JP3243273B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば投射型に適す
るアクティブマトリクス型の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高精細、高機能な液晶表示装置を
実現するべく、スイッチング素子として、例えば薄膜ト
ランジスタを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装
置の開発が進められている。このような液晶表示装置の
使用例として、１００インチ程度の大画面を達成する投
射型の表示装置が注目されている。この投射型の表示装
置は、光源光を赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の３色に分割
し、この分割された光を、各色毎に用意されたアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置の対応する部分に通し、さ
らに、これら各アクティブマトリクス型液晶表示装置を
通過した光を再び合成し、投射するものである。

【０００３】このような用途に用いられるアクティブマ
トリクス型の液晶表示装置は、明るさの確保および液晶
表示装置自体の小形化が要求されるため、多結晶シリコ
ンを用いた液晶表示装置が適している。すなわち、多結
晶シリコンを用いた液晶表示装置は、画素部の薄膜トラ
ンジスタの小形化や開口率の確保が可能で、しかも、駆
動回路を同一基板上に形成可能なためである。

【０００４】ここで、実際に投射型として構成される場
合、液晶表示装置には高輝度の光源光が照射されるため
駆動回路部分や薄膜トランジスタが高温となり、これら
駆動回路部分や薄膜トランジスタの熱的特性劣化が問題
となる。

【０００５】特に、液晶表示装置が小形化され、液晶表
示装置のサイズが２〜３インチになると、高輝度光源の
光が集光されると共に、ガラス基板の熱伝導率が約１W/
m・kと悪いために、熱による影響が大きくなる。さら
に、駆動回路部分は、所定の表示機能を維持するべく常
時高速動作するので、発熱も大きく、放熱対策が必要と
なる。

【０００６】従来、光に対する対策として、画素部につ
いては、対向電極を設けた電極基板側に格子状の遮光層
を設け、また、駆動回路部に対しては、外付けの金属製
の遮光板等を用いて遮光を行なっている。

【０００７】しかし、遮光板を設けることは、遮光板の
コストが新たに生じると共に、密着して取り付けなけれ
ばならないため構造が複雑となり、製造コストが上昇す
る。このため、構造の簡素化が望まれている。

【０００８】基板上に形成された駆動回路部を遮光する
構成としては、たとえば特開昭６４−２５１３２号公報
に記載された構成がある。この特開昭６４−２５１３２
号公報記載の構成は、図３で示すように、駆動回路11を
形成した基板12の、駆動回路11と対向する両側に遮光層
13を設けたものである。

【０００９】このように、対向部分に遮光層13を設ける
ものは従来からあるが、遮光層13を設けただけでは、駆
動回路11部や画素部分の効率良い放熱は困難であり、熱
対策上は不充分である。

【００１０】また、多結晶シリコンを用いた液晶表示装
置では、画素用の薄膜トランジスタを形成する際に、駆
動回路も多結晶シリコンによって同時に形成することが
でき、アモルファスシリコンの薄膜トランジスタを用い
たもののように、外付けの駆動用半導体チップを接続す
る必要はない。しかし、多結晶シリコンを用いた液晶表
示装置は、アモルファスシリコンの薄膜トランジスタを
用いたものに比べ、画素トランジスタのゲート絶縁破壊
が生じやすいという問題がある。すなわち、アモルファ
スシリコン型のものは、薄膜プロセス時に駆動回路部を
ゲート走査線および信号線の先端部に同時に形成しない
ため、これらゲート走査線および信号線を液晶表示装置
としての完成時まで、電気的にショートしておくことが
でき、製造中に生じる静電破壊を防止できるためであ
る。

【００１１】そして、この静電破壊は、薄膜プロセスに
おいてプラズマにさらされたり、作業者の取扱いにより
生じる。特に、現在、量産対応が容易なポリイミド等を
用いた液晶配向膜を塗布し、ラビングしてプレチルト角
を付与する工程では、絶縁物であるポリイミドを布等で
こするため容易に静電気が発生し、薄膜トランジスタの
破壊が生じてしまうという問題がある。したがって、こ
の静電破壊に対する対策も必要となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の液
晶表示装置では、駆動回路部等における効率良い放熱が
充分に行なわれておらず、熱対策上問題がある。

【００１３】また、製造工程において生じる静電気に対
する対策も充分でなく、その改善が望まれている。

【００１４】本発明の目的は、少なくとも駆動回路用の
多結晶シリコン薄膜トランジスタでの効率良い放熱が可
能となり、駆動回路用の多結晶シリコン薄膜トランジス
タの熱的劣化や、誤動作などを防止できる液晶表示装置
を提供すると共に、製造工程における静電対策を加えた
液晶表示装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１の電極基
板と、この第１の電極基板に対向する第２の電極基板
と、前記第１の電極基板および前記第２の電極基板間に
挟持された液晶組成物とを備え、前記第１の電極基板
は、透明絶縁基板上にそれぞれ複数の走査線および信号
線をマトリクス状に配置し、これら走査線および信号線
の各交点には前記走査線および信号線からの信号入力に
よりオン動作する画素用の多結晶シリコン薄膜トランジ
スタおよびこの画素用の多結晶シリコン薄膜トランジス
タに接続された画素電極をそれぞれ設け、周縁部には前
記走査線および信号線を駆動する駆動回路用の多結晶シ
リコン薄膜トランジスタをそれぞれ設け、前記第２の電
極基板は、透明絶縁基板上に対向電極を設けた液晶表示
装置において、前記第１の電極基板の前記第２の電極基
板と対向する面側で駆動回路用の多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタ上に、絶縁層を介して熱伝導層を形成し、こ
の熱伝導層の少なくとも一部を外周部に導出した導出部
を有するとともに、前記熱伝導層の少なくとも一部は前
記絶縁層を介して前記画素用の多結晶シリコン薄膜トラ
ンジスタ上に位置するように延長形成されたものであ
る。

【００１６】

【作用】本発明は、複数の走査線および信号線がマトリ
クス状に配置され、これら走査線および信号線の交点に
画素用の多結晶シリコン薄膜トランジスタおよび画素電
極がそれぞれ設けられ、周縁部には駆動回路用の多結晶
シリコン薄膜トランジスタが設けられた第１の電極基板
の第２の電極基板と対向する面側で駆動回路用の多結晶
シリコン薄膜トランジスタ上に、絶縁層を介して熱伝導
層を形成し、この熱伝導層の少なくとも一部を外周部に
導出した導出部を有するとともに、熱伝導層の少なくと
も一部を絶縁層を介して画素用の多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタ上に位置するように延長形成したので、第１
の電極基板内の、特に発生熱量の多い駆動回路用の多結
晶シリコン薄膜トランジスタの熱を効率良く外部に放熱
でき、駆動回路用の多結晶シリコン薄膜トランジスタな
どの熱的特性劣化や誤動作等を防止できる。また、第１
の電極基板上の画素用および駆動回路用の多結晶シリコ
ン薄膜トランジスタなどを形成する一連の形成工程で熱
伝導層を形成できる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の液晶表示装置の一実施例を図
面を参照して説明する。

【００１８】まず、アクティブマトリクス型の液晶表示
装置21の基本的構造を図１を参照して説明する。

【００１９】この液晶表示装置21の、周縁部および周縁
部近くの１画素分を示している。図１において、22はス
イッチングアレイが構成される第１の電極基板で、この
第１の電極基板22には第２の電極基板23が対向して設け
られ、これら第１の電極基板22および第２の電極基板23
間に液晶組成物24が挟持されている。

【００２０】そして、第１の電極基板22は、透明絶縁基
板としてのガラス基板25上に、各画素用スイッチング素
子としての多結晶シリコンの薄膜トランジスタ26aと、
図示しない交差する方向にマトリクス状に配置されて走
査線または信号線用の駆動回路としての多結晶シリコン
の薄膜トランジスタ26bとを設けている。また、画素用
の薄膜トランジスタ26aは、第１の電極基板22の表示領
域内に各画素毎に設けられる。一方、駆動回路用の薄膜
トランジスタ26bは、表示領域に対する周縁部に位置
し、ＸおよびＹ方向に配置された走査線または信号線の
端部と個別に接続する。

【００２１】また、各薄膜トランジスタ26a,26bは、多
結晶シリコン27a,27b上に形成されるもので、周知のよ
うにゲート電極28a,28b、ドレイン電極29a,29b、ソース
電極30a,30bからなる。

【００２２】ここで、各画素用の薄膜トランジスタ26a
は、図示しないゲート走査線および補助容量線とそれぞ
れ接続しているが、これらは低抵抗の多結晶シリコン
膜、金属もしくは金属シリサイドで形成する。また、ド
レイン電極29aは、信号線を構成している。さらに、ソ
ース電極30aは、薄膜トランジスタ26a,26b上を覆う第１
の絶縁層31および第２の絶縁層32に形成したコンタクト
ホール33を通して、第１の絶縁層31の上面に形成された
透明な画素電極34と接続している。

【００２３】また、35は熱伝導層で、この熱伝導層35は
薄膜トランジスタ26a,26b上に、第２の絶縁層32を介し
て配置される。この熱伝導層35は、駆動回路用の薄膜ト
ランジスタ26b上のみに設けてもよいが、図示のよう
に、画素用の薄膜トランジスタ26a上にまで延長して形
成したほうが、放熱量が増大するので好ましい。また、
これら熱伝導層35の一部は外周部に導出された導出部35
aが形成されており、この導出部35aは第１の電極基板22
内に生じた熱を外部に放熱する。

【００２４】一方、第２の電極基板23は透明絶縁基板と
してのガラス基板36上に透明な対向電極37を形成したも
ので、この対向電極37が第１の電極基板22の表示領域上
と対向するように、間隔を保って配置される。この対向
電極37の周囲はシール材38によりシールされており、第
１の電極基板22と第２の電極基板23との間のシール材38
内には液晶組成物24が封入されている。

【００２５】さらに、39は保持部材で、この保持部材39
は、ガラス基板25より熱伝導性の良いものが好ましく、
熱伝導層35の外周部に導出された導出部35aと接触し
て、この導出部35aを保持する保持部39aを有する。

【００２６】次に、上記実施例の動作について説明す
る。

【００２７】液晶表示装置21は、図示しない複数の走査
線が、走査線毎に設けられた駆動回路用の薄膜トランジ
スタ26bの動作により順次走査され、かつ、この走査線
とマトリクス状に組合わされた信号線に、対応する駆動
回路用の薄膜トランジスタ26bの動作によって画素信号
が加わることにより、対応する画素用の薄膜トランジス
タ26aがオン動作する。この薄膜トランジスタ26aがオン
動作するため、この薄膜トランジスタ26aに接続された
画素電極34が付勢され、対向電極37との間の液晶組成物
24を駆動して画素表示を行なう。

【００２８】ここで、薄膜トランジスタ26a,26bは、表
示動作にともなって高速動作を繰り返すので発熱する。
特に、駆動回路用の薄膜トランジスタ26bは、走査信号
または画素信号を供給するため、常に高速動作するた
め、発熱量は多くなる。

【００２９】また、この液晶表示装置21を投射用に用い
た場合は、高輝度光源が集光されて加わり、しかもガラ
ス基板25の熱伝導率が悪いこともあって、第１の電極基
板22内部に熱がこもってしまうことが考えられる。

【００３０】しかし、第１の電極基板22内の、少なくと
も発熱量の多い駆動回路用の薄膜トランジスタ26b、保
護回路部分の上部に熱伝導層35を設け、あるいは、画素
用の薄膜トランジスタ26aの上部まで延長して熱伝導層3
5を設け、導出部35aを外部に導出させたので、第１の電
極基板22内に生じる熱を熱伝導層35により効率よく外部
に放熱できる。

【００３１】したがって、第１の電極基板22内に熱がこ
もることを防止でき、薄膜トランジスタ26a,26bの熱的
劣化や誤動作を防止できる。特に、熱伝導層35の導出部
35aと接触する保持部材39の熱伝導性が良いと、この保
持部材39からも放熱するので、放熱面積が拡大し、より
有効な放熱が行なわれる。

【００３２】ここで、熱伝導層35は金属層等の導電性で
あることが好ましく、熱伝導層35の端部は短絡接続し、
接地電位もしくは対向電位等の特定電位に接続し、電圧
を印加しておく。このように特定の電位に接続しておく
と、製造工程中の静電気による静電破壊を防止すること
ができる。もちろん、この短絡接続部は、液晶表示装置
としての製造工程が完了したときに、図１に示す切り離
し可能な切り離し部35bで切り離し除去する。

【００３３】また、この熱伝導層35が遮光性であれば、
投射用の光を遮光するので、強い光が薄膜トランジスタ
26a,26bに直接加わることはなく、これら薄膜トランジ
スタ26a,26bの誤動作を防止できる。

【００３４】このように熱伝導性、導電性、遮光性の全
てを満足する熱伝導層としては、例えばモリブデン(Ｍ
ｏ)のような金属層を用いれば良い。

【００３５】さらに、第１の電極基板22の第２の電極基
板23と対向する面側で駆動回路用の薄膜トランジスタ26
b上に、絶縁層31を介して熱伝導層35を形成したので、
第１の電極基板22上の画素用および駆動回路用の薄膜ト
ランジスタ26a,26bなどを形成する一連の形成工程で熱
伝導層35を形成できるから、この熱伝導層35の少なくと
も一部を第２の電極基板23と対向する面側で画素用の薄
膜トランジスタ26a上に位置するように延長形成可能と
なる。

【００３６】次に、液晶表示装置21を投射型として用い
る場合の実装を説明する。

【００３７】ここでは、図１で示した保持部材39に変わ
って、額縁上に形成された放熱板を兼ねる保持部材40を
用いている。この保持部材40は、図１で示した液晶表示
装置21を、第２の電極基板23が下向きとなる状態で保持
固定するものであり、第２の電極基板23の中央部には液
晶表示装置21の表示領域と対向する開口41が形成され、
かつ、開口41の上面周囲には、図１で示した第１の電極
基板22の周縁部上面を載支する凹面係合部42が形成され
ている。

【００３８】また、この保持部材40は複数の放熱フィン
44を有すると共に、放熱フィン44の上面には、外部接続
用のフラットケーブル45を支持するための支持溝46が形
成され、さらに４隅部には固定用のねじ穴47が形成され
ている。

【００３９】そして、液晶表示装置21は、第２の電極基
板23が下向きとなる状態で保持部材40の凹面係合部42に
嵌込まれ、図１で示した第１の電極基板22の周縁部上面
が下向きの状態で凹面係合部42上に載支される。このと
き、第１の電極基板22の周縁部上面に導出されている熱
伝導層35の導出部35aは、放熱板を兼ねる保持部材40の
凹面係合部42上に直接接触する。このため、第１の電極
基板22内に生じた熱は熱伝導層35を介してこの保持部材
40に効率良く伝導され、放熱フィン44から放熱される。
したがって、内部温度の上昇を有効に防止できる。

【００４０】この場合、熱伝導層35の導出部35aと、保
持部材40の凹面係合部42とは直接接触により熱抵抗を下
げることが好ましいが、組立て精度等のため接触性が良
くない場合は、接触熱抵抗を下げるためにシリコングリ
ース等を間に入れると良い。このようにシリコングリー
ス等を間に入れると、接触部の熱抵抗が下がるために、
第１の電極基板22内の薄膜トランジスタ26a,26b部分お
よび保護回路部分の温度を有効に下げることができる。

【００４１】また、フラットケーブル45との接続は、第
１の電極基板22の周縁部に設けた図示しない導電パット
に異方性導電ゴム49を重ね、支持溝46内に設置されたフ
ラットケーブル45の端部上に接触させるようにすればよ
い。

【００４２】さらに、50は平板な額縁状をなす支持部材
で、この支持部材50は開口41と対応する開口51を有し、
液晶表示装置21を凹面係合部42内に取り付けた保持部材
40の上面に、絶縁部材52を介して取り付けられ、４隅に
設けた孔53を貫通し、相手側の保持部材40に設けたねじ
穴47に螺合するねじ55により一体的に固定される。そし
て、このねじ止め状態において、凹面係合部42内に設け
られた液晶表示装置21を裏面から押圧し固定する。この
支持部材50は、液晶表示装置21および保持部材40に対し
て絶縁されているため、図示しない投射用セットへの取
付けには、この支持部材50が用いられる。

【００４３】なお、投射用の光は、下方から入射し、保
持部材40の開口41から液晶表示装置21の表示領域を通
り、支持部材50の開口51を通った後、図示しない合成光
学系に到達し、他の液晶表示装置を通った別の色の光と
合成される。

【００４４】上記構成によれば、液晶表示装置21を構成
する第１の電極基板22に設けた薄膜トランジスタ26a,26
b部および保護回路部から発生する熱および投射用の光
から加わる熱等が、図１で示したように、第１の電極基
板22内に設けた熱伝導層35の導出部35aにより外部に伝
導され、さらに、保持部材40に伝わり、放熱フィン44か
ら放熱されるので、薄膜トランジスタ26a,26b部分の温
度を有効に下げることができ、熱的劣化や誤動作を防止
できる。

【００４５】なお、熱伝導層35の、第１の電極基板22の
周縁部上に導出された導出部35aと、保持部材40の凹面
係合部42との接触面積を増大してこの部分の熱抵抗を低
減したり、保持部材40の放熱特性を上げるために放熱フ
ィン44の面積を増やしたり、あるいは、空冷用ファンの
位置を変えて空冷効率を上げたり、さらには、冷却方式
を水冷方式にする等、状況に応じて種々変更しても同様
の効果を得ることができる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、複数の走査線および信
号線がマトリクス状に配置され、これら走査線および信
号線の交点に画素用の多結晶シリコン薄膜トランジスタ
および画素電極がそれぞれ設けられ、周縁部には駆動回
路用の多結晶シリコン薄膜トランジスタが設けられた第
１の電極基板の第２の電極基板と対向する面側で駆動回
路用の多結晶シリコン薄膜トランジスタ上に、絶縁層を
介して熱伝導層を形成し、この熱伝導層の少なくとも一
部を外周部に導出した導出部を有するとともに、熱伝導
層の少なくとも一部を絶縁層を介して画素用の多結晶シ
リコン薄膜トランジスタ上に位置するように延長形成し
たので、第１の電極基板内の、特に発生熱量の多い駆動
回路用の多結晶シリコン薄膜トランジスタの熱を効率良
く外部に放熱でき、駆動回路用の多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタなどの熱的特性劣化や誤動作等を防止できる
ので、表示特性の良い液晶表示装置を得ることができる
とともに、第１の電極基板上の画素用および駆動回路用
の多結晶シリコン薄膜トランジスタなどを形成する一連
の形成工程で熱伝導層を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の一実施例における周縁
部近くの１画素部分を示す断面図である。

【図２】同上図１で示した液晶表示装置の投射型への実
装を示す分解斜視図である。

【図３】従来の液晶表示装置における遮光膜の例を示す
断面図である。

【符号の説明】

21 液晶表示装置 22 第１の電極基板 23 第２の電極基板 24 液晶組成物 25,36 透明絶縁基板としてのガラス基板 26a 画素用の多結晶シリコン薄膜トランジスタ 26b 駆動回路用の多結晶シリコン薄膜トランジスタ 31 絶縁層 34 画素電極 35 熱伝導層 35a 導出部 37 対向電極 39,40 保持部材

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1362 G02F 1/1345 G02F 1/1333 G09F 9/00 - 9/46

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の電極基板と、この第１の電極基板
   に対向する第２の電極基板と、前記第１の電極基板およ
   び前記第２の電極基板間に挟持された液晶組成物とを備
   え、前記第１の電極基板は、透明絶縁基板上にそれぞれ
   複数の走査線および信号線をマトリクス状に配置し、こ
   れら走査線および信号線の各交点には前記走査線および
   信号線からの信号入力によりオン動作する画素用の多結
   晶シリコン薄膜トランジスタおよびこの画素用の多結晶
   シリコン薄膜トランジスタに接続された画素電極をそれ
   ぞれ設け、周縁部には前記走査線および信号線を駆動す
   る駆動回路用の多結晶シリコン薄膜トランジスタをそれ
   ぞれ設け、前記第２の電極基板は、透明絶縁基板上に対
   向電極を設けた液晶表示装置において、 前記第１の電極基板の前記第２の電極基板と対向する面
   側で駆動回路用の多結晶シリコン薄膜トランジスタ上
   に、絶縁層を介して熱伝導層を形成し、この熱伝導層の
   少なくとも一部を外周部に導出した導出部を有するとと
   もに、前記熱伝導層の少なくとも一部は前記絶縁層を介
   して前記画素用の多結晶シリコン薄膜トランジスタ上に
   位置するように延長形成されたことを特徴とする液晶表
   示装置。
2. 【請求項２】 熱伝導層は、導電性を有し、この熱伝導
   層に電圧が印加されていることを特徴とする請求項１記
   載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 熱伝導層は、外部へ導出された部分が熱
   伝導部材からなる保持部材により保持されていることを
   特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 熱伝導層は、遮光性部材であることを特
   徴とする請求項１ないし３いずれか記載の液晶表示装
   置。