專利名稱：液晶顯示器嵌入式薄膜加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于液晶顯示器的加熱裝置，它不僅具有一般液晶顯示器(LCD)中氧化銦錫(ITO)膜加熱器的全部功能，而且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、組裝方便、可靠性好、成本低廉、適合于大規(guī)模生產(chǎn)等一系列顯著特點(diǎn)，因此，這種薄膜加熱裝置將在需要低溫工作環(huán)境的液晶顯示器中得到廣泛應(yīng)用。
其中k11、k22、k33受溫度的影響，其值會(huì)發(fā)生變化，造成Vth的漂移。一般TN模式的TFT-LCD的Vth值是2-3V(室溫)，若工作點(diǎn)取在+40℃和-20℃兩點(diǎn)，兩者的差值就很顯著了。
第二，液晶顯示是基于液晶(LC)分子狀態(tài)的改變，因而是一種分子過程，其響應(yīng)速度要比原子過程、電子過程慢得多，無論是上升還是下降過程，都是一個(gè)由動(dòng)力克服阻力而使液晶分子狀態(tài)發(fā)生變化的過程，即使在室溫時(shí)也是如此。隨著環(huán)境溫度下降，LC的粘度加大，使得LC分子狀態(tài)改變的阻力也隨之加大，響應(yīng)速度就變得更慢。其上升時(shí)間τr及弛豫時(shí)間τd可以表示為τr＝ηid2[ε0ΔεV2-Kiiπ2]-1τd＝ηid2[Kiiπ2]-1式中，τr-為顯示器的上升時(shí)間；τd-為顯示器的弛豫時(shí)間；ηi-液晶材料的各向異性粘滯系數(shù)；d-顯示器中液晶層的厚度；Kii-LC材料的形變彈性常數(shù)。
其中，ηi是溫度的函數(shù)，隨著溫度的下降，ηi上升，τr，τd變長(zhǎng)，對(duì)彩色圖象顯示的TFT-LCD來說，當(dāng)Tr大于80ms時(shí)，圖象就會(huì)產(chǎn)生拖影，當(dāng)-2℃左右時(shí)，圖象的響應(yīng)速度就跟不上了。所以，常規(guī)的LCD若要在低溫下正常工作，就必須采用加熱器。
目前，公知的對(duì)LCD進(jìn)行加熱的方法，是在一片厚度為0.5-3.0毫米的高強(qiáng)度特種玻璃基片上，用真空蒸發(fā)或是磁控濺射的方法，生長(zhǎng)上一層半導(dǎo)體薄膜-ITO膜，經(jīng)專門工藝處理后，該層薄膜就變得清澈透明并具有一定的導(dǎo)電性，其面積電阻可控制在50～350Ω/□之間，利用其導(dǎo)電性，就可以做成LCD內(nèi)部的加熱器。
液晶顯示器模塊內(nèi)部的結(jié)構(gòu)具有一定的復(fù)雜性，它是由多個(gè)基本部分組成的，是一種非常精密、緊湊的結(jié)構(gòu)，其中LCD屏組件、背光源、驅(qū)動(dòng)及控制電路這三部分的集合稱為L(zhǎng)CD模塊組件。對(duì)LCD模塊組件來說，其內(nèi)部是由LCD顯示屏、透射式偏振器、柔性導(dǎo)電引出帶、背光源(光纖導(dǎo)光板、冷陰極燈)、高密度多路驅(qū)動(dòng)集成電路(COG)等精密部件組成，再次拆卸及組裝極易損壞這些精密部件及光學(xué)元件。若要在其內(nèi)部裝入上面提到的厚度超過0.5mm的玻璃基板ITO加熱器，就必須解決許多結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜問題，并且有可能破壞原有的光學(xué)通路，損失亮度及器件的密封性，甚至稍強(qiáng)一些的振動(dòng)和沖擊都會(huì)造成ITO玻璃加熱基片的破碎，所以，必須重新進(jìn)行模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和新的零件制造才能裝入ITO膜加熱器。這是一項(xiàng)細(xì)致、復(fù)雜及工藝要求很高的工作，費(fèi)用高、成品率低，而且產(chǎn)品的可靠性也不高，所以，現(xiàn)有的這種LCD加熱技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中就受到很大限制。
本實(shí)用新型的目的可以通過以下措施來達(dá)到一種液晶顯示器嵌入式薄膜加熱裝置，其特征是由絲狀金屬電極2夾持在上、下基板4、1之間，在上、下基板4、1之間充填有透明光學(xué)膠3構(gòu)成的薄膜加熱器10，均光擴(kuò)散膜5放置在薄膜加熱器10的前端。
本實(shí)用新型的目的還可以通過以下措施來達(dá)到上、下基板4、1、透明光學(xué)膠3、均光擴(kuò)散膜5為厚度小于0.2mm的薄膜；上、下基板4、1均光擴(kuò)散膜5對(duì)可見光是透明的；薄膜加熱器10嵌裝在液晶顯示器中的LCD屏8與CCFL導(dǎo)光板12之間。
薄膜加熱器10嵌裝在薄層導(dǎo)光板17的背部；薄膜加熱器10背對(duì)LCD屏8的部分，配置有紅外反射膜層14及絕熱保溫膜層15。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)主要由以下7部分組成1.下基板1和上基板4厚度不超過0.1mm，光透過率大于92％，工作溫度不低于150℃的無機(jī)或有機(jī)薄膜。其功能為電極結(jié)構(gòu)支撐及均勻?qū)?、散熱?br> 2.透明光學(xué)膠3透光率大于98％，工作溫度不低于180℃，厚度不超過0.1mm。用于固化絲狀金屬電極2和對(duì)接上、下基板4、1。
3.均光擴(kuò)散膜5
一種LCD專用的光學(xué)膜，對(duì)某種特定波長(zhǎng)的光具有增透、擴(kuò)散和均光的作用，膜層厚度不超過0.1mm，工作溫度不得低于150℃，根據(jù)不同種類LCD的具體情況，可采用單層、雙層或多層結(jié)構(gòu)。
4.金屬電極采用絲狀金屬電極2，制做工藝上可采用印刷法、光刻法(金屬電極光蝕法)及線圈繞制法等工藝方法制做，或淀積在下基板1的薄膜上，絲狀金屬電極2線徑的大小應(yīng)由LCD模塊所需的加熱功率大小和電極金屬材料的電阻率來確定。線徑粗，在一定電壓下加熱功率就容易做得大，而且薄膜加熱器10的制做工藝也相應(yīng)簡(jiǎn)單些，缺點(diǎn)是對(duì)均光擴(kuò)散膜5的要求更高，容易降低光透過率，一般應(yīng)選擇在10到60微米之間為佳。合金絲電極6的引出，應(yīng)采用點(diǎn)焊的方法。
5.紅外反射膜層14采用對(duì)紅外線反射率很高的光亮鏡面鋁箔薄膜19，在鋁箔薄膜19的兩面敷以有機(jī)薄膜做為保護(hù)層，防止長(zhǎng)期高溫使用后膜層氧化。
6.絕熱保溫膜層15選用導(dǎo)熱系數(shù)低的薄膜材料20做為絕熱保溫膜層15。陶瓷基板、石英玻璃基片、云母片、尼龍膜、空氣等都在可考慮的范圍。絕熱保溫膜層15厚度最好控制在0.5-1mm以內(nèi)，切忌太厚。
紅外反射膜層14和絕熱保溫膜層15可分別制做，也可做在一起成為一體化結(jié)構(gòu)，其具體制做結(jié)構(gòu)分別見圖7、圖8和圖9。
7.溫度傳感器16采用片狀微型有源集成傳感器，它具有可靠性高、溫控精度高(溫控誤差不大于±0.5℃)、可任意設(shè)置溫度控制點(diǎn)及可編程控制的優(yōu)點(diǎn)。也可采用其它類型的傳感器。當(dāng)采用長(zhǎng)線傳輸傳感量時(shí)，應(yīng)采取屏蔽措施，防止電磁干擾(EMI)引起溫度控制器產(chǎn)生誤動(dòng)作。
本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、加熱均勻性好、可靠性高、壽命長(zhǎng)。
2、組裝方便、適合批量生產(chǎn)。
3、制做工藝簡(jiǎn)單、成本低廉。
4、可任意調(diào)整加熱功率，不受用戶電源電壓限制。
5、適用于任意尺寸、任意型號(hào)及規(guī)格的各類需低溫工作的液晶顯示器，突破了現(xiàn)有技術(shù)在應(yīng)用中受到的各種限制，大大增加了應(yīng)用的靈活性。
圖2是本實(shí)用新型透明薄膜加熱器結(jié)構(gòu)示意A-A剖視圖。
圖3是本實(shí)用新型前置嵌入式組裝結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖3的另一種組裝方式。
圖5是本實(shí)用新型后置嵌入式組裝結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本實(shí)用新型在反射式LCD中的組裝結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是本實(shí)用新型中的紅外反射膜層結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是本實(shí)用新型中的絕熱保溫膜層結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是本實(shí)用新型中的紅外反射膜層和絕熱保溫膜層的一體化結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖2所示，上基板4、下基板1、絲狀金屬電極2、透明光學(xué)膠3和合金絲電極6就構(gòu)成了薄膜加熱器10。在上、下基板4、1之間，充填有透明光學(xué)膠3，用于固化絲狀金屬電極2和對(duì)接上、下基板4、1。均光擴(kuò)散膜5放置在薄膜加熱器10的前端，用于消除絲狀金屬電極2產(chǎn)生的陰影效應(yīng)，根據(jù)不同種類LCD的具體情況，可采用單層、雙層或多層結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，這是本實(shí)用新型的典型組裝結(jié)構(gòu)，薄膜加熱器10嵌裝在LCD屏8；LCD檢偏器7，LCD起偏器9和CCFL導(dǎo)光板12及LCD多層光學(xué)擴(kuò)散膜11之間，此種結(jié)構(gòu)的加熱效率為最高。在CCFL反光板13的背部，應(yīng)配裝有紅外反射膜層14，用于反射薄膜加熱器10產(chǎn)生的熱量，節(jié)省能量。
如圖4所示，這是圖3的另一種組裝方式。
如圖5所示，這是本實(shí)用新型后置嵌入式組裝結(jié)構(gòu)方式，它與圖3、圖4的不同之處在于薄膜加熱器10的位置不在LCD屏8與CCFL導(dǎo)光板12之間，而是在薄層導(dǎo)光板17的后部。這是因?yàn)榭紤]到對(duì)于反射型LCD和導(dǎo)光板厚度≤3-5mm的LCD來說，薄膜加熱器10產(chǎn)生的熱量經(jīng)過一定的時(shí)間滯后效應(yīng)，可以通過薄層導(dǎo)光板17大部份傳導(dǎo)至LCD屏面上，所以薄膜加熱器10也可以按照?qǐng)D5和圖6的結(jié)構(gòu)方式(后置式)進(jìn)行安裝。此時(shí)對(duì)加熱用絲狀金屬電極2的粗細(xì)和形狀無上述特殊要求，對(duì)上、下基板4、1也無上述透光率限制，光學(xué)膠3和均光擴(kuò)散膜5都可簡(jiǎn)化處理，即可不考慮光學(xué)透過率等復(fù)雜的光學(xué)問題。這種組裝結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有三一是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、容易制做，二是冷啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、加熱效率低、功耗較大(不含反射型LCD)，三是光透過率高，無亮度損失。具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)結(jié)合用戶的需求，妥善處理。
如圖6所示，這是本實(shí)用新型在反射式LCD中的組裝結(jié)構(gòu)示意圖，薄膜加熱器10安裝在反射式偏振器18的后部，由于反射式LCD模塊結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單(不含CCFL和導(dǎo)光板12、薄層導(dǎo)光板17)，所以組裝就相對(duì)容易，圖中15為模塊最外部的絕熱保溫膜層，具有保溫節(jié)能作用。
如圖7所示，這是本實(shí)用新型中的紅外反射膜層14結(jié)構(gòu)示意圖，采用對(duì)紅外線反射率很高的光亮鏡面鋁箔薄膜19為紅外反射面，其作用是不使模塊內(nèi)部薄膜加熱器10產(chǎn)生的紅外線向外界輻射，降低能量損耗。在鋁箔薄膜19的兩面用光學(xué)膠3固化，上、下基板4、1做為保護(hù)層，防止長(zhǎng)期使用后膜層氧化。
如圖8所示，這是本實(shí)用新型中的絕熱保溫膜層15結(jié)構(gòu)示意圖，其作用是切斷模塊內(nèi)部薄膜加熱器10產(chǎn)生的熱量向外界傳導(dǎo)，降低能量損耗。應(yīng)選用導(dǎo)熱系數(shù)低的薄膜材料20做為絕熱膜層。絕熱保溫膜層15厚度最好控制在0.5-1mm以內(nèi)，切忌太厚。
如圖9所示，這是本實(shí)用新型中的紅外反射膜層14和絕熱保溫膜層15的一體化結(jié)構(gòu)示意圖，在實(shí)際設(shè)計(jì)和制做中，應(yīng)根據(jù)不同LCD模塊的具體情況來決定是否采用這種一體化結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1.一種液晶顯示器嵌入式薄膜加熱裝置，其特征是由絲狀金屬電極(2)夾持在上、下基板(4)、(1)之間，在上、下基板(4)、(1)之間充填有透明光學(xué)膠(3)構(gòu)成的薄膜加熱器(10)，均光擴(kuò)散膜(5)放置在薄膜加熱器(10)的前端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器嵌入式薄膜加熱裝置，其特征是上、下基板(4)、(1)、透明光學(xué)膠(3)、均光擴(kuò)散膜(5)為厚度小于0.2mm的薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液晶顯示器嵌入式薄膜加熱裝置，其特征是上、下基板(4)、(1)均光擴(kuò)散膜(5)對(duì)可見光是透明的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器嵌入式薄膜加熱裝置，其特征是薄膜加熱器(10)嵌裝在液晶顯示器中的LCD屏(8)與CCFL導(dǎo)光板(12)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器嵌入式薄膜加熱裝置，其特征是薄膜加熱器(10)嵌裝在薄層導(dǎo)光板(17)的背部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、4或5所述的液晶顯示器嵌入式薄膜加熱裝置，其特征是薄膜加熱器(10)背對(duì)LCD屏(8)的部分，配置有紅外反射膜層(14)及絕熱保溫膜層(15)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種液晶顯示器嵌入式薄膜加熱裝置，由于將玻璃基板ITO膜改換成耐高溫的多層有機(jī)薄膜，它具有不怕彎拆、耐沖擊振動(dòng)的加固特性，組合薄膜層的厚度不超過0.45mm，這對(duì)嵌入式安裝來說是最大的優(yōu)點(diǎn)。該薄膜加熱裝置，其特征是由絲狀金屬電極2夾持在上、下基板4、1之間，在上、下基板4、1之間充填有透明光學(xué)膠3構(gòu)成的薄膜加熱器10，均光擴(kuò)散膜5放置在薄膜加熱器10的前端。
文檔編號(hào)G02F1/13GK2534609SQ0221920
公開日2003年2月5日 申請(qǐng)日期2002年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月8日
發(fā)明者余雷 申請(qǐng)人:信息產(chǎn)業(yè)部電子第五十五研究所, 余雷