JPS6359156B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、０℃〜70℃程度と動作温度範囲の狭
い液晶表示器を動作温度範囲以下の低い周囲温度
で使用可能にするため液晶表示器にパネルヒータ
等の加熱器を取付け、低温時にはこの加熱器でも
つて液晶表示器を加熱して液晶表示器の温度を動
作温度範囲まで高め、正常な動作を行なわせるよ
うにした液晶表示装置に関するものであり、本発
明になる液晶表示装置は、低温にさらされる表示
部に用いられその用途として、車両用の表示装置
等がある。

一般に液晶表示器に用いられる液晶物質は、あ
る温度範囲で流体のような流動性と結晶体の光学
的な異方性をもつ液晶状態となる。液晶物質は、
前記温度範囲より低い温度では固体となり、前記
温度範囲より高い温度では、光学的にも等方な完
全な液体となる。液晶物質が液晶状態にある温度
範囲は一般の液晶表示器に用いられる液晶物質で
はだいたい−20℃〜70℃である。液晶表示器の構
成は周知の様に透明導電膜に印加される電界によ
り、液晶分子の乱れもしくはねじれにより光を散
乱させ表示を行うものであるが、液晶物質の温度
が液晶状態を維持する温度範囲の下限に近ずくに
したがい、流体としての流動性が低くなり、透明
導電膜に印加される電界に対応して表示を行う応
答時間が長くなるという不具合がある。

本発明の目的とするところはこの低温域で起る
応答時間の増加に着目し、応答時間の増加を検知
し、液晶表示器を加熱して、液晶物質が液晶から
固体に変化することを防ぐことにある。

以下本発明を図に示す一実施例について説明す
る。本実施例では、液晶表示器の表示面の一部に
液晶の動作状態を監視セグメントを設け、該検出
セグメントをはさむ位置に発光素子と受光素子を
設け、検出セグメントを通過する光に基づく受光
信号と、検出セグメントを駆動する検出セグメン
ト駆動回路の出力信号との位相差を位相差検出回
路により求め、この位相差の状態にしたがい、液
晶表示器を加熱するパネルヒータを制御して、液
晶表示器の温度を動作温度範囲内に保ち周囲温度
が液晶表示器の動作温度範囲以下の状態でも安定
に動作させるようにしてある。

以下上記した点を各図に従つて詳述する。第１
図の液晶表示器１は例えばねじれネマチツク
（Twisted Nematic）形であり、表面及び裏面に
偏光面が互に直交した偏光板（図示せず）を設け
たものである。又該液晶表示器１の表示セグメン
ト２のじやまにならない表示面の一部に検出セグ
メント３を設ける。第２図の如く前記検出セグメ
ント３をはさむ位置に発光素子６と受光素子７を
設け、両者を結ぶ光軸が該検出セグメント３を通
るようにする。一方、液晶表示器１の裏面に接し
て、表示に必要な光の散乱反射板４と、液晶表示
器１を加熱するためのパネルヒータ５を設る。第
３図の発光素子６は、発光素子電源８に接続し連
続発光させる検出セグメント駆動回路１０の出力
ａ，ｂは検出セグメント３を構成する相対する透
明導電膜に接続され、検出セグメント３を駆動す
る。また検出セグメント駆動回路１０の出力ｃ
は、位相差検出のための基準信号として、位相差
検出回路２０に入力される。一方、受光素子７の
出力ｄも位相差検出回路２０に入力される。位相
差検出回路２０の出力ｅはパネルヒータ駆動回路
３０に入力され、パネルヒータ駆動回路３０の出
力ｆによりパネルヒータ５が駆動される。

次に第４図の検出セグメント３は電気的に等価
なコンデンサとして表わされ、本実施例では、発
光素子６には発光ダイオードを、受光素子７には
フオトランジスタを用いた。さて検出セグメント
３に対向して設けられた発光素子６、受光素子７
の間を伝播する光は検出セグメント３のON状態
では遮光されOFF状態では透過する。受光素子
７は、光の伝播状態を光電変換し、第５図ｄに示
す電気信号ｄを出力する。そして第５図に示す信
号ｃ，ｄは、位相差検出回路２０に入力される。
基準信号ｃは位相差検出回路２０に設けられた排
他的論理和回路２２により、受光素子７の出力信
号ｄの反転回路２１による反転信号との位相差が
比較される。そして液晶表示器１が液晶の動作温
度範囲内の適温にある時は、第５図ｃ，ｄの時間
T₀からT₁に示す如く、基準信号ｃと受光素子の
出力ｄの位相差はなく、排他的論理和回路２２の
出力ｈは、第５図ｈに示す如く“Ｌ”となる。検
出セグメント駆動回路１０は、パルス発振器１
１、分周回路１２と、排他的論理和回路１３から
成り、また位相差検出回路２０は、反転回路２
１、排他的論理和回路２２及び信号の立上がり、
立下がりでトリガされ、パルス信号を発生するモ
ノマルチ回路２３、論理積回路２４と、再トリガ
が可能なリトリガマルチ回路２５から成る。また
パネルヒータ駆動回路３０は、トランジスタ３１
と、トランジスタ３１のオフ状態を安定させる抵
抗３３、パネルヒータ用電源３２から成る。パネ
ルヒータ５は電気的に等価な抵抗で書き表わし
た。

以下前記構成の実施例について動作を説明す
る。パルス発振器１１は液晶を駆動するために必
要な、数百Hzの周波数のパルス信号ａを発生す
る。前記パルス信号ａは第５図ａに示す信号とし
て検出セグメント３を構成する透明導電膜に印加
される。また前記パルス信号ａは、分周回路１２
により分周され第５図ｃに示す位相差検出の基準
信号ｃとなる。この基準信号ｃは検出セグメント
３を駆動する信号としても用いられ、排他的論理
和回路１３により、パルス信号ａとの排他的論理
和がとられ、第５図ｂに示す信号となり、検出セ
グメント３の一方の透明導電膜に印加され、前記
パルス信号ａとともに検出セグメント３を駆動す
る。

信号ａ，ｂは、基準信号ｃが第５図ａ，ｂの前
半に示す如く“Ｌ”の時は同相で、この時検出セ
グメント３は光の透過状態となり以下この状態を
OFF状態と呼ぶ。また基準信号ｃが“Ｈ”の時
は、信号ａ，ｂは第５図ａ，ｂの後半に示す如く
逆位相となり、検出セグメント３は光の遮光状態
となる。以下この状態をON状態と呼ぶ。検出セ
グメント３のON状態とOFF状態の周期は、１秒
前後が望ましく、第５図ａ，ｂ及びｃは、フロー
チヤートを見易くするため、周期の比を少さくし
て表現してある。検出セグメント３のON、OFF
状態は、第５図Ａに示す如く、液晶表示器１が動
作温度範囲内にある時間T₀からT₁の間は、基準
信号ｃに対し実用上問題とならない程度の時間遅
れはあるもののほとんど一致する。すなわち、第
５図では液晶の動作の立上がり及び立下がりに要
するわずかな時間は省略し、応答波形は簡単のた
め模式的に描いてある。

ところで、液晶表示器１が液晶の動作温度範囲
の下限の温度に近づくと、第５図Ａの時間T₁以
後に示す如く、基準信号ｃに対し液晶は信号Ａに
示す如く応答遅れを生じ、受光素子７の出力信号
ｄは図示の如く、基準信号に対し位相差をもつよ
うになり、排他的論理和回路２２の出力ｈはt₂な
る時間幅をもつパルス信号を出力する。基準信号
ｃと信号ｄの位相差は、第５図ｃ，ｄ，ｈに示す
如く、排他的論理和回路２２の出力ｈの時間幅t₂
に比例する。一方、前記基準信号ｃの立上がりと
立下がりでトリガされるモノマルチ回路２３の出
力ｇのパルス幅t₁を、液晶の応答遅れ時間のリミ
ツトに合せて設定する。

そこで前記排他的論理和回路２２の出力ｈと、
モノマルチ回路２３の出力ｇを論理積回路２４に
より論理積をとると、液晶表示器１が適温で正常
な動作をしている時間T₀からT₁の間は、排他的
論理和回路２２の出力ｈは“Ｌ”レベルもしくは
モノマルチ回路２３の出力ｇのパルス幅t₁より短
いパルスを生じるため、論理積回路２４の出力ｉ
は“Ｌ”レベルを保持する。他方液晶表示器１が
動作温度範囲の下限に近い温度となると液晶に応
答遅れが生じ第５図ｉの時間T₁以後に示す如く、
排他的論理和回路２２の出力ｈのパルス幅t₂が、
モノマルチ回路２３の出力ｇのパルス幅t₁より大
きくなり、論理積回路２４の出力ｉにt₃の時間幅
をもつたパルスが出力される。

そしてリトリガモノマルチ回路２５は、論理積
回路２４の出力ｉによりトリガされ、第５図ｅに
示す時間幅t₄より十分長い時定数をもつた“Ｌ”
レベルのパルス信号ｅを出力する働きをもつが、
液晶表示器１が適温で正常動作をしている時間
T₀からT₁の間は、論理積回路２４の出力ｉは
“Ｌ”レベルで、リトリガモノマルチ回路２５は
トリガされず出力ｅは“Ｈ”レベルを維持するた
め、パネルヒータ駆動回路３０のトランジスタ３
１は遮断状態にあり、パネルヒータ５への通電は
行なわれない。他方液晶表示器１が動作温度範囲
の下限に近づくと、第５図ｉの時間T₁以後に示
す如く、論理積回路２４の出力ｉは、t₃なる時間
幅のパルス出力を出力し、このパルス信号ｉによ
り、リトリガモノマルチ回路２５を駆動する。リ
トリガモノマルチ回路２５の時定数は論理積回路
２４の出力ｉであるパルス信号の周期より十分長
いので、第５図ｅに示すような連続した“Ｌ”レ
ベルの信号となり、パネルヒータ駆動回路３０の
トランジスタ３１を導通させ、パネルヒータ５を
加熱し、液晶表示器１の温度を上昇せしめる。

なお前記実施例の発光素子６は発光ダイオード
の他に電球等の代用も可能で、受光素子について
も、フオトトランジスタの他にフオトダイオー
ド、cdsセル、シリコンフオトセル、等が使用出
来る。またパネルヒータ５も、熱伝導を用いるヒ
ーターの他に、ドライヤ等の温風や赤外線等によ
る加熱方法の採用も可能である。

以上述べたように本発明によれば、以下のよう
な種々の効果を得ることができる。

(イ) 液晶表示器の一部に液晶の動作状態を観察す
るための検出セグメント３を設け、この検出セ
グメント３を通して受光センサにより光学的に
液晶の動作状態を観測しているから、直接的に
液晶の動作を知ることが可能となる。

(ロ) 液晶の応答遅れを検知した際には、加熱手段
により前記液晶表示器１を加熱しているから、
低温時等においても液晶を正常な動作状態に保
つことが可能となる。

(ハ) 本発明においては、光学的に液晶状態を観測
する場合、検出セグメント３を透過状態または
遮光状態に駆動するタイミングに応じた基準信
号と実際の透過状態または遮光状態による受光
センサからの受光信号との位相差を用いて液晶
の応答遅れを判断するようにしているから、受
光センサの感度が多少低下した場合にも、受光
センサは、本質的に透過光の有無を検出するだ
けでよく、液晶の応答遅れを確実に検出して液
晶表示器の動作補償を行なうことができる。

(ニ) 液晶の応答遅れを判断するために、検出セグ
メント駆動手段からの基準信号と、受光センサ
からの検出信号との位相差を用いているため、
受光センサを複数個設け、検出セグメントの複
数箇所に異なる印加電圧を加えて、それぞれの
受光センサの出力信号を比較する等の複雑な回
路構成を必要とすることなく、非常に簡単な構
成で、液晶の応答遅れを検出することができ
る。

(ホ) 液晶の異常動作を簡単な構成で、直接検出で
き、液晶の応答遅れが所定値以上大きくなつた
時、液晶の駆動電圧を調整することなく、液晶
を加熱することにより、簡単な構成で液晶の動
作を正常に戻すことができる。

さらに、本発明においては、上記光学的に液晶
状態を観測する場合、検出セグメント３を透過状
態に駆動するタイミングに応じた基準信号と実際
の透過状態による受光素子７からの受光信号との
位相差を用いて液晶の応答遅れを判断するように
しているから、発光素子６の劣化によりその発光
輝度が低下するようなことがあつても、その位相
差には変化がないため、液晶の応答遅れを確実に
検出して液晶表示器の動作補償を行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる液晶表示装置の主体を成
す液晶表示器１の正面図、第２図は第１図に示す
液晶表示器１の側面図、第３図は本発明の一実施
例におけるブロツク図、第４図は、本発明の一実
施例における電気回路図、第５図は本発明の動作
説明に用いるタイムチヤートである。 １…液晶表示器、２…表示セグメント、３…検
出セグメント、４…散乱反射板、５…加熱器をな
すパネルヒータ、６…発光素子、７…受光素子、
１０…検出セグメント駆動回路、２０，３０…制
御手段の主要部をなす位相差検出回路、パネルヒ
ータ駆動回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 印加電界の状態の変化に応じて光の透過状態
   と遮光状態とに変化する液晶素子を有する液晶表
   示器と、 前記液晶素子のうち表示に用いない部分に設け
   られた検出セグメントと、 前記液晶表示器を加熱する加熱手段と、 前記検出セグメントからの透過光の有無に応じ
   た検出信号を出力する少なくとも１個の受光セン
   サと、 前記検出セグメントの印加電界を変化せしめる
   タイミングを与える基準信号を発生すると共に、
   この基準信号に同期して前記検出セグメントの印
   加電界を変化せしめる駆動信号を出力する検出セ
   グメント駆動手段と、 該検出セグメント駆動手段からの基準信号と、
   前記受光センサからの検出信号との位相差を検出
   し、その位相差が所定値以上の時に応答遅れ検出
   信号を発生する位相差検出手段と、 この位相差検出手段からの応答遅れ検出信号を
   受けて前記加熱手段を加熱せしめる加熱駆動信号
   を出力する加熱駆動手段とを備えることを特徴と
   する液晶表示装置。