JP2023167047A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ及びドライバＩＣの発熱に起因する、ＬＥＤの発光効率の低下、ドライバＩＣの誤動作、構造物の熱膨張による歪を低減し、消費電力を抑えた、高画質の透明液晶表示装置を実現する。【解決手段】、表示領域と端子領域を有する液晶表示装置であって、端子領域にドライバＩＣ４０が配置し、ＴＦＴ基板１００の背面には、端子領域に対応する部分において、第１放熱板６０が貼り付けられ、対向基板２００の上に第２カバーガラス５００が配置し、第２カバーガラス５００の端部にレンズ３０の第１の端部が配置し、レンズ３０の、第１の端部と反対側の第２の端部に光源としてのＬＥＤ１０が配置し、レンズ３０及びＬＥＤ１０が取り付けられ、第２カバーガラス５００側に設けられる第２放熱板７０を有し、レンズ３０、ＬＥＤ１０及び第２放熱板７０は、第１放熱板６０を介してＴＦＴ基板にて固定されていることを特徴とする液晶表示装置。【選択図】図６

Description

本発明は表示装置に係り、特に液晶表示装置を用いた透明ディスプレイに関する。

ガラスのように、背景が見える透明ディスプレイに対する需要が存在する。透明ディスプレイでは、画像を表示する場合、表側と裏側でそれぞれの背景に画面を重ねて表示することが出来る。画像が表示されていない部分では、ガラスを通して背景を視認することが出来る。このような透明ディスプレイは例えば、液晶表示装置を用いて実現することが出来る。特に液晶表示装置を透明ディスプレイとして用いる場合、配線やトランジスタの数の多い有機ＥＬ表示装置を用いた透明ディスプレイに比べ高い透明度を実現できる。

液晶表示装置を用いた透明表示装置では、光源としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）と、駆動のためのドライバＩＣを端子領域に配置する場合が多い。ＬＥＤもドライバＩＣも高温になるので、２個の部品を近接して配置すると、この部分が高温になる。特許文献１には、端子領域において、２個の部品が極端に近づかないよう、複数のＬＥＤの配置をインライン配置からずれた配置とする構成が記載されている。

特開２０２１－１８４０５２号公報

透明液晶表示装置では、直下型バックライトを使用することが出来ない。したがって、光源を基板の側面に配置するサイドライト型光源になる。実際の光源は、ＬＥＤが使用されるが、ＬＥＤは発光と同時に熱も発生する。サイドライト方式では、多数のＬＥＤが例えば基板の側面のように、限られた領域に存在するので、光源における温度上昇が問題となる。

また、透明液晶表示装置では、光効率を上げるために、カラーフィルタは使用しない。すなわち、カラーフィルタの使用はそれだけで光の利用効率を１／３に低下させる。さらに、カラーフィルタは、光の透過の妨げになる。フィールドシークエンシャル方式を用いればカラーフィルタを使用しなくとも済むが、駆動周波数が高くなるために、ドライバＩＣの発熱が問題になる。

本発明の課題は、サイドライト方式を用いた透明液晶表示装置において、ＬＥＤ及びドライバＩＣ等における温度上昇を抑え、ＬＥＤの発光効率の低下、ドライバＩＣの誤動作、熱膨張による周辺部品の劣化等を抑制することである。

本発明の他の課題は、透明液晶表示装置において、光の入光量を増加させるとともに、かつ、光の利用効率を向上させることによって、コントラストの優れた画面を低消費電力で表示可能とすることである。

本発明は上記課題を克服するものであり、代表的な手段は次のとおりである。

（１）画素電極を有するＴＦＴ基板と、対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板が重なっている部分に表示領域が形成され、前記ＴＦＴ基板において、前記対向基板と重なっていない部分に端子領域が形成され、前記端子領域にドライバＩＣが配置し、前記ＴＦＴ基板の背面には、前記端子領域に対応する部分において、第１放熱板が貼り付けられ、前記対向基板の上には第２カバーガラスが配置し、前記第２カバーガラスの端部には、レンズの第１の端部が配置し、前記レンズの、前記第１の端部と反対側の第２の端部には、光源としてのＬＥＤが配置し、前記レンズ及び前記ＬＥＤが取り付けられ、前記第２カバーガラス側に設けられる第２放熱板を有し、前記レンズ、前記ＬＥＤ及び前記第２放熱板は、前記第１放熱板を介して前記ＴＦＴ基板にて固定されていることを特徴とする液晶表示装置。

（２）前記ＬＥＤと対向する前記レンズの前記第２の端部は、前記表示領域に対し、前記ＴＦＴ基板の端部よりも、外側に配置していることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（３）前記第２カバーガラスは、前記ドライバＩＣを覆っていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（４）断面が屈曲構造を有する前記第２放熱板が、前記レンズ、前記ＬＥＤを覆って配置し、前記レンズは、前記第２放熱板の第１の面に取り付けられており、前記ＬＥＤは、ＬＥＤ基板に取り付けられており、前記ＬＥＤ基板は、前記第２放熱板の第２の面に取り付けられていることを特長とする（１）に記載の液晶表示装置。

（５）前記第１の面は、前記対向基板の主面と平行方向であり、前記第２の面は、前記対向基板の主面と直角方向であることを特徴とする（４）に記載の液晶表示装置。

（６）前記ＴＦＴ基板の背面には、前記表示領域に対応する部分において、第１カバーガラスが貼り付けられていることを特徴とする（５）に記載の液晶表示装置。

（７）前記ＴＦＴ基板の端子領域には、フレキシブル配線基板が接続し、前記ドライバＩＣ及び前記フレキシブル配線基板を除き、スペーサが形成されていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（８）前記第２放熱板は、前記対向基板の主面と平行方向に第３の面を有し、前記第１放熱板は、前記第２放熱板の前記第３の面と第３放熱板を介して接続していることを特徴とする（７）に記載の液晶表示装置。

透明液晶表示装置の正面図である。 透明液晶表示装置の側面図である。 透明液晶表示パネルの動作を示す断面図である。 液晶層の詳細を示す断面図である。 実施例１の透明液晶表示装置の正面図である。 図５のＡ－Ａ断面図である。 ＴＦＴ基板と対向基板を組み合わせた状態を示す平面図である。 図７のＢ－Ｂ断面図である。 図７のＣ－Ｃ断面図である。 ＴＦＴ基板の背面の表示領域に対応して第１カバーガラスを接着し、端子領域に第１放熱板を接着し、対向基板の表面に第２カバーガラスを接着した状態を示す平面図である。 図１０のＤ－Ｄ断面図である。 図１０のＥ－Ｅ断面図である。 第２カバーガラスの端面にレンズを配置し、レンズの他の面にＬＥＤを配置した状態を示す平面図である。 図１３のＦ－Ｆ断面図である。 図１３のＧ－Ｇ断面図である。

以下に実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明する。

図１は透明液晶表示装置４０００の正面図であり、図２は側面図である。図１及び図２において、表示領域１０００の背面には、バックライトは存在しておらず、基板は、透明なガラスで出来ているので、通常は光が透過し、透明液晶表示装置４０００の背面を視ることが出来る。

サイドライトとしての光源や駆動回路領域を含む駆動部２０００は、下側の筐体３０００内に配置されている。表示パネルの表示領域１０００に表示された画像は、裏側、表側のいずれからも視認することが出来る。また、透明液晶表示装置に表示された画像は、背景の中に浮かび上がったような印象を与えることが出来る。

図３は、透明液晶表示装置４０００の動作を示す断面図である。図３は、透明液晶表示装置の基本的な構造である。図３において、画素電極１３０、信号線、ＴＦＴ等が配置したＴＦＴ基板１００とコモン電極１４０が形成された対向基板２００との間に液晶３００が挟持されている。図３はいわゆるフィールドシークエンシャル(Ｆｉｅｌｄ ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ)で駆動されるので、カラーフィルタは存在していない。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が重なっている部分に表示領域が形成され、ＴＦＴ基板１００において、対向基板２００と重なっていない部分に端子領域が形成されている。

図３において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００はシール材１５０で接着し、内部に液晶３００が封入されている。シール材１５０は透明樹脂で形成されている。図３の液晶３００はいわゆる高分子分散型液晶と呼ばれるものであり、図４にその構成を示す。図４は、図３の液晶部分の拡大断面図である。図４において、画素電極１３０とその上に配向膜１６０が形成されたＴＦＴ基板１００と、コモン電極１４０とその上に配向膜１６０が形成された対向基板２００の間に液晶３００が挟持されている。図４において、画素電極１３０に対応して画素Ｐｉｘが形成されている。

この液晶３００は高分子分散型液晶と呼ばれているものであり、高分子（ポリマー）によって形成されたバルク３０１と液晶分子を含む微粒子３０２で構成されている。画素電極１３０とコモン電極１４０との間に電圧が印加されると、液晶分子を含む微粒子３０２が電界によって回転し、光を散乱する。画素電極１３０とコモン電極１４０との間に電圧が印加されなければ光は散乱されない。光の散乱を画素毎に制御するので、画像が形成される。そして、この画像は、液晶表示パネルの表面からも背面からも視認することが出来る。

図３に戻り、ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成されており、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が重複していない部分は端子領域となっている。端子領域には、対向基板２００の側面と対向して光源であるＬＥＤ１０が配置している。ＬＥＤ１０からの光は対向基板２００の側面あるいは、シール材１５０を通して液晶表示パネルの内部に入射する。入射した光は全反射を繰り返しながら液晶層３００中の、液晶分子を含む微粒子３０２に衝突する。

光が、画素電極１３０とコモン電極１４０との間に電圧が印加されている画素内の微粒子３０２に衝突すると、図３に示すように散乱する。一方、画素電極１３０とコモン電極１４０との間に電圧が印加されていない画素内では、光は直進する。これによって、液晶３００内に入射した光は、画素毎に散乱を制御されるので、画像が形成される。

図３において、光源であるＬＥＤ１０と並んでドライバＩＣ４０が配置している。ドライバＩＣ４０は液晶表示パネルを駆動するものであり、動作中は高熱になる。特に、図３における液晶表示装置はフィールドシークエンシャルで駆動されるために、通常の駆動方法の３倍のスピードでデータ処理がおこなわれるため、ドライバＩＣ４０の発熱も大きくなる。

ＴＦＴ基板１００の端部には、ドライバＩＣ４０に信号や電源を供給するために、フレキシブル配線基板５０が接続している。実際の表示装置では、光源であるＬＥＤ１０に電力を供給するためのＬＥＤ用配線基板が存在しているが、図３では省略されている。

図３に示す構成の透明液晶表示装置の課題は次のとおりである。熱源であるドライバＩＣと光源であるＬＥＤが端子領域において近接して配置している。図３の透明液晶表示装置は、フィールドシークエンシャルで駆動されるので、ドライバＩＣの発熱が大きい。また、光源であるＬＥＤは、図３の紙面垂直方向に多数配列している。したがって、この部分の端子領域は、非常に高温になる。高温になると、ＬＥＤの発光効率が低下する、ドライバＩＣが誤動作する、周辺部品に熱膨張による歪が発生し、寸法に狂いが生ずるなどである。

図５以下に示す本発明の実施例１の構成は、以上のような課題を解決するものであり、高性能で信頼性の高い透明液晶表示装置を実現するものである。図５は、実施例１による透明液晶表示装置４０００の正面図である。図５において、透明液晶表示装置４０００は表示領域１０００と駆動領域とで構成されている。駆動領域は、光源及びドライバＩＣを含む駆動部と、プリント配線基板（ＰＣＢ、Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）６００と、これを接続するフレキシブル配線基板５０とから構成されている。図５において、駆動部は金属で形成された第２放熱板７０で覆われている。実施例１では、第２放熱板７０はアルミニウムで形成される。

図５において、第２放熱板７０には、ソケット２５が２か所取り付けられている。このソケット２５は、第２放熱板７０の内側に配置しているＬＥＤ基板と導通し、各ＬＥＤに電力を供給する。図５において、６個のフレキシブル配線基板５０が配置している。６個のうち、両側の２個は、走査線駆動用ドライバと接続し、中央側の４個が映像信号線駆動用のドライバと接続する。映像信号線駆動用ドライバＩＣのほうが、走査線駆動用ドライバＩＣよりも発熱が大きいので、互いに、より大きな間隔をもって配置している。

図６は、図５のＡ－Ａ断面図であり、駆動部の構成を示す断面図である。図６の中央よりもｘ方向右側が表示領域１０００側である。図６において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００がシール材１５０によって接着し、内部に液晶３００が封止されている。ＴＦＴ基板１００の下側には、表示領域１０００に対応する部分には、第１カバーガラス４００が配置し、駆動部に対応する部分においては、第１放熱板６０が配置している。第１放熱板６０は金属で形成されており、実施例１では、アルミニウムで形成され、厚さは１ｍｍ程度である。第１放熱板６０はＴＦＴ基板１００と接着し、さらに左側に延在する。

図６において、対向基板２００の上側には、第２カバーガラス５００が配置している。第２カバーガラス５００は、対向基板２００よりも大きく形成され、平面で視て、第２カバーガラス５００の端部は、ＴＦＴ基板１００の端部とｘ方向でほぼ同程度の位置になっている。ＴＦＴ基板１００と第１カバーガラス４００との接着及び対向基板２００と第２カバーガラス５００との接着は、例えば、光学カップリンングを考慮してＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）が使用されている。但し、第1放熱板６０とＴＦＴ基板１００とは、放熱性を考慮して、いわゆる導電シート３３が使用されている。

図６において、ＴＦＴ基板１００と第２カバーガラス５００との間、すなわち、ＴＦＴ基板１００の端子領域には、ドライバＩＣ４０が配置し、また、端子領域の端部には、液晶表示パネルに信号や電源を供給するために、フレキシブル配線基板５０が接続している。また、ＴＦＴ基板１００と第２カバーガラス５００との間には、スペーサ１１０が配置している。スペーサ１１０は、ＴＦＴ基板１００と接着することによって、ＴＦＴ基板１００の機械的な強度を補強している。

図６において、ＴＦＴ基板１００の厚さは０．５ｍｍ、対向基板２００の厚さは０．７ｍｍ、第１カバーガラス４００の厚さは３ｍｍ、第２カバーガラス５００の厚さは３ｍｍ程度である。液晶層３００の層厚は１０μm以下であるので、他の部品の厚さに比べれば、無視できる程度の厚さである。スペーサ１１０の厚さは、対向基板２００と同程度である。

図６において、ＴＦＴ基板１００の厚さが対向基板２００の厚さよりも小さいのは、ドライバＩＣ４０で発生した熱が、ＴＦＴ基板１００を介して、ＴＦＴ基板１００の下側に配置した第１放熱板６０に伝わりやすくするためである。ＴＦＴ基板１００と第１放熱板６０を接着している導電シート３３は、基材が樹脂であるから、ＴＦＴ基板１００及び第１カバーガラス４００と柔軟に接触して、第１放熱板６０への熱の移動を容易にしている。なお、対向基板２００の厚さをＴＦＴ基板１００よりも厚い、０．７ｍｍ、とすることによって、ＴＦＴ基板１００と第２カバーガラス５００との間隔を大きく出来、ドライバＩＣ４０等の配置のためのスペースに余裕をとることが出来る。

導電シート３３は電気を導通させるとともに、高い熱伝導性を有する。また、導電シート３３は、導電テープ３３と表現することもでき、両面に接着性を有し、後述するようにＴＦＴ基板１００と第1放熱板６０とを接着・固定させている。本実施例において、導電シート３３は、熱伝導シートとして用いている。導電シート３３は多くのメーカーによって提供されている。導電シート３３の構造は、例えば、細い金属繊維をメッシュ状に形成したものを、基材である樹脂によって固めたもの、さらに、基材である樹脂内に金属微粒子あるいは炭素微粒子を分散させて導電性及び熱伝導性を向上させたもの、等が存在する。

第１放熱板６０は、厚さ１ｍｍのアルミニウムで形成されているので、ヒートシンクとして作用する。また、アルミニウムは熱伝導に優れているので、外部への熱放散も効率的におこなうことが出来る。このように、ドライバＩＣ４０で発生する熱は、主に、第１放熱板６０に吸収され、ドライバＩＣ４０の温度上昇を緩和する。

図６において、第２カバーガラス５００の端部には、レンズ３０が付き合わせの状態で配置している。レンズ３０の逆側の端部には、光源としてのＬＥＤ１０が配置している。ＬＥＤ１０からの光は、レンズ３０によって、表示領域１０００側に向かうように、導かれる。したがって、レンズ３０は、導光板と呼ばれることもあるが、本明細書はレンズという名称を用いる。

図６における、レンズ３０の縦方向（ｚ方向）の厚さは、第２カバーガラス５００の厚さと同じ３ｍｍ程度である。したがって、ＬＥＤ１０からの光の、レンズ３０、ひいては、第２カバーガラス５００への光の入射は、面積的には、十分な余裕をもって行うことが出来る。また、入射面が大きい分、光の量を増すことができるので、コントラストの高い画像を得ることが出来る。

図６において、レンズ３０の上側の面は、断面が屈曲し、金属で形成された第２放熱板７０に接着して固定されている。実施例１では、金属としてアルミニウムが使用されている。レンズ３０は第２放熱板７０の、対向基板２００の主面と平行方向である、第１の面に懸垂した形で配置しており、レンズ３０の位置合わせも第２放熱板７０を介して行われる。したがって、第２放熱板７０の寸法精度、及び、他の部品との組み立て精度は重要である。第２放熱板の厚さは、例えば、０．５ｍｍである。

第２放熱板７０との接着のために、レンズ３０の上側には、反射シートを配置し、その上に両面粘着材（以後この構成を接着シート３１とも呼ぶ）を使用している。また、反射シートが両面粘着材の内部に設けられる接着シート３１を用いることもできる。なお、レンズ３０は熱源となるＬＥＤ１０と接近して配置するので、高温となることも予想される。この場合は、接着シート３１として、例えばレンズ３０側に反射シートを用い、第２放熱板７０側に導電シートを配置した、ラミネート材としてもよい。導電シートを用いれば、レンズ３０の熱を第２放熱板７０に伝導しやすくすることが出来る。なお、レンズ３０の下側は、反射面としての機能のみが要求されるので、レンズ３０と接着あるいは粘着することが出来る例えば、反射シート３２を用いればよい。

図６において、第２カバーガラス５００に対向する側と反対側の、レンズ３０の側面には、光源としてのＬＥＤ１０が配置されている。ＬＥＤ１０は、ＬＥＤ基板２０に取り付けられている。ＬＥＤ基板２０は、第２放熱板７０の第２の面に密着して配置している。なお、第２放熱板７０の第２の面は第１の面と直角方向である。したがって、ＬＥＤ１０で発生する熱は、ＬＥＤ基板２０を介して、第２放熱板７０に放出される。なお、熱カップリングを向上させるために、ＬＥＤ１０と第２放熱板７０との接着には、導電シート３３が使用されている。このように、ＬＥＤ１０で発生する熱は、主に、第２放熱板７０に放熱される。

ＬＥＤ１０には、ＬＥＤ基板２０を介して電流が供給される。ＬＥＤ基板２０には、第２放熱板７０の外側に配置したソケット２５を介し、外部から電源が供給される。ソケット２５に対応して、第２放熱板７０には、孔、あるいは切り欠きが形成されてソケット２５とＬＥＤ基板２０を接続可能としている。

図６では、ＬＥＤ１０とレンズ３０の入射面とは密着しているように見えるが、実際には、１０μm程度の小さな間隔が形成されている。このような、細かな寸法の精度は、第２放熱板７０自体の寸法精度、第２放熱板７０へのＬＥＤ基板２０及びレンズ１０の取り付け精度、ＬＥＤ基板２０へのＬＥＤ１０の取り付け精度等によって決められる。第２放熱板７０へのＬＥＤ基板２０及びレンズ３０の接着は、第２放熱板７０を表示装置に取り付ける前、すなわち、第２放熱板７０単体の状態において行うので、寸法精度は出しやすい。また、実施例１では、第２放熱板７０は、厚さが０．５ｍｍ程度のアルミニウムで形成されているが、放熱性、加工精度の条件を考慮して、厚さは調整してもよい。ところで、第２放熱板７０をプレスで製造すれば、高い寸法精度で形成することが出来る。

図６において、ＬＥＤ１０からレンズ３０に入射した光は、第２カバーガラス５００の側面から第２カバーガラス５００に入射する。光は、第２カバーガラス５００に入射後、全反射を繰り返しながら、表示領域１０００に導かれる。レンズ３０の出射面から、表示領域１０００までは、ＴＦＴ基板１００の端子領域に相当する距離が存在する。この領域において、全反射をせずに、外部に放出される光を防止するために、実施例１では、ＴＦＴ基板１００の端子側において、スペーサ１１０に例えば白色のＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｉｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）を用いることによって、光を反射させ、光の利用効率を向上させている。

図６において、レンズ３０から出射した光は、スペーサ１１０の表面で反射し、さらに、第２カバーガラス５００で全反射して液晶層３００に入射する。なお、スペーサ１１０としては、白色のＰＥＴの代わりに、上側に反射フィルムを形成した樹脂のブロックをＴＦＴ基板１００の端子領域に貼り付けてもよい。すなわち、実施例１において、スペーサ１１０は、ＴＦＴ基板１００の機械的な強度を補強するとともに、光の利用効率を向上させるための、反射部品を兼ねている。

一方、第２カバーガラス２００の上側においては、平面で視て、ＴＦＴ基板１００の端子領域に対向する部分は、第２放熱板７０によって覆われており、この放熱板７０が、第２カバーガラス５００から、全反射せずに上方向に向かう光を反射して第２カバーガラス５００側に戻し、光の利用効率を向上させる。但し、図６では、第２放熱板７０は、第２カバーガラス５００とは、接触するのみで、接着していない。第２カバーガラス５００へのストレスを防止するためである。このように、第２カバーガラス５００には、レンズ３０、ＬＥＤ１０、第２放熱板７０等を含むレンズユニットは接着しておらず、レンズユニットに起因する熱ストレスが第２カバーガラス５００に伝わるのを防止している。これによって、第２カバーガラス５００の変形による画質への影響を防止することが出来る。言い換えれば、レンズ３０、ＬＥＤ１０、第２放熱板７０等を含むレンズユニットは、ＴＦＴ基板１００に導電シート３３により接着されている第1放熱板６０及び後述する第３放熱板８０を介してＴＦＴ基板１００に固定されている。

本実施例の他の特徴は、熱源であるＬＥＤ１０とドライバＩＣ４０との距離ｄ１を大きくとれることである。従来のように、ＴＦＴ基板１００の端子領域にＬＥＤ１０とドライバＩＣ４０が小さな距離を置いて並んで配置されていると、相乗効果によって、単独で配置される場合よりもさらに温度が上昇する。したがって、ＬＥＤ１０の発光効率の低下がより深刻になり、また、ドライバＩＣ４０の誤動作の確率も増加する。

これに対して、本実施例では、平面で視て、レンズ３０を介してＬＥＤ１０とドライバＩＣ４０との間に大きな距離をとることが出来るので、相乗効果による温度上昇は抑えることが出来る。さらに、ＬＥＤ１０、ドライバＩＣ４０については、個別に温度上昇を抑える手段が形成されているので、ＬＥＤ１０、ドライバＩＣ４０の温度上昇は、抑えることが出来る。

図６において、第１放熱板６０と、第２放熱板７０の第３の面は、ｘ方向左側に延在し、第３放熱板８０を介して接続する。第３放熱板８０は、フレキシブル配線基板５０を避けて、ｙ方向に飛び飛びに配置されている。したがって、外へ延在するフレキシブル配線基板５０が第３放熱板８０によって止められることは無い。第３放熱板８０と第１放熱板６０及び第２放熱板７０とは、面接触しているので、これらの放熱板間の熱抵抗は小さい。また、第３放熱板８０と第１放熱板６０及び第２放熱板７０との間に導電シート３３を挟むことによって、これらの部品間の熱接触をさらに向上させている。

したがって、図６の構成によれば、透明液晶表示装置の駆動部の温度上昇を抑えるとともに、駆動部全体として温度を均一化することが出来る。したがって、駆動部に起因する熱ストレスを小さくすることが出来る。つまり、第２カバーガラス５００等の熱ストレスによる変形を抑え、画質の低下を抑えることが出来る。

以下に、図５及び図６で説明した透明液晶表示装置を製造プロセス順にさらに詳しく説明する。図７は、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が組み合わされ、ＴＦＴ基板１００の端子領域にスペーサ１１０とドライバＩＣ４０を配置し、フレキシブル配線基板５０が接続した状態を示す平面図である。図７において、端子領域には多数の端子配線が形成されているが、これらは全てスペーサ１１０によって覆われている。スペーサ１１０はＴＦＴ基板１００と接着しており、ＴＦＴ基板１００の端子領域の機械的な強度を補強している。

図７において、各フレキシブル配線基板５０に対応してドライバＩＣ４０が配置している。図７における両側の小さなドライバＩＣ４０が走査線用のドライバＩＣ４０に対応する。図７は例であり、例えば、各フレキシブル配線基板５０毎に２個の映像信号線用ドライバＩＣ４０が配置される場合もある。

図８は、図７のＢ－Ｂ断面図であり、ドライバＩＣ４０が存在している部分の断面図である。図８において、ＴＦＴ基板１００の端子領域には、ドライバＩＣ４０が配置されている場所およびフレキシブル配線基板５０が接続している部分を除いて、対向基板２００と同じ厚さで、スペーサ１１０がＴＦＴ基板１１０に接着している。ＴＦＴ基板１００の端子領域の機械的な強度を補強するためである。

図９は、図７のＣ－Ｃ断面図であり、ドライバＩＣ４０とフレキシブル配線基板５０が存在していない部分の断面図である。図９において、端子領域には、スペーサ１１０が貼り付けられている。スペーサ１１０は例えば、白色のＰＥＴで形成され、第２カバーガラス５００から下に向かう光を第２カバーガラス５００側に反射し、光効率を向上させる作用を有する。

図１０は、対向基板２００の上側に第２カバーガラス５００を配置し、ＴＦＴ基板１００の下面において、表示領域１０００側には第１カバーガラス４００を配置し、また、端子領域を含む駆動領域側には第１放熱板６０を配置した状態を示す平面図である。図１１は、図１０のＤ－Ｄ断面図であり、ドライバＩＣ４０が存在している部分の断面図である。

図１１において、第２カバーガラス５００がＴＦＴ基板１００と同じ大きさで、すなわち、ＴＦＴ基板１００に形成された端子領域を覆って配置している。図１１において、対向基板２００と第２カバーガラス５００とは、例えばＯＣＡによって接着している。本実施例においては、スペーサ１１０と第２カバーガラス５００とは接着していないが、画質に影響が無ければ、例えば、ＯＣＡ等で接着してもよい。

図１１において、ＴＦＴ基板１００の表示領域１０００側には、第１カバーガラス４００が接着している。ＴＦＴ基板１００と第１カバーガラス４００との接着はＯＣＡによって行う。ＴＦＴ基板１００の端子領域側の背面には、第１放熱板６０が導電シート３３を用いて貼り付けられている第１放熱板６０は、厚さが１ｍｍのアルミニウムの板であり、ドライバＩＣ４０からの熱に対するヒートシンクとしての役割を有している。ドライバＩＣ４０からの放熱をより効率的におこなうために、ＴＦＴ基板１００と第１放熱板６０とは、両面に接着性を有する導電シート３３によって接着している。第１放熱板６０は左方向に延在し、レンズ３０やＬＥＤ１０が取り付けられた第２放熱板７０と、第３放熱板８０を介して接続することになる。

図１２は、図１０のＥ－Ｅ断面図である。図１２の構成は、ＴＦＴ基板１００に形成された端子領域を除いて図１１と同じである。図１２において、ＴＦＴ基板１００の端子領域には、対向基板２００と同じ厚さでスペーサ１１０が貼り付けられている。図１２では、スペーサ１１０がＴＦＴ基板１００のドライバＩＣ４０及びフレキシブル配線基板５０のもうけられていない端子領域の幅全体に配置している他は図１１と同じであるから、説明は省略する。

図１３は、図１０の構成に対し、第２カバーガラス５００の端部に対向してレンズ３０を突き当て、レンズ３０の他の面に対向して光源である多くのＬＥＤ１０を配置した状態を示す平面図である。図１３に示すレンズ３０は、複数のレンズ３０ｓが横方向（ｙ方向）に並んで設けられ一つの直方体のレンズ３０を構成している。複数のレンズ３０ｓは、図１３においては６個であり、横方向に互いに隣り合う６個のレンズ３０ｓはＯＣＡなどの接着部材により互いに貼り合されている。また、図１３に示す複数のレンズ３０ｓを連結させる構造と異なり、レンズ３０は横方向（ｙ方向）に長い、１個の直方体で設けられるものを用いることもできる。多くのＬＥＤ１０は、１枚のＬＥＤ基板２０に取り付けられている。ＬＥＤ基板２０は、第２放熱板７０に接触して取り付けられているが、第２放熱板７０は、図１３の構成全てを上から覆ってしまうので、図１３では、第２放熱板７０の端部の位置のみ記載している。

図１３において、背面に配置した第１放熱板６０が第１カバーガラス４００の端部から下側（ｘ方向で視て）に延在し、また、前面に配置した第２放熱板５００が、対向基板２００の端部に対応する位置から下側（ｘ方向で視て）に延在し、第３放熱板８０と重なっている。第３放熱板８０は、第１放熱板６０と第２放熱板７０を熱的に接続している。平面で視て、第３放熱板８０は、横方向（ｙ方向）に間隔をおいて配置し、第３放熱板８０と第３放熱板８０の間をフレキシブル配線基板５０が通過している。このフレキシブル配線基板５０は、図５に示すように、プリント配線基板（ＰＣＢ）６００に接続することになる。

図１４は、図１３のＦ－Ｆ断面図である。図１４において、第２カバーガラス５００の端部にレンズ３０が対向して配置している。レンズ３０の反対側の面には、ＬＥＤ１０が対向して配置している。ＬＥＤ１０はＬＥＤ基板２０に取り付けられ、ＬＥＤ基板２０は、第２放熱板７０の第２の面に接触して取り付けられている。ＬＥＤ１０からは熱が発生するが、この熱は、ＬＥＤ基板２０を介して、金属で形成された第２放熱板７０に逃がすことが出来る。

図１４において、レンズ３０は、金属で形成された第２放熱板７０の第１の面に、接着シート３１によって取り付けられている。レンズ３０及びＬＥＤ１０の配置方法は、図６で説明したとおりである。すなわち、レンズ３０、ＬＥＤ１０等の光学部品は、第２放熱板７０に取り付けられている。そして、第２放熱板７０から熱を効率よく放出することが出来る。

第２放熱板７０は、第２カバーガラス５００とは接着していない。第２カバーガラス５００に機械的なストレスを与えると、画質に影響を与えるからである。第２放熱板７０は、図１４のｘ方向で左方向に延在し、第３の面において、第３放熱板８０を介して第１放熱板６０に取り付けられる。このように、光学部品を搭載した第２放熱板７０は、ＴＦＴ基板１００の背面に接着した第１放熱板６０によって支えられている。

第１放熱板６０は、厚さが１ｍｍ程度のアルミニウムで形成されているので、形状は安定している。第１放熱板６０にはＴＦＴ基板１００を介してドライバＩＣ４０からの熱が伝導してくる。第１放熱板６０は、放熱とともに、ヒートシンクとしての役割も有している。

第１放熱板６０が接着するＴＦＴ基板１００の端子領域には、スペーサ１１０が接着しており、この部分は、スペーサ１１０によって、機械的に補強されている。また、第１放熱板６０と第１カバーガラス４００の突き合わせ端部は、対向基板２００の端部よりも表示領域１０００側に存在している。対向基板２００の端部において、ＴＦＴ基板１００に応力集中が発生することを防止するためである。図１４のその他の構成は、図６で説明したとおりである。

図１５は、図１３のＧ－Ｇ断面図である。図１５が図１４と異なる点は、図１５の断面では、ＴＦＴ基板１００において、ドライバＩＣ４０が存在しない部分であるということである。ＴＦＴ基板１００の端子領域には、スペーサ１１０がドライバＩＣ４０及びフレキシブル配線基板５０のもうけられていない端子領域の幅全体にわたって配置している。図１５において、フレキシブル配線基板５０については、紙面背面側（ｙ方向）に配置したフレキシブル配線基板５０のみが見えている。

以上で説明したように、本発明は次のような特徴を有している。第１の特徴は、熱源であるＬＥＤ１０及びドライバＩＣ４０を、各々別な部品に配置することによって、ＬＥＤ１０とドライバＩＣ４０との距離を大きくとることが出来る。そして、ＬＥＤ１０からの熱とドライバＩＣ４０からの熱の相乗効果によって、温度が極端に上昇するという現象を防止することが出来る。

図６及び図１４に示すように、ドライバＩＣ４０で発生する熱は、第１放熱板６０によって吸収される。一方、ＬＥＤ１０で発生する熱は、第２放熱板７０によって吸収される。このように、ＬＥＤ１０で発生する熱とドライバＩＣ４０で発生する熱は、別経路で放散される。さらに、ＬＥＤ１０とドライバＩＣ４０との距離を大きくとることが出来るので、ＬＥＤ１０及びドライバＩＣ４０が互いに他の影響を受けてさらに温度が上昇するという現象は避けることが出来る。

本発明の第２の特徴は、レンズ３０、ＬＥＤ１０等の光学部品及びこれらの支持部材は、第２カバーガラス５００側とは直接接着していないということである。すなわち、図６、図１４等に示すように、ＬＥＤ１０からの光はレンズ３０を介して第２カバーガラス５００に入射する。したがって、第２カバーガラス５００が熱ストレス等によって変形すると、画質に影響を与える。本発明では、図６、１４等に示すように、実施例１では、レンズ３０、ＬＥＤ１０はいずれも第２放熱板７０に取り付けられ、第２放熱板７０は、第３放熱板８０を介して第１放熱板６０に取り付けられている。図６、１４等において、第２放熱板７０は、は、一部が第２カバーガラス５００の表面に延在しているが、これは、第２放熱板７０によって、第２カバーガラス５００からの光もれを防止するためであり、第２放熱板７０と第２カバーガラス５００とは接着していない。したがって、光学部品を取り付けるための機械的なストレス、あるいは、ＬＥＤ１０を発光させた時の熱膨張等によるストレスは、第２カバーガラス５００には生じない。これによって、第２カバーガラス５００のストレスに起因する画像の劣化を防止することが出来る。

本発明の第３の特徴は、ＴＦＴ基板１００の端子領域、すなわち、対向基板２００がオーバーラップしていない部分には、スペーサ１１０を配置して対向基板２００と同程度の厚さのスペーサをＴＦＴ基板１００に接着し、この部分のＴＦＴ基板１００の機械的な強度を強化している。さらに、このスペーサ１１０をＰＥＴ等の反射作用を有する材料で形成することによって、第２カバーガラス５００から外に出ようとする光を反射して表示領域１０００側に向けることが出来る。

このように、本発明によって、温度上昇による、ＬＥＤ１０の発光効率の低下やドライバＩＣ４０の誤動作を抑え、さらに、構造部品の熱膨張によるストレスを小さく抑えることが出来る。また、第２カバーガラス５００へのストレス等に起因する画質の劣化を防止することが出来る。また、ＬＥＤ１０からの光の利用効率を向上させることによって、輝度の大きい、あるいは、消費電力を抑えることが出来る透明液晶表示装置を実現することが出来る。

１０…ＬＥＤ、 ２０…ＬＥＤ基板、 ３０…レンズ、 ３０ｓ…個別レンズ、 ３１…接着シート、 ３２…反射シート、 ３３…導電シート、 ４０…ドライバＩＣ、 ５０…フレキシブル配線基板配線、 ６０…第１放熱板、 ７０…第２放熱板、 ８０…第３放熱板、 １００…ＴＦＴ基板、 １１０…スペーサ、 １３０…画素電極、 １４０…コモン電極、 １５０…シール材、 １６０…配向膜、 ２００…対向基板、 ３０１…バルク、 ３００…液晶層、 ３０２…液晶分子を含む微粒子、 ４００…第１カバーガラス、 ５００…第２カバーガラス、 ６００…プリント配線基板（ＰＣＢ）、 １０００…表示領域、 ２０００…駆動部、 ３０００…筐体、 ４０００…透明液晶表示装置

Claims (19)

1. 画素電極を有するＴＦＴ基板と、対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
   前記ＴＦＴ基板と前記対向基板が重なっている部分に表示領域が形成され、前記ＴＦＴ基板において、前記対向基板と重なっていない部分に端子領域が形成され、
   前記端子領域にドライバＩＣが配置し、
   前記ＴＦＴ基板の背面には、前記端子領域に対応する部分において、第１放熱板が貼り付けられ、
   前記対向基板の上には第２カバーガラスが配置し、
   前記第２カバーガラスの端部には、レンズの第１の端部が配置し、
   前記レンズの、前記第１の端部と反対側の第２の端部には、光源としてのＬＥＤが配置し、
   前記レンズ及び前記ＬＥＤが取り付けられ、前記第２カバーガラス側に設けられる第２放熱板を有し、
   前記レンズ、前記ＬＥＤ及び前記第２放熱板は、前記第１放熱板を介して前記ＴＦＴ基板にて固定されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記ＬＥＤと対向する前記レンズの前記第２の端部は、前記表示領域に対し、前記ＴＦＴ基板の端部よりも、外側に配置し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. 前記第２カバーガラスは、前記ドライバＩＣを覆っ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。
4. 断面が屈曲構造を有する前記第２放熱板が、前記レンズ、前記ＬＥＤを覆って配置し、
   前記レンズは、前記第２放熱板の第１の面に取り付けられ
   ており、
   前記ＬＥＤは、ＬＥＤ基板に取り付けられており、
   前記ＬＥＤ基板は、前記第２放熱板の第２の面に取り付けられていることを特長とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記第１の面は、前記対向基板の主面と平行方向であり、前記第２の面は、前記対向基板の主面と直角方向であることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記ＴＦＴ基板の背面には、前記表示領域に対応する部分において、第１カバーガラスが貼り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記ＴＦＴ基板と前記第１放熱板とは、導電シートによって接着していることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記第１放熱板の端部と前記第１カバーガラスの端部は、対向して配置していることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記ＴＦＴ基板の端子領域には、フレキシブル配線基板が接続し、前記ドライバＩＣ及び前記フレキシブル配線基板を除き、スペーサが形成されていることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記スペーサの厚さは前記対向基板の厚さと同じであることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記スペーサは、白色のＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｉｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）で形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記スペーサは、樹脂を基材とし、上面には、反射体が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
13. 前記第２放熱板は、前記対向基板の主面と平行方向に第３の面を有し、
    前記第１放熱板は、前記第２放熱板の前記第３の面と第３放熱板を介して接続していることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
14. 前記第２放熱板は、前記第２カバーガラスの一部を覆っていることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
15. 前記第２放熱板は、前記第２カバーガラスとは接着していないことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
16. 前記第２放熱板は金属で形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置。
17. 前記第１放熱板は金属で形成されていることを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置。
18. 前記ＴＦＴ基板の厚さは、前記対向基板の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
19. 前記液晶はポリマー内に液晶分子を含む微粒子が分散した構成であり、前記対向基板にはコモン電極が形成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。

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