JPH04214528A - 液晶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像を表示する液晶装置
、特に強誘電性液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より多用されてきたネマチック液晶
に代わって、近年、大画面で大容量の液晶表示素子とし
て強誘電性液晶が用いられるようになってきた。強誘電
性液晶は高速応答性および双安定性を有する等の特徴を
持っているが、以下の問題となる特性も有している。す
なわち、 （１）強誘電性液晶はスイッチングの閾値が温度ととも
に大きく変化し、また低温になるほど応答速度が遅くな
る。 （２）強誘電性液晶は温度によって構造が異なり、カイ
ラルスメクチック相に於て層構造をとり強誘電性を持つ
が、低温域ではカイラルスメクチック相から結晶状態に
変化する。一度、結晶化すると常温になってもカイラル
スメクチック相には戻らず、コレステリック相あるいは
等方性液晶相にまで昇温した後、徐冷しなければならな
い。（この熱処理を再配向と呼ぶ。） （３）液晶パネルが機械的外力を受けると強誘電性液晶
の層構造が崩れ、サンデッドテクスチャーのような配向
欠陥を生じやすい。この状態で画像を表示すると、強誘
電性液晶の規則的なスイッチングが損なわれ良好な画像
が得られなくなる。この場合も自己回復性はなく、再配
向処理が必要となる。

【０００３】そこで従来は上記の問題点を解決するため
に、特開平１−２３７５２１号公報に記載されているよ
うに、図７に示すようなヒーターを内蔵した液晶表示装
置が考えられていた。同図に於て７０１は強誘電性液晶
が封入された液晶パネルでありその両面に上偏向板７０
７、下偏光板７０８が粘着剤を介して接着固定され、支
持台７０９上に支持されている。また、７０３は液晶パ
ネル７０１を照明するためのバックライトであり、その
表面に平板状発熱体７０２を密着して貼りつけている。 平板状発熱体７０２はガラス板表面の片側全面に透明電
極を形成し、両端に導電ペイントを塗布した取出し電極
を設けている。７０４は回路基板であり、液晶駆動回路
及び発熱体制御回路を有し、リード７０６で液晶パネル
７０１と、またリード７１０で平板状発熱体７０２と接
続されている。そして、回路基板７０４上の発熱体制御
回路は液晶パネル７０１に取付けられた温度検知素子７
０５からの温度信号により、平板状発熱体７０２（以下
、ヒーターと称す）の発熱量を制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例のようなヒーターを用いた液晶表示装置では次
の様な問題点があった。すなわち、ヒーターがバックラ
イトなどの他部材と接触しているために熱がバックライ
ト部材に奪われ、発熱の効率が低下するとともにヒータ
ーの温度分布が大きくなる。特にヒーターの周辺端部は
露出しているため放熱がさらに大きくなり、周辺部の温
度が低下して液晶パネル面内の温度バラツキが大きくな
るため、スイッチングの温度特性の大きな強誘電性液晶
パネルではパネル全面に均一な画像を表示することが困
難であった。

【０００５】また、ヒーターの温度をさらに上げて強誘
電性液晶パネルの再配向を行う場合には次の様な問題が
あった。再配向を行うためには強誘電性液晶をコレステ
リック相または等方性液体相の温度まで加熱する必要が
あるが、一般にこれらの温度は７０〜９０℃と高い。一
方、偏光板の耐熱温度は一般には７０〜８０℃と低く、
バックライトもプラスチック部材が使われるため熱に弱
い。上記従来例では偏光板及びバックライトがヒーター
と接触あるいは近接しているので、再配向時には偏光板
及びバックライト部材の温度は耐熱温度付近あるいはそ
れを越えてしまうため、これらの部材が変形したり、偏
光板の剥離あるいは気泡が生じるという問題があった。 また、偏光板は高温では偏光軸方向（製造時の偏光膜延
伸方向）に熱収縮が生ずるが、偏光板が液晶パネルに直
かに貼付けられているため液晶パネルに機械的な歪が発
生する。従って配向欠陥が生じたり、スイッチングの閾
値特性が変化して均一な画像が得られなくなるという欠
点があった。

【０００６】さらに、従来例では液晶パネルが落下衝撃
、振動などの機械的外力に対して無防備であるため、液
晶パネルが機械的ストレスを受けるたびに配向欠陥が発
生し、これを修復するためにひんぱんに再配向を行うこ
とが必要になる。したがって液晶表示装置としての保守
が繁雑になるとともに、再配向を実行する回数が増える
ために偏光板等の部材の熱劣化がさらに加速され表示装
置寿命が短くなるという問題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段（及び作用）】上述の問題
を解決するための、本発明はヒーターの温度バラツキを
小さくする手段を提供するものであり、ヒーターが液晶
パネルを除く他の部材に接触しないことを特徴としてい
る。さらには、液晶表示装置の内部に設けた略密閉空間
に、弾性部材により液晶表示パネル及びヒーターを宙吊
りに支持した構造であることを特徴としている。従って
本発明によれば、ヒーターを用いた液晶パネルの所定温
度制御時に、液晶パネル面の温度バラツキが小さくなる
ため均一な画像を得ることができ、ヒーターを用いた再
配向に起因する液晶表示装置の信頼性低下を防止するこ
とができる。

【０００８】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例を説明する
。図１は本発明の第１実施例に係る液晶表示装置の断面
図である。図１に於て、１００は２枚の対向するガラス
基板１０１、１０２の間に強誘電性液晶（図示せず）を
間隙約１．４μｍで挟持した液晶パネルである。本実施
例で用いた強誘電性液晶は相が高温側より等方性液体相
→コレステリック相→スメクチックＡ相→カイラルスメ
クチックＣ相→クリスタル相と変化し、このうちカイラ
ルスメクチックＣ相が強誘電性を示す。カイラルスメク
チックＣ相の温度範囲は約−１５℃〜５５℃、コレステ
リック相は約７５℃〜８５℃である。次に１０３は上偏
向板、１０４は上偏向板１０３を貼り合わせるための上
偏向板用ガラス、１０５は下偏光板、１０６は下偏光板
１０５を貼り合わせるための下偏向板用ガラスである。 １０７は液晶パネル１００を照明するためのバックライ
ト、１０８はバックライト１０７内部からの照射光を散
乱拡散光にするための拡散板で、バックライト１０７の
内部のランプや反射板等は図示していない。

【０００９】１０９は液晶パネル１００の電極部に電気
的に接続された、例えばＴＡＢフイルムを用いたプリン
ト配線用フイルム、１１０は液晶パネル１００を駆動す
るための回路基板である。１１１は液晶パネル１００及
び回路基板１１０を固定するための例えばプラスチック
製のパネル固定基板、１１２は液晶パネル１００の上面
周辺部、特に液晶のシール部近傍全周にわたって塗布さ
れ、液晶パネル１００をパネル固定基板１１１に接着す
るためのゴム系の接着剤である。１１３はその開口部パ
ネル固定基板１１１を支持するための枠状の支持部材で
あり、開口部とパネル固定基板１１１の周辺端部の間に
、例えばゴム系のシリコン接着剤からなる弾性部材１１
４が充填される。１１５は枠状の支持部材１１３を支持
する筐体であり、その開口部に下偏光板用ガラス１０６
が例えば接着剤で固定され、またバックライト１０７が
ネジ等（図示せず）で固定されている。この時、バック
ライト上部の拡散板１０８は下偏光板１０５と面接触し
ているが、接触により生ずる干渉縞を防ぐため拡散板１
０８の表面にはシボ加工などのノングレア処理が施され
ている。１１６は枠状の支持部材１１３に例えばネジ（
図示せず）で固定され、上偏光板用ガラス１０４を例え
ば両面テープ（図示せず）を用いて固定するためのプラ
スチック製のカバーである。１１７は液晶パネル１００
を加熱するためのヒーターであり、その上面周辺部全周
にわたってゴム系の接着剤１１８が塗布されて液晶パネ
ル１００に固定されている。ヒーター１１７は図２に示
す様にガラス基板２０１の表面の片側全面に例えばＩＴ
Ｏ（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２）膜からなる透明電極２０２
を形成し、両端に導電ペイントを塗布した取出し電極２
０３を設けている。図１の１１９はヒーター制御回路を
有する基板で、筺体１１５は例えばネジ（図示せず）で
固定され、液晶パネル１００に取付けられた温度検知素
子１２０からの温度信号によりヒーター１１７の発熱量
を制御している。１２１は、液晶パネル１００、ヒータ
ー１１７、接着剤１１２及び１１８、パネル固定基板１
１１、弾性部材１１４、支持部材１１３、筺体１１５及
び下偏光板用ガラス１０６によって囲まれた略密閉空間
である。１２２は、略密閉空間と外気が通じ、回路基板
１１０への電気信号供給の目的で配線用ケーブルを通す
ための小孔である。また、ヒーター１１７への給電線及
び温度検知素子１２０のリード線（図示せず）を通す役
目もしている。小孔１２２は、後述する略密閉空間の機
能を満足できる範囲で小孔の大きさ、位置、形状、個数
等を任意に設定することができ、例えば矩形状の穴でも
良い。尚、本実施例では支持部材１１３と筺体１１５が
別部材であるが、一体であっても良い。

【００１０】次に、上記構成の液晶表示装置の特徴につ
いて述べる。上記液晶表示装置では強誘電性液晶の高速
応答性を維持するためにヒーター１１７を用いて液晶パ
ネル１００を加熱することができるが、この際重要なこ
とは周囲環境温度によらず液晶パネル１００の温度をカ
イラルスメクチックＣ相を示す温度範囲の中の所定温度
（Ｔｃと称す）に一定に保持すること、及び液晶パネル
面内の温度バラツキを極力小さく抑えて均一な画質を得
ることである。本実施例に於ては、ヒーター１１７は液
晶パネル１００を除く他の部材とは接触せず、また略密
閉空間１２１の中に存在するため、ヒーター１１７から
の熱が効率よく液晶パネルに伝達されると同時に、ヒー
ター１１７の周辺部からの放熱も従来例と比べて低減さ
れる。

【００１１】図３は、ヒーター１１７のみに通電して加
熱した時の液晶パネル１００表面の温度分布について従
来例（破線で示す）と本実施例（実線で示す）の各々の
特徴を模式的に示したものである。実際には、ヒーター
の作製プロセス時に生ずる抵抗値バラツキ起因した固有
のなだらかな分布を持つが、判りやすくするためにここ
では省略してある。ここで、横軸は液晶パネルの位置を
表し、第２図のヒーターのＸ−Ｘ′の位置に対応してい
る。縦軸はヒーター加熱による温度上昇値を示し、従来
例と本実施例の各々について液晶パネル中央部Ｏ点の温
度上昇値を等しくさせた時の温度分布を表している。中
央部Ｏ点の温度上昇値が２０ｄｅｇ、４０ｄｅｇ、６０
ｄｅｇの時の温度分布がそれぞれＡ、Ｂ、Ｃである。但
し先に述べた様に本実施例の方がヒーターか熱効率が大
きいため、実際に必要なヒーターの消費電力は従来例よ
り少なくて済むことはいうまでもない。また、実際には
液晶パネルの温度分布は、再配向時を除いてバックライ
ト、駆動用ＩＣ及び液晶パネル自身の発熱も影響するが
、これらに比べてヒーターは発熱量が大きく、周囲環境
温度による影響も顕著であるため、ここではヒーターの
み加熱した時の液晶パネル面の温度分布について述べる
。

【００１２】さて、図３のＡ、Ｂ、Ｃは次の様な状況に
対応している。すなわち、液晶パネルの制御温度Ｔｃを
４５℃とした時、Ａは環境温度が２５℃の時に液晶パネ
ルを加熱して４５℃に保持した場合の液晶パネルの温度
分布を示し、同様にＢは環境が５℃の低温の場合に液晶
パネルを４５℃に保持した時の温度分布である。Ｃは環
境温度が２５℃の時に、再配向を行うために液晶パネル
を８５℃まで加熱した時の温度分布である。図３よりヒ
ーターの発熱量が多いほど、すなわち温度上昇が大きい
ほど温度バラツキが大きくなり、従来例に比べて本実施
例の方が液晶パネル周辺部の温度低下が小さいことが判
る。従って、液晶パネル面内の温度バラツキが小さくな
り、パネル全面に均一な画像を表示することが可能にな
る。

【００１３】次に、液晶パネルが低温環境下で結晶化し
たり、あるいは機械的ストレスを受けてサンデッドテク
スチャーの如き配向欠陥が生じた場合には、強誘電性液
晶をコレステリック相あるいは等方性液体相まで加熱し
た後、徐冷するという再配向処理が必要となる。本実施
例で用いた強誘電性液晶は、液晶パネルの配向状態を均
一にするためには等方性液体相まで昇温することが望ま
しく、液晶パネル面の温度を全面にわたって等方性液体
相の下限温度８５℃以上にしなければならない。図３の
Ｃで示すように従来例では温度バラツキが大きいために
、液晶パネルの周辺部まで８５℃以上にするためにはさ
らに温度を上げる必要が生じ、液晶パネル中央部Ｏ点の
温度はさらに高温になる。一方、本実施例では従来例と
比して温度バラツキが小さいため液晶パネル面の温度が
低く、ヒーターの消費電力が小さくて済むという利点が
ある。また、偏光板及びバックライト部材がヒーターと
離れて設置されているため、これらの部材の再配向時の
到達温度は従来例と比して低く、これら部材の熱的劣化
の問題も生じない。また、偏光板が液晶パネルに直かに
貼り付けられていないため、液晶パネルに機械的歪みを
与えることもなく確実に再配向処理を行うことができ、
均一な配向状態を得ることが可能となる。

【００１４】さらに、本実施例は、先に本発明者らが耐
衝撃・耐振動性能の改善を目的として提案した略密閉空
間を有した構造であることが特徴である。従って本実施
例の液晶表示装置では、余程過酷な衝撃が印加されない
限り配向欠陥等が生ずることはなく、従来例の様にひん
ぱんに再配向を実施する必要がない。従って液晶表示装
置として使いやすく保守が簡単になり、偏向板等の部材
の熱劣化がなく液晶表示装置の信頼性を向上できるとい
った利点がある。 （他の実施例） 図４は本発明の第２の実施例を示す。図中、図１と同一
の符号を付した部材は図１と共通の部材である。本実施
例に於ては、液晶パネル１００の温度バラツキを第１の
実施例に比べてさらに小さく改善するためにヒーター４
０１のおおきさを液晶パネル１００のサイズより大きく
したことが特徴である。すなわち、ヒーターの発熱面積
を液晶パネルの表示部の面積より相対的に大きくするこ
とで、液晶パネル１００の周辺部の温度低下をさらに小
さくすることが可能である。また、このような構成に於
ても第１の実施例と同じ、多くの効果を得ることができ
る。

【００１５】図５は本発明の第３の実施例に用いられる
ヒーター５００の平面図である。第３の実施例の液晶表
示装置は、その構造がヒーター５００を除いて図に示す
第１の実施例と同一である。（図示しない）ヒーター５
００はガラス基板５０１の上に発熱源となる帯形状の複
数本の透明な電極が並列して縞状に形成される。これら
帯形状の透明電極は左右それぞれの端部に形成された幅
の広い電極５０２（補正電極と称す）と、内部に形成さ
れた幅の狭い複数本の電極５０３（主電極と称す）から
成っている。主電極５０３は等間隔で内部全面に形成さ
れるが、図では一部のみ示し他は省略している。補正電
極５０２及び主電極５０３の両端部には低抵抗な電圧印
加用の取出し電極５０４が設けられている。図６は図５
のヒーター５００の電極形状の詳細を説明するために、
電極の一部を拡大して模式的に表したものである。図５
に於て個々の主電極５０３は上下、左右方向に対称な形
状であり、端部と内部で電極幅が異なり、その間がテー
パ状の形状をしている。ａは主電極端部の電極幅、ｃは
その長さ、ｂは幅の広い電極部の幅、ｅはその長さ、ｄ
は幅の広い電極部の端部から距離、Ｐは主電極間のピッ
チを示す。また、ｆは補正電極の幅、ｇは主電極との距
離を示す。本実施例に於ては、寸法３００×３００ｍｍ
、板厚１．１ｍｍのガラス基板にスパッタ法で比抵抗ρ
＝３×１０−４ΩｃｍのＩＴＯ膜１０００Åを成膜した
後、フオトリソグラフィ技術を用いて図６に示すパター
ン形状に透明な電極を形成した。この時、ａ＝１００μ
ｍ、ｂ＝１４０μｍ、ｃ＝１０ｍｍ、ｄ＝５０ｍｍ、ｅ
＝２００ｍｍ、ｐ＝ｇ＝２５０μｍ、ｆ＝１０ｍｍであ
る。また、電圧印加用電極５０４として、Ａｌ３０００
Åを前記透明発熱用電極の両端部上に形成してヒーター
５００を形成した。

【００１６】このように構成されたヒーターを有する本
実施例の液晶表示装置は次の様な特徴を持っている。す
なわち、主電極端部では電極幅が小さいため中央部より
電流密度が増えて発熱量が多くなり、ヒーターの左右端
では幅の広い補正電極であるため発熱量が増加する。従
ってヒーターの周囲４辺での温度低下はほとんど見られ
ず、液晶表示パネルの温度バラツキを第１の実施例に比
べてさらに低減することが可能である。また、図６に於
てはＩＴＯからなる主電極、補正電極は個々に独立して
形成されているが、上下の端部（Ａｌ取出し電極直下の
位置）でそれぞれつながっていても良い。取出し電極も
Ａｌに限定されるものではなく、例えばＡｇペースト印
刷、超音波半田、銅箔テープあるいはこれらを組み合わ
せて形成しても良い。また本実施例に於ても第１の実施
例で述べたと同じ効果を得ることができる。

【００１７】以上は強誘電性液晶について説明したが、
本発明の液晶パネル及びハーターの支持構造はネクチッ
ク液晶についても耐衝撃性、画質向上の観点から有用で
あることは言うまでもない。また本発明は透過型の液晶
表示装置に限定されるものではなく、反射型の液晶表示
装置についても有効である。この場合は図１のバックラ
イト部材が照明機能を有さず反射機能を持った支持部材
と成る。さらに第６図における主電極の形状は上下・左
右に対称であるが実際の液晶パネルの温度分布に応じて
パターン形状のパラメータａ〜ｇ、ｐの値を適宜選択す
ることができる。また、第２、第３の実施例のヒーター
形状を組み合わせて実施することも可能である。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ヒ
ーターが液晶パネルを除く他の部材とは接触せず、略密
閉空間内に存在するため、ヒーター周辺部からの放熱が
低減されて液晶パネル面の温度バラツキが小さいという
特徴があり、以下の様な効果が得られる。 （１）ヒーターを用いて高温に制御された液晶表示装置
に於て、周囲環境温度によらず液晶表示面全面に均一な
画像を表示することができる。 （２）ヒーターによる液晶パネル加熱効率が大きいため
、ヒーターの消費電力が少なくて済む。 （３）偏光板、バックライト等の熱に弱い部材の熱的劣
化がなく、液晶表示装置の信頼性を大幅に向上できる。 また、 （４）略密閉空間のエアーダンパ作用により、液晶表示
装置の輸送時や使用時に発生する機械的外力、落下衝撃
及び振動に対して液晶パネルの配向劣化を防止すること
ができるため、再配向処理をひんぱんに行う必要がなく
、液晶表示装置の実使用性（使い易さ）及び保守性の向
上が計れる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の断面図。

【図２】図１で使用したヒーターの斜視図。

【図３】液晶パネルの温度分布を示す特性図。

【図４】本発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の断
面図。

【図５】本発明の第３の実施例で使用したヒータの平面
図。

【図６】図５のヒーターのパターン拡大図。

【図７】従来の液晶表示装置の断面図。

【符号の説明】

１００　　液晶パネル １０３　　上偏光板 １０５　　下偏光板 １０７　　バックライト １１０　　回路基板 １１１　　パネル固定基板 １１３　　支持部材 １１４　　弾性部材 １１５　　筺体 １１７　　ヒーター １２０　　温度検知素子 １２１　　略密閉空間 １２２　　小孔 ５０１　　ガラス基板 ５０２　　補正電極 ５０３　　主電極 ５０４　　取出し電極

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ａ．電極を設けた一対の基盤と、該基
   板間に配置した液晶とを有する液晶パネルｂ．該液晶パ
   ネルを固定するパネル固定基板ｃ．該パネル固定基板を
   支持する支持部材ｄ．該パネル固定基板を該支持部材に
   宙吊りに固定する弾性部材、及び ｅ．該パネルに固定された平板状発熱体を有し、該液晶
   パネル、該パネル固定基板、該支持部材、該弾性部材お
   よび該平板状発熱体とで囲まれた空間が略密閉空間であ
   ることを特徴とする液晶装置。
2. 【請求項２】　　前記平板状発熱体の発熱部の面積が前
   記液晶パネルの表示部の面積より大きいことを特徴とす
   る請求項第１項記載の液晶装置。
3. 【請求項３】　　前記平板状発熱体は透明基板上に透明
   電極が形成されたものであることを特徴とする請求項第
   １項記載の液晶装置。
4. 【請求項４】　　前記透明電極は複数本の帯状電極から
   成り、前記平板状発熱体の周辺部の発熱密度中央部の発
   熱密度より大きくしたことを特徴とする請求項第１項記
   載の液晶装置。
5. 【請求項５】　　前記支持部材が前記液晶パネルを照明
   するパックライトを有したことを特徴とする請求項第１
   項記載の液晶装置。
6. 【請求項６】　　前記弾性部材がゴム系の接着剤である
   ことを特徴とする請求項第１項記載の液晶装置。
7. 【請求項７】　　前記平板状発熱体は接着剤を介して前
   記液晶パネルに固定され、他の部材には接触しないこと
   を特徴とする請求項第１項記載の液晶装置。
8. 【請求項８】　　前記液晶が強誘電性液晶であることを
   特徴とする請求項第１項記載の液晶装置。
9. 【請求項９】　　前記強誘電性液晶がカイラルスメクチ
   ック液晶であることを特徴とする請求項第１項記載の液
   晶装置。