JPH0593903A - 面状ヒーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶表示装置に用いたときの画質への悪影響
なく所望の温度分布が得られる面状ヒーターとする。 【構成】 発熱源となる複数の帯状電極２と電圧印加用
電極３間を選択的に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、面状ヒーターの発熱体
の構成に関するもので、特に液晶表示装置の温度制御な
どに用いる透明面状ヒーターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】面状ヒーターは用途に合わせて様々な方
式のものが知られているが、例えば、液晶表示装置の液
晶表示セルの温度制御などに使用されるものとして、ガ
ラスなどの絶縁性透明基板上に基板表面を一様に覆う透
明導電性薄膜を形成し、これに通電して発熱させるとい
う簡単な方式のものが知られている。

【０００３】またその他に、発熱分布を制御するため
に、導電性薄膜の特定領域の膜厚を相対的に薄くする方
式や、特定のパターンを形成する方式が用いられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、透過型
の液晶表示装置の温度制御に用いる透明面状ヒーターの
場合、表示エリア内の見えの問題から、極端に発熱体の
膜厚を変えることは、表示する画面の均一性を低下させ
ることにつながり、また膜厚を厚くすることは透過率の
低下を伴うなど問題が多く、所望の発熱分布を得ること
が難しかった。

【０００５】この問題を解決する方法の１つとして、導
電性の薄膜の形状を特定のパターン形状にして所望の発
熱分布を得るという方式がある。しかし、こうした方式
を用いると例えば液晶表示装置の表示画面内で面状ヒー
ターの導電性透明電極のパターン幅や形状を変えると、
光の透過率がパターンの部分によって変化して色が変化
して見えたり、あるい面状ヒーターの透明電極パターン
と液晶パネルの透明電極とが干渉して縞状の模様が見え
たりして、液晶表示の見えが悪くなり画質の点からパタ
ーンの形状や大きさに制約があり所望の発熱分布を得ら
れないという問題点があった。

【０００６】またこの面状ヒーターを作成するにあたっ
て、例えばＩＴＯ（インジウム−ティン−オキサイド）
の様な透明導電膜をガラスの様な絶縁性透明基板上に形
成する際に、透明導電膜のシート抵抗値が一定になる様
に成膜することが非常に難しく、そのまま面状ヒーター
のヒーターパターンを形成すると出来上がりの面状ヒー
ターの総ヒーター抵抗値のばらつきが非常に大きくなり
（例えば±５０％）、そのままでは実際の使用に適さ
ず、例えば透明導電膜の成膜時の管理を非常に厳しくし
たり、あるいは出来上がった面状ヒーターの抵抗値を選
別して使用しなければならず、歩留まりが非常に悪くな
る等の問題があった。

【０００７】本発明は、前記従来技術の課題を解決し、
ヒーター搭載による表示装置の画質への悪影響を極力少
なくし、しかも所望の発熱分布が得られる面状のヒータ
ーを提供し、かつ面状ヒーターの作成にあたって導電膜
の成膜時にそのシート抵抗値のばらつきをあまり気にせ
ずに作成でき、歩留まりを非常に高くすることが可能な
手段を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の面状ヒーターは、基板上に、並列され
た複数本の導電性薄膜による帯状電極とこの帯状電極の
両端付近に設けられた電圧印加用電極とを併せ持ち、該
電圧印加用電極と帯状電極とが選択的に接続されている
ものである。また、請求項２の面状ヒーターは、基板上
の方形領域に、複数本の導電性薄膜からなる帯状電極と
電圧印加用電極とを併せ持ち、帯状電極を、前記方形領
域の４辺のうち少なくとも１辺上に形成された少なくと
も２ケ所の前記電圧印加用電極か、あるいは前記方形領
域の少なくとも相対向しない２辺に形成された少なくと
も２ケ所の前記電圧印加用電極と接続しているものであ
る。

【０００９】

【作用】請求項１の発明によれば、基板上の帯状電極の
特定のパターン形状を変化させることなく、少なくとも
一部の領域で、電圧印加用の電極と接続したり断線させ
ることによって発熱量を制御し、全体の発熱分布を任意
に制御できる面状ヒーターが得られる。また、請求項２
の発明によれば、帯状電極の長さに変化をもたせること
ができ、これによって発熱量を制御し、全体の発熱分布
を任意に制御できる。

【００１０】また本発明によれば、導電性薄膜の成膜時
のシート抵抗値のばらつきによる面状ヒーターの総抵抗
値のばらつきを調整することができる。

【００１１】

【実施例】図１は、請求項１の発明における面状ヒータ
ーの１実施例である。

【００１２】絶縁性透明材料からなる基板１の上に、発
熱源となる、複数本の導電性透明薄膜（例えばＩＴＯ、
ＳｎＯ₂ 等の薄膜）よりなる帯状電極２が並列して形成
されており、帯状電極２の両端部には低抵抗な電圧印加
用電極３を接続して設けている。

【００１３】ヒーターの面内の発熱を相対的に小さくし
たい部分の帯状電極２と電圧印加用電極３との接続部分
を接続せず、具体的には例えばレーザ光で帯状電極２と
電圧印加用電極３との接続部近辺をカットして断線部４
とするか、または初めからフォトリソグラフィーのマス
クで導電性透明薄膜を形成せずに断線部４を作るか、ま
たは電圧印加用電極３を形成する際に電気的に接続しな
いことで、通電しないようにする。

【００１４】発熱量の分布の制御は必要に応じて接続し
ないパターンの本数で調整することができる。たとえ
ば、単純な面状ヒーターでは、熱の拡散及び放熱の関係
で基板１周辺部は放熱により温度が低下しやすく、基板
１の中心部の温度が上昇しやすい。面状ヒーターの面内
の温度を均一にするためには、基板１の中央付近の帯状
電極２と電圧印加用電極３との接続を減らすことで制御
できる。

【００１５】また、例えば強誘電性液晶等を用いた液晶
表示装置の加熱用にこの面状ヒーターを用いる場合、面
状ヒーターに要求される発熱分布は、全面均一としない
場合がある。面内の特定の領域のみの発熱を相対的に大
きくしたり、小さくしたりする必要がある場合がある。
こうした時に発熱用の帯状電極２と電圧印加用電極３を
選択的に接続することで所望の発熱分布を得ることがで
きる。しかも液晶表示装置に用いる場合、例えば液晶表
示部と対応する部分の面状ヒーターの帯状電極２のパタ
ーンをすべてほぼ同一のパターン形状で作成し、不要な
部分の帯状電極２のパターンのみ電圧印加用電極３と接
続しないことにより発熱分布を制御できるので、液晶表
示部での面状ヒーターの透過率の変化やあるいは液晶パ
ネルの透明電極との干渉が発生せず、液晶表示装置の画
質を落とすことなく所望の発熱分布を得ることができ
る。特に、強誘電性液晶を用いた液晶表示装置の場合、
ＴＮ液晶等と比較して液晶材料の温度特性がかなりあ
り、低温での応答速度が遅いことや、また液晶パネル面
内の温度分布を小さくする必要があり、本発明の面状ヒ
ーターを用いて加熱保持して液晶パネル面内の温度をあ
る一定温度にしてかつ温度分布を均一化することによ
り、良好な画質を得ることができる。強誘電性液晶素子
（パネル、装置）に関しては、例えばＵＳＰ４５４８４
７６又はＵＳＰ４６５５５６１に記載されており、本発
明ではこれらの強誘電性液晶素子を用いることができ
る。

【００１６】また面状ヒーターの総抵抗値のばらつきを
抑える方法の一実施例を以下に述べる。

【００１７】この面状ヒーターを作成する具体的方法の
一例を以下に示す。まず３２０×３００×１．１ｍｍの
ガラス基板（例：米コーニング社製 ＃７０５９）の片
面に、スパッタリング法によりＩＴＯ（インジウム−テ
ィン−オキサイド）を１００ｎｍ成膜する。この時のＩ
ＴＯ膜のシート抵抗値は通常１５〜２５Ω／□程度のば
らつきが発生する。このまま１種類のマスクでフォトリ
ソグラフィーによるパターンニングを行うと、このシー
ト抵抗値のばらつきがそのまま面状ヒーターの総抵抗値
のばらつきとなってしまい、消費電力と発熱量に大きな
差が生じてしまう。

【００１８】これを防ぐために、例えばＩＴＯ成膜時の
シート抵抗値のばらつきの値によってフォトリソグラフ
ィー用のマスクを数種類用意する。このマスクのパター
ン形状をこれまで述ベてきた様に、所定の間隔でほぼ同
一形状の帯状の電極パターンを並列して設け、特定の範
囲のＩＴＯ膜のシート抵抗値に対して所望の面状ヒータ
ー総抵抗値になるように、電圧印加用電極との接続部分
を所定のパターン部分のみ断線する様に作成する。この
時、帯状の電極パターンは並列して設けられ電圧印加用
電極に接続される様になっているので、所定のパターン
を断線させることにより総抵抗値を高い方向に調整する
ことができる。断線させる電極パターンの位置と本数を
適宜調整することにより、ＩＴＯ膜のシート抵抗値のば
らつきに対して、所望のヒーター総抵抗値の範囲に入る
様に、特定の範囲のＩＴＯ膜シート抵抗値に対するマス
クを数種類作成することができる。

【００１９】成膜後のＩＴＯ膜のシート抵抗値を特定範
囲毎に選別してグループ分けし、それぞれのシート抵抗
値範囲に対応するマスクを用いてフォトリソグラフィー
を行うことにより、ＩＴＯ膜のシート抵抗値がばらつい
ていても、出来上がった面状ヒーターの総抵抗値は所望
の範囲内に納めることができる。

【００２０】電圧印加用電極３の作成法の１例として
は、前述の並列して設けられた帯状電極２のパターンの
両端部に電圧印加用電極３の抵抗値を帯状電極２に比ベ
て充分に低くするために、厚さ３５μｍの銅箔に５０μ
ｍの粘着剤を塗布した幅３ｍｍ程度の銅箔テープを張り
付け、その上からＡｇペーストを幅６ｍｍ、厚さ０．１
ｍｍ程度で電極パターンに接して印刷して電圧印加用電
極３を形成した。

【００２１】なお上記作成例では電極パターンの断線部
の形成方法として、フォトリソグラフィーのマスクの時
点で断線部４を形成する様にしたが、前述した様に例え
ばレーザ光によって所定の電極パターンのみカットする
様にしても良い。

【００２２】図２は、請求項２の発明における面状ヒー
ターの１実施例である。

【００２３】絶縁性透明材料からなる基板１の上に発熱
源となる複数本の導電性透明薄膜（例えばＩＴＯ、Ｓｎ
Ｏ₂ 等の薄膜）よりなる帯状電極２が方形領域に形成さ
れており、帯状電極２の両端部には前記方形領域の相対
向しない２辺の低抵抗な電圧印加用電極３が接続して設
けられている。

【００２４】ここで帯状電極２は図２に示す様に、ほぼ
同一の線幅で、基板１の左半分では基板１の下辺部から
左辺部に向かって設けられており、基板１の左下角に近
い程帯状電極２の長さが短く、中央部に近い程長く形成
されている。基板１の右半分ではほぼ左半分と対称形状
に帯状電極２が形成されている。ここで発熱用の帯状電
極２の発熱量は印加される電圧が一定の場合、その抵抗
値に反比例するため、線幅が同一であればその長さに反
比例した発熱量となる。

【００２５】したがって、図２に示した複数本の帯状電
極２に電圧を印加した場合、１本１本の帯状電極２の抵
抗値はその長さに比例するので、この面状ヒーターの発
熱分布は図３に示す様に帯状電極２の長さが短い部分ほ
ど温度が高く、長い部分ほど温度が低くなるため、左右
下角部の温度が高く上辺中央部に向かって温度が低くな
る様な発熱分布になる。

【００２６】図４は請求項２の発明による面状ヒーター
の他の実施例である。

【００２７】基板１の上に発熱源となる複数本の帯状電
極２が形成されており、帯状電極２の両端部には低抵抗
な電圧印加用電極３が接続して設けられている。

【００２８】ここで電圧印加用電極３は基板１の下辺側
にほぼ二分して設けられており、帯状電極２は、ほぼ同
一の線幅で、二分された電圧印加用電極３の間を接続す
る形で下向きのコの字上に形成されている。ここで基板
１の外周に近い程帯状電極２の長さは長く、下辺中央部
に近い程短く形成されている。ここで発熱用の帯状電極
２の発熱量は、前述の様に印加される電圧が一定の場
合、その抵抗値に反比例するため、線幅が同一であれば
その長さに反比例した発熱量となる。

【００２９】したがって、図４に示した複数本の帯状電
極２に電圧を印加した場合、１本１本の帯状電極２の抵
抗値はその長さに比例するので、この面状ヒーターの発
熱分布は図５に示す様に帯状電極２の長さが短い部分ほ
ど温度が高く、長い部分ほど温度が低くなるため、下辺
中央部の温度が高く上辺左右角に向かって温度が低くな
る様な発熱分布になる。

【００３０】なお以上の実施例では発熱用の帯状電極２
の線幅をほぼ同一としたが、線幅は適宜変更が可能であ
る。また電圧印加用電極３の数、位置、形状や帯状電極
２の位置、形状等についても前述の実施例に限られるも
のではなく任意に変更可能であり、任意の発熱分布を持
つ様に面状ヒーターを作成することが可能である。更
に、図２又は図４に示される帯状電極２と電圧印加用電
極３間を選択的に接続して発熱分布を更に調整すること
もできる。

【００３１】さて、この面状ヒーターを液晶表示装置の
加熱用に用いる場合、面状ヒーターに要求される発熱分
布は例えば以下に述べる様なものがある。

【００３２】通常、液晶表示装置を低温環境で使用する
場合、液晶材料の低温での応答速度が遅いため、ヒータ
ーで適当な温度まで加熱して使用する方法が良く用いら
れるが、この時のパネル面上での温度分布をみると、下
辺側の温度が低下しており、特に左右下角の温度低下が
著しくみられる。液晶材料の応答速度は最低温部で決ま
るため、この部分の温度を上げれば液晶材料をより高速
で駆動することができる。ここで、使用する面状ヒータ
ーの発熱分布を図２および図３で説明した実施例の様に
形成すれば、下辺側および左右下角の温度低下部分の温
度を上昇させることができ温度分布の補正をすることが
でき、液晶材料を高速で駆動することができるので、液
晶表示装置の表示品位を高めることができる。

【００３３】特に液晶材料として強誘電性液晶を用いた
液晶表示装置の場合、ＴＮ液晶等と比較して液晶材料の
温度特性がかなりあり低温での応答速度が遅いことや、
また液晶パネル面内の温度分布を小さくする必要があ
り、本発明の面状ヒーターを用いて加熱保持して液晶パ
ネル面内の温度をある一定温度にしてかつ温度分布をあ
る範囲内で均一にすることにより、良好な画質を得るこ
とができた。尚、強誘電性液晶素子としては、前述のＵ
ＳＰに示されるもの等を用いることができる。

【００３４】尚、図１、図２及び図４のいずれにおいて
も、基板１と帯状電極２は透明でなくともよいが、液晶
表示装置への利用のしやすさから透明であることが好ま
しい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の面状ヒ
ーターによれば、帯状電極パターンを帯状で並列に形成
し、かつ電圧印加用電極との接続を選択的に行なうこと
により、所望の発熱分布が得られる面状ヒーターを作成
することができる。また、面状ヒーターの作成にあたっ
て、導電性薄膜の成膜時のシート抵抗値のばらつきを、
並列に帯状に形成された帯状電極パターンと電圧印加用
電極との接続とを選択的に行うことによって調整し、出
来上がった面状ヒーターの総抵抗値を所望の範囲内にお
さめることができる。

【００３６】一方、請求項２の面状ヒーターによれば、
帯状電極を、相対向する２辺以外の辺に形成された電圧
印加用電極に接続することにより、発熱用の帯状電極の
長さを自由に変えられるので、所望の発熱分布を得られ
る面状ヒーターを作成することができる。

【００３７】更に本発明によれば、強誘電性液晶等を用
いた液晶表示装置の液晶パネル面内の温度を均一に加熱
保持することができるので、電気光学応答にムラが少な
く、しかも高速の駆動を可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の一実施例を示す図である。

【図２】請求項２の発明の一実施例を示す図である。

【図３】図２に示される面状ヒーターの発熱分布の説明
図である。

【図４】請求項２の発明の他の実施例を示す図である。

【図５】図４に示される面状ヒーターの発熱分布の説明
図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 帯状電極 ３ 電圧印加用電極 ４ 断線部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、並列された複数本の導電性薄
   膜による帯状電極とこの帯状電極の両端付近に設けられ
   た電圧印加用電極とを併せ持ち、該電圧印加用電極と帯
   状電極とが選択的に接続されてなる面状ヒーター。
2. 【請求項２】 基板上の方形領域に、複数本の導電性薄
   膜からなる帯状電極と電圧印加用電極とを併せ持ち、帯
   状電極を、前記方形領域の４辺のうち少なくとも１辺上
   に形成された少なくとも２ケ所の前記電圧印加用電極
   か、あるいは前記方形領域の少なくとも相対向しない２
   辺に形成された少なくとも２ケ所の前記電圧印加用電極
   と接続してなる面状ヒーター。
3. 【請求項３】 基板が絶縁性透明材料からなり、導電性
   薄膜が透明導電膜である請求項１又は２に記載の面状ヒ
   ーター。
4. 【請求項４】 液晶表示装置用である請求項１又は２に
   記載の面状ヒーター。