコンピュータ１１４は、コントロール回路
１２０にエージング動作を停止して通常のマトリクス駆
動処理を行うように指令する。このため、両走査電極駆
動回路１５０、１６０が、コントロール回路１２０によ
り制御されるとともに、両信号電極駆動回路１３０、１
４０が、インターフェース回路１００の出力を受ける。
これにより、液晶パネルＰは、両走査電極駆動回路１５
０、１６０及び両信号電極駆動回路１３０、１４０によ
りマトリクス駆動される。

【００３３】以上の説明から理解されるように、液晶表
示装置Ｄにおいては、液晶パネルＰの各走査電極Ｙ１、
Ｙ２、・・・は、その両端部にて、液晶パネルＰの起動
時に低温のとき、両走査電極駆動回路１５０、１６０に
より正及び負の電圧をそれぞれ印加される。これによ
り、各走査電極Ｙ１、Ｙ２、・・・には電流が流れる。
また、エージング終了後には、各走査電極Ｙ１、Ｙ２、
・・・は、各信号電極Ｘ１１、Ｘ２１、・・・と共にマ
トリクス駆動される。

【００３４】その結果、各走査電極Ｙ１、Ｙ２、・・・
は、低温での液晶パネルＰの起動時にヒータとしての役
割を果たし、その後マトリクス駆動されるとき、表示電
極としての役割を果たし得る。このように、各走査電極
を表示用に加え、ヒータとして兼用しているため、別
途、ヒータ及びその電源を採用する必要もなく、液晶パ
ネルＰの低温での起動性を大幅に向上させることができ
る。

【００３５】また、各走査電極は、液晶パネルの全体に
亘り分散して位置しているから、液晶パネルＰの表示面
全体を逸速く均一に加熱できる。また、液晶パネルＰが
ケーシング３０内にあって、断熱材８０及び透明板７０
により、ケーシング３０の外側から熱的に分離されてい
る。このため、放熱による加熱損失及び温度ムラの発生
を防止しつつ、効率よく液晶パネルＰを加熱することが
できる。よって、電源回路１１０の容量を過大にする必
要もない。従って、装置全体のコストを大幅に下げつ
つ、安価で高品質の液晶表示装置を提供できる。

【００３６】なお、ヒータを別途採用することがないか
ら、このヒータの光反射、吸収によって生じる液晶パネ
ルＰの透過率低下を心配することもない。ちなみに、上
記実施形態にて述べた液晶表示装置において、低温で起
動させた時の液晶パネルＰの温度特性を調べたところ、
図６にて示すようなデータが得られた。

【００３７】但し、図６のデータは、液晶パネルＰの温
度と環境温度（例えば、０℃）との差ΔＴと、各走査電
極Ｙ１、Ｙ２、・・・に電流を流す時間ｔ（エージング
時間ｔ）との関係につき、各走査電極の両端に対する印
加電圧をパラメータとして測定されている。なお、各走
査電極の電極抵抗値は約１乃至２ｋΩである。これによ
れば、各走査電極の両端への印加電圧を変えることで液
晶パネルＰ即ち反強誘電性液晶６０の昇温速度を制御で
きることが分かる。

【００３８】本実施形態の液晶パネルＰはその駆動特性
から約１０℃以上で余分な表示品質を示すので、数分以
下のわずかな時間で液晶表示装置を正常に起動できる。
なお、本発明の実施にあたり、サーミスタＳの検出温度
が上記所定温度に上昇したときに、各走査電極に対する
電圧の印加を停止するようにマイクロコンピュータ１１
４により制御処理するようにしてもよい。

【００３９】また、本発明の実施にあたり、上記エージ
ングにあたり、複数の走査電極Ｙ１、Ｙ２、・・・に印
加する電圧は、上記実施形態にて述べた場合とは逆極性
となるようにして当該複数の走査電極に印加するように
してもよく、また、各走査電極の両端への印加電圧の絶
対値は、同一であっても異なっていてもよい。また、本
発明の実施にあたり、各複数条の信号電極Ｘ１１、Ｘ１
２、・・・、及びＸ２１、Ｘ２２、・・・の双方に代え
て、新たな複数条の信号電極を採用し、この複数条の信
号電極の両端に両信号電極駆動回路１５０、１６０を接
続することで、新たな複数条の信号電極に、複数の走査
電極Ｙ１、Ｙ２、・・・に代え、或いは、複数の走査電
極Ｙ１、Ｙ２、・・・に加えて、電流を流すようにして
もよい。これによっても、上記実施形態と同様の作用効
果を達成できる。

【００４０】また、本発明の実施にあたり、液晶パネル
Ｐに充填する液晶は、反強誘電性液晶に限ることなく、
強誘電性液晶等のスメクチック液晶や、ネマチック液晶
等の各種の液晶を採用して実施してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマトリクス型液晶表示装置の一実
施形態を示す全体構成図である。

【図２】図１の液晶表示装置の断面図である。

【図３】図２の液晶パネルの平面図である。

【図４】図１の電源回路のブロック図である。

【図５】図１の走査電極駆動回路の回路構成図である。

【図６】図１の液晶表示装置のおける液晶パネルの温度
上昇とエージング時間との関係を走査電極の両端に対す
る印加電圧をパラメータとして測定したデータを示すグ
ラフである。

【符号の号の説明】

Ｐ…液晶パネル、Ｓ…サーミスタ、Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ
２１、Ｘ２２…信号電極、Ｙ１、Ｙ２…走査電極、７０
…透明板、８０…断熱部材、１００…インターフェース
回路、１１０…電源回路、１２０…コントロール回路、
１３０、１４０…信号電極駆動回路、１５０、１６０…
走査電極駆動回路。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶（６０）、複数条の走査電極（Ｙ
   １、Ｙ２、・・・）及び複数状の信号電極（Ｘ１１、Ｘ
   １２、・・・、Ｘ２１、Ｘ２２、・・・）により複数の
   マトリクス状画素を形成する液晶パネル（Ｐ）と、 前記複数条の走査電極及び複数条の信号電極を駆動制御
   する電極駆動制御手段（１００乃至１６０）とを備え、 前記電極駆動制御手段の所定の駆動制御に応じて前記複
   数の画素によりマトリクス表示するようにしたマトリク
   ス型液晶表示装置であって、 前記液晶パネルの温度を検出する温度検出手段（Ｓ）
   と、 開口部（３１）を有するケーシング（３０）と、 前記ケーシング内にてその開口部（３１）に対向して前
   記液晶パネルを前記ケーシングから熱的に分離するよう
   に支持する断熱部材（８０）と、 前記開口部を閉じる断熱性透明板（７０）とを設けて、 前記電極駆動制御手段は、前記液晶パネルの起動時に前
   記温度検出手段による検出温度が所定温度よりも低いと
   き、マトリクス表示をする前記所定の駆動制御とは別の
   駆動制御にて前記複数条の走査電極及び複数条の信号電
   極の少なくとも一方に電流を流入させるようにしたマト
   リクス型液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記電極駆動制御手段は、前記検出温度
   が前記所定温度に上昇したとき、前記複数条の走査電極
   及び複数条の信号電極の少なくとも一方への電流の流入
   を停止するようにしたことを特徴とする請求項１に記載
   のマトリクス型液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記所定温度は、前記液晶が正常に動作
   し得る温度範囲の下限温度に相当することを特徴とする
   請求項１又は２に記載のマトリクス型液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記液晶パネルの起動に伴いその後の経
   過時間を計時する計時手段を備え、 前記電極駆動制御手段は、前記計時手段の計時時間が所
   定時間に達したとき、前記複数条の走査電極及び複数条
   の信号電極の少なくとも一方への電流の流入を停止する
   ようにしたことを特徴とする請求項１に記載のマトリク
   ス型液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記所定時間は、前記液晶が正常に動作
   し得る温度範囲の下限温度に達するに要する時間に相当
   することを特徴とする請求項４に記載のマトリクス型液
   晶表示装置。