JPH0214708B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、液晶を用いた車輌用計器の表示手
段に有効な表示装置に関するもので、特に液晶を
封入した液晶セルを含む液晶素子、液晶素子の後
方に設けられて夜間等液晶素子を照明する照明部
材、この照明部材の発熱を表示装置の外側へ放散
させる放熱部材の実装構造に関する。

近年自動車やオートバイ等車輌用計器の表示装
置として、電圧印加による液晶の分子の配列変化
により光の透過、非透過を制御し、電極形状に応
じた所定の文字や数字等の記号を表示するように
した液晶表示装置が使われ、この種液晶表示装置
としてはたとえば実開昭58―16680号、同58―
21115号、同58―21116号等がある。これら液晶表
示装置は何れも、２枚のガラス板の間に封入され
た液晶を有する液晶セルや必要に応じて設けられ
る偏光板を含む液晶素子の後方箇所にランプ等の
光源等から成る照明部材が配設されるため、長時
間光源を点灯しつづけるとこの光源から発せられ
る熱によつて液晶素子の液晶セルの液晶が熱せら
れ、望ましい分子配列が保てなくなり、誤表示や
全く表示ができなくなつてしまうという問題があ
つた。

この発明は、このような従来の問題点に着目し
て考えられたものであり、液晶素子と、液晶素子
の照明を行う発熱性の光源を少なくとも有する照
明部材とを有し、前記液晶素子と前記照明部材と
の間に熱伝導率の良好な材料から成る放熱部材を
配設し、この放熱部材は前記液晶素子の表示する
形状と対応する開口部が設けられるとともに前記
照明部材の発熱を大気中に放熱するための前記液
晶素子と近接しない位置に延設された放熱部を有
することにより、長時間光源を点灯させても液晶
素子の液晶セルに伝えられる熱を抑えることがで
き、安定した液晶の分子配列が得られるようにす
ることにより、表示動作の確実度や安定度を高め
た信頼性の高い液晶表示装置を提供することを目
的とするものである。

以下、この発明の実施例について図面を参照し
ながら詳述する。

１はメータケース２内に収納固定された本発明
に係る液晶表示装置３を有する車輌用液晶メータ
装置であり、４は液晶表示装置３の前方に位置し
てメータケース２内の表示に不必要な箇所を覆い
隠すよう着色したポリカーボネート樹脂板等から
形成されるマスクプレート、５はマスクプレート
４の前方にてメータケース２前面を閉塞するよう
透光性アクリル樹脂板等から形成される表面パネ
ルであり、後面に文字や目盛等の表示記号が印刷
されている。

液晶表示装置３は、その構成部品の取付基準部
材となるよう超耐熱ABS樹脂等から形成される
枠部材６、ゴムパツキン７を介して鉄等から形成
された押さえ部材であるセル押さえ８により前方
から少なくとも周縁部分が押され枠部材６前面側
へ載置固定される液晶素子９、この液晶素子９と
枠部材６との間に介在され液晶素子９の表示箇所
に応じて着色が施されたフイルタ要素を含む半透
過性の反射板１０、この反射板１０と枠部材６と
の間に介在され前記液晶素子９の表示箇所に対応
する部分を切り欠いたガラスフアイバ混入紙等か
ら形成される遮熱部材１１、枠部材６の枠内に配
設され少なくとも側面の一部に光取入部を有する
アクリル樹脂板等から形成された導光体１２、こ
の導光体１２の前面および側面を覆うとともに導
光体１２の前面を覆う箇所の前記液晶素子９の表
示する形状と対応するように設けられた開口部１
３ａと後述する照明部材の側方を覆う箇所の少な
くとも一部から前記液晶素子９からなるべく遠い
位置すなわち外気中へ引き出されるように延設さ
れた放熱部１３ｂとを有するアルミ板等から形成
される放熱部材１３、導光体１２の後面に設けた
反射板１４、枠部材６の後面側にビス等で固定さ
れ液晶素子９に信号電圧を印加するため電子部品
１５等から成る駆動回路を設けた第１の回路基板
１６、この回路基板１６に鉄等で形成された取付
脚部材１７を介してビス等で固定され図示しない
外部バツテリにスイツチ等を介して接続されるコ
ネクタ１８等を設けた第２の回路基板１９、両基
板１６，１９の電気的接続を行うリード線２０、
両基板１６，１９の間に位置するよう前記取付脚
部材１７にビス等で固定され前記導光体１２の光
取入部１２ａに発光箇所が臨むよう光源であるラ
ンプ２１をを配置して図示しない外部バツテリに
スイツチ等を介して接続されるコネクタ２２等を
設けた第３の回路基板２３、枠部材６の枠箇所に
設けた貫通孔６ａに配置された液晶素子９の電極
の端子と第１の回路基板１６の端子との所定端子
間の電気的接続を行う導電ゴム２４とから構成さ
れている。

前記照明部材は、光源でありながら熱源でもあ
るランプ２１等から少なくとも構成される。すな
わち本発明で定義する照明部材は発熱性の光源で
あると定義できる。本実施例の場合、導光体１２
を用いて照明を行つているが、ランプ１２から発
せられる熱が導光体１２を伝わり、この導光体１
２からも発熱が認められる場合には導光体１２を
も含めて照明部材とみなすこととする。

液晶素子９は、液晶セル２５と必要に応じてこ
の液晶セル２５の前後面に貼着される一方向成分
の偏光のみ透過可能な偏光板２６，２７とより成
り、液晶セル２５は、透明絶縁性板から形成され
た前側電極基板２８、この電極基板２８の内面に
表示する文字、数字、目盛等の記号に応じた形状
を有するよう透明導電膜で形成された第１の電極
２９、前側電極基板２８とスペーサ３０を介して
一定間隔を有するよう保持される透明絶縁性板か
ら形成された後側電極基板３１、この電極基板３
１の内面に第１の電極２９と対向するよう透明導
電膜あるいは反射性金属膜で形成された第２の電
極３２、両電極基板２８，３１間に封入された液
晶３２、前記電極２９，３２から引き出し形成さ
れた前側電極基板２８の後面に外部へ露出して形
成された端子３４とから構成されている。

この液晶素子９の表示動作を説明すると、たと
えば液晶３３として正の誘電異方性を持ち分子の
重心の分布が空間的にランダムであるが長軸が一
方向に揃い電極基板２８，３１内面の配向処理に
より電極基板２８，３１と平行かつ一方の電極基
板２８から他方の電極基板３１へ行く間に軸方向
が90度ねじれるＰ型ツイストネマチツク液晶を用
い、また偏光板２６，２７はその透過させる偏光
を決める偏光軸方向が直交関係となるよう貼着し
た場合、端子３４に印加される信号電圧に応じて
電極２９，３２間に所定レベル以上の電圧が発生
していない時、液晶３３は初期分子配列を保ち、
後側偏光板２７で一方向成分の偏光となつた光が
液晶セル２５を透過する際に偏光の偏光軸が90度
ねじられて前記偏光板２６に達するため、偏光の
偏光軸と偏光板２６の偏光軸の方向とが一致して
光は液晶素子９を透過できることから、全体が明
るく見える無表示状態になる。また、端子３４に
印加される信号電圧が変化して電極２９，３２の
所定重合部分間に前記所定レベル以上の電圧が発
生した時、前記電圧が発生した電極２９，３２部
分間の液晶３３のみ分子の長軸が電極基板２８，
３１面に対して垂直方向に揃い、この分子配列が
変わつた液晶３３部分のみ後側偏光板２７で一方
向成分の偏光となつた光が液晶セル２５を透過す
る際に偏光の偏光軸をねじられずに前側偏光板２
６に達するため、偏光の偏光軸と偏光板２６の偏
光軸の方向とが直交して光は液晶素子９を透過で
きないことから、明るい「地」に暗い「図」が生
じて所定の記号をポジ表示する状態になる。とこ
ろで、前記説明では、液晶素子９の後方より進行
する光を利用する場合すなわち透過型として液晶
素子９が用いられる場合を仮定して述べたが、液
晶素子９の前方より進行する光を利用する場合す
なわち反射型として液晶素子９が用いられる場合
であつても液晶素子９の前方からの光は液晶素子
９を透過した後液晶素子９の後方で再び液晶素子
９を透過することから原理的には同じであり、更
に両偏光板２６，２７の偏光軸方向を平行関係と
なるよう貼着すれば暗い「地」に明るい「図」が
生じて所定の記号をネガ表示する状態になる。な
お、前記液晶３３としては、正の誘電異方性を有
するネマチツク液晶の他必要に応じてコレステリ
ツク液晶、光学活性物質、２色性染料等を添加し
て用いても良く、２色性染料を添加したいわゆる
ゲストホスト型液晶セル２５を複数枚積層状に配
置して液晶素子９を構成する場合には偏光板２
６，２７を廃止することができる。

次に、前記構成部品の組み付け作業について説
明する。

枠部材６の前面側に遮熱部材１１、反射板１０
を位置合わせして載せ、その上に液晶セル２５お
よび必要に応じて液晶セル２５に貼着される偏光
板２６，２７とから構成された液晶素子９を載
せ、この液晶素子９の前方から液晶素子９の少な
くとも周縁部分と当接して枠部材６に押し付ける
セル押さえ８を枠部材６にビスあるいは引つ掛け
等により固定する。

その後、枠部材６を裏返し、枠部材６の枠箇所
に設けた貫通孔６ａに導電ゴム２４を配設する
が、貫通孔６ａには液晶セル２５の端子３４に後
方に向かつて位置しており、これに誘電ゴム２４
の前端が当接する。

そして、放熱部材１３に配設した導光体１２を
放熱部材１３が前側となるよう枠部材６の枠箇所
内に配設し、導光体１２の後面に反射板１４を配
設する。

次に、電子部品１５等を載置した第１の回路基
板１６とコネクタ１８等を載置した第２の回路基
板１９と液晶素子９照明用ランプ２１やコネクタ
２２等を取り付けた第３の回路基板２３を各々取
付掛部材１７に配設し、枠部材６の後面側に回路
基板１６を固定するが、貫通孔６ａには第１の回
路基板１６に設けた端子が前方に向かつて位置し
ており、これに前記導電ゴム２４の後端が当接す
る。

以上で液晶表示装置３の組み付け作業が完了
し、これをメータケース２内に収納固定して、メ
ータケース２前面にマスクプレート４および表面
パネル５を取り付けることにより車輌用液晶メー
タ装置１が完成する。

従来、液晶素子９を照明するランプ２１が余り
液晶素子９の近く配置されることは、ランプ２１
の発熱によつて液晶５の分子配列に異常を生じさ
せるという点で制限を受け、それがため照明効率
が悪かつたが、この実施例によれば液晶素子９と
ランプ２１との間に熱伝導率の良好な材料から成
る放熱部材１３を介在させたことにより、ランプ
２１から発せられた熱の多くは外気中へ引き出す
ように設けられた放熱部材１３の放熱部１３ｂか
ら液晶表示装置３の周囲へ発散され、液晶素子９
側への熱の伝達を抑えることができ、液晶５の安
定した分子配列を保つことができる。この場合、
放熱部材１３の放熱部１３ｂ形状を表面積の大き
い凹凸形状とすることにより一層放熱効果を高め
られる。

したがつて、ランプ２１は、液晶素子９から遠
くはなれた箇所に設けなくとも良く、このため液
晶表示装置３の厚みを小さくすることもでき、こ
の場合液晶メータ装置１が薄型化でき、車輌イン
パネ等での取り付けスペースが小さくて済むこと
から取り付けが容易に行える。

また、前記実施例では放熱部材１３は、ランプ
２１の前面および側面と、ランプ２１から発せら
れた光を取り入れて液晶素子９側へ面光源的に照
射する導光体１２の前面及び側面をも覆つている
ため、液晶素子９の表示する箇所と対向する導光
体１２前面からは放熱部材１３の開口部１３ａを
介して光が照射され、一方液晶素子９の表示に寄
与しない箇所と対向する導光体１２前面からは放
熱部材１３が光をさえぎるため光が照射されず、
この箇所の光は再び導光体１２内部に戻され、導
光体１２の周囲での反射を繰り返して前記放熱部
材１３の開口部１３ａから出る。よつて放熱部材
１３は導光体１２のマスクおよび反射部材として
の働きをも有し、すなわち液晶素子９の照明を必
要とする箇所のみ光を照射して、液晶素子９の照
明を必要としない箇所には光を照射せず、本来こ
の箇所を照射する光を、前記液晶素子９の照明が
必要な箇所を照明する光として利用することがで
きるため、照明効率を高めることができる。この
場合、放熱部材１３の内面すなわち導光体１２と
対向する面を白色塗料の塗布等反射性の良好な処
理を行うことにより一層照明効果を高められる。

なお、導光体１２の側面は必要に応じて銀テー
プ等により包囲することもできるし、また何も付
設しない場合もあり、このような場合には放熱部
材１３で導光体１２の側面を覆わなくとも良い。

このようにこの発明によれば、長時間光源を点
灯させても液晶素子の液晶セルに伝えられる熱を
抑えることができ、安定した液晶の分子配列が得
られるようになり、表示動作の確実度や安定度を
高めた信頼性の高い液晶表示装置を提供できる。

また、従来に比べ光源を液晶素子の近くに配設
することもできるため、厚みの小さい液晶表示装
置とすることも可能で、液晶メータ装置全体も薄
型化とすることができる。

しかも、本来液晶素子の照明を必要としない箇
所を照明する光を、照明を必要とする箇所を照明
する光として利用する構成とすることもできるか
ら照明効率を高めることができ、この場合従来に
比べ光源として小型のランプを利用することがで
きるようになるもので、電源容量が限られる自動
車やオートバイ等車輌用計器の表示手段として使
うに一層便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る液晶表示装置を備え
た車輌用液晶メータ装置の正面図、第２図は、同
上液晶メータ装置の要部断面図、第３図は、同上
液晶メータ装置に用いられる液晶表示装置の分解
斜視図、第４図は、同上液晶表示装置の要部断面
図、第５図は、同上液晶表示装置の要部拡大断面
図、第６図は、同上液晶表示装置に用いられる放
熱板の形状を説明する斜視図、第７図は、同上液
晶表示装置に用いられる液晶素子の要部断面図で
ある。 １：車輌用液晶メータ装置、３：液晶表示装
置、６：枠部材、８：セル押さえ、９：液晶素
子、１０：反射板、１１：遮熱部材、１２：導光
体、１３：放熱部材、１３ａ：開口部、１３ｂ：
放熱部、１４：反射板、１６，１９，２３：回路
基板、２４：導電ゴム、２５：液晶セル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 信号電圧の印加による液晶分子の配列方向の
   変化で光の透過を制御して表示を行う液晶素子
   と、前記液晶素子の照明を行う発熱性の光源を少
   なくとも有する照明部材とを有し、前記液晶素子
   と前記照明部材との間に熱伝導率の良好な材料か
   ら成る放熱部材を配設し、この放熱部材は前記液
   晶素子の表示する形状と対応する開口部が設けら
   れるとともに前記照明部材の発熱を大気中に放熱
   するための前記液晶素子と近接しない位置に延設
   された放熱部を有することを特徴とする液晶表示
   装置。