(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶セル（１；１２，１３）を有する画面と、加熱装置（１１；１１，２０）とを有しており、
前記液晶セルは、セル前壁およびセル後壁と、該セル壁の間のセルスペースに設けられた液晶物質とを有しており、
前記加熱装置を用いて表示装置を加熱可能であり、
例えば車両に使用される、表示装置において、
加熱装置が液晶セルのセルスペース内でセル前壁および／またはセル後壁上に直接または間接に設けられており、
加熱装置（１１）は導電体層（９）を有し、
該導電体層は、液晶セルの前方電極（３１）の面および／または後方電極（３２）の面に設けられており、
前記前方電極（３１）は条片形に形成されており、該前方電極の平面に導電体層（９）が設けられており、該条片（３４）間の中間スペース（３３）に導電体層（９）の細長いセクション（３５）が設けられており、
前方電極（３１）の面と後方電極（３２）の面とを接続するスルーホール（３６）は、導電体層（９）の細長いセクション（３５）を、接続セクション（３７）を用いて相互に導電接続する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
液晶セル（１）はＴＮセルまたはＳＴＮセルである、請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
導電体層（９）は、液晶セル（１）の前方電極とセル前壁との間、および／または後方電極とセル後壁との間に設けられている、請求項１または２記載の表示装置。
【請求項４】
導電体層（９）はミアンダ形に延在している、請求項１から３までのいずれか１項記載の表示装置。
【請求項５】
導電体層（９）はインジウム‐錫‐酸化物を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の表示装置。
【請求項６】
導電体層（９）は電気的絶縁層（１０）によってカバーされている、請求項１から５までのいずれか１項記載の表示装置。
【請求項７】
絶縁層（１０）はガラスを有する、請求項６記載の表示装置。
【請求項８】
導電体層（９）に交流電圧が印加可能である、請求項１から７までのいずれか１項記載の表示装置。
【請求項９】
導電体層（９）は光透過性である、請求項１から８までのいずれか１項記載の表示装置。
【請求項１０】
セル前壁および／またはセル後壁はガラスプレートである、請求項１から９までのいずれか１項記載の表示装置。
【請求項１１】
加熱装置（１１）は光反射性である、請求項１から１０までのいずれか１項記載の表示装置。
【請求項１２】
加熱装置（１１）はトランスフレクタであり、該トランスフレクタは加熱装置（１１）の前面に到来する光を反射し、かつ後面に到来する光を透過させる、請求項１１項記載の表示装置。
【請求項１３】
加熱装置は液晶セル（１）の表示領域の外側に設けられている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の表示装置。
【請求項１４】
液晶セル（１）のセルスペースに温度センサが設けられている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の表示装置。
【請求項１５】
画面は、前後に並べて配置された２つの液晶セル（１２，１３）を有する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の表示装置。
【請求項１６】
２つの液晶セル（１２，１３）はＴＮセルまたはＳＴＮセルである、請求項１５記載の表示装置。
【請求項１７】
各液晶セル（１２，１３）は１つずつ加熱装置（１１，２０）を有する、請求項１５または１６項記載の表示装置。
【請求項１８】
画面は、能動の液晶セル（１２）および受動の液晶セル（１３）を有するＤＳＴＮセルを有しており、第１の加熱装置（１１）は能動の液晶セル（１２）内に設けられており、第２の加熱装置（２０）は受動の液晶セル（１３）内に設けられている、請求項１７記載の表示装置。
【請求項１９】
受動の液晶セルは前方電極と後方電極とを有しており、該前方電極と後方電極とに所定の電圧を印加可能であり、画面上に明るい記号と暗い背景とを表示可能であるか、または暗い記号と明るい背景とを表示可能である、請求項１８記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶セルを有する画面と、加熱装置とを有しており、液晶セルは、セル前壁およびセル後壁と、このセル壁の間のセルスペースに設けられた液晶物質とを有しており、加熱装置は表示装置を加熱可能であり、例えば車両に使用される表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶セルが少なくとも時々低い周囲温度で駆動される場合、例えば車両での表示に使用される場合に、温度が低くなると液晶セルのスイッチング時間が大きくなってしまって望ましくなく、表示がきわめて不活性になる問題が生じる。この不利な状態を回避するために、液晶ディスプレイの液晶セルの照明に使用されるライトボックスに熱線を設けることが公知である。熱線を用いて液晶セルを加熱し、所定の温度レベルを保持すれば、周囲温度が低い場合でも液晶ディスプレイを所要の短いスイッチング時間で駆動することができる。熱線と液晶セルの間隔が比較的大きいため、液晶セルに所要の加熱を行うには、高いエネルギの供給と熱線の大きな加熱能力とが必要である。さらにこの熱線は、ライトボックス内に配置され、かつ高い熱の放散度を必要とするため、表示ユニット全体を加熱してしまい、望ましくない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、液晶セルを有する表示装置を提供して、周囲温度が低い場合でも確実に、僅かなスイッチング時間だけで表示ユニットを動作できるようにすることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明により、加熱装置が液晶セルのセルスペース内でセル前壁および／またはセル後壁上に直接または間接に設けられており、加熱装置は導電体層を有し、該導電体層は、液晶セルの前方電極の面および／または後方電極の面に設けられており、前記前方電極は条片形に形成されており、該前方電極の平面に導電体層が設けられており、該条片間の中間スペースに導電体層の細長いセクションが設けられており、前方電極の面と後方電極の面とを接続するスルーホールは、導電体層の細長いセクションを、接続セクションを用いて相互に導電接続するように構成して解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
このような構成に基づいて、直接かつきわめて迅速に液晶物質の加熱が行われ、その際に熱伝導時の望ましくないエネルギ損失が生じない。加熱装置によって形成される熱のパワーは特に小さくてよい。表示装置の加熱すべきでない部分を望ましくなく加熱してしまうことが排除される。さらに加熱装置は簡単な手段で液晶セルの製造時に一緒に形成することができ、付加的な取付の処置が必要なくなる。
【０００６】
加熱装置を直接に液晶物質に配属し、熱絶縁層を省略することにより、表示装置のウォームアップ時間およびスイッチング時間が著しく短くなる。このため本発明による表示装置は特に車両のタコメータディスプレイに適している。タコメータでは、走行速度の表示が交通の安全にとって大きな意味を有するため、短い応答時間および迅速な動作能力が特に重要である。
【０００７】
表示ユニットは、液晶セルが有利にＴＮセルまたはＳＴＮセルである場合、特に簡単に低コストで構成される。
【０００８】
表示ユニットの製造コストは、加熱装置が導電体層を有する場合に有利に低減される。電流導通時にこの層は抵抗加熱部として機能する。導電体層を液晶物質に直接に隣接させて配置することもできる。ただし液晶の簡単なスイッチングをできる限り小さなエネルギコストで有利に行うには、液晶セルの導電体層を、液晶セルの前方電極とセル前壁との間、および／または後方電極とセル後壁との間に設ける。
【０００９】
液晶セルの製造は、本発明の別の有利な実施形態により、導電体層が液晶セルの前方電極の面、および／または後方電極の面に配置されるように構成する場合、さらに簡単化される。これにより導電体層は１つの作業工程で液晶セルの電極と同時に構成可能である。
【００１０】
導電体層を大きな平面形に構成することもできる。しかも導電体層がミアンダ形に延在するように構成する場合、熱作用が特に良好となる。また、導電体層を切り換え可能な表示エレメントが存在する領域のみに配置することもできる。これにより加熱のために使用される必要な電気エネルギはさらに低減可能である。これは切り換えられないために低い周囲温度の悪影響を受けない液晶セルの領域の加熱が回避されるからである。
【００１１】
例えば液晶セルを有するドットマトリクスディスプレイでは通常、液晶セルが相互に並列な複数の電極の条片を備えた前方電極および後方電極を有し、前方電極および後方電極の電極条片は相互に十字に交差する形に配置されている。このような液晶セルにおいて面全体を良好にカバーする熱作用を達成するために、特に有利には、電極は条片形に形成されており、この電極の平面に導電体層が設けられており、これらの条片間の中間スペースに導電体層の細長いセクションが設けられているように構成する。
【００１２】
条片形の電極の接触接続が導電体層の細長いセクションの接続を妨害しないようにするために、有利には前方電極の面と後方電極の面とを接続するスルーホールが、導電体層の細長いセクションを接続セクションを介して相互に導電接続するように構成されている。
【００１３】
通常液晶セルの電極はインジウム‐錫‐酸化物から成る。本発明による表示装置の製造は、導電体層がインジウム‐錫‐酸化物を有する場合に著しく簡単化される。これにより液晶セルの製造時に付加的な材料を使用または処理する必要がなくなる。
【００１４】
本発明の別の有利な実施形態によれば、表示装置の動作確実性を高めるために、導電体層が電気的絶縁層によってカバーされている。有利には絶縁層はガラスを有している。このガラスは例えばガラス粉末として塗布、焼結または溶融することができる。
【００１５】
液晶物質の液晶部分の損耗を回避するために、本発明の有利な実施形態により、導電体層に交流電圧が印加される。
【００１６】
特に画面の透過光照明のために、有利には、導電体層が光透過性であるように構成されている。これにより照明に使用される光源から放射される光の大部分が利用され、この場合に、例えば熱線を使用した場合に影が形成されて生じるような重大な光損失や画面の不均一な照明が生じない。
【００１７】
本発明の別の有利な実施形態により、セル前壁および／またはセル後壁がガラスプレートであるように構成されている場合、画面の透過光照明（両方のセル壁がガラスプレートである場合）が可能となるだけでなく、液晶セルの簡単で低コストな製造も可能となる。液晶画面は、前面からこの液晶画面に到来する周囲光および／またはフラッドライトにより照明可能である。このために後部領域または液晶セルの後方に配置されているレフレクタが必要である。このレフレクタは入射光を偏向させて、液晶セルの駆動領域を観察者に目視可能にする。したがって、加熱装置が光反射性である場合、前述のレフレクタの機能を引き受けることができ、特に有利である。
【００１８】
本発明の有利な実施形態によれば、加熱装置はトランスフレクタであり、このトランスフレクタは加熱装置の前面に到来する光を反射し、後面に到来する光を透過させる。これにより表示ユニットは周囲に充分な明るさがあれば、付加的な光源なしに読み取ることができ、これとは反対に周囲が暗い場合には液晶セルの後方に配置されている光源をディスプレイを見やすくためにスイッチオンすることができる。
【００１９】
特に有利には、画面が前後に並べて配置されている２つの液晶セルを有しており、これにより液晶セルの望ましくない色作用を補償することができる。このためには、２つのセルに同じ液晶物質が存在するように構成して、セルの１つをアクティブに駆動し、他のセルをパッシブに駆動するだけで充分である。しかし、前後に並べて接続されている２つの能動の液晶セルを使用して、多くの情報を表示できるようにすることもできる。
【００２０】
有利には液晶セルはＴＮセルまたはＳＴＮセルである。色補償が必要なのは特にＳＴＮセルを使用する場合である。前後に並べて配置されている２つのＳＴＮセルを使用し、一方のセルがアクティブに、他方のセルがパッシブに駆動される場合は、ＤＳＴＮセルの名称で知られている。
【００２１】
前後に並べて配置されている液晶セルの一方だけに加熱装置を設けることができる。しかし、２つのセルの液晶物質を両方とも加熱できるようにするためには、高い加熱能力が必要である。さらに、加熱装置から離れて設けられている液晶物質は、加熱装置に直接配属されている液晶物質よりも低い温度レベルを有する。２つの物質が不均一に加熱されるため、付加的に望ましくない色効果が生じることがある。したがって特に有利には、各液晶セルが加熱装置を有するように構成されている。
【００２２】
液晶セルの表面全体がディスプレイの表示領域として使用されるように構成してもよい。しかし多くの場合に、液晶セルの所定の部分領域だけが表示領域として構成されており、セルの残りの領域は絞りによってカバーされている。その場合（ディスプレイの視認性を妨害しないように）加熱装置を液晶セルの表示領域の外側に配置すると有利である。
【００２３】
本発明の別の有利な実施形態によれば、液晶セルのセルスペースに温度センサが配置されている。これにより簡単に外部の電子回路を介して液晶セルの温度特性に相応に、必要に応じた加熱装置のスイッチオンおよびスイッチオフが可能となる。
【００２４】
光学的に直列に配置された２つの液晶セルを有するＤＳＴＮセルにおいて、液晶セルの一方をディスプレイ表示のための能動のセルとして構成し、他方のセルを色補償のための受動のセルとして構成することができる。この場合に本発明の別の実施形態によれば、特に有利に、画面が能動の液晶セルと受動の液晶セルとを備えたＤＳＴＮセルを有し、加熱装置が受動の液晶セル内に設けられている。このようにして、加熱装置が表示用の液晶セルの電気的駆動に与える障害影響が生じなくなる。
【００２５】
有利にはこの場合、受動の液晶セルは前方電極および後方電極を有しており、この前方電極および後方電極は所定の電圧を印加され、画面上には明るい記号と暗い背景とが表示される（ネガティブディスプレイ）か、または暗い記号と明るい背景とが表示される（ポジティブディスプレイ）。これにより付加的な構造コストなしで（例えば周囲の明るさに依存して）そのつど良好に読み取り可能な表示手段を選択することができる。
【００２６】
【実施例】
本発明を以下に、添付の図に示されている実施例に即して詳細に説明する。
【００２７】
図１には、液晶セル１が前壁２および後壁３を有することが示されている。この液晶セルは例えばドットマトリクス画面の構成部分である。前壁２も後壁３もガラスプレートから形成されている。前壁２の後面に例えばインジウム‐錫‐酸化物から成る前方電極４が塗布されており、この前方電極は電気的な絶縁層６によってカバーされている。
【００２８】
後壁３の前面に直接に、すなわち液晶セル１の内壁側に加熱装置１１が設けられている。加熱装置１１は後壁に堆積された加熱層９から成り、この加熱層は例えばインジウム‐錫‐酸化物から形成されており、例えばガラス粉末から形成される絶縁層１０を用いて電気的に絶縁されている。加熱装置１１の絶縁層１０上に、同様にインジウム‐錫‐酸化物から形成された後方電極５が設けられており、この後方電極は絶縁層７によりカバーされている。
【００２９】
前方電極４と後方電極５との間に（絶縁層６、７を介して分離されて）液晶物質８が設けられている。液晶物質８の光透過性は、前方電極４と後方電極５の個々のセグメントの間でスイッチング可能である。接着部２５を介して液晶セル１の前壁２および後壁３が相互に接続されるだけでなく、液晶物質８がセル内部で保護される。
【００３０】
液晶セル１の後方に配置されている光源２６によりセルが照明される。このために加熱装置１１はその後面２２に到来する光を透過する。加熱装置１１の前面に到来する光ビーム、例えば周囲光２７は、加熱装置１１の前面２１で反射され、液晶物質８のスイッチングされた領域を目視可能にする。
【００３１】
図２には、前後に並べて配置された２つの液晶セル１２、１３から成るＤＳＴＮセルが示されている。同じ構成素子には同じ参照番号が付されている（以下の図でも同様である）。
【００３２】
液晶セル１２の後面に偏光子１４が配置されており、液晶セル１３の前面に偏光子１５が配置されている。液晶セル１２の前壁２および後壁３は、液晶セル１３の前壁１７および後壁１８と同様にそれぞれガラスプレートから形成されている。壁２と壁１８との間には狭い空隙２４が設けられている。
【００３３】
液晶セル１３は受動セルであり、望ましくない色効果の補償のみに使用される。したがってセル１３の液晶物質１６は概略的に駆動されていない状態で示されている。これに対して液晶セル１２は能動セルである。前方電極４のセクションと後方電極５のセクションとの間に配置されている液晶物質８は、図２の右側の領域では駆動された状態で示されており、このことは（シンボル的に示されている）印加される交流電圧により明らかである。これとは逆にセル１２の左側の領域に設けられている液晶物質は、駆動されていない状態で示されている。
【００３４】
能動の液晶セル１２には加熱装置１１が、受動の液晶セル１３には加熱装置２０がそれぞれ設けられている。加熱装置２０はセル１３の前壁１７に塗布された加熱層１９である。セル１３は駆動されないので、加熱層１９に付加的な電気的絶縁層は必要ない。これに対してセル１２の前壁２に塗布された加熱層９上には絶縁層１０が設けられており、これにより加熱層１１を前方電極４から電気的に分離することができる。
【００３５】
液晶セル１２、１３の照明は、矢印２３でシンボル化されている透過光照明装置を用いて行われる。ここで図２の右側の領域に示されている、同じ幅を有する２つの矢印からわかるように、駆動されているセル領域は光透過性であり、これに対して駆動されていないセル領域は光の透過を阻止する（図２の左側の領域の２つの矢印の幅が異なっている点を参照されたい）。
【００３６】
図３には、液晶セル１の後方電極５を有する後壁３が示されている。この液晶セルは情報を表示するために長円形の表示領域２９として構成されている。液晶セル１の表示領域２９の外側の領域は（ここでは図示されない）絞りでカバーされている。液晶セル１は例えば車両の走行速度の表示に使用され、車両のダッシュボードの計器パネルまたは計器のコンビネーションに組み込まれている。ガラスプレートから形成された矩形の後壁３の３つの角の領域に、後方電極５と同じ平面で加熱装置２８、２８'、２８''が設けられている。後壁３の第４の角の領域には、後方電極５および加熱装置２８、２８'、２８''の平面で温度センサ３０が設けられている。温度センサ３０は外部の（ここでは図示しない）電気回路を介して加熱装置２８、２８'、２８''のスイッチオンおよびスイッチオフに作用し、これにより液晶セル１のセル内部スペースは最適な動作温度で保持される。
【００３７】
図４には、ドットマトリクスディスプレイの液晶セルの、ガラスプレートから形成された前壁３９および後壁４０が示されている。前壁３９は条片形に構成された前方電極３１のほかに、電気的な接触接続のための接続領域３８を有している。前方電極３１の条片３４の間の中間スペース３３に、加熱装置９の細長いセクション３５が配置されている。前方電極３１の条片３４に対して垂直に、後壁４０上で後方電極３２の条片４１が設けられている。前壁３９の加熱装置９の細長いセクション３５と後壁４０の接続セクション３７との間のスルーホール３６は、貫通して加熱装置９内の電気的接続を行う。
【００３８】
図５には、情報表示用の能動の液晶セルと、表示装置のポジティブ／ネガティブ切換用の受動の液晶セルとを有するＤＳＴＮセルのうち、前方電極４３および後方電極４４を有する受動の液晶セル４２が簡略化されて示されている。切換スイッチ４５を用いて選択的に、エネルギ供給部４６を介して液晶セル４２の電極４３、４４にドライバ電圧が印加される（切換スイッチ４５が破線で示されている位置にある場合）か、または前方電極４３にエネルギ供給部４７の加熱電圧が印加される（切換スイッチ４５が実線で示されている位置にある場合）ことがわかる。ドライバ電圧によりＤＳＴＮセルのポジティブ／ネガティブ切換が行われる。この切換は加熱が遮断されている場合にのみ可能である。加熱装置はこの実施例では前方電極４３により構成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】加熱装置を有する液晶セルの断面図である。
【図２】加熱装置を有するＤＳＴＮセルの断面図である。
【図３】別の液晶セルの後方電極を前から見た図である。
【図４】別の液晶セルの前方電極および後方電極の斜視図である。
【図５】液晶セルを駆動するための簡単なスイッチング回路図である。
【符号の説明】
１、１２、１３、４２  液晶セル
２、１７、３９  前壁
３、１８、４０  後壁
４、３１、４３  前方電極
５、３２、４４  後方電極
６、７、１０  絶縁層
８、１６  液晶物質
９、１９  加熱層
１１、２０、２８  加熱装置
１４、１５  偏光子
２１  前面
２２  後面
２３  透過光照明装置
２４  空隙
２５  接着部
２６  光源
２７  周囲光
２９  表示領域
３０  温度センサ
３３  中間スペース
３４  条片
３５  セクション
３６  スルーホール
３７  接続セクション
４５  切換スイッチ
４６、４７  エネルギ供給部
【図１】
0004031878.tif 000002
【図２】
0004031878.tif 000003
【図３】
0004031878.tif 000004
【図４】
0004031878.tif 000005
【図５】
0004031878.tif 000006