專利名稱：一種液晶顯示器加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于液晶顯示器或LCD的加熱器，特別是涉及一種ITO加熱器。
該方案是昂貴的，因為整個環(huán)境必需被加熱到LCD所需的工作溫度，及在任何時刻難以被控制。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于液晶顯示器(LCD)的加熱器，其特征在于一種適于使用在LCD中的補(bǔ)償單元；加熱器；及該加熱器被埋設(shè)在補(bǔ)償單元中。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種液晶顯示器，包括用于光調(diào)制的有效液晶單元，其特征在于一種用于光學(xué)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償單元，它包括兩個襯底及在它們之間的液晶；加熱器，該加熱器包括施加在一個襯底上的透明導(dǎo)電層；及補(bǔ)償單元還包括導(dǎo)電間隔裝置，用于同時地保持所需單元間隙及均衡兩個襯底之間的電位。
因此使用本發(fā)明就可能在LCD顯示器的內(nèi)部提供熱的產(chǎn)生。
實際上，對于加熱器允許有一些“溫升”時間，以使整個顯示器加熱到所需溫度。
該顯示器可包括雙STN(DSTN)顯示器，后者具有適用于光學(xué)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償單元。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種裝置，它包括如以上所定義的LCD顯示器。
該裝置可被安裝在機(jī)動車，例如汽車中，盡管卡車，敞蓬載重車，帶蓬載重車，摩托車，船，艇或飛機(jī)也可使用這種裝置。
參照附圖，在
圖1至3及5中表示出一種用于電氣或電子元件的加熱器1，這種電氣或電子元件例如為液晶顯示器(LCDs)，亦如圖4中的DSTN顯示器2，加熱器1包括襯底3，在該襯底上施加了一個透明導(dǎo)電材料層4，在圖示實施例中該導(dǎo)電材料為銦錫氧化物(ITO)；及導(dǎo)電地固定在該導(dǎo)電材料層的寬度上并延伸到外部的電極5，用于與電源(未示出)連接。于是，電極5具有伸出部分6，用于直接地或通過導(dǎo)線與交變施加電壓的電源相連接，以便激勵加熱器產(chǎn)生熱。電極5是實質(zhì)上平行的，由此提供均勻的熱分布。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，襯底適于由玻璃組成及為透明的。在該襯底上帶圖案或不帶圖案地涂有導(dǎo)電且透明的銦錫氧化物(ITO)。然后在該導(dǎo)電的ITO表面粘上兩個導(dǎo)電的電極(例如金屬條或桿，或柔性的印刷電路)。在ITO表面上施加導(dǎo)電粘劑7(例如傳統(tǒng)的各向異性導(dǎo)電膜或?qū)щ娔z)。這些粘劑通常被切成長條，它被放置在直角狀、適合為矩形的襯底的對立邊緣上。電極5的寬度通常在1.5mm及4mm之間及其長度為襯底3的寬度或ITO涂層4的寬度。這些長的電極可由保護(hù)及絕緣材料8(例如硅樹脂(silicone))覆蓋，以使連接處免受潮濕。導(dǎo)電電極伸出到襯底以外或借助與連接導(dǎo)線的焊接被加長而得以延伸。導(dǎo)電電極5的加長延伸部分6被連接到電源電壓上(DC或AC，最好為AC方波)。當(dāng)施加電壓時，ITO通過電阻功率損耗被加熱。
顯示器的溫升速率依賴于對ITO加熱器的導(dǎo)電電極所施加的電壓及波形。當(dāng)ITO表面的電壓(及由此功率)升高或ITO的電阻下降時，使溫度上升到所需值的“溫升”時間變短。另一方面，對于流過電極、導(dǎo)電粘劑及ITO膜的最大電流具有其固有極限。該極限值取決于導(dǎo)電粘劑的面積及從電極流到ITO表面的電流的臨界電流密度(由導(dǎo)電粘劑內(nèi)部的導(dǎo)電粒子的密度決定)。
現(xiàn)在參照圖4，它表示一種典型的雙STN(DSTN)液晶顯示器2。該顯示器通常包括上及下偏振鏡9，10及夾在其中間的補(bǔ)償單元(dummy cell)11及有效單元(active cell)12，每個單元包括一對透明襯底13及其中間的液晶層14。設(shè)有一個周邊環(huán)氧樹脂密封15，它帶有在補(bǔ)償及有效單元邊緣上的導(dǎo)電隔片及密封住透明襯底13之間的液晶層14。
DSTN的主要應(yīng)用是機(jī)動車的儀表盤或顯示盤。機(jī)動車的冷環(huán)境極大地降低了液晶顯示器的光學(xué)性能及增加了響應(yīng)時間。因為它的溫度依賴性，該顯示器最好被保持在適合的溫度上。
在實施本發(fā)明的LCDs中，這是通過結(jié)合一個內(nèi)部ITO加熱器將顯示器保持在適合溫度上來實現(xiàn)的。
對于DSTN顯示器，補(bǔ)償單元的一個透明襯底被用作ITO加熱器，參見圖5，在此情況下，當(dāng)ITO加熱器被接通電源(ON)，在補(bǔ)償單元的上襯底的ITO及下襯底之間可能有某些電位差。這將使補(bǔ)償單元的光學(xué)補(bǔ)償作用變差。該現(xiàn)象被稱為“誤觸發(fā)”。導(dǎo)電環(huán)氧樹脂或混有某些導(dǎo)電隔離件的環(huán)氧樹脂用于其中設(shè)有ITO加熱器的該補(bǔ)償單元。該導(dǎo)電的周邊環(huán)氧樹脂用于均衡兩個透明襯底的電位，以使得誤觸發(fā)的出現(xiàn)減至最少。它亦可被用來保持所需的均勻單元間隙。對于保證使補(bǔ)償單元用于加熱元件，具有兩個要點。第一要點是，電極及決定最大電流的ITO表面之間的導(dǎo)電粘劑。第二要點是，在補(bǔ)償單元的兩個玻璃襯底之間的周邊導(dǎo)電環(huán)氧樹脂，它用于消除誤觸發(fā)及改善抗EMI(電磁干擾)性能。為了保證加熱電流主要在ITO加熱器涂層上流過，涂在另一襯底上的ITO的層電阻率被選擇得比ITO加熱器的電阻率大得多。大于10∶1的比率將是合適的。該設(shè)計還保證了在ITO電極之間不可能開路，因為大的電流流過導(dǎo)電隔片。為了縮短“溫升”時間，需要ITO加熱器消耗大的功率。因此在ITO加熱器中需要流過較大的能經(jīng)受的電流。當(dāng)接觸區(qū)域或?qū)щ娬硠┑呐R界電流密度增大時，能經(jīng)受的電流增大。對于導(dǎo)電環(huán)氧樹脂，我們可增加環(huán)氧樹脂中的導(dǎo)電隔片的密度或使用不對稱的電阻率。這意味著，一個襯底具有大ITO電阻率，以使得流過導(dǎo)電環(huán)氧樹脂的電流下降很多。當(dāng)顯示器被加熱到所需溫度時，僅需要小的功率來補(bǔ)償環(huán)境致冷的熱損耗。
因此，在以上參照附圖所描述的ITO加熱器1及DSTN顯示器中，該ITO加熱器的組成為一個被涂在襯底(例如玻璃襯底)上的(帶圖案或不帶圖案的)透明ITO層；一對導(dǎo)電電極(例如金屬條或桿，或柔性印刷電路)，它通過某種導(dǎo)電粘劑、如各向異性導(dǎo)電膜(ACF)或?qū)щ娔z被粘在ITO表面上。這些導(dǎo)電電極直接地或通過一些金屬導(dǎo)線連接到電壓電源。這些暴露的導(dǎo)電電極可被某些保護(hù)及絕緣材料如硅樹脂(silicone)覆蓋。當(dāng)將導(dǎo)電電極連接到ITO表面上時，使用導(dǎo)電粘劑比在ITO表面上使用導(dǎo)電夾的優(yōu)越性在于，前種方法具有更好的粘性，更小的歐姆壓降，及更重要的是ITO表面上的電流密度將在整個接觸區(qū)域中更均勻。對于雙STN(DSTN)的情況這是尤其重要的，在此情況下加熱器通常被放置在補(bǔ)償單元的一個內(nèi)表面或兩個內(nèi)表面上。這就保證了，電流通量低于一定閾值，結(jié)果是不會有使光學(xué)補(bǔ)償變差的誤觸發(fā)。電極及ITO表面之間的粘接可通過附加夾持來增強(qiáng)。通常在ITO加熱器上施加交變電壓，以加熱顯示器。
將其溫度升高到期望量值上所需要的“溫升”時間主要依賴于施加的電壓及波形，ITO加熱器的電阻，透明襯底的質(zhì)量，顯示器及環(huán)境之間的溫度差?！皽厣睍r間愈短，所需功率愈大。但是，電流不能超過一定的閾值。該極限電流值主要由導(dǎo)電粘劑的最大容許負(fù)荷來決定。作為其結(jié)果，對于一個給定的ITO電阻率升高一定溫度將具有一個最小溫升時間。
雖然本發(fā)明可應(yīng)用于普遍的情況，但較詳細(xì)的說明是對應(yīng)用于機(jī)動車的雙STN(縮寫為DSTN)構(gòu)型作出的。一個DSTN的組成為兩個偏振鏡，兩個液晶層及四個透明襯底(兩個透明襯底與一個液晶層構(gòu)成起光調(diào)制作用的有效層，及另外兩個透明襯底與一個液晶層構(gòu)成起光學(xué)補(bǔ)償作用的補(bǔ)償層)。其概要圖表示在圖4中。當(dāng)ITO加熱器被結(jié)合到DSTN中時，必需考慮襯底尺寸及ITO電阻率方面的一些少量的調(diào)整。其概要地表示在圖5中，補(bǔ)償單元起光學(xué)補(bǔ)償作用及有效單元則為光調(diào)制機(jī)構(gòu)。
還可以理解，用于將電極直接地及電短接地連接到ITO表面上所使用的膠也可以是除各向異性導(dǎo)電膜(ACF)以外的任何有效的導(dǎo)電膠。并且，這些電極可位于ITO表面上除如圖示的邊緣處以外的任何適合位置上。于是，它們可位于一個矩形襯底的兩個對立的短邊緣或兩個對立的長邊緣上。在ITO表面上產(chǎn)生出電阻的熱量，其功率取決于ITO加熱器的電阻及在ITO加熱器的電極上所施加的電壓及波形。對一個DSTN的補(bǔ)償單元的ITO表面的電阻率合適地選擇，以使得從該補(bǔ)償單元的一個透明襯底流到另一透明襯底的電流是安全的及低于周邊導(dǎo)電環(huán)氧樹脂所容許的臨界值。此外，對ITO加熱器的導(dǎo)電粘劑進(jìn)行選擇，以使得從ITO導(dǎo)電電極流到ITO表面的電流是安全的及導(dǎo)電環(huán)氧樹脂所容許的。這就保證了在使用時加熱器及DSTN的結(jié)構(gòu)整體性。襯底的尺寸可被調(diào)整，以允許電極5的布置。
保護(hù)及絕緣材料被用來覆蓋及保護(hù)ITO加熱器的導(dǎo)電電極。在用于DSTN顯示器的情況下，當(dāng)ITO加熱器被通電時，這種顯示器被證實在光學(xué)補(bǔ)償方面無誤觸發(fā)，此外，這種顯示器表現(xiàn)出改善的抗電磁干擾(EMI)性能。
使用本發(fā)明，由于ITO加熱元件被埋設(shè)在DSTN顯示器的補(bǔ)償單元內(nèi)部，沒有ITO被暴露在任何潮濕及空氣中(或是單元內(nèi)部的封裝及被液晶覆蓋，或是在電接觸區(qū)域上被保護(hù)及絕緣材料所覆蓋)。整個DSTN具有良好的抵抗苛刻環(huán)境的可靠性。換一種方式來說，ITO表面被插放在補(bǔ)償LCD單元的內(nèi)部，以致在使用中不會有由周圍大氣如潮濕及空氣的作用引起的侵蝕。因此該ITO表面是被埋設(shè)在DSTN的補(bǔ)償LCD單元的內(nèi)部。
不需要附加的具有ITO涂層的透明襯底。這種ITO加熱器的插設(shè)在成本上是極有效益的。補(bǔ)償單元的疊層中的環(huán)氧樹脂是導(dǎo)電的(用于均衡z方向上兩個ITO表面的電位)，以致不會有誤觸發(fā)。導(dǎo)電電極及ITO表面之間的電接觸可通過附加的機(jī)械裝置、如緊固夾(未示出)進(jìn)一步地增強(qiáng)。Varitronix的發(fā)明的像素間隔可被保持很細(xì)小及可用于高分辨率的顯示器中。
還可以理解，根據(jù)本發(fā)明的加熱器可被放置在LCD的任何表面上，例如其內(nèi)側(cè)或外側(cè)，無論與液晶層接觸還是不接觸。
權(quán)利要求
1.一種用于液晶顯示器(LCD)的加熱器，其特征在于一種適于使用在LCD(2)中的補(bǔ)償單元(11)；加熱器(1)；及該加熱器(1)被埋設(shè)在補(bǔ)償單元(11)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的加熱器，其特征在于該加熱器(1)包括銦錫氧化物(ITO)加熱器。
3.液晶顯示器，包括用于光調(diào)制的有效液晶單元，其特征在于一種用于光學(xué)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償單元(11)，它包括兩個襯底(13)及在它們之間的液晶(14)；加熱器(1)，該加熱器包括施加在一個襯底上的透明導(dǎo)電層；及補(bǔ)償單元(11)還包括導(dǎo)電間隔裝置(15)，用于同時地保持所需單元間隙及均衡兩個襯底(13)之間的電位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的LCD，其特征在于兩個用于加熱器(1)的導(dǎo)電電極(5)，每個電極位于該導(dǎo)電層各個對立的邊上及通過導(dǎo)電粘劑(7)固定在該層上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的LCD，其特征在于導(dǎo)電粘劑(7)包括各向異性的導(dǎo)電膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的LCD，其特征在于導(dǎo)電粘劑(7)包括導(dǎo)電膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項的LCD，其特征在于每個電極(5)包括一個延長的金屬電極；及這些電極包括實質(zhì)上平行的電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的LCD，其特征在于每個金屬電極(5)包括一個金屬條或桿。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8中任一項的LCD，其特征在于每個電極(5)包括柔性的印刷電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求4至9中任一項的LCD，其特征在于每個電極(5)包括一個熱封(heat seal)。
11.根據(jù)權(quán)利要求4至10中任一項的LCD，其特征在于一種用于電極的保護(hù)涂層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的LCD，其特征在于在ITO加熱器(1)表面及導(dǎo)電電極(5)之間增強(qiáng)電接觸的機(jī)械裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的加熱器，其特征在于用于電極(5)的保護(hù)及絕緣涂層。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的加熱器，其特征在于該涂層包括硅樹脂(silicone)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項的加熱器，其特征在于該機(jī)械裝置包括機(jī)械的夾或夾持裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求4至15中任一項的加熱器，其特征在于粘劑(7)具有結(jié)合在其中的導(dǎo)電粒子。
17.根據(jù)權(quán)利要求3至16中任一項的LCD，其特征在于加熱器(1)的襯底包括補(bǔ)償單元(11)的透明襯底。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的LCD，其特征在于加熱器(1)包括補(bǔ)償單元(11)的上(在圖示方向上)襯底。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的LCD，其特征在于加熱器(1)包括補(bǔ)償單元(11)的下(在圖示方向上)襯底。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的LCD，其特征在于加熱器(1)包括補(bǔ)償單元(11)的上及下(在圖示方向上)襯底。
21.根據(jù)權(quán)利要求17至20中任一項的LCD，其特征在于補(bǔ)償單元(11)的透明襯底及加熱器(1)通過周邊導(dǎo)電粘劑形成疊層。
22.根據(jù)權(quán)利要求3至21中任一項的LCD，其特征在于該粘劑包括環(huán)氧樹脂。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的LCD，其特征在于該粘劑包括環(huán)氧樹脂及導(dǎo)電隔離件。
24.根據(jù)權(quán)利要求23或24的LCD，其特征在于該環(huán)氧樹脂包括高電阻率的導(dǎo)電環(huán)氧樹脂。
25.根據(jù)權(quán)利要求17至24中任一項的LCD，其特征在于加熱器(1)的襯底包括玻璃。
26.根據(jù)權(quán)利要求17至25中任一項的LCD，其特征在于加熱器(1)與液晶(14)相接觸。
27.根據(jù)權(quán)利要求17至26中任一項的LCD，其特征在于電極(5)與電源相連接。
28.根據(jù)權(quán)利要求3至27中任一項的LCD，其特征在于加熱器(1)包括銦錫氧化物(ITO)加熱器。
29.根據(jù)權(quán)利要求17至28中任一項的液晶顯示器，其特征在于該顯示器包括一個用于光調(diào)制的有效液晶單元(12)及用于光學(xué)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償單元(11)，該補(bǔ)償單元包括兩個襯底(13)及在它們之間的液晶(14)，在補(bǔ)償單元(11)的一個襯底上形成加熱器(1)的透明導(dǎo)電層，其中補(bǔ)償單元(11)還包括導(dǎo)電間隔裝置(15)，用于同時地保持所需單元間隙及均衡兩個襯底之間的電位。
30.一種裝置，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求3至29中任一項的LCD。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其特征在于它被安裝在機(jī)動車中。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于液晶顯示器(2)、典型用于DSTN顯示器的IT0加熱器(1),該顯示器包括用于光調(diào)制的有效液晶單元(12),其特征在于:一個用于光學(xué)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償單元(11),它包括兩個襯底(13)及在它們之間的液晶(14);一個加熱器(1),該加熱器包括施加在一個襯底上的透明導(dǎo)電層;及補(bǔ)償單元(11)還包括導(dǎo)電間隔裝置(15),用于同時地保持所需單元間隙及均衡兩個襯底(13)之間的電位。
文檔編號G02F1/1347GK1351464SQ01134418
公開日2002年5月29日 申請日期2001年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月31日
發(fā)明者何基培, 李澤康, 羅英樑, 梁澄川 申請人:瓦林特利吉特(Bvi)有限公司, 泰倫斯·萊斯利·約翰遜