JP2006072060A - 電気光学装置、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】基板からの光抜けをより高次元で防止し、良好な表示状態を得ることができるようにする。
【解決手段】
素子基板１１とこの素子基板１１に対向する対向基板１２との間に液晶５０が介装され、両基板１１，１２の一方から入射される光を透過して表示領域１０ａに画像を表示するものにおいて、両基板１１，１２の少なくとも一方の外面の表示領域１０ａを囲む非表示領域に遮光層５１を形成する。非表示領域に遮光層５１を形成することで、表示領域の周囲からの光抜けを防止することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、基板の表示領域を囲む非表示領域に遮光層を形成して、非表示領域からの光抜けを防止する電気光学装置、及び電子機器に関する。

従来より、液晶装置を代表とする電気光学装置がモニタ装置だけでなく、ライトバルブとして投射型表示装置等の電子機器にも多く採用されている。液晶装置を投影型表示装置に採用した場合、この液晶装置に対する入射光量が大きいため、入射光による薄膜トランジスタの光リークや素子基板裏面からの反射光によるリーク電流によるコントラスト不良、及びドライバ回路の動作不良が発生し易くなる。

そのため、素子基板や対向基板の画像を表示する表示領域において光抜けし易い部位にブラックマトリックスやブラックストライプ等を代表とする遮光層を形成する技術が知られている。

例えば特許文献１（特開平２−３７３２０号公報）には、素子基板の金属配線層が形成されている部位の裏面側に遮光層を形成し、素子基板を光が透過するることにより生じる金属配線層からの光の反射を防止し、液晶表示のコントラスト不良を改善する技術が開示されている。
特開平２−３７３２０号公報

ところで、液晶装置を構成する基板の光抜けは、この基板に設けた表示領域に形成されている薄膜トランジスタ以外にも存在しており、特に強い光が入射される投影型表示装置に採用されている液晶装置に設けた基板では、僅かな光抜けもコントラスト比の低下を招き、表示不良の原因となってしまう。従って、特許文献１に記載されているように、素子基板の金属配線層が形成されている部位に遮光層を形成するのみでは不十分であり、コントラスト比を向上させるには限界がある。

又、投射型表示装置の光源としてハロゲン光等の高熱を発するランプを採用するものでは、このランプから発せられる熱が液晶装置の基板に晒される。この種の基板上に形成される各種の膜（例えば、配向膜）に有機物を用いる場合が多く、基板が高温化されると特性が劣化するため、放熱対策が必要となる。

しかし、従来の放熱対策は、基板に放熱板を設けたり、放熱ケースに収納することで、放熱性を高めたりしているが、基板と放熱板或いは放熱ケースとの間の熱伝達が不十分で、効率よく放熱させることができない問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、基板からの光抜けをより高次元で防止し、コントラスト比を向上させることができて、良好な表示状態を得ることができるばかりでなく、高い放熱性を確保することのできる電気光学装置、及び電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明による第１発明は、第１基板と該第１基板に対向する第２基板との内面の間に電気光学物質が介装され、該両基板の一方から入射される光を透過して表示領域に画像を表示し、上記両基板を収容するケースを有する電気光学装置において、上記両基板の少なくとも一方の外面の上記表示領域を囲む非表示領域に、該非表示領域に設けられた回路部を覆うと共に熱伝導率の高い材料で形成された遮光層が形成され、上記ケースが熱伝導率の高い材料で形成され、上記ケースの少なくとも一部が上記遮光層に接触していることを特徴とする。

このような構成では、基板の外面の非表示領域に遮光層を形成したので、基板の表示領域周辺からの光抜けを高次元に防止することができる。その結果、コントラスト比が向上し、良好な表示状態を得ることができる。又、基板を終了するケース及び表示領域に形成した遮光膜を共に熱伝導率の高い材料で形成したので、この遮光層及びケースを介して基板の熱を放出することができ、高い放熱性を確保することができる。

第２発明は、第１発明において、上記両基板の一方が上記表示領域内に複数の画素電極と、該画素電極に電気的に接続されたスイッチング素子とを有する素子基板であり、上記遮光層を該素子基板の前記電気光学物質に対向しない側の面に形成したことを特徴とする。

このような構成では、素子基板の電気光学物質に対向しない側の面に遮光層を形成したので、より高い光抜け防止効果を得ることができる。

第３発明は、第１基板と該第１基板に対向する第２基板との内面の間に電気光学物質が介装されていると共に、該両基板の少なくとも一方の外面に防塵ガラスが配設されており、該両基板の一方から入射される光を透過して表示領域に画像を表示し、上記両基板を収容するケースを有する電気光学装置において、上記防塵ガラスの外面の上記表示領域を囲む非表示領域に、該非表示領域に設けられた回路部を覆うと共に熱伝導率の高い材料で形成された遮光層が形成され、上記ケースが熱伝導率の高い材料で形成され、上記ケースの少なくとも一部が上記遮光層に接触していることを特徴とする。

このような構成では、防塵ガラスの外面の非表示領域に、この非表示領域に設けられた回路部を覆うと共に熱伝導率の高い材料で形成された遮光層を形成し、又、ケースを熱伝導率の高い材料で形成し、このケースの少なくとも一部を遮光層に接触させたので、防塵ガラスを配設する基板の表示領域周辺からの光抜けを高次元に防止することができると共に、高い放熱効果を得ることができる。その結果、コントラスト比が向上し、良好な表示状態を得ることができると共に、耐久性が向上する。

第４発明は、第３発明において、上記両基板の一方が上記表示領域内に複数の画素電極と、該画素電極に電気的に接続されたスイッチング素子とを有する素子基板であり、上記防塵ガラスが上記素子基板の外面に配設されていることを特徴とする。

このような構成では、表示領域内に複数の画素電極とこの画素電極に電気的に接続されたスイッチング素子とを有する素子基板の外面に配設されている防塵ガラスに対して遮光層を形成したので、より高い光抜け防止効果を得ることができる。

第５発明は、第１〜第４発明において、上記非表示領域に設けられた回路部は薄膜トランジスタを含むことを特徴とする。

このような構成では、薄膜トランジスタからの光抜けを防止することができると共に、薄膜トランジスタの熱を効率よく放出することができる。

第６発明は、第１〜第５発明において、上記表示領域外に設けられた回路部は上記画素電極に電気的に接続されたスイッチング素子を駆動するドライバ回路であることを特徴とする。

このような構成では、表示領域外に設けられた回路部が、スイッチチング素子を駆動するドライバ回路であっても、このドライバ回路からの光抜けを防止すると共に、ドライバ回路の熱を効率よく放出することができる。

第７発明は、第１〜第６発明において、上記遮光層は上記非表示領域に形成された回路部を覆う島状の遮光膜であることを特徴とする。

このような構成では、遮光層を非表示領域に形成された回路部を覆う島状の遮光膜としたので、回路部からの光抜けを防止することができると共に回路部の熱を効率よく放出させることができる。

第８発明は、第１〜第７発明において、上記熱伝導率の高い材料として、銅、アルミニュウム、タングステンシリサイド、金、銀、チタンの何れかの金属及び該金属を主成分とする金属合金を用いたことを特徴とする。

このような構成では、銅、アルミニュウム、タングステンシリサイド、金、銀、チタンの何れかの金属及び該金属を主成分とする金属合金としたことで、より高い放熱性を得ることができる。

第９発明は、第１〜第８発明において、上記遮光層に放熱部材が当接されることを特徴とする。

このような構成では、遮光層に放熱部材を当接することで、より一層高い放熱性を得ることができる。

第１０発明は、第１〜第９発明の何れかの電気光学装置を用いて構成したことを特徴とする。

このような構成では、電子機器を第１〜第９発明の何れかの電気光学装置を用いて構成することで、光抜けが防止され、表示される画像のコントラスト比が向上し、良好な表示状態を得ることができる。

以下、図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図１〜図３に本発明の第１形態を示す。図１は液晶装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見た平面図、図２は液晶装置を図１のＨ−Ｈ'線の位置で切断して示す断面図である。

図中の符号１０は、電気光学装置の一例である液晶装置であり、この液晶装置１０は、例えば電子機器の一例である投影型表示装置のライトバルブとして用いられる。

液晶装置１０は、例えば、石英基板、ガラス基板からなる透明な第１基板としての素子基板１１と、これに対向配置される、例えばガラス基板や石英基板からなる透明な第２基板としての対向基板１２との間に、電気光学物質としての液晶５０を封入して構成される。対向配置された素子基板１１と対向基板１２とは、シール材１４によって貼り合わされている。

素子基板１１の内面上に、配線層、画素を構成する画素電極９、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等が公知のパターンに従って形成され、その上に、ラビング処理が施された配向膜２２ａが被着されている。又、対向基板１２の内面に、画素電極９に対向する対向電極２１が設けられ、その上に、ラビング処理が施された配向膜２２ｂが設けられている。尚、各配向膜２２ａ．２２ｂは、例えば、ポリイミド膜等の透明な有機膜で構成されている。

このように構成された素子基板１１と対向基板１２とはシール材１４を介して貼り付けられる。シール材１４としては多くの場合、光硬化性樹脂などが用いられる。シール材１４は、素子基板１１と対向基板１２との間隔を一定に保持可能になる程度にアライメントを施し、光照射によりシール材１４を硬化させて固定する。

その後、図１に示すように、真空中にてシール材１４の内側にその開口部１４ａから液晶５０を注入し、液晶５０を所定に注入後、開口部１４ａを樹脂からなる封止材１５で封止する。この場合、より面積の大きな素子基板１１の内面上には、その外周部に配線パターン１１ａが形成されている。又、素子基板１１の一辺側端部には外部端子１９を多数配列する外部端子部１１ｂが形成されており、この外部端子部１１ｂに、フレキシブル配線基板１６の接続部が異方性導電膜などを介して導電接続される。

又、図１の符号１２ａは遮光膜である。遮光膜１２ａは液晶装置１０の中央の画像を表示する表示領域１０ａと、その周辺の非表示領域との境界を仕切るために設けられた額縁と称されるものであり、対向基板１２の内面上にＣｒ等の金属により形成されている。尚、素子基板１１の内面上の、シール材１４に重なる部分のすぐ内側に同様の遮光膜が形成される場合がある。

又、素子基板１１の外部端子部１１ｂが形成されている辺の配線パターン１１ａ上に、ドライバ回路としてのデータ線駆動回路１８が形成されており、又、この一辺に隣接する２辺に沿って配設されている配線パターン１１ａ上に、ドライバ回路としての走査線駆動回路１７が形成されている。

素子基板の１１の表示領域の外側にはドライバ回路が設けられているが、この他に電源回路や画像処理回路、メモリ、あるいはＣＰＵなどの演算回路を設けても構わない。

そして、これらの回路は一般に薄膜トランジスタにより構成された場合、強い光が当たるとトランジスタの光リークによって動作に不具合が生じる。

又、素子基板１１の、配線層、画素電極９、ＴＦＴ等が形成されている面の反対の面（以下「外面」と称する）に遮光層５１が形成されている。図３に示すように、この遮光層５１は、液晶装置１０の表示領域１０ａを囲む非表示領域の全面に形成されている。

この遮光層５１は、銅（Ｃｕ）、アルミニュウム（Ａｌ）、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）等、熱伝導率の比較的高い金属を主成分とする単金属材料或いは、この単金属材料を主成分とする金属合金材料を用いて形成されている。

液晶装置１０の表示領域１０ａを囲む非表示領域の全面に遮光層５１を設けることで、放熱の効果が得られ、液晶装置１０の温度上昇を抑制することができる。

尚、遮光層５１に用いる金属としては、先に例示した金属が最も望ましいが、原理的には素子基板１１、対向基板１０、あるいは防塵ガラス３１、３２の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する金属、またはその金属からなる合金であればよい。すなわち、遮光層５１の熱伝導率が上記基板や防塵ガラスの熱伝導率よりも高くなっていれば、放熱効果を得ることができる。

図３の一点鎖線で示す部材は、放熱板を兼用する放熱部材としてのパネル取付け板５３であり、素子基板１１の外面が当接される。尚、図示しないが、パネル取付け板５３の、表示領域１０ａに対応する部位には透過窓が開口されている。

次に、素子基板１１の外面に遮光層５１を形成する方法について説明する。遮光層５１は種々の方法を用いて形成することができる。例えば、素子基板１１の外面全体に、スパッタリングより、銅（Ｃｕ）、アルミニュウム（Ａｌ）、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）等を主成分とする金属膜を成膜する。次いで、フォトリソグラフィ及びエッチングにより、表示領域１０ａに対応する部位の金属膜を除去する。その結果、液晶装置１０の表示領域１０ａを囲む非表示領域全面に遮光層５１が形成される。

尚、フォトリソグラフィをレチクルを用いたステッパ露光で行う場合、液晶装置１０が透明であるため、素子基板１１の内面に形成されている遮光膜１２ａとのアライメントが容易となり、位置ずれを最小限にすることができる。その結果、表示領域１０ａに対応する部分、更にはそれよりも狭い有効表示領域に対応する部分のみを開口させることができ、有効表示領域周辺からの光抜けを、より高いレベルで防止することができる。

或いは、素子基板１１の表面に成膜される導電層が金属メッキを用いて成膜され、且つその材質が導電性の高い材料を主成分としている場合、金属メッキは素子基板１１の内面及び外面を含む表面全体に成膜されるため、外面に成膜されるメッキ層を利用して遮光層５１を形成する。この場合、素子基板１１の外面に成膜されたメッキ層に対して、上述と同様、フォトリソグラフィ及びエッチングを施し、表示領域１０ａに対応する部位の金属膜を除去することで、液晶装置１０の表示領域１０ａを囲む非表示領域全面に遮光層５１を形成する。この場合、遮光層５１は、素子基板１１の内面にＴＦＴを形成する過程の中途において成膜することができるため、工程が複雑化せず比較的容易に製造することができる。

又、他の方法としては、遮光層５１を、印刷或いは、表示領域１０ａをマスキングした状態で塗布により形成することも可能である。

このような構成によれば、素子基板１１の外面に遮光層５１を形成したので、この液晶装置１０を投影型表示装置のライトバルブとして用いた場合、光源からの強い光が入射されても、表示領域１０ａ（更にはそれよりも狭い有効表示領域）を囲む非表示領域の全面が遮光層５１で覆われているので、表示領域１０ａの周辺、すなわち非表示領域からの光抜けが防止され、その分、コントラスト比が向上し、より高い表示状態を得ることができる。

又、遮光層５１を熱伝導率の高い材料を用いて形成したので、比較的高温の熱を放射するハロゲンランプを光源として採用されている場合であっても、液晶装置１０に照射された熱を、遮光層５１から放熱させることができる。その結果、素子基板１１の放熱性が向上し、劣化を抑制することができる。この場合、図３に一点鎖線で示すように、素子基板１１の外面、すなわち遮光層５１が形成されている面を、放熱板を兼用するパネル取付け板５３に取付けることで、素子基板１１の放熱性をより一層高めることができる。

又、遮光層の放熱性が高いことにより、ドライバ回路が高温にさらされて誤動作を起こしたり、耐久性が低下することもない。

又、図４、図５に本発明の第２形態を示す。本形態による液晶装置１０は、対向基板１２と素子基板１１との各外面に、防塵ガラス３１，３２が貼付されている。防塵ガラス３１，３２は、対向基板１２と素子基板１１との外面に塵埃などが付着することを防止すると共に、塵埃等を液晶表示面から離間させてデフォーカスすることで、塵埃等の像を目立たなくする機能を有している。従って、投影型表示装置のライトバルブとして用いられる液晶装置１０の外面には、防塵ガラス３１，３２が貼付されている場合が多い。

本形態では、素子基板１１の外面に貼付されている防塵ガラス３２の外面の、表示領域１０ａを囲む非表示領域に遮光層５１を形成したものである。この遮光層５１の製造方法については、上述した第１形態と同様の工程で行うことができるため、説明を省略する。

防塵ガラス３２の外面に遮光層５１を形成したので、第１形態と同様、光源からの強い光が入射されても、表示領域１０ａ（更にはそれよりも狭い有効表示領域）の周辺である非表示領域からの光抜けが防止され、その分、コントラスト比が向上し、より高い表示状態を得ることができる。

又、液晶装置１０をライトバルブとして用いる場合、この液晶装置１０には取付部が形成されていないため、液晶装置１０をケース４０に収容し、ケース４０に形成されている取付け孔４０ａを用いて、投影型表示装置内に取付ける。

ケース４０には、液晶装置１０を収容する凹部４２が形成されていると共に、対向基板１２を臨ませる孔部４１が形成されており、液晶装置１０を凹部４２に装着した状態で、その周囲を接着剤を用いて固定する。更に、液晶装置１０の背面を、放熱板を兼用する放熱部材としてのクリップ６０を用いてケース４０に固定する。クリップ６０の両側には、ケース４０に嵌合する嵌合片６２が形成されており、この嵌合片６２を介してクリップ６０をケース４０に取付けたると、クリップ６０の内面に遮光層５１が密着される。

このクリップ６０、及びケース４０をアルミニュウムやアルミニュウム合金等の熱伝導率の比較的高い材料を用いて形成することで、防塵ガラス３２及び、防塵ガラス３２に接着されている素子基板１１の熱を、遮光層５１を介してクリップ６０、及びケース４０側へ逃がすことができ、より高い放熱性を得ることができる。

ケース４０又はクリップ６０に用いる金属としては、先に例示した金属が最も望ましいが、原理的には素子基板１１、対向基板１０、あるいは防塵ガラス３１、３２の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する金属、またはその金属からなる合金であればよい。すなわち、ケース４０またはクリップ６０の熱伝導率が上記基板や防塵ガラスの熱伝導率よりも高くなっていれば、放熱効果を得ることができる。

又、本発明の遮光層は表示領域外のドライバ回路（走査線駆動回路１７、データ線駆動回路１８）を覆うように島状に形成しても良い。このように島状に形成した場合、遮光層のパターンをアライメントマークとして利用することができる。

又、アライメントマークは、例えば素子基板１１と対向基板１２の貼り合せや、防塵ガラス３１、３２の貼り合せ、或いは液晶装置１０をケース４０に収容する際の位置決めの基準に用いることができる。

本発明による電気光学装置は、ＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置以外に、パッシブマトリックス型の液晶装置、ＴＦＤ（薄型ダイオード）をスイッチング素子として備えた液晶装置であっても良く、更に、液晶装置に限らず、エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、電子放出素子を用いた装置（Field Emission Dispiay、及びSurface-Conductin Electron-Emitter Display）、更には、ＤＬＰ（Digital Light Processing）やＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等の各種の電気光学装置に適用することが可能である。

第１形態による液晶装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見た平面図 同、液晶装置を図１のＨ−Ｈ'線の位置で切断して示す断面図 同、液晶装置の斜視図 第２形態による液晶装置の図２相当の断面図 同、液晶装置をケースに収納する状態の分解斜視図 １０…液晶装置、１０ａ…表示領域、１１…素子基板、１２…対向基板、１７…走査線駆動回路、１８…データ線駆動回路、３１，３２…防塵ガラス、５０…液晶、５１…遮光層、５３…パネル取付け板、６０…クリップ

Claims (10)

1. 第１基板と該第１基板に対向する第２基板との内面の間に電気光学物質が介装され、該両基板の一方から入射される光を透過して表示領域に画像を表示し、上記両基板を収容するケースを有する電気光学装置において、
   上記両基板の少なくとも一方の外面の上記表示領域を囲む非表示領域に、該非表示領域に設けられた回路部を覆うと共に熱伝導率の高い材料で形成された遮光層が形成され、
   上記ケースが熱伝導率の高い材料で形成され、
   上記ケースの少なくとも一部が上記遮光層に接触している
   ことを特徴とする電気光学装置。
2. 上記両基板の一方が上記表示領域内に複数の画素電極と、該画素電極に電気的に接続されたスイッチング素子とを有する素子基板であり、上記遮光層を該素子基板の前記電気光学物質に対向しない側の面に形成した
   ことを特徴とする請求項１記載の電気光学装置。
3. 第１基板と該第１基板に対向する第２基板との内面の間に電気光学物質が介装されていると共に、該両基板の少なくとも一方の外面に防塵ガラスが配設されており、該両基板の一方から入射される光を透過して表示領域に画像を表示し、上記両基板を収容するケースを有する電気光学装置において、
   上記防塵ガラスの外面の上記表示領域を囲む非表示領域に、該非表示領域に設けられた回路部を覆うと共に熱伝導率の高い材料で形成された遮光層が形成され
   上記ケースが熱伝導率の高い材料で形成され、
   上記ケースの少なくとも一部が上記遮光層に接触している
   ことを特徴とする電気光学装置。
4. 上記両基板の一方が上記表示領域内に複数の画素電極と、該画素電極に電気的に接続されたスイッチング素子とを有する素子基板であり、上記防塵ガラスが上記素子基板の外面に配設されている
   ことを特徴とする請求項３記載の電気光学装置。
5. 上記非表示領域に設けられた回路部は薄膜トランジスタを含む
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の電気光学装置。
6. 上記表示領域外に設けられた回路部は上記画素電極に電気的に接続されたスイッチング素子を駆動するドライバ回路である
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の電気光学装置。
7. 上記遮光層は上記非表示領域に形成された回路部を覆う島状の遮光膜である
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の電気光学装置。
8. 上記熱伝導率の高い材料として、銅、アルミニュウム、タングステンシリサイド、金、銀、チタンの何れかの金属及び該金属を主成分とする金属合金を用いた
   ことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の電気光学装置。
9. 上記遮光層に放熱部材が当接される
   ことを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の電気光学装置。
10. 請求項１〜９の何れかの電気光学装置を用いて構成した
    ことを特徴とする電子機器。

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