(57)【要約】【課題】低温環境下でも液晶表示パネルの液晶応答性が良く、低コストで量産可能な液晶表示装置を提供する。【解決手段】多層基板５の一方の面の側に、液晶表示パネル２、および光拡散板３、光反射材４、側面照光ＬＥＤ６を用いて構成されるバックライト部を設け、多層基板５の他方の面の側には、複数のチップ抵抗８を配置する。さらに、多層基板５には、チップ抵抗８の配置領域にスルーホール９、液晶表示パネル２の配置領域に対応する多層基板５上の領域に銅箔パターン１０、銅箔パターン１０の外側の領域に保熱用基板孔１１を形成する。これにより、液晶表示パネル２およびバックライト部の構成を変更することなく、チップ抵抗８からの熱を液晶表示パネル２まで有効に伝熱することができ、低温環境下でも液晶応答性の良い液晶表示装置１を低コストで量産することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルを備えた液晶表示装置において、
基板の一方の面の側に、前記液晶表示パネルと前記液晶表示パネルをその背面側から照明するバックライト部とを有し、前記基板の他方の面の側に、前記基板と前記バックライト部とを介して伝熱され前記液晶表示パネルを暖める熱を発生する熱源を有する、ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記熱源は、前記基板の前記他方の面に実装されたチップ抵抗であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記基板は、前記一方の面に、前記熱源から発生した熱を前記一方の面の一定の領域に均一化して伝熱するための伝熱膜を有していることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記基板は、前記熱源が配置される領域に対応した領域に前記基板を貫通するスルーホールを有していることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記基板は、前記基板の一定の領域に伝熱された熱の前記一定の領域からの拡散を抑制するように前記一定の領域の外側に前記基板を貫通して形成された保熱用基板孔を有していることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記バックライト部は、前記液晶表示パネルの背面に配置されて入射した光を拡散する光拡散板と、前記光拡散板の背面に配置されて前記光拡散板に入射した光を前記液晶表示パネルの側へ反射する光反射材と、前記光拡散板の側面に向かって照光する発光ダイオードと、を有していることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関し、特に低温環境下において良好な液晶応答性が得られるように液晶表示パネルを暖めることができる機能を有する液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種機器、特に小型化、多機能化、低消費電力化などの特性が求められる機器には液晶表示パネルを備えた液晶表示装置が広く使用されている。液晶表示装置には、機器の使用者が行う種々の操作に素早く応答して必要な情報を鮮明に表示することが要望される。
【０００３】
液晶表示装置に用いられる液晶表示パネルの液晶は、周囲の温度環境によってその応答性が変化するという性質を有しており、一般に低温になるとその応答速度が低下するようになる。そのため、液晶表示装置を搭載した機器が、低温の屋外などで使用されるような場合に、操作に対する液晶の応答速度が低下し、また、表示品質が低下してしまうことがある。例えば、液晶表示装置を搭載した業務用ポータブル機器のひとつであるオーディオミキサなどは、屋外で使用されることが比較的多く、特に冬季に屋外で使用されるときには、その液晶応答性の低下が深刻な問題となる場合がある。
【０００４】
このような低温環境下での液晶応答速度の低下に対しては、従来、液晶表示装置にヒータを設けてそのヒータにより液晶表示パネルを暖めて液晶応答性を改善するようにした提案がなされている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、液晶表示パネル内で温度分布が生じるとコントラストが不均一になる場合があり、コントラストの均一化を図る目的で、液晶表示装置にシートヒータを設けて液晶表示パネル面内の温度分布を均一化するようにした提案もなされている（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１３３４２３号公報（段落番号［０００７］〜［００１６］，図１，図２）
【特許文献２】
特開平５−３１３１３９号公報（段落番号［０００６］〜［０００８］，図１，図２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、液晶応答性の改善やコントラストの均一化を目的として、ヒータで液晶表示パネルを暖める機能を液晶表示装置に付加する場合には、そのような機能を実現するために必要となる部品点数が多くなり、液晶表示装置の構造も複雑化する。また、液晶表示装置にそのような機能を付加するために製造工程数が増加することになる。そのため、液晶表示パネルを暖める機能を付加した液晶表示装置の製造には、そのコストや量産性の面で未だ課題が残されているのが現状である。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、低温環境下においても液晶表示パネルの液晶応答性が良く、低コストで量産可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、液晶表示パネルを備えた液晶表示装置において、基板の一方の面の側に、前記液晶表示パネルと前記液晶表示パネルをその背面側から照明するバックライト部とを有し、前記基板の他方の面の側に、前記基板と前記バックライト部とを介して伝熱され前記液晶表示パネルを暖める熱を発生する熱源を有する、ことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【００１０】
上記構成によれば、液晶表示パネルを暖めるための熱を発生する熱源が、基板の液晶表示パネルおよびバックライト部が設けられる面の側と反対の面の側に設けられ、熱源からの熱は、液晶表示パネルおよびバックライト部を介して液晶表示パネルに伝熱される。これにより、低温環境下においても液晶表示パネルが暖められ、良好な液晶応答性が得られるようになる。
【００１１】
また、液晶表示パネルおよびバックライト部は、液晶表示パネルを暖める機能を有しない従来の液晶表示装置と同様に製造でき、熱源は、基板の他方の面の側に例えばチップ抵抗を実装するなどして設けることができる。そのため、従来の製造工程の大きな変更は不要であり、液晶表示装置を低コストで量産することが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、オーディオミキサに搭載される液晶表示装置を例にして、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は液晶表示装置の要部側面図、図２は液晶表示パネル正面側から見た液晶表示装置の要部平面図である。
この図１および図２に示す液晶表示装置１は、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）半透過型の液晶表示パネル２を有し、この液晶表示パネル２の背面には、厚さ３ｍｍのアクリル板で形成されて入射光を拡散する光拡散板３が配置されている。さらにこの光拡散板３の背面には、入射光を液晶表示パネル２の側へ反射する白色グリスレスマイカシートなどの光反射材４が配置されている。
【００１４】
液晶表示パネル２は、厚さ約１．６ｍｍの多層基板５に電極２ａで電気的に接続されるとともに、この多層基板５との間に光拡散板３および光反射材４を挟んで、図示しない押さえ金具によりその正面側から多層基板５に固定されている。この多層基板５は、ガラスエポキシと銅配線層との積層構造を有しており、ここでは、多層基板５の両表面と内層２層の計４層の銅配線層が形成された４層基板を用いている。この多層基板５には、液晶表示パネル２の駆動回路のほか、液晶表示装置１の操作系回路など、他の回路も混載され、それらが協働するよう銅配線層のパターンが形成されている。
【００１５】
多層基板５上には、光拡散板３の側面に向かって光を照射する４個の側面照光ＬＥＤ（Light Emitting Diode）６が略均等間隔で列置されている。この側面照光ＬＥＤ６から光拡散板３に照射された光は、光拡散板３の中で拡散され、さらに光反射材４で反射されて、液晶表示パネル２を背面側から照明する。すなわち、この側面照光ＬＥＤ６と光拡散板３および光反射材４とにより液晶表示装置１の薄型のバックライト部が構成されている。
【００１６】
さらに、この多層基板５の液晶表示パネル２の搭載面側には、多層基板５の表面における温度を感知してその温度に応じた検出信号を液晶表示装置１の中央演算処理装置（Central Processor Unit，ＣＰＵ）へ出力する温度検出ＩＣ（Integrated Circuit）７が配置されている。この温度検出ＩＣ７は、多層基板５の表面に銅配線とは別に形成された膜厚約１８μｍの銅箔パターン１０に接続して配置され、この銅箔パターン１０の温度を感知して検出信号をＣＰＵへ出力するようになっている。
【００１７】
多層基板５の液晶表示パネル２の搭載面側と反対の面の側には、液晶表示パネル２を暖めるための熱を発生する熱源として８個のチップ抵抗８が一定の間隔を設けて並置されている。このチップ抵抗８には、それぞれが抵抗値５．６Ωで１Ｗの定格電力を有しそのサイズが長さ７ｍｍ×幅３ｍｍの表面実装型の抵抗を用いている。このようなチップ抵抗８が、多層基板５、光反射材４および光拡散板３を介して液晶表示パネル２を背面側から略均等に暖めることができるよう、液晶表示パネル２の背面に対応した多層基板５上の領域に整列配置されている。これらのチップ抵抗８を直列に接続して通電制御可能なヒータ回路を構成することにより、通電によりチップ抵抗８を発熱させ、液晶表示パネル２を暖められるようにしている。多層基板５には、このようなヒータ回路が、液晶表示装置１の動作制御に必要な回路と混載されている。
【００１８】
ここで、多層基板５に形成されるヒータ回路について説明する。図３はヒータ回路の構成例を示す図、図４はヒータ回路の制御を説明する図である。
このヒータ回路２０は、図３に示すように、トランジスタＱ1のエミッタ側に抵抗Ｒ1が接続され、コレクタ側に抵抗Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5，Ｒ6，Ｒ7，Ｒ8が接続されている。これら８個の抵抗Ｒ1〜Ｒ8が上記のチップ抵抗８に相当する。このトランジスタＱ1のベース・エミッタには３個のダイオードＤ1，Ｄ2，Ｄ3が直列に接続されている。また、トランジスタＱ1のベース側には抵抗Ｒ9が接続され、さらに、トランジスタＱ2のコレクタが接続されている。このトランジスタＱ2のベース・エミッタには抵抗Ｒ10が接続され、トランジスタＱ2のベース側に抵抗Ｒ11を介してＣＰＵからのヒータ回路２０の制御信号が入力されるようになっている。
【００１９】
このような構成のヒータ回路２０では、ダイオードＤ1，Ｄ2，Ｄ3にそれぞれの順方向電圧ＶFが約０．６Ｖ〜０．７Ｖ程度のものを使用することにより、この直列接続された３個のダイオードＤ1，Ｄ2，Ｄ3のＤ1アノード側からＤ3カソード側に発生する電圧は約１．８Ｖ〜２．１Ｖになる。さらに、トランジスタＱ1のベース・エミッタ間電圧ＶBEは約０．６Ｖである。これにより、ここで用いている抵抗値５．６Ωの抵抗Ｒ1の両端の電圧降下は、電源電圧に依らず約１．２Ｖ〜１．５Ｖになり、おおよそ２００ｍＡの電流が流れるようになる。すなわち、ヒータ回路２０は、電源電圧に依らずに抵抗Ｒ1〜Ｒ8に２００ｍＡ程度の電流を流すことのできる定電流回路になっている。
【００２０】
このようなヒータ回路２０は、図４に示すように、温度検出ＩＣ７からの検出信号がＣＰＵ３０で処理され、その処理結果に基づいてヒータ回路２０のオン／オフを切り換える制御信号が入力され、制御される。図１および図２に示した液晶表示装置１において、各チップ抵抗８は通電されると発熱し、このようにしてチップ抵抗８から発生した熱が、多層基板５を介して液晶表示パネル２の搭載面側へと伝熱されるようになる。
【００２１】
次いで、上記の液晶表示装置１における多層基板５の構成について説明する。図５は多層基板をチップ抵抗搭載面側から見た要部平面図、図６は多層基板を液晶パネルが搭載される面の側から見た要部平面図である。
【００２２】
この多層基板５には、図５および図６に示すように、チップ抵抗８が実装される領域にそれぞれ多層基板５を貫通する直径約０．５ｍｍのスルーホール９が形成され、その壁面あるいは内部にはメッキなどの方法により銅が施されている。これにより、多層基板５の液晶表示パネル２の搭載面側への熱伝導効率の向上が図られている。さらに、多層基板５の液晶表示パネル２が搭載される面の側には、液晶表示パネル２、光拡散板３および光反射材４が重なって配置される領域に、図６に示したように銅箔パターン１０が形成されている。銅箔パターンは、その直下の内層にも同じく形成されており、ここでは、多層基板５には、表面の銅箔パターン１０と内層２層の銅箔パターン（図示せず）の、合計３層の銅箔パターンが形成されている。
【００２３】
このような構造の多層基板５では、銅箔パターンはチップ抵抗８の熱を多層基板５の表面に効率的に伝熱するための伝熱膜として機能する。すなわち、多層基板５の一方の面の側でチップ抵抗８のような小領域で発生した熱が、スルーホール９を介して、他方の面の側に形成された銅箔パターン１０のような大領域へと均一化されながら素早く伝熱される。さらに、多層基板５の内層にも銅箔パターンを形成することで、チップ抵抗８から発生した熱が多層基板５内を素早く伝熱し、表面の銅箔パターン１０が効率的にかつ比較的均一性良く暖められるようになる。なお、伝熱膜の材質は、銅に限定されるものではなく、他の金属などを用いてパターンを形成するようにしてもよい。
【００２４】
さらに、多層基板５には、すべてのチップ抵抗８が含まれる領域の外側であって、銅箔パターン１０が形成されている領域の外側に、多層基板５を貫通する幅約１ｍｍの保熱用基板孔１１が形成されている。この保熱用基板孔１１は、例えば、基板を切断する際に一般的に利用されるいわゆるミシン目を、多層基板５の一定の領域を囲うようにして入れることによって形成することができる。保熱用基板孔１１は、液晶表示パネル２や銅箔パターン１０のサイズ、多層基板５に混載される回路の大きさや配置などを考慮して適当な位置に形成する。
【００２５】
このような保熱用基板孔１１を形成することにより、チップ抵抗８から発生した熱が多層基板５を伝熱する際に、銅箔パターン１０が形成されている領域から多層基板５の縁部に向かって拡散して放熱されるのを抑えることができるようになる。これにより、チップ抵抗８からの熱を有効に銅箔パターン１０、更には光反射材４、光拡散板３、液晶表示パネル２へと伝熱することができるようになる。さらに、チップ抵抗８が銅配線２０ａで接続されてなるヒータ回路２０と混載されている他の回路への不必要な伝熱を抑えることもできるようになる。
【００２６】
なお、図１，図２，図６に示した銅箔パターン１０は、ここでは搭載する液晶表示パネル２の外寸よりも若干小さなサイズにして多層基板５に形成しているが、サイズはこれに限定されるものではなく、保熱用基板孔１１をより外側に形成するとともに、銅箔パターン１０をより大きなサイズで形成するようにしてもよい。多層基板５の内層に形成する銅箔パターンについても同様である。
【００２７】
以上の図１ないし図６に示した構成を有する液晶表示装置１において、液晶表示パネル２を暖めるときには、まず、温度検出ＩＣ７からの検出信号に基づくＣＰＵ３０からの制御信号によってヒータ回路２０に約２００ｍＡの電流が流れる。それにより、８個のチップ抵抗８は発熱し、多層基板５のチップ抵抗８の搭載面における温度上昇は、Δｔ＝３８℃になる。
【００２８】
このときチップ抵抗８から発生した熱は、多層基板５のスルーホール９、内層の銅箔パターン、ガラスエポキシ、および液晶表示パネル２の搭載面側の銅箔パターン１０に伝熱される。銅箔パターン１０における温度上昇は、Δｔ＝３３℃となり、多層基板５のチップ抵抗８の搭載面からの熱伝導効率は８６．８％になる。
【００２９】
銅箔パターン１０の面内における温度分布はほぼ均一であり、銅箔パターン１０に伝熱された熱は、光反射材４、さらに光拡散板３へと伝熱される。その際、熱は光拡散板３内で拡散するため、その表面に配置される液晶表示パネル２が均一性良く暖められる。光拡散板３と液晶表示パネル２との間での温度上昇は、Δｔ＝２２℃となり、光反射材４と光拡散板３を併せた熱伝導効率は６６．６％になる。
【００３０】
このように、チップ抵抗８から発生した熱は、多層基板５、光反射材４、光拡散板３を伝熱され、最終的には液晶表示パネル２の表面でΔｔ＝１６℃の温度上昇を得る。したがって、チップ抵抗８から液晶表示パネル２の表面までの熱伝導効率は４２．１％であり、これで液晶表示パネル２が暖められる。
【００３１】
液晶表示パネル２を暖めるためのヒータ回路２０の制御は、例えば、ＳＴＮ液晶の場合は摂氏１０℃以下で液晶応答性が悪くなりはじめることが知られているので、温度１０℃を中心値として、液晶表示パネル２の温度が５℃になったときにヒータ回路２０に通電し、温度１５℃まで回復したときに通電を止めるように制御することができる。このような制御を行う場合には、ここでは温度検出ＩＣ７で多層基板５の銅箔パターン１０の温度を検出するようにしているため、あらかじめ液晶表示パネル２と銅箔パターン１０との間の温度差を実験で求めておく必要がある。そして、温度検出ＩＣ７からの検出信号をＣＰＵ３０で処理し、その際、液晶表示パネル２の温度を実験データに基づいて換算し、その換算した温度に応じた制御を行うようにする。
【００３２】
次に、上記の図１ないし図６に示した構成を有する液晶表示装置１の製造工程について説明する。この液晶表示装置１は、従来の液晶表示装置の製造工程に大きな変更を加えることなく製造することができるようになっている。
【００３３】
この液晶表示装置１の製造においては、まず、多層基板５にスルーホール９、保熱用基板孔１１、所定の銅配線が形成され、ヒータ回路２０や他の回路の回路パターン、銅箔パターン（多層基板５の表面の銅箔パターン１０および内層に形成される銅箔パターン）が形成される。この多層基板５は、主にヒータ回路２０の回路パターンおよび銅箔パターン１０などの設計変更を加えるのみで従来の多層配線構造の基板と同様に形成することが可能である。
【００３４】
次いで、この多層基板５にチップ抵抗８を実装する。このチップ抵抗８は、多層基板５に実装する他の回路部品とともに自動挿入実装される。さらに、多層基板５のチップ抵抗８の搭載面側と反対の側に、側面照光ＬＥＤ６、温度検出ＩＣ７が他の回路部品とともに自動挿入実装される。このように、チップ抵抗８、側面照光ＬＥＤ６、温度検出ＩＣ７を実装するために新たに製造工程が増加することはない。
【００３５】
その後、多層基板５との間に光反射材４および光拡散板３を挟んだ状態で液晶表示パネル２が配置され、これを押さえ金具で多層基板５に固定する。これにより、光反射材４および光拡散板３も固定され、バックライト部が形成される。最後に、液晶表示パネル２と多層基板５とを電気的に接続し、液晶表示装置１の基本構造の製造を終了する。バックライト部の形成以降は従来の製造工程と同じである。
【００３６】
以上説明したように、スルーホール９、保熱用基板孔１１および銅箔パターンを有する多層基板５の一方の面の側に複数のチップ抵抗８を配置して、このチップ抵抗８を用いて、他方の面の側にバックライト部とともに配置される液晶表示パネル２を暖めるよう、液晶表示装置１を構成した。上述のように、ここで用いる多層基板５は、従来の多層配線構造の基板と同様に形成することが可能であり、また、熱源としてのチップ抵抗８は安価に入手でき、多層基板５への実装も従来の製造工程内で行うことができる。さらに、バックライト部は従来構造をそのまま踏襲している。したがって、低温環境下でも液晶応答性の良い液晶表示装置１を低コストで量産することが可能になる。
【００３７】
なお、以上の説明において、液晶表示装置１において用いている液晶表示パネル２、光拡散板３、光反射材４、多層基板５、チップ抵抗８などの部品やその規格値などは単なる例であって、勿論、適当な設計変更を行って液晶表示装置を構成するようにしてもよい。
【００３８】
例えば、上記の例では熱源としてチップ抵抗８を用いたが、その他の形状、大きさの抵抗部品を用いることも可能である。ただし、多層基板５の一方の面の側にある抵抗部品から発生する熱を他方の面の側に搭載されている液晶表示パネル２へ伝熱するためには、その熱伝導効率を考慮すると表面実装型の抵抗部品であることが好ましい。
【００３９】
また、上記の例では多層基板５として４層基板を用いたが、その層数はこれに限定されるものではなく、その上に混載される回路の設計に応じた層数の基板を用いればよい。その場合、それに合わせて内層の銅箔パターンの層数も変更可能である。
【００４０】
また、例えば、上記の例では光拡散板３を厚さ３ｍｍのアクリル板を用いて形成したが、この厚みをより薄くすることで熱伝導効率を上げることができるようになり、それにより、ヒータ回路２０に流れる電流を低減することが可能になる。ただし、この場合には、光拡散板３が薄くなることで光の拡散が抑えられてしまうことを考慮し、熱伝導効率とのバランスで最適な厚みを設定するようにする。また。光拡散板３にアクリル板よりも熱伝導効率の高いガラスなどの材料を用いることも可能である。
【００４１】
さらに、上記の説明では、ヒータ回路２０のオン／オフ制御によって液晶表示パネル２の温度を所定の温度を下回らないように保つように構成したが、温度検出ＩＣ７からの検出信号とＣＰＵ３０のＤ／Ａコンバータ出力を使用し、ヒータ回路２０に流れる電流を連続的に調整して、液晶表示パネル２の温度を一定に保つようにすることもできる。
【００４２】
また、以上の説明では、オーディオミキサに搭載される液晶表示装置１を例にして述べたが、本発明の液晶表示装置は、低温環境下での液晶応答性が問題となる他の機器に搭載される液晶表示装置にも適用可能である。さらに、液晶表示装置の液晶表示パネルに限らず、低温環境下での使用で不具合が生じることのあるその他の部品や素材などについても、それらの部品が実装される基板を上記の例のような構成として熱源を設けるなどして、その不具合改善を図ることも可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、基板の一方の面の側に液晶表示パネルおよびバックライト部を設け、基板の他方の面の側に液晶表示パネルを暖めるための熱を発生する熱源を設けて、液晶表示装置を構成した。これにより、液晶表示パネルおよびバックライト部を介して熱を液晶表示パネルに伝熱し、低温環境下においても良好な液晶応答性を実現するとともに、液晶表示装置を低コストで量産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶表示装置の要部側面図である。
【図２】液晶表示パネル正面側から見た液晶表示装置の要部平面図である。
【図３】ヒータ回路の構成例を示す図である。
【図４】ヒータ回路の制御を説明する図である。
【図５】多層基板をチップ抵抗搭載面側から見た要部平面図である。
【図６】多層基板を液晶パネルが搭載される面の側から見た要部平面図である。
【符号の説明】
１……液晶表示装置、２……液晶表示パネル、２ａ……電極、３……光拡散板、４……光反射材、５……多層基板、６……側面照光ＬＥＤ、７……温度検出ＩＣ、８……チップ抵抗、９……スルーホール、１０……銅箔パターン、１１……保熱用基板孔、２０……ヒータ回路、３０……ＣＰＵ、Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3……ダイオード、Ｑ1，Ｑ2……トランジスタ、Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5，Ｒ6，Ｒ7，Ｒ8，Ｒ9，Ｒ10，Ｒ11……抵抗。
【図１】
2004205730.tif 000003
【図２】
2004205730.tif 000004
【図３】
2004205730.tif 000005
【図４】
2004205730.tif 000006
【図５】
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【図６】
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