JP4892895B2 - 液晶表示装置及び投射型液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置及びこれを用いた投射型液晶表示装置に関し、特にフレーム反転駆動にて駆動することで発生する輝度傾斜を低減した液晶表示装置、及び、これを用いて表示品位を向上した投射型液晶表示装置に関する。

一般に、アクティブタトリクス駆動方式を用いた液晶表示装置の透過型液晶パネルは、画素電極及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をマトリクスアレイ状に配置したＴＦＴ基板と、面全体に１つの共通電極を形成した対向基板と、これら２つの基板を対向させた隙間に封入された液晶層とから構成される。このような透過型液晶パネルでは、スイッチング機能を有するＴＦＴを制御することにより、各画素電極に所望の電圧を印加し、各画素電極と共通電極との間の電位差により、液晶の配列方向を変化させ、光透過率を制御することで、画像を表示する。

ＴＦＴ基板上には、各画素電極に印加する階調電圧を送るソース線と、ＴＦＴのスイッチング制御信号を送る走査線とが形成される。走査線には、ゲートドライバ回路により、パルス状の走査信号が印加され、ソース線には、ソースドライバ回路により、階調電圧が印加される。ＴＦＴがＮ型トランジスタであれば、走査線に印加された走査信号がハイレベルのとき、その走査線に接続されたＴＦＴが全てオンになり、ソース線に印加された階調電圧が、ＴＦＴを介して、画素電極に供給される。走査信号がローレベルとなり、ＴＦＴがオフとなると、画素電極と共通電極との間の電位差は、次の走査信号パルスが印加されるまでの間保持される。各走査線に、順次に走査信号を印加することにより、全ての画素電極に所望の階調電圧を印加し、フレーム周期で階調電圧の書き換えを行うことにより、画像表示が行われる。

液晶パネルにおいて、液晶への電圧印加は、液晶固有の特性から、交流とする必要がある。液晶を交流で駆動する方法としては、１フレームごとに画素電極に印加される信号の極性を切り換えるフレーム反転駆動や、１ソース線ごと又は１走査線ごとに画素電極に印加される信号の極性を切り換えるライン反転駆動、上下及び左右の１画素おきに画素電極に印加される信号の極性を切り換えるドット反転駆動がある。ライン反転駆動やドット反転駆動においても、各画素では、１フレームごとに、画素電極に印加される信号の極性は切り換えられている。

透過型の液晶パネルを用いた液晶表示装置として、投影型の液晶表示装置が知られている。投影型の液晶表示装置では、液晶パネルは、光源からの光を光変調するためのライトバルブとして使用されており、液晶パネルの性能が、投影型液晶表示装置の性能を決める最も大きな要因となるキーデバイスである。近年、投影型液晶表示装置は、高輝度化、高コントラスト化が進んでおり、それに応じて、液晶パネル（液晶ライトバルブ）には、高開口率化、高コントラスト化が要求されている。

液晶ライトバルブがライン反転駆動、又は、ドット反転駆動で駆動される場合には、上下又は左右に隣接する画素に、極性が反転した電圧が印加される。このため、隣接した画素間では、横方向に電界が生じる。この横方向電界が生じる領域では、液晶が所望の配向からずれるディスクリネーションが発生する。ノーマリホワイトの液晶ライトバルブでは、黒表示を行う際に最も高い横方向電界が発生し、ディスクリネーション発生領域は最大となる。ディスクリネーション発生領域では、所望の液晶配向が得られないことにより、光漏れが発生し、黒輝度が上昇してコントラスト比が低下する。この光漏れを回避するために、ブラックマトリクス領域を広げて、ディスクリネーション発生領域を遮蔽することも考えられるが、その場合には、開口率が低下して輝度低下につながることになる。

上記横方向電界に起因する液晶のディスクリネーションを防止するためには、液晶ライトバルブを、フレーム反転駆動で駆動することが有効である。フレーム反転駆動では、隣接する画素には同じ極性の電圧が印加されるため、横方向電界によるディスクリネーション発生領域は狭い。このため、ライン反転駆動やドット反転駆動を採用する場合と比較して、ブラックマトリクス領域を狭くしても、黒表示時の光漏れによる黒輝度の上昇を回避できる。このように、フレーム反転駆動は、横方向電界によるコントラスト低下を抑制しつつ、高開口率を実現できる駆動方式であり、投射型液晶表示装置の高輝度、高コントラスト化に対して有効な駆動方式であるといえる。

しかしながら、フレーム反転駆動の液晶パネルでは、ソースドライバの出力信号の極性が変わってから、画素の充電が実際に始まるまでの時間が表示領域内で異なるため、表示領域内に輝度傾斜が発生するという問題がある。以下、輝度傾斜の発生について説明する。一般に、各画素の画素電極の電位は、次のフレームで画素に逆相の電位が書き込まれるまでの間、ＴＦＴのリーク電流により、ソース線電位側に変動する。また、ソース線電位と画素電極電位との電位差が大きいほど、ＴＦＴのリーク電流は大きくなる。

液晶パネルにおいて、ソースドライバの出力信号の極性が変わってからすぐに画素電極に対する書き込みが行われる画素では、ソース線電位と画素電極電位とが逆相である時間は短い。一方、ソースドライバの出力信号の極性が変わってから画素電極に対する書き込みが行われるまでの間の時間が長い画素では、ソース線電位と画素電極電位とが逆相となる時間は長い。このため、ソース線電位の極性が反転してから、画素電極に対する書き込みが行われるまでの間の時間が長い画素ほど、リーク電流が大きく、各画素の画素電極に同じ電位を与えた場合でも、書き込み順に応じて、各画素の画素電極電位間には差が生じる。

例えば、ノーマリホワイトの液晶パネルにおいて、反転駆動により黒表示を行う場合について考える。この場合、上記した画素電極電位間の差に起因して、ソースドライバの出力信号の極性が切り替わる直前に書き込まれる画素の黒輝度は、ソースドライバの出力信号の極性が切り替わった直後に信号電位が書き込まれる画素の黒輝度に比して高くなる。このように、フレーム反転駆動では、黒輝度に差が出ることによって、画面全体の輝度が均一でなくなり、表示領域内で、黒輝度に傾斜が生じるという問題がある。

上記黒輝度の傾斜に関連して、表示領域を上下方向に分割し、上下２つの領域を、それぞれ独立のゲート線ドライバで駆動する液晶表示装置における表示品質を改善する技術としては、特許文献１に記載された技術がある。図１５は、特許文献１に記載された液晶表示装置を示している。液晶表示装置２００では、第１のゲートドライバ２０３ａ及び第１のソースドライバ２０２ａは、それぞれ上半分の領域の画素に対応している。また、第２のゲートドライバ２０３ｂ及び第２のソースドライバ２０２ｂは、それぞれ下半分の領域の画素に対応している。

液晶表示装置２００において、ゲートドライバ２０３ａ及び２０３ｂが、それぞれ、ゲート線Ｇ０ａ、Ｇ０ｂ側から下に向かって順次に走査信号を走査する場合について考える。この場合、上記輝度傾斜の問題により、ゲートドライバ２０３ａ及び２０３ｂで最後に選択される走査線Ｇ３ａ及びＧ３ｂに接続された画素では、最初に選択される走査線Ｇ０ａ及びＧ０ｂに接続された画素に比してリーク電流による影響が大きく、上下方向に分割された画面のそれぞれでは、下に行くほど、輝度が上昇する。この結果、上下方向の境界部分では、走査線Ｇ３ａに接続された輝度が高い画素と、走査線Ｇ０ｂに接続された輝度が低い画素とが隣接することになり、黒表示時に、分割した上下の境界部分に、普段見えなかった継ぎ目が現れるという問題が発生する。

特許文献１では、第１のゲートドライバ２０３ａの走査方向を、上から下へ、つまり走査線Ｇ０ａ側から走査線Ｇ３ａ側とし、第２のゲートドライバ２０３ｂの走査方向を、下から上、つまり走査線Ｇ３ｂ側から走査線Ｇ０ｂ側とする。或いは、第１のゲートドライバ２０３ａの走査方向を、下から上へ、第２のゲートドライバ２０３ｂの走査方向を、上から下とする。特許文献１では、このようにすることで、上下方向に隣接する走査線Ｇ３ａに接続された画素５０６及び走査線Ｇ０ｂに接続された画素におけるＴＦＴのリーク電流を同程度とすることができ、上下の境界部分に継ぎ目が観察される事態を回避して、表示品質を向上できるとしている。

特開平１１−１０２１７２号公報 （第８−９頁、図１８）

特許文献１では、上下方向の境界部における輝度の差によって継ぎ目が観察されることを防ぐことはできる。しかし、特許文献１では、輝度傾斜を目立たないようにするだけであって、分割された上下２つの領域内では、ゲート線ドライバ２０３ａ及び２０３ｂのそれぞれのゲート線の選択順序に従って輝度傾斜は生じており、輝度傾斜自体を低減するものではない。

本発明は、フレーム反転駆動の液晶表示装置において発生する、走査順序に起因した輝度傾斜を低減することができる液晶表示装置、及び、そのような液晶表示装置を使用した投射型液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、複数のソース線と複数の走査線との交点付近に能動素子を含む画素がマトリクス状に配列された表示領域を有するマトリクス基板と、対向電極を有し前記マトリクス基板に対向する対向基板と、前記マトリクス基板と前記対向基板との間に挟みこまれた液晶層と、前記表示領域の近傍に配設され前記ソース線を駆動するソースドライバＩＣとを備え、フレーム反転駆動で駆動される液晶表示装置において、前記ソースドライバＩＣに隣接して配設され、発熱又は放熱する熱制御機構を備えており、前記ソースドライバＩＣは、前記マトリクス基板にチップオングラス（ＣＯＧ）接続されるとともに、前記熱制御機構は、前記ソースドライバＩＣから発生する熱により変化する当該マトリクス基板の温度傾斜を発熱することで制御可能なように、前記マトリクス基板に形成され、且つ、前記ソースドライバＩＣの近傍に配置された発熱体、又は、前記マトリクス基板の温度傾斜を放熱することで制御可能なように、前記対向電極に熱的に結合された状態で前記マトリクス基板に形成され、且つ、前記ソースドライバＩＣから発生する熱を前記対向電極に向けて放熱する放熱体から構成されており、各フレーム期間では、前記走査線を前記ソースドライバＩＣに近い側の走査線から遠い側の走査線に向かって走査し、前記ソースドライバＩＣが該ソースドライバに最も近い側の走査線に接続された画素から遠い側の走査線に接続された画素に向かって順次に映像信号を書き込むことを特徴とする。

本発明の液晶表示装置では、ソースドライバＩＣの近傍に熱制御機構を設け、走査線の走査方向を、ソースドライバＩＣに近い側から遠い側とする。ソースドライバＩＣ近傍では、ソースドライバＩＣが発熱し、熱制御機構が発熱又は吸熱することで、ガラス基板の温度が所望の温度となるように制御され、これにより、マトリクス基板に温度傾斜が形成される。ノーマリホワイトで黒表示を行う場合、ガラス基板の温度が高い箇所ほど、リタデーションに起因した黒輝度上昇が起り、輝度傾斜が発生する。一方、フレーム反転駆動では、画素の書き込み順に起因して、極性が反転してからの書き込み順が遅い画素ほど黒輝度が上昇し、走査方向に向かって黒輝度が上昇する輝度傾斜が発生する。本発明の液晶表示装置では、走査方向を、ガラス基板の温度が高いソースドライバＩＣ側に近い走査線側から遠い走査線側として、書き込み順に起因する輝度傾斜を、温度傾斜に起因する輝度傾斜で補償する。これにより、走査方向で発生する輝度傾斜を低減することができ、表示領域における表示輝度を、均一化することができる。

本発明の液晶表示装置では、前記熱制御機構が、前記対向電極に熱的に結合されており、前記ソースドライバＩＣから発生する熱を前記対向電極に向けて放熱する放熱体で構成される構成を採用する。ソースドライバＩＣが発生する熱が多すぎる場合には、温度傾斜に起因する輝度傾斜が、書き込み順序に起因した輝度傾斜に比して大きくなり、表示輝度を均一化できない。そのような場合には、熱制御機構を、ソースドライバＩＣ付近の熱を対向基板側に逃がす放熱体として構成することで、マトリクス基板の温度傾斜を、放熱体を用いない場合に比して小さくすることができ、表示領域における表示輝度の均一化を図ることができる。

本発明の液晶表示装置では、前記熱制御機構が発熱体で構成される構成を採用する。ソースドライバＩＣが発生する熱が少なすぎる場合には、温度傾斜に起因する輝度傾斜が、書き込み順序に起因した輝度傾斜に比して小さくなり、書き込み順序に起因した経度傾斜を補償しきれない。そのような場合には、熱制御機構を発熱体として構成することで、マトリクス基板の温度傾斜を、発熱体を用いない場合に比して大きくすることができ、表示領域における表示輝度の均一化を図ることができる。

本発明の液晶表示装置では、前記発熱体が、前記マトリクス基板内で前記ソースドライバＩＣに対向する発熱体と、前記ソースドライバＩＣに最も近い側の走査線に接続された複数の画素のうち両端の画素の近傍に配設される発熱体とを含む構成を採用できる。表示領域のソースドライバＩＣに最も近い側の走査線に接続された複数の画素のうち両端の画素付近では、中央部の画素に比して、温度が低くなる。この部分の温度を上げるように、両端それぞれの近傍に別の発熱体を配置することで、走査方向に垂直な方向における輝度の差を低減することができる。

本発明の液晶表示装置では、前記熱制御機構が、遮光性を有する材料で形成されており、前記ソースドライバＩＣに入射する光を遮光する構成を採用できる。この場合、ソースドライバＩＣに光が侵入して、誤動作を起こすことを防ぐことができる。

本発明の液晶表示装置では、前記マトリクス基板上には、前記ソースドライバＩＣの位置決めに用いるアライメントマークが、前記基板と直交方向に見て前記熱制御機構と重なる位置に形成され、該アライメントマークは、前記熱制御機構の光反射率とは異なる光反射率を有する材料で形成されている構成を採用できる。この場合、ソースドライバＩＣをマトリクス基板上に搭載する際にアライメントマークを容易に識別でき、アライメント精度を落とすことなくソースドライバＩＣの遮光を実現できる。

本発明の液晶表示装置では、前記熱制御機構は、前記マトリクス基板で、前記画素の能動素子を遮光する遮光層と同層に形成される構成を採用できる。この場合、熱制御機構を、遮光層を構成する金属や金属化合物によって形成できる。

本発明の液晶表示装置では、前記熱制御機構及び前記ソースドライバＩＣによって、前記マトリクス基板上で形成される温度傾斜に起因する表示領域の輝度傾斜の大きさが、前記映像信号の書込み順序に起因する表示領域の輝度傾斜の大きさと実質的に同等であることが好ましい。この場合、表示領域における走査方向の表示輝度を均一化できる。

本発明の液晶表示装置では、フレーム周波数が１２０Ｈｚ以上であることが好ましい。フレーム周波数を１２０Ｈｚ以上とすることで、フリッカによる表示品位の劣化を防ぐことができる。

本発明の投射型液晶表示装置は、光源と、上記本発明の液晶表示装置と、該液晶表示装置を透過した前記光源からの光をスクリーンに投射する投射手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の液晶表示装置及び投射型液晶表示装置では、ソースドライバＩＣの近傍に熱制御機構を設け、走査線の走査方向を、ソースドライバＩＣに近い側から遠い側とする。これにより、フレーム反転駆動における書き込み順に起因する輝度傾斜を、温度傾斜に起因する輝度傾斜で補償することができ、表示領域における表示輝度を、均一化することができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態の液晶表示装置を平面図で示し、図２は、図１のＡ−Ａ’断面を示している。液晶表示装置１００は、図２に示すように、能動素子が形成されたＴＦＴ基板１０１と、各画素に共通の共通電極１１２が形成された対向基板１０２と、それら基板間に封入された液晶層１０３とを備えている。液晶表示装置１００は、例えば投射型液晶表示装置において、光源からの光を光変調して投射手段に入射するライトバルブとして用いられる。

図１に示すように、ＴＦＴ基板１０１上には、ソース線１２２と走査線１２３とが互いに直交するように形成されており、その交点付近に画素が形成される。これら画素により、表示領域１９０が形成される。各画素は、ゲートを走査線１２３に接続するＴＦＴ１２１と、ＴＦＴ１２１のソース・ドレインを介してソース線１２２に接続された画素電極１１１（図２）とを有する。

ソースドライバＩＣ１３１は、ＴＦＴ基板１０１上の、ソース線１２２と垂直な一辺にＣＯＧ接続され、各ソース線１２２に、表示階調に応じた階調電圧を供給する。ゲートドライバ１２４は、パルス状の走査信号を生成し、各走査線１２３を順次に走査する。ＴＦＴ１２１は、走査信号のパルスに応じてオンとなり、ソース線１２２に供給された階調電圧を、画素電極１１１に書き込む。各画素は、画素電極１１１と共通電極１１２（図２）との間の電位差によって液晶層１０３を駆動し、液晶層１０３の光透過率を制御することで、表示領域１９０に画像を表示する。

ＴＦＴ基板１０１には、ＴＦＴ基板１０１外部の制御回路等とＴＦＴ基板１０１とを接続するためのフレキシブルケーブル１３２が接続される。ゲートドライバ１２４及びソースドライバＩＣ１３１には、それぞれフレキシブルケーブル１３２及びＴＦＴ基板１０１上に形成された配線１４１を介して、各種信号等が供給される。また、対向基板１０２上の共通電極１１２には、フレキシブルケーブル１３２、ＴＦＴ基板１０１上の配線１４１、及び、トランスファー電極１４２を介して、信号が供給される。

液晶表示装置１００は、フレーム反転駆動で駆動される。フレーム反転駆動では、１画面分の表示を順次行う同一フレーム期間において、各画素に書き込まれる映像信号（階調電圧）は、何れも共通電極１１２に対し正または負の同一極性である。また、各画素に書き込まれる映像信号は、フレーム期間ごとに共通電極１１２に対して極性反転される。ゲートドライバ１２４は、各フレーム期間では、ソースドライバＩＣ１３１がＣＯＧ接続された辺に近い側の走査線１２３から順次に走査信号を走査する。

一般に、フレーム反転駆動の液晶表示装置では、走査順が遅いほど、ＴＦＴのリーク電流が大きくなり、画素電極電位の変動が大きい。このため、走査線１２３を、ソースドライバＩＣ１３１がＣＯＧ接続された辺に近い側（上側）から順次に走査していく場合であって、ノーマリホワイトで黒表示を行う場合には、表示領域１９０の下側の画素ほど、ＴＦＴ１２１のリーク電流が大きく、黒輝度が上昇する。本発明者らの実験によると、縦７６８×横１０２４画素（ＸＧＡ）の液晶ライトバルブを、フレーム周波数６０Ｈｚのフレーム反転駆動で上側から順に走査した場合、下側の表示領域の黒輝度は、走査順が早い上部の表示領域の黒輝度に比して、およそ１０％上昇した。

ここで、ＴＦＴ基板１０１にＣＯＧ接続されたソースドライバＩＣ１３１は、液晶表示装置１００の駆動に伴って発熱し、この発熱により、ソースドライバＩＣ１３１近傍では、ＴＦＴ基板１０１及び対向基板１０２の温度が上昇する。これによって、表示領域１９０では、ソースドライバＩＣ１３１に近いほどＴＦＴ基板１０１及び対向基板１０２をそれぞれ構成するガラス基板の温度が上昇し、ソースドライバＩＣ１３１から離れるほどガラス基板の温度は低くなって、走査線１２３の走査方向に、温度勾配が形成される。

ＴＦＴ基板１０１及び対向基板１０２を構成するガラス基板は、温度によって複屈折位相差（リタデーション）が発生し、光透過率が変化する。このため、ノーマリホワイトの液晶表示装置１００を黒表示とすると、表示領域１９０では、ガラス基板温度が高くなるソースドライバＩＣ１３１に近い側の画素では、光透過率が増加して黒輝度が上昇する。本発明者らの実験によると、縦７６８×横１０２４画素（ＸＧＡ）の液晶表示装置１００を、フレーム周波数６０Ｈｚで駆動した場合におけるソースドライバＩＣ１３１の発熱量に相当する熱量を液晶表示装置に投入した場合、熱源に近い側の領域の黒輝度は、熱源から離れた側の領域の黒輝度に比して、およそ２％程度増加した。

液晶表示装置１００では、ソースドライバＩＣ１３１付近のガラス基板の温度が上昇することによって、例えばノーマリホワイトで黒を表示した場合、ソースドライバＩＣ１３１に近い画素では、リタデーションに起因した黒輝度上昇が起こる。一方、ソースドライバＩＣ１３１から離れた画素では、フレーム反転駆動によって発生する画素電極電位変動によって、黒輝度上昇が起こる。本実施形態では、フレーム反転における極性反転後、走査線１２３を、基板温度が高いソースドライバＩＣ１３１側から順に走査し、基板温度上昇に起因した輝度上昇と、これとは逆の特性を有する、フレーム反転駆動に起因した輝度上昇とを重畳させる。これにより、液晶表示装置１００を搭載した投射型液晶表示装置においては、フレーム反転駆動により、高輝度及び高コントラストの投影映像が得られると共に、表示領域１９０内の上下の輝度の差を低減させた高品位な投射映像を実現できる。

現在、液晶表示装置では、フレーム周波数は、一般的には６０〜７５Ｈｚ程度が用いられている。この範囲のフレーム周波数で、液晶表示装置をフレーム反転で駆動すると、ＴＦＴ１２１のリーク電流に起因する画素電極１１１と共通電極１１２との間の電位差の極性差によるフリッカが目立ち、表示品位は低下する。このような表示品位の低下を避けるため、液晶表示装置をフレーム反転駆動で駆動する際には、フレーム周波数を１２０Ｈｚ以上とする高速駆動を用いる等により、フリッカによる表示品位の劣化を抑制する技術が併用される。

ソースドライバＩＣ１３１の発熱量は、液晶表示装置１００の駆動速度を上げるのに伴って、つまり、フレーム周波数が高くなるのに伴って、増加する。本発明者らの実験によると、ノーマリホワイトで使用した縦７６８×横１０２４画素（ＸＧＡ）の液晶表示装置を、フレーム周波数が通常の３倍の１８０Ｈｚで駆動し、黒表示を行うと、熱源（ソースドライバＩＣ）に近い側の領域の黒輝度は、熱源から離れた側の領域の黒輝度に比して、およそ９％増加した。このように、液晶表示装置１００では、フレーム周波数が高いほど、ソースドライバＩＣ１３１に近い側と遠い側とで温度差が大きくなり、フレーム周波数が低い場合に比して、光透過率をより均一化できる。

図３は、本発明の第２実施形態の液晶表示装置を平面図で示し、図４は、図３のＡ−Ａ’断面を示している。また、図５は、図４に示す断面の一部詳細であって、ソースドライバＩＣ１３１付近及びＴＦＴ１２１形成位置付近の詳細を示している。本実施形態の液晶表示装置１００ａは、ソースドライバＩＣ１３１の近傍に、熱制御機構として放熱体１６１を有する点で、第１実施形態の液晶表示装置１００と相違する。放熱体１６１は、例えば、ＴＦＴ基板１０１ａで、ＴＦＴ１２１を遮光する目的で形成される遮光層１５１（図４、図５）と同じ金属、或いは、タングステンシリサイドなどの金属化合物で形成される。

図６は、図３のＢ−Ｂ’断面を示している。放熱体１６１は、ソースドライバＩＣ１３１が発する熱の影響を受ける位置に形成される。この放熱体１６１は、図５に示すように、ＴＦＴ基板１０１ａ上の配線１４１及びトランスファー電極１４２を介して、共通電極１１２に接続される。これにより、ＴＦＴ基板１０１のソースドライバＩＣ１３１付近の熱は、対向基板１０２側へ効率よく伝えられる。

放熱体１６１の上部には、図３に示すように、ソースドライバＩＣ１３１の位置決めに使用するためのアライメントマーク１６４を形成する。このアライメントマーク１６４は、例えばクロムなどのＴＦＴ１２１のゲートを構成する層と同時にパターニングすることにより、或いは、アルミニウムなどの配線１４１を構成する層と同時にパターニングすることによって形成される。

第１実施形態の液晶表示装置１００では、熱源であるソースドライバＩＣ１３１の発熱量が多すぎると、ソースドライバＩＣ１３１の熱に起因する輝度傾斜が、フレーム反転駆動に起因する輝度傾斜に比して大きくなり、表示領域１９０内で表示輝度を均一化できない。本実施形態では、放熱体１６１によって、ソースドライバＩＣ１３１が発する熱を、対向基板１０２側へ放熱して分散させる。このようにすることで、ソースドライバＩＣ１３１付近の温度の上昇を抑えることができ、ソースドライバＩＣ１３１の熱に起因する輝度傾斜の大きさと、フレーム反転駆動に起因する輝度傾斜の大きさとを同じ程度とすることができる。従って、放熱体１６１を使用しない場合に比して、表示領域１９０内の表示輝度を、より均一化できる。また、第１実施形態と同様に、フレーム周波数を１２０Ｈｚ以上とする高速駆動において、より高い効果がもたらされる。

本実施形態では、放熱体１６１を、光を透過させない材料で、ソースドライバＩＣ１３１が実装される部分を覆うように形成する。これにより、ソースドライバＩＣ１３１に対する光照射を防ぐことができ、光照射に起因するソースドライバＩＣ１３１の誤動作を防いで、液晶表示装置の信頼性を向上できる。また、本実施形態では、アライメントマーク１６４を、放熱体１６１とは光反射率が異なる材料でパターニングする。このようにすることで、ソースドライバＩＣ１３１をＣＯＧ実装する際に、アライメントを容易に識別することができ、アライメント精度を低下させずにソースドライバＩＣ１３１の実装が可能になる。

図７は、本発明の第３の実施形態の液晶表示装置を平面図で示し、図８は、ソースドライバＩＣ１３１付近及びＴＦＴ１２１形成位置付近の詳細を断面図で示している。本実施形態の液晶表示装置１００ｂは、放熱体１６１（図３）に代えて、発熱体１６２を有する。発熱体１６２は、例えば、ＴＦＴ基板１０１ｂで、ＴＦＴ１２１を遮光する目的で形成される遮光層１５１（図８）と同じ金属、又は、タングステンシリサイドなどの金属化合物を用いて、数Ω〜数百Ωの抵抗を有するように形成される。

図９は、図７のＢ−Ｂ’断面を示している。発熱体１６２の両端は、それぞれ配線１４１に接続される。発熱体１６２は、フレキシブルケーブル１３２（図７）及び配線１４１を介して、両端に所定電位差の電圧が印加されことにより、発熱する。発熱体１６２の上部には、ソースドライバＩＣ１３１の位置決めに使用するためのアライメントマーク１６４を形成する。このアライメントマーク１６４は、例えばクロムなどのＴＦＴ１２１のゲートを構成する層と同時にパターニングすることにより、或いは、アルミニウムなどの配線１４１を構成する層と同時にパターニングすることによって形成される。

第１実施形態の液晶表示装置１００では、熱源であるソースドライバＩＣ１３１の発熱量が少ないと、温度傾斜に起因する輝度傾斜が、フレーム反転駆動に起因する輝度傾斜に比して小さくなり、表示領域１９０内で表示輝度を均一化できない。本実施形態では、熱源として、ソースドライバＩＣ１３１に加えて、発熱体１６２を用い、ＴＦＴ基板１０１のソースドライバＩＣ１３１付近の温度を高く制御することで、ソースドライバＩＣ１３１付近の熱に起因する輝度傾斜と、フレーム反転に起因する輝度傾斜とを、同じ程度にする。このようにすることにより、発熱体１６２を使用しない場合に比して、表示領域１９０内の表示輝度を、より均一化できる。また、第１実施形態と同様に、フレーム周波数を１２０Ｈｚ以上とする高速駆動において、より高い効果がもたらされる。

本実施形態では、発熱体１６２を、光を透過させない材料で、ソースドライバＩＣ１３１が実装される部分を覆うように形成する。これにより、ソースドライバＩＣ１３１に対する光照射を防ぐことができ、光照射に起因するソースドライバＩＣ１３１の誤動作を防いで、液晶表示装置の信頼性を向上できる。また、本実施形態では、アライメントマーク１６４を、発熱体１６２とは光反射率が異なる材料でパターニングする。このようにすることで、ソースドライバＩＣ１３１をＣＯＧ実装する際に、アライメントを容易に識別することができ、アライメント精度を低下させずにソースドライバＩＣ１３１の実装が可能になる。

図１０は、本発明の第４実施形態の液晶表示装置を平面図で示し、図１１は、ソースドライバＩＣ１３１付近及びＴＦＴ１２１形成位置付近の詳細を断面図で示している。本実施形態の液晶表示装置１００ｃは、発熱体１６２に加えて、別の発熱体１６３を用いる点で、第３実施形態の液晶表示装置１００ｂと相違する。発熱体１６３ａ及び１６３ｂは、表示領域１９０の頂点１９５ａ及び１９５ｂに近接して、ソースドライバＩＣ１３１及び発熱体１６２の長手方向の両端の近傍に、それぞれ形成される。発熱体１６３ａ及び１６３ｂは、例えば、遮光層１５１（図１１）と同じ金属、又は、タングステンシリサイドなどの金属化合物を用いて形成される。

発熱体１６３ａ及び１６３ｂのそれぞれには、フレキシブルケーブル１３２、及び、ＴＦＴ基板１０１ｃ上の配線１４１を介して、所定電位差の電圧が印加される。このとき、図１０及び図１１に示すように、発熱体１６２及び１６３に所定の電位差の電圧を印加するための配線の一部を、共通の配線で形成してもよい。発熱体１６２及び１６３には、相互に同じ電位差の電圧を印加してもよく、或いは、異なる電位差の電圧を印加してもよい。また、発熱体１６２と発熱体１６３とで、並列回路を構成させてもよく、直列回路を構成させてもよい。

第３実施形態の液晶表示装置では、熱源であるソースドライバＩＣ１３１及び発熱体１６２が横長に形成されるため、画素マトリクスの上部の左右の頂点１６３ａ、１６３ｂ付近の温度は、中央部の温度に比して低くなり、上下方向で、表示輝度が均一になるように制御した場合でも、左右方向では、表示輝度に差が出る。本実施形態では、発熱体１６３ａ及び１６３ｂを用いることにより、この部分の温度を上昇させる。このようにすることで、横方向での温度分布を均一化させることができ、第３実施形態に比して、表示領域１９０内での表示輝度を更に均一化することができる。

なお、上記各実施形態では、ＴＦＴ基板１０１上に走査線１２３を制御するゲートドライバ１２４が内蔵され、ソース線１２２を駆動するソースドライバＩＣ１３１がＣＯＧ実装される例を示したが、例えば図１２に示すように、ソース線１２２を駆動するアナログスイッチアレイ１３３等をＴＦＴ基板１０１に内蔵する構成を採用することもできる。また、図１３に示すように、走査線１２３を制御するための制御パルス生成部及び電源部１３４を、ソースドライバＩＣ１３１に内蔵する構成を採用することもできる。或いは、図１４に示すように、ゲートドライバ１２４の静電保護素子１３５を、ソースドライバＩＣ１３１ｆに内蔵する構成を採用することもできる。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の液晶表示装置及び投射型液晶表示装置は、上記実施形態例にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。

本発明の第１実施形態の液晶表示装置の構造を示す平面図。 図１のＡ−Ａ’断面を示す断面図 本発明の第２実施形態の液晶表示装置の構造を示す平面図。 図３のＡ−Ａ’断面を示す断面図。 図３のドライバＩＣ近傍を拡大して示す断面図。 図３のＢ−Ｂ’断面を示す断面図。 本発明の第３実施形態の液晶表示装置の構造を示す平面図。 図７のドライバＩＣ近傍を拡大して示す断面図。 図７のＢ−Ｂ’断面を示す断面図。 本発明の第４実施形態の液晶表示装置の構造を示す断面図。 図１０のドライバＩＣ近傍を拡大して示す断面図。 本発明の第１実施形態の第１の変形例の液晶表示装置の構造を示す平面図。 本発明の第１実施形態の第２の変形例の液晶表示装置の構造を示す平面図。 本発明の第１実施形態の第３の変形例の液晶表示装置の構造を示す平面図。 従来の液晶表示装置を示す構成図。

符号の説明

１０１ ＴＦＴ基板
１０２ 対向基板
１０３ 液晶層
１１１ 画素電極
１１２ 共通電極
１２１ ＴＦＴ
１２２ ソース線
１２３ 走査線
１２４ ゲートドライバ
１３１ ソースドライバＩＣ
１３２ フレキシブルケーブル
１３３ アナログスイッチアレイ
１３４ 制御パルス生成部及び電源部
１３５ 静電保護素子
１４１ 配線
１４２ トランスファー電極
１５１ 遮光層
１６１ 放熱体
１６２、１６３ 発熱体
１６４ アライメントマーク
１９０ 表示領域
１９５ 画素マトリクスの頂点

Claims (8)

1. 複数のソース線と複数の走査線との交点付近に能動素子を含む画素がマトリクス状に配列された表示領域を有するマトリクス基板と、対向電極を有し前記マトリクス基板に対向する対向基板と、前記マトリクス基板と前記対向基板との間に挟みこまれた液晶層と、前記表示領域の近傍に配設され前記ソース線を駆動するソースドライバＩＣとを備え、フレーム反転駆動で駆動される液晶表示装置において、
   前記ソースドライバＩＣに隣接して配設され、発熱又は放熱する熱制御機構を備えており、
   前記ソースドライバＩＣは、前記マトリクス基板にチップオングラス（ＣＯＧ）接続されるとともに、前記熱制御機構は、前記ソースドライバＩＣから発生する熱により変化する当該マトリクス基板の温度傾斜を発熱することで制御可能なように、前記マトリクス基板に形成され、且つ、前記ソースドライバＩＣの近傍に配置された発熱体、又は、前記マトリクス基板の温度傾斜を放熱することで制御可能なように、前記対向電極に熱的に結合された状態で前記マトリクス基板に形成され、且つ、前記ソースドライバＩＣから発生する熱を前記対向電極に向けて放熱する放熱体から構成されており、
   各フレーム期間では、前記走査線を前記ソースドライバＩＣに近い側の走査線から遠い側の走査線に向かって走査し、前記ソースドライバＩＣが該ソースドライバに最も近い側の走査線に接続された画素から遠い側の走査線に接続された画素に向かって順次に映像信号を書き込むことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記発熱体が、前記マトリクス基板内で前記ソースドライバＩＣに対向する発熱体と、前記ソースドライバＩＣに最も近い側の走査線に接続された複数の画素のうち両端の画素の近傍に配設される発熱体とを含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記熱制御機構が、遮光性を有する材料で形成されており、前記ソースドライバＩＣに入射する光を遮光する、請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記マトリクス基板上には、前記ソースドライバＩＣの位置決めに用いるアライメントマークが、前記基板と直交方向に見て前記熱制御機構と重なる位置に形成され、該アライメントマークは、前記熱制御機構の光反射率とは異なる光反射率を有する材料で形成されている、請求項１乃至３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記熱制御機構は、前記マトリクス基板において、前記能動素子を遮光する遮光層と同層に形成される、請求項１乃至４の何れか１項に記載の液晶表示装置。
6. 前記熱制御機構及び前記ソースドライバＩＣによって前記マトリクス基板上で形成される温度傾斜に起因する表示領域の輝度傾斜の大きさが、前記映像信号の書込み順序に起因する表示領域の輝度傾斜の大きさと実質的に同等である、請求項１乃至５の何れか１項に記載の液晶表示装置。
7. フレーム周波数が１２０Ｈｚ以上である、請求項１乃至６の何れか１項に記載の液晶表示装置。
8. 光源と、請求項１乃至７の何れか１項に記載の液晶表示装置と、該液晶表示装置を透過した前記光源からの光をスクリーンに投射する投射手段とを備えたことを特徴とする投射型液晶表示装置。

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