JP2008180889A - 液晶表示装置及び映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示エリア以外の面積縮小を実現することができる液晶表示装置及び映像表示装置を提案する。
【解決手段】駆動回路基板２と、ガラス基板４と、液晶層６と、フレキシブル基板２１２とを備え、フレキシブル基板から駆動回路基板を介してガラス基板にコモン電位を供給する反射型液晶表示装置において、フレキシブル基板からガラス基板にコモン電位を供給する互いに独立した経路を２つ形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶表示装置及び映像表示装置に関する。詳しくは、駆動回路基板を介して透明基板に電位を供給する液晶表示装置及び映像表示装置に係るものである。

企業や家庭でのブロードバンドの爆発的な普及に伴って、データプロジェクタに代表される小型液晶表示パネルを用いたプロジェクション装置は順調に売り上げを伸ばしている。また、小型液晶表示パネルの性能は、パソコンに代表される信号入力機器の高性能化に合わせて対応表示規格の高規格化が進んでいるものの、その価格については性能に反比例して低価格化を辿っている。この様な熾烈な状況においても利益を出すために各社は液晶表示装置及び光学系の小型化を推し進め、原価の圧縮を図っているのである。

図４は、従来の液晶表示装置の一例（例えば、特許文献１参照。）である反射型液晶表示装置を説明するための模式的な斜視図、図５は従来の反射型液晶表示装置を説明するための模式的な断面図を示しており、ここで示す反射型液晶表示装置では、アルミニウムを主成分とする金属材料からなる反射画素電極２０１がマトリクス状に設けられた駆動回路基板２０２と、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明な導電材料からなる透明電極２０３が設けられたガラス基板２０４とが互いに対向配置され且つその端縁部がシール部材２０５によって封止されると共に、駆動回路基板とガラス基板との間隙に液晶を封入することで液晶層２０６が形成された構造を有している。

また、駆動回路基板には同基板に設けられたアルミニウム配線を外部と電気的に接続するためのフレキシブル基板接続用パッド２０７が形成されており、このフレキシブル基板用パッドを導電性粒子入りの接着剤２０８でフレキシブル基板２１２と接続することによって、フレキシブル基板から反射型液晶表示装置に電位を供給することができる様に構成されている。即ち、駆動回路基板で必要とされる外部信号についてはフレキシブル基板を介して入力されることとなる。

また、駆動回路基板にはガラス基板と電気的に接続するためのガラス基板接続用パッド２０９が設けられており、このガラス基板接続用パッドとガラス基板に設けられた透明電極とを導電性粒子２１０を介して接続することによって、駆動回路基板からガラス基板に電位を供給することができる様に構成されている。即ち、ガラス基板で必要とされる電位（コモン電位）についてはフレキシブル基板（図５中符合ａで示す領域）から駆動回路基板に設けられたアルミニウム配線（図５中符合ｂで示す領域）に入力され、駆動回路基板を介してガラス基板に入力されることとなる。なお、図５中符合ｃは駆動回路基板とフレキシブル基板との接続抵抗を示しており、図５中符号ｄは駆動回路基板とガラス基板との接続抵抗を示しており、図５中符号ｅは透明電極の抵抗値を示している。

具体的には、図６で示す様に、駆動回路基板の四隅にガラス基板接続用パッドが形成され、駆動回路基板に形成された４つのガラス基板接続用パッドは駆動回路基板内のアルミニウム配線で接続されており、即ち、フレキシブル基板から駆動回路基板を介してガラス基板にコモン電位を供給する経路は１つのみであり、フレキシブル基板から印加されたコモン電位は単一の経路によってガラス基板に印加されることとなる。

また、駆動回路基板及びガラス基板の対向面には、それぞれ液晶を所定の方向に配向させるための配向膜２１１が設けられている。なお、駆動回路基板２０２は、例えばＣ−ＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｎｔａｒｙ−Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型の半導体スイッチング駆動回路をシリコン基板上に形成したものであり、この上に形成される反射画素電極は、ガラス基板２０４側から入射した光を反射する機能及び液晶層２０６に対して電圧を印加する機能を有している。

上記の様な構成の反射型液晶表示装置では、互いに対向する駆動回路基板の反射画素電極とガラス基板の透明電極との間に電圧を印加することで、液晶層に対して電圧が印加される。このとき、液晶層では電極間の電位差に応じて光学的な特性が変化し、通過する光を変調させることとなり、これにより、反射型液晶表示装置では光変調による諧調表示が可能となる。

さて、液晶表示装置の小型化については、表示エリアサイズがその指標になるが、駆動回路基体（例えば、上記した反射型液晶表示装置の場合にはシリコン基板を形成したシリコンウェーハ）上での駆動回路基板の理論収率を向上させるためには表示エリア以外の面積縮小についても重要となってきている。このために、各社は表示エリア以外の面積の縮小化についても検討を行なっているが、その場合には、フレキシブル基板接続用パッドやガラス基板接続用パッドの形成領域の縮小が必要となる。

ところで、駆動回路基板で必要とされる外部信号が正常に入力されているかどうかについては、即ち、駆動回路基板で必要とされる外部信号の入力経路における電気的接続状態については、駆動回路基板に形成された電気回路の測定を行なうことによって確認を行なうことができる。

一方、ガラス基板で必要とされる電位（コモン電位）が正常に入力されているかどうかについては、即ち、ガラス基板で必要とされる電位の入力経路における電気的接続状態については直接的に確認することができないために、（１）液晶表示装置の性能指標の１つであるフリッカ（画面のチラツキ）に基づいて間接的に確認したり、（２）駆動回路基板とガラス基板との容量値を測定することで間接的に確認したりしている。

特開２００５−６２２７８号公報

しかしながら、上記した（１）及び（２）のいずれの電気的接続状態の確認方法の場合も、様々な要因で測定結果にバラツキが生じる可能性が高く、電気的接続状態を充分に確認することができなかった。
そこで、フレキシブル基板接続用パッドやガラス基板接続用パッドについては製造マージンを充分に確保して設計保証を行なうといった方法、換言すると、フレキシブル基板接続用パッドやガラス基板接続用パッドの形成領域を充分に確保し、駆動回路基板とフレキシブル回路基板の電気的接続のための領域及び駆動回路基板とガラス基板の電気的接続のための領域を充分に確保することによりガラス基板で必要とされる電位（コモン電位）を確保するといった方法を採ることが一般的であった。
従って、従来の液晶表示装置については、表示エリア以外の面積縮小に限界があった。

本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、表示エリア以外の面積縮小を実現することができる液晶表示装置及び映像表示装置を提案することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、複数の画素がマトリクス状に形成された駆動回路基板と、該駆動回路基板と所定の間隙を介して配置された透明基板と、前記駆動回路基板と前記透明基板との間隙内に保持された液晶層と、前記駆動回路基板と他の回路とを接続するフレキシブル基板とを備え、前記フレキシブル基板から前記駆動回路基板を介して前記透明基板に電位を供給する液晶表示装置において、前記フレキシブル基板から前記透明基板に電位を供給する互いに独立した経路が２以上設けられている。

また、上記の目的を達成するために、本発明に係る映像表示装置は、複数の画素がマトリクス状に形成された駆動回路基板と、該駆動回路基板と所定の間隙を介して配置された透明基板と、前記駆動回路基板と前記透明基板との間隙内に保持された液晶層と、前記駆動回路基板と他の回路とを接続するフレキシブル基板とを有し、前記フレキシブル基板から前記駆動回路基板を介して前記透明基板に電位を供給する液晶表示装置を備え、該液晶表示装置によって変調された光を用いて映像表示を行なう映像表示装置において、前記フレキシブル基板から前記透明基板に電位を供給する互いに独立した経路が２以上設けられている。

ここで、フレキシブル基板から透明基板に電位を供給する互いに独立した経路が２以上設けられたことによって、透明基板で必要とされる電位の入力経路における電気的接続状態を直接的に確認することができる。
即ち、フレキシブル基板から透明基板に電位を供給する互いに独立した経路を第１の経路及び第２の経路とした場合に、第１の経路から電気信号を入力すると共に第２の経路から電気信号を出力してその間の抵抗値を測定することによって、透明基板で必要とされる電位の入力経路における電気的接続状態を抵抗値に基づいて直接的に確認することができるのである。

また、透明基板に電位を供給する互いに独立した２以上の経路が透明基板に設けられた透明電極を介して接続されることによって、透明電極の抵抗値を測定することが可能となり、透明電極の品質管理が可能となる。

上記した本発明の液晶表示装置及び映像表示装置では、透明基板で必要とされる電位の入力経路における電気的接続状態を直接的に確認することができるために、フレキシブル基板接続用パッドやガラス基板接続用パッドの形成領域を縮小することができ、結果として、液晶表示装置及び映像表示装置の小型化が実現する。
即ち、従来の液晶表示装置及び映像表示装置では、透明基板で必要とされる電位の入力経路における電気的接続状態を確認することが困難であり、フレキシブル基板接続用パッドやガラス基板接続用パッドの形成領域を充分に確保する必要があったものの、透明基板で必要とされる電位の入力経路における電気的接続状態を直接的に確認することができ、必要以上にフレキシブル基板接続用パッドやガラス基板接続用パッドを形成する必要がないために、液晶表示装置の表示エリア以外の面積縮小が可能となり、液晶表示装置及び映像表示装置の小型化が実現するのである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明を適用した液晶表示装置である反射型液晶表示装置を説明するための模式的な断面図であり、ここで示す反射型液晶表示装置では、上記した従来の反射型液晶表示装置と同様に、アルミニウムを主成分とする金属材料からなる反射画素電極１がマトリクス状に設けられた駆動回路基板２と、ＩＴＯ等の透明な導電材料からなる透明電極３が設けられたガラス基板４とが互いに対面配置され且つその端縁部がシール部材５によって封止されると共に、駆動回路基板とガラス基板との間隙に液晶を封入することで液晶層６が形成された構造を有している。

また、駆動回路基板には同基板に設けられたアルミニウム配線を外部と電気的に接続するためのフレキシブル基板接続用パッド７が形成されており、このフレキシブル基板用パッドを導電性粒子入りの接着剤８でフレキシブル基板１２と接続することによって、フレキシブル基板から反射型液晶表示装置に電位を供給することができる様に構成されている。即ち、駆動回路基板で必要とされる外部信号についてはフレキシブル基板を介して入力されることとなる。

また、駆動回路基板にはガラス基板と電気的に接続するためのガラス基板接続用パッド９が設けられており、このガラス基板接続用パッドとガラス基板に設けられた透明電極とを導電性粒子１０を介して接続することによって、駆動回路基板からガラス基板に電位を供給することができる様に構成されている。即ち、ガラス基板で必要とされる電位（コモン電位）については、フレキシブル基板から駆動回路基板に設けられたアルミニウム配線に入力され、駆動回路基板を介してガラス基板に入力されることとなる。

また、駆動回路基板及びガラス基板の対向面には、それぞれ液晶を所定の方向に配向させるための配向膜１１が設けられている。なお、駆動回路基板は、例えばＣ−ＭＯＳ型半導体スイッチング駆動回路をシリコン基板上に形成したものであり、この上に形成される反射画素電極は、ガラス基板側から入射した光を反射する機能及び液晶層に対し電圧を印加する機能を有している。

ここで、本発明を適用した反射型液晶表示装置の一例では、フレキシブル基板内の第１の配線（図１中符合ａで示す領域）から駆動回路基板に設けられた第１のアルミニウム配線（図１中符合ｂで示す領域）を介してガラス基板の透明電極にコモン電位を印加する第１の経路と、フレキシブル基板内の第２の配線（図１中符合ｃで示す領域）から駆動回路基板に設けられた第２のアルミニウム配線（図１中符合ｄで示す領域）を介してガラス基板の透明電極にコモン電位を印加する第２の経路とが設けられている。なお、図１中符合ｅは駆動回路基板とフレキシブル基板との接続抵抗を示しており、図１中符号ｆは駆動回路基板とガラス基板との接続抵抗を示しており、図１中符号ｇは透明電極の抵抗値を示している。

具体的には、図２（ａ）で示す様に、駆動回路基板の四隅にガラス基板接続用パッド（第１のガラス基板接続用パッド９ａ、第２のガラス基板接続用パッド９ｂ、第３のガラス基板接続用パッド９ｃ、第４のガラス基板接続用パッド９ｄ）が形成され、第１のガラス基板接続用パッドと第４のガラス基板接続用パッドが第１のアルミニウム配線で接続されると共に第２のガラス基板接続用パッドと第３のガラス基板接続用パッドが第２のアルミニウム配線で接続されており、即ち、フレキシブル基板から印加された電位は互いに独立する２つの経路によってガラス基板に印加されることとなる。なお、図２中符合Ａは第１の経路を示し、図２中符号Ｂは第２の経路を示している。

ここで、本実施例では、第１のガラス基板接続用パッドと第４のガラス基板接続用パッドとを接続し、第２のガラス基板接続用パッドと第３のガラス基板接続用パッドとを接続した場合を例に挙げて説明を行なっているが、フレキシブル基板から印加された電位が複数の経路によってガラス基板に印加される様に構成されていれば充分であり、第１のガラス基板接続用パッドと第３のガラス基板接続用パッドとを接続すると共に第２のガラス基板接続用パッドと第４のガラス基板接続用パッドとを接続しても良いし（図２（ｂ）参照。）、第１のガラス基板接続用パッドと第４のガラス基板接続用パッドとを接続すると共に第２のガラス基板接続用パッドと第３のガラス基板接続用パッドとを接続しても良い（図２（ｃ）参照。）。

また、本実施例では、反射型液晶表示装置を例に挙げて説明を行なっているが、本発明を適用した液晶表示装置は必ずしも反射型液晶表示装置である必要は無く、透過型液晶表示装置であっても良い。

上記した本発明を適用した反射型液晶表示装置では、第１の経路と第２の経路が存在し、これらの経路は透明電極を介して接続されているために、第１の経路から電気信号（電流）を入力して第２の経路から電気信号（電流）を出力し、若しくは、第２の経路から電気信号（電流）を入力して第１の経路から電気信号（電流）を出力して、その電気的接続抵抗を測定することによって、第１の経路及び第２経路における電気的接続状態を確認することができる。具体的には、フレキシブル基板と駆動回路基板の電気的接続状態や駆動回路基板とガラス基板との電気的接続状態を確認することができる。そして、第１の経路や第２の経路における電気的接続状態を確認することができ、フレキシブル基板接続用パッドやガラス基板接続用パッドを必要以上に形成する必要がないために、反射型液晶表示装置の小型化が実現することとなる。また、第１の経路及び第２の経路における電気的接続状態を確認することができるために、電気的接続不良等の信頼性不良を低減することができることとなる。
更に、ガラス基板上に形成された透明電極の抵抗値を測定することができ、透明電極の抵抗値の管理が可能となることから、透明電極の品質を保証することも可能となる。

図３は本発明を適用した映像表示装置の一例である反射型液晶プロジェクタを説明するための模式図であり、ここで示す反射型液晶プロジェクタ１００は、いわゆる３板方式として赤、緑、青の３原色に対応した３つのライトバルブに図１に示す液晶表示装置（反射型液晶表示装置）を使用し、スクリーン（図示せず）上に拡大投影されたカラー映像を表示する投射型の液晶表示装置である。

具体的に、この反射型液晶プロジェクタは、照明光を出射する光源であるランプ１０１と、ランプからの照明光を赤色光（Ｒ），緑色光（Ｇ），青色光（Ｂ）に分離する分離光学手段であるダイクロイック色分離フィルタ１０２及びダイクロイックミラー１０３と、分離された赤色光（Ｒ），緑色光（Ｇ），青色光（Ｂ）をそれぞれ変調して反射する光変調手段であるＲライトバルブ１０４Ｒ，Ｇライトバルブ１０４Ｇ及びＢライトバルブ１０４Ｂと、変調された赤色光（Ｒ），緑色光（Ｇ），青色光（Ｂ）を合成する合成光学手段である合成プリズム１０５と、合成された照明光をスクリーンに投射する投射手段である投射レンズ１０６とを備えている。

ここで、ランプは、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）を含む白色光を照射するものであり、例えばハロゲンランプや、メタルハロゲンランプ、キセノンランプ等からなる。

また、ランプとダイクロイック色分離フィルタとの間の光路中には、ランプから出射された照明光の照度分布を均一化するフライアイレンズ１０７や、照明光のＰ，Ｓ偏光成分を一方の偏光成分（例えばＳ偏光成分）に変換する偏光変換素子１０８、照明光を集光させるコンデンサレンズ１０９等が配置されている。

ダイクロイック色分離フィルタは、ランプから照射された白色光を青色光（Ｂ）とその他の色光（Ｒ，Ｇ）とに分離する機能を有し、分離された青色光（Ｂ）とその他の色光（Ｒ，Ｇ）とを互いに逆向きに反射させる様に構成されている。

また、ダイクロイック色分離フィルタとＢライトバルブとの間には、分離された青色光（Ｂ）をＢライトバルブに向けて反射させる全反射ミラー１１０が配置され、ダイクロイック色分離フィルタとダイクロイックミラーとの間には、分離されたその他の色光（Ｒ，Ｇ）をダイクロイックミラーに向けて反射させる全反射ミラー１１１が配置されている。

ダイクロイックミラーは、その他の色光（Ｒ，Ｇ）を赤色光（Ｒ）と緑色光（Ｇ）とに分離する機能を有し、分離された赤色光（Ｒ）をＲライトバルブに向かって透過させ、分離された緑色光（Ｇ）をＧライトバルブに向かって反射させる。

また、各ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂと合成プリズムとの間には、それぞれ分離された各色光Ｒ，Ｇ，Ｂを各ライトバルブに導くＲ，Ｇ，Ｂ偏光ビームスプリッタ１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂが配置されている。これらＲ，Ｇ，Ｂ偏光ビームスプリッタは、入射した各色光Ｒ，Ｇ，ＢをＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離する機能を有し、一方の偏光成分（例えばＳ偏光成分）をＲ，Ｇ，Ｂライトバルブに向かって反射させ、他方の偏光成分（例えばＰ偏光成分）を合成プリズムに向かって透過させる。

Ｒ，Ｇ，Ｂライトバルブは、上記した反射型液晶表示装置からなり、各偏光ビームスプリッタによって導かれた一方の偏光成分（例えばＳ偏光成分）の光を映像信号に応じて偏光変調させながら、その偏光変調された光を各偏光ビームスプリッタに向かって反射させる。

合成プリズムは、いわゆるクロスキューブプリズムであり、各偏光ビームスプリッタを通過した他方の偏光成分（例えばＰ偏光成分）の各色光Ｒ，Ｇ，Ｂを合成する機能を有し、合成された光を投射レンズに向かって出射する。

投射レンズは、合成プリズムからの光をスクリーンに向かって拡大投影する機能を有している。

以上の様に構成される反射型液晶プロジェクタでは、ランプから出射された白色光がダイクロイック色分離フィルタ及びダイクロイックミラーによって赤色光（Ｒ），緑色光（Ｇ），青色光（Ｂ）に分離される。これら分離された赤色光（Ｒ），緑色光（Ｇ），青色光（Ｂ）は、Ｓ偏光成分の光であり、各偏光ビームスプリッタを通って各ライトバルブへと入射される。各ライトバルブに入射された赤色光（Ｒ），緑色光（Ｇ），青色光（Ｂ）は、各ライトバルブの各画素に印加される駆動電圧に応じて偏光変調された後、各偏光ビームスプリッタに向かって反射される。そして、これら変調された赤色光（Ｒ），緑色光（Ｇ），青色光（Ｂ）は、Ｐ偏光成分の光のみが各偏光ビームスプリッタを透過し、合成プリズムによって合成され、この合成された光が投射レンズによってスクリーン上に拡大投射される。

以上の様にして、この反射型液晶プロジェクタでは、ライトバルブによって変調された光に応じた映像をスクリーン上に拡大投影することでカラー映像表示を行なう。

ところで、各ライトバルブを構成する反射型液晶表示装置は、上記した様に、小型化が可能であるために、ここで示す反射型液晶プロジェクタにおいても小型化が可能となり、システムコストの低減が実現する。

なお、本実施例では反射型プロジェクタのようにスクリーンに投射する投射型の映像表示装置を例に挙げて説明を行ったが、本発明は反射型液晶表示装置を直接見るような直視型の映像表示装置にも広く適用可能である。

本発明を適用した液晶表示装置である反射型液晶表示装置を説明するための模式的な断面図である。 本発明を適用した液晶表示装置の結線状態を説明するための模式図である。 本発明を適用した映像表示装置の一例である反射型液晶プロジェクタを説明するための模式図である。 従来の反射型液晶表示装置を説明するための模式的な斜視図である。 従来の反射型液晶表示装置を説明するための模式的な断面図である。 従来の反射型液晶表示装置の結線状態を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 反射画素電極
２ 駆動回路基板
３ 透明電極
４ ガラス基板
５ シール部材
６ 液晶層
７ フレキシブル基板接続用パッド
８ 接着剤
９ ガラス基板接続用パッド
９ａ 第１のガラス基板接続用パッド
９ｂ 第２のガラス基板接続用パッド
９ｃ 第３のガラス基板接続用パッド
９ｄ 第４のガラス基板接続用パッド
１０ 導電性粒子
１１ 配向膜
１２ フレキシブル基板
１００ 反射型液晶プロジェクタ
１０１ ランプ
１０２ 色分離フィルタ
１０３ ダイクロイックミラー
１０４Ｒ Ｒライトバルブ
１０４Ｇ Ｇライトバルブ
１０４Ｂ Ｂライトバルブ
１０５ 合成プリズム
１０６ 投射レンズ
１０７ フライアイレンズ
１０８ 偏光変換素子
１０９ コンデンサレンズ
１１０，１１１ 全反射ミラー
１１２ 偏光ビームスプリッタ

Claims (3)

1. 複数の画素がマトリクス状に形成された駆動回路基板と、
   該駆動回路基板と所定の間隙を介して配置された透明基板と、
   前記駆動回路基板と前記透明基板との間隙内に保持された液晶層と、
   前記駆動回路基板と他の回路とを接続するフレキシブル基板とを備え、
   前記フレキシブル基板から前記駆動回路基板を介して前記透明基板に電位を供給する液晶表示装置において、
   前記フレキシブル基板から前記透明基板に電位を供給する互いに独立した経路が２以上設けられた
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記透明基板に電位を供給する互いに独立した２以上の経路は、前記透明基板に設けられた透明電極を介して接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 複数の画素がマトリクス状に形成された駆動回路基板と、該駆動回路基板と所定の間隙を介して配置された透明基板と、前記駆動回路基板と前記透明基板との間隙内に保持された液晶層と、前記駆動回路基板と他の回路とを接続するフレキシブル基板とを有し、前記フレキシブル基板から前記駆動回路基板を介して前記透明基板に電位を供給する液晶表示装置を備え、
   該液晶表示装置によって変調された光を用いて映像表示を行なう映像表示装置において、
   前記フレキシブル基板から前記透明基板に電位を供給する互いに独立した経路が２以上設けられた
   ことを特徴とする映像表示装置。

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