CN100590479C

CN100590479C - 液晶显示器和液晶投影机

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Publication number: CN100590479C
Application number: CN200710108170A
Authority: CN
Inventors: 市川武史
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2007-05-30
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2027-05-30
Also published as: US8068189B2; JP5016850B2; CN101082707A; JP2007322502A; US20070279570A1

Abstract

一种液晶显示器和液晶投影机。将多个液晶调制电极以矩阵形式布置在半导体基板28上，将具有透明电极23的透光基板47与半导体基板层压在一起并在两者之间夹置液晶，半导体基板连接到电连接到外部的柔性印刷板25，透明电极不通过半导体基板而连接到柔性印刷板的布线，而布线连接到半导体基板，由此透明电极电连接到半导体基板。半导体基板28提供有防静电保护电路，并且透明电极通过布线连接到防静电保护电路。

Description

液晶显示器和液晶投影机

技术领域

[0001]本发明涉及使用液晶显示图像和字符的液晶显示器、液晶投影机，以及背投装置，并且特别地涉及投影型的液晶显示器、液晶投影机，以及背投装置。

背景技术

[0002]在当今的多媒体时代中，对于用图像数据进行通信的装置有越来越多的需要。其中，液晶显示器吸引了公众的注意，因为它更薄、功率消耗更小，并且已经发展成可与半导体行业比拟的基础行业。随着液晶显示器在屏幕尺寸上变得更大，因此制造装备变得昂贵，并且液晶显示器需要满足电学上严格的特性以驱动较大的屏幕。由于这个原因，唤起了对投影型液晶显示器的注意，其中制造小的液晶显示板，并且将在其上显示的图像以光学方式放大以显示。这是因为屏幕尺寸的减小允许改善特性同时减少成本，就像随着半导体变得越精细，性能和成本被改善的标度律一样。液晶显示器面板典型地用引线接合或各向异性导电膜连接到外部系统。

[0003]在连接上与一般半导体电路不同的地方在于液晶显示器面板获取在透光基板例如在相对的玻璃基板上的电位。日本专利申请公开H05-72545号描述了获取电位的方法，其中在使用透光基板例如玻璃或树脂基板的液晶显示器面板中，用Ag浆将玻璃或树脂基板的电极直接连接到柔性印刷板。日本专利申请公开2001-249345号和2002-006339号描述了另一种方法，其中用导电材料将电极连接到在硅基板一侧上的布线。图11是在日本专利申请公开2002-006339号中说明的横截面。如图11中所说明的，第一基板202提供具有公共布线203和外部连接端子204，并且第二基板212具有相对电极211。将液晶215密封在第一和第二基板202和212之间。也在图中说明了外部连接区域233和导电连接部分232例如Ag浆。

发明内容

[0004]日本专利申请公开H05-072545号没有描述关于夹置液晶的基板的电连接，尤其是在其间夹置液晶的透光基板和硅基板的电连接。从连接到柔性印刷板且电连接到外部的透光基板的电极直接获取电位，这引起难以防止静电的问题。

[0005]另一方面，只要导电粒子在尺寸上比定义了密封液晶的基板之间的间隙的隔离物大，那么在日本专利申请公开2001-249345号和2002-006339号中描述的方法不能促成导电粒子将透光基板的电极连接到下面的电路。这引起问题，因为控制密封液晶的基板之间的间隙变得困难，并且液晶处理变得复杂。

[0006]本发明为了其目的提供一种液晶显示器，它具有能够防止静电而不干扰密封液晶的基板之间的间隙的配置。另外，为了其目的它实现一种配置，该配置能够获得透光基板的电极的电位，而不使过程变复杂，并且抑制施加例如减少产量的局部力。

[0007]在用于解决上面问题的根据本发明的液晶显示器中，将多个液晶调制电极以矩阵形式布置在半导体基板上，并且用半导体基板层压具有透明电极的透光基板并在两者之间夹置液晶，该显示器的表征在于半导体基板连接到电连接到外部的印刷板，透明电极不通过半导体基板而连接到印刷板的布线，布线连接到半导体基板，由此透明电极电连接到半导体基板。本发明还公开一种液晶显示器，包括：具有透明电极的透光基板；液晶；半导体基板，它与透光基板相对设置，并在它与透光基板之间夹置液晶，其中半导体基板具有以矩阵形式布置的多个液晶调制电极；以及具有电连接到半导体基板和透明电极的布线的印刷板，其中，半导体基板具有防静电保护电路，并且所述布线不通过半导体基板而电连接到透明电极，并且还电连接到防静电保护电路，以及透明电极通过印刷板上的所述布线电连接到半导体基板中的另一个电极。本发明还公开一种包括所述液晶显示器的液晶投影机。

[0008]根据本发明，允许将透光基板电连接到半导体基板而不干扰在其间密封液晶的间隙。在半导体基板上提供防静电保护电路，以允许保护基板免受静电。也允许实现一种配置，它能够获取透光基板的电极的电位，而不使过程变复杂，并且抑制施加例如减少产量的局部力。

[0009]本发明的更多特征将从下面参考附图的示例实施方案的描述中变得明白。

附图说明

[0010]图1是根据本发明的液晶显示器的等效电路图。

[0011]图2A是描述根据本发明的第一实施方案的液晶显示器的横截面，并且图2B是描述根据本发明的第一实施方案的液晶显示器的透视图。

[0012]图3是描述根据本发明的第一实施方案的液晶显示器的横截面。

[0013]图4是描述根据本发明的第一实施方案的液晶显示器的顶视图。

[0014]图5是说明在根据本发明的第一实施方案中如何将电路板连接到液晶显示器的柔性印刷板的顶视图。

[0015]图6是弯曲的柔性印刷板的横截面。

[0016]图7是描述根据本发明的第一实施方案中的另一种配置的液晶显示器的透视图。

[0017]图8是描述根据本发明的第二实施方案的液晶显示器的预视图。

[0018]图9是描述使用根据本发明的液晶显示器的液晶投影机的图。

[0019]图10是描述使用根据本发明的液晶显示器的背投装置的图。

[0020]图11是说明常规液晶显示器的例子的图。

具体实施方式

[0021]下面参考附图详细地描述本发明的实施方案。

[0022][第一实施方案]

[0023]参考图1详细地描述本发明的第一实施方案。图1是在液晶投影机中使用的本实施方案中的液晶显示器的示意图以及该液晶显示器的等效电路图的一个例子。为了简化的目的，该图仅说明2×2个像素。

[0024]在图1中，电路图包括信号线1和2、像素的开关晶体管3～6、液晶7～10、像素的保持电容器11～14、驱动线(扫描线)15和16，以及用于扫描信号线1和2的水平移位寄存器17。电路图还包括用于扫描驱动线15和16的垂直移位寄存器18、视频线19，从视频线19到信号线1和2的采样开关20和21，以及在作为第二基板的玻璃基板(透光基板)上的相对电极(透明电极)22。在作为第一基板的半导体基板例如硅基板上形成水平移位寄存器17、垂直移位寄存器18、开关晶体管3～6，保持电容器11～14，以及采样开关20和21。

[0025]简要地描述根据本实施方案的液晶显示器的操作。在图1中，为了简化的目的，仅说明了2×2个像素。但是，实际上在矩阵中布置了X个像素×Y个像素，其中X和Y是2或更大的自然数。在高级扩展图形阵列加(SXGA+)中，例如布置了1400个像素×1050个像素。

[0026]在图1中，垂直移位寄存器18将信号输入到扫描驱动线15，以接通像素的开关晶体管3和4。在接通开关晶体管时，水平移位寄存器17顺序地接通采样开关20和21，以促使视频线19将信号发送到信号线1和2。具体地，接通采样开关20以将视频线19的信号写入到信号线1中。然后，通过像素的开关晶体管3将电荷存储到保持电容器11中。跨越在相对电极22和保持电容器11之间的液晶7施加电压。在关断采样开关20之后，接通采样开关21以将视频线19的信号写入到信号线2中。然后，通过像素的开关晶体管4将电荷存储到保持电容器12中。跨越在相对电极22和保持电容器12之间的液晶8施加电压。这样，将信号顺序地写入连接到驱动线15的像素中(或者，将电荷顺序地存储到保持电容器中，以将信号写入到像素中)。在将信号写入连接到驱动线15的所有像素之后，关断驱动线15。将信号输入到驱动线16中，以接通开关晶体管5和6。就像连接到驱动线15的像素的操作情况那样，将信号写入连接到驱动线16的像素中。在完成了将信号写入到面板的所有像素中之后，再次重复该操作。

[0027]典型地将交流电压施加到与相对电极22相对的像素电极(液晶调制电极)上以避免燃烧，例如相对于6V中心电压的±5V电压，也就是说1～11V被写入。中心电压是相对电极22的电压。

[0028]图2A和2B分别是包括电极选取部分的液晶显示器的横截面和透视图。在图2A和2B中，在玻璃基板47上的作为透明电极例如ITO电极的相对电极23(对应于相对电极22)通过导电浆部分24例如Ag浆而连接到柔性印刷电路板25。排布柔性印刷电路板25的布线38，并通过引线接合27从柔性印刷板25的焊盘部分(PADportion)26连接到在硅基板(半导体基板)28一侧的焊盘部分(pad portion)29。

[0029]图3是包含连接到焊盘部分29的防静电保护电路30的焊盘部分的详细图，其中电路30是例如二极管电路或功率轨钳位电路。在图中，焊盘部分29连接到作为另一个电极的光屏蔽层31。光屏蔽层31用来阻止从作为反射电极的像素电极32的间隙入射的光入射到在下面层的开关晶体管上。优选地，光屏蔽层31具有与相对电极23(ITO电极)相同的电压以不在其间产生电压，因此在本实施方案中光屏蔽层31电连接到相对电极22。将多晶硅35布置成与开关晶体管的漏极36相对，以形成像素的保持电容器。焊盘还包括开关晶体管的栅极33、信号线34，以及开关晶体管的源极37。

[0030]图4是根据本实施方案的液晶显示器的顶视图。在图中包含柔性印刷板(FPC)25上的布线38。其中形成从导电浆部分24到焊盘部分26的布线38的柔性印刷板(FPC)的字母“L形”部分被省略，因此所示例的柔性印刷板(FPC)25是矩形的。

[0031]将柔性印刷板(FPC)25的焊盘部分39提供为从焊盘部分26进入作为第一基板的硅基板28的布线的出口(或入口)。焊盘39通过引线接合27连接到硅基板28，并且其布线延伸到端子40。这种结构促使硅基板中的防静电保护电路30在静电到达相对电极23例如玻璃基板上的电极之前吸收从端子40进入的静电。

[0032]本实施方案的液晶显示器能够保护玻璃基板的相对电极免受静电，这在机器模型中在150V或更高的静电下已提供了高的可靠性。仅在制造过程上施加轻微负担的但产量更高的液晶显示器可以被实现。因为不通过在玻璃基板和硅基板之间的夹置而建立传导，所以不会分散间隙，从而提供良好的图像质量。在本实施方案中，虽然通过移动玻璃基板的一侧而将硅基板和玻璃基板层压在一起，但是玻璃基板可以制成更大。应当理解，并不限于该配置。在本实施方案中，虽然Ag浆用来连接柔性印刷板，但是不限于Ag浆，也可以使用各向异性的导电膜(ACF)或常规的引线接合。

[0033]图5是说明在本实施方案中电路板如何连接到液晶显示器的柔性印刷板的顶视图。图6是弯曲的柔性印刷板的横截面。

[0034]图5和6说明玻璃基板301、硅基板302、引线接合303，以及柔性印刷板304，它们与在图1～4中说明的反射型液晶显示器中的情况相同。还说明了电路板305、用于驱动液晶显示器的控制IC 306和307，以及连接器308。顺便提及，在图2中，将玻璃基板47向与引线接合侧相对的那侧移动，并且玻璃基板连接到柔性印刷板。如在图7中所说明的，可以在与布置硅基板的焊盘部分(焊盘部分29等)的方向平行地移动玻璃基板47，并且玻璃基板可以连接到柔性印刷板。

[0035]上面描述了其中连接到作为透明电极的相对电极23的焊盘部分29连接到作为另一个电极的光屏蔽层31的情况。但是，该另一个电极不限于此，而是它可以是例如用于形成保持电容器的电极(其中，漏电极36)。在该情况中，多晶硅35连接到像素电极32。这样，焊盘部分29到光屏蔽层31或保持电容器的多晶硅35的连接消除了对提供获取光屏蔽层31或保持电容器的多晶硅35的电位的焊盘部分的需要，这允许减少焊盘(PAD)的数目。

[0036][第二实施方案]

[0037]参考图8描述本发明的第二实施方案。从玻璃基板上的相对电极例如ITO电极连接到柔性印刷板(FPC)的布线38从焊盘部分41进入硅基板(半导体基板)28的焊盘部分42。防静电保护电路43连接到焊盘部分42。焊盘部分42还通过引线接合连接到相邻的焊盘部分44以及柔性印刷板(FPC)25的焊盘部分26。在本实施方案中，端子45通过焊盘部分26，44，42和41连接到玻璃基板上的相对电极例如ITO电极。连接到焊盘部分的防静电保护电路43防止静电的放电进入硅基板。虽然焊盘的数目大于第一实施方案，但是可以提供具有防静电保护的良好质量的液晶显示器。

[0038][第三实施方案]

[0039]参考图9描述使用上面第一和第二实施方案的液晶投影机。

[0040]图9是液晶投影机的一个例子。液晶投影机包括灯101、反射器102、棒积分器103、准直透镜104、偏振转换系统105、中继透镜106，以及分色镜107。它还包括偏振光束分光器108、正交棱镜109、液晶面板110、投影透镜111，以及全反射镜112。液晶面板110使用在图5和6中说明的液晶显示器。

[0041]从灯101发出的光束由反射器102反射，并在积分器103的入口处会聚。反射器102是椭圆形的，并且其焦点位于发光单元和积分器的入口处。进入积分器103的光束在积分器103内被反射若干次并在积分器的出口处形成二次光源图像。虽然可以通过使用复眼透镜来形成二次光源图像，但是在这里省略该方法。来自二次光源的光束通过准直透镜104转换成基本平行的光，并入射到偏振转换系统的偏振光束分光器105上。P波由偏振光束分光器105反射，并通过λ/2板，其中所有波被转换成S波以落到中继透镜106上。通过中继透镜106将光束会聚到面板上。当将光束会聚到面板上时，通过色分离分色镜107、起偏振片(没有显示)、偏振光束分光器108和正交棱镜109形成色分离系统，以促使S波入射到三个液晶面板110上。液晶面板110中的液晶快门根据图像控制每个像素的电压。一般地，通过液晶的效用将S波调制成椭圆偏振光(或线偏振光)，并且P波分量由偏振光束分光器108透射，由正交棱镜109颜色合成，然后由投影透镜111投影。

[0042]本实施方案的液晶投影机可以布置在外壳中，并且将图像光投影到墙壁或专用屏幕上。另外，可以在背投装置例如背投电视中使用本实施方案的液晶投影机。也就是说，如图10中所说明的，将反射镜310、作为屏幕的菲涅尔透镜311、双凸透镜312，以及本实施方案的液晶投影机(在这里仅示出了投影透镜)布置在外壳中，允许形成背投装置例如背投电视。

[0043]如图10中所示的，来自液晶投影机的投影透镜111的光由反射镜310反射以投影到屏幕的背面上(或者，光可以不通过反射镜而投影)，由菲涅尔透镜311转换成平行光，并且通过双凸透镜312而在广角上发散。

[0044]本实施方案的液晶投影机既可以用于正投型(将图像光投影到墙壁或专用屏幕上的系统)也可以用于背投型(将图像光投影到屏幕的背面上，以允许观察者观看屏幕上的透射光的系统)。

[0045]如上所述，在本实施方案的液晶显示器中，即使是透光基板例如玻璃基板上的透明电极也被保护免受静电，以显著地降低故障率。可以减小透光基板和半导体基板例如硅基板之间的间隙的分散，这允许形成具有良好图像质量的、亮度和颜色较少不均匀性的液晶投影机。

[0046]在前述实施方案的描述中，虽然将相对电极采取为透明的电极，但是与图像显示独立的相对电极的一部分可以是不透明的电极例如金属或者是透射性比透明电极低的电极。例如，可以由连接到透明电极的一部分的电极例如金属性电极来形成连接到导电浆部分24的部分。

[0047]虽然在前面实施方案中描述了反射型液晶显示器以及使用反射型液晶显示器的液晶投影机，但是本发明可以应用于透射型液晶显示器以及使用透射型液晶显示器的液晶显示投影机。

[0048]本发明可以用于液晶显示器、液晶投影机，以及使用液晶来显示图像和字符的背投装置，并且特别地用于投影型液晶显示器、液晶投影机、正投影装置，以及背投影装置。

[0049]虽然已参考示例实施方案描述了本发明，但是应当明白发明不限于所公开的示例实施方案。下面权利要求的范围应被赋予最广泛的解释以便包含所有这种修改以及等效结构的功能。

Claims

1.一种液晶显示器，包括：

具有透明电极的透光基板；

液晶；

半导体基板，它与透光基板相对设置，并在它与透光基板之间夹置液晶，其中半导体基板具有以矩阵形式布置的多个液晶调制电极；以及

具有电连接到半导体基板和透明电极的布线的印刷板，

其中，半导体基板具有防静电保护电路，并且

所述布线不通过半导体基板而电连接到透明电极，并且还电连接到防静电保护电路，以及透明电极通过印刷板上的所述布线电连接到半导体基板中的另一个电极。

2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中印刷板具有通过引线接合电连接到半导体基板的另一布线。

3.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中该另一个电极是布置在液晶调制电极的与布置液晶侧相对的一侧的光屏蔽层。

4.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中液晶调制电极是反射电极。

5.一种液晶投影机，包括：

根据权利要求1所述的液晶显示器。