JP3981375B2 - 温度維持機能付きの液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は温度維持機能付きの液晶表示装置に関するものである。
最近、情報化社会の到来に伴い、大量の情報を処理し、これを表示するディスプレイ分野が発展しつつある。また、薄型化、軽量化、低消費電力化などの時代的な要求に対応するために、平板表示装置の必要性が高まってきている。これにより、色再現性が優秀で薄型の薄膜トランジスタ型液晶表示装置(以下、ＴＦＴ-ＬＣＤという)が開発された。
通常、液晶表示装置では、液晶パネル上にマトリックス状に配列された液晶セルの光透過率を、それに供給されるビデオデータ信号で調節することにより、データ信号に該当する画像をパネル上に表示する。
一般的に、液晶表示装置は、第１の基板(例えば、薄膜トランジスタ基板)と、第２の基板(例えば、カラーフィルター基板)とが、所定の間隔をおいて互いに対向設置される。より具体的に液晶表示装置を説明すれば、第１の基板は透明基板の内面にマトリックス状にゲートバス線とデータバス線が形成される。そして、前記ゲートバス線とデータバス線との交差点にスイッチング素子として機能するＴＦＴがそれぞれ形成され、前記ＴＦＴのドレイン電極に接触される画素電極は、ゲートバス線とデータバス線によりなる領域にそれぞれ形成される。
前記複数個の画素電極が形成された透明基板と対向するもう一方の第２の基板は、透明基板の内面にブラックマトリクス（ＢＭ）、カラーフィルター層及び共通電極が形成される。
上記のように構成された液晶表示装置のゲートバス線とデータバス線を、それぞれ１個ずつ選択して電圧を印加すれば、前記電圧を印加したＴＦＴのみがオン(ｏｎ)され、前記オンされたＴＦＴのドレイン電極に接続された画素電極に電荷が蓄積されて、共通電極との間の液晶分子の配列を変化させる。
これは、前記基板間の電界によって液晶のツイスト角が変化しながら、光の透過程度を変化させる液晶表示装置の駆動原理によるものである。
特に、液晶表示装置に使用される重要な物質の液晶は、その使用範囲が-４０℃乃至９０℃程度であり、その動作特性が温度変化によって変化する。
図１は従来による液晶表示装置を概略的に示す平面図である。同図に示すように、従来の液晶表示装置は、両基板間に液晶が注入される液晶パネル１０と、前記液晶パネル１０の外側に位置し、前記液晶パネル１０を駆動させるための駆動部１１とからなる。
前記液晶パネル１０は、２枚の透明基板間にマトリックス状に配列された画素と、これらの画素にそれぞれ供給される信号を制御するスイッチング素子、即ち、薄膜トランジスタとからなる。また、前記液晶パネル１０のシールパターン１３の外側部には導電層２５が形成される。
一方、前記駆動部１１は、色々な制御信号、データ信号などを生成する部品が実装されるプリント回路基板(ＰＣＢ)と、液晶パネル１０及びプリント回路基板に連結し、前記液晶パネル１０の配線に信号を印加するための駆動回路１２とを含む。
そして、前記駆動回路１２を液晶パネル１０に実装させる方法により、チップオングラス(ＣＯＧ)、テープキャリアパッケージ(ＴＣＰ)、チップオンフィルム(ＣＯＦ)などに区分される。ここでは、ＴＣＰにより実装された場合を挙げてに示した。
図２は前記図１のＡ領域の断面図である。従来の液晶表示装置は、同図に示すように、ゲートバス線とデータバス線との交差点にスイッチング素子として機能するＴＦＴがそれぞれ形成される第１の基板２１と、前記第１の基板２１と対向しており、透明基板２２上にＢＭ/カラーフィルター層２６と共通電極２４が形成される第２の基板２７とを含んで構成される。また、従来の液晶表示装置は、前記第１の基板２１と前記第２の基板２７との間の外側に形成された導電層２５と、前記第１の基板２１上に形成され、前記導電層２５に電気的に連結する共通電極電圧用配線２３とをさらに含んで構成される。
即ち、前記第１の基板２１と前記第２の基板２７との間の外側部に導電層２５が形成され、前記導電層２５は、前記第１の基板２１上に形成された共通電極電圧用配線２３と前記第２の基板２７の共通電極２４と連結している。
従って、前記共通電極２４と前記共通電極電圧用配線２３が電気的に導通されることにより、温度が上昇することになる。
しかしながら、前記のような液晶表示装置に形成された導電層による温度の上昇には限界があり、温度変化に敏感な液晶の動作特性が変化して、画質低下などを招くという問題点が発生する。
従って、本発明の目的は、液晶表示装置の駆動の際、液晶の動作特性上、低温で応答速度が遅くなることを防止するために、液晶パネルの温度を感知し、それに伴う温度を一定に維持できるように、温度維持機能付きの液晶表示装置を提供することある。
前記目的を達成するために、本発明による温度維持機能付きの液晶表示装置は、ヒータ用共通電極が形成された液晶パネル；及び、前記液晶パネルの所定領域に形成されて前記液晶パネルの温度を検出し、前記ヒータ用共通電極に印加される電流を制御する温度感知部；を含むことを特徴とする。
また、本発明による温度維持機能付きの液晶表示装置の他の例として、ゲートバス線とデータバス線との交差点にスイッチング素子として機能するＴＦＴがそれぞれ形成され、前記ＴＦＴが形成される領域の外側部に温度感知部が形成される第１の基板；前記第１の基板と対向しており、ヒータ用共通電極、ＢＭ、カラーフィルター層及び共通電極が形成される第２の基板；前記第１の基板の外側に形成される共通電圧配線；前記第２の基板の共通電極と前記第１の基板の共通電圧配線との間に形成される導電層；前記第１の基板の外側に形成されるヒータ用共通電圧配線；及び、前記第１の基板のヒータ用共通電圧配線と前記第２の基板のヒータ用共通電極との間に形成されるヒータ用導電層；を含むことを特徴とする。
本発明による温度維持機能付きの液晶表示装置は、液晶表示装置の駆動の際、液晶の動作特性上、低温で応答速度が遅くなることを防止するために、液晶パネルの温度を感知し、それに伴う温度を一定に維持させることができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
図３は本発明による温度維持機能付きの液晶表示装置を概略的に示す平面図である。本発明による温度維持機能付きの液晶表示装置は、同図に示すように、両基板間に液晶が注入される液晶パネル３０と、前記液晶パネル３０の外側に位置し、前記液晶パネル３０を駆動させるための駆動部３１とからなる。
前記液晶パネル３０は、２枚の透明基板間にマトリックス状に配列された画素らと、これらの画素にそれぞれ供給される信号を制御するスイッチング素子、即ち、薄膜トランジスタとからなる。
また、前記液晶パネル３０のシールパターン３３の外側部には導電層４５とヒータ用導電層４８が形成される。そして、前記液晶パネル３０の外側部の所定領域には温度感知部３６が形成される。
一方、前記駆動部３１は、色々な制御信号、データ信号などを生成する部品が実装されるプリント回路基板と、液晶パネル３０及びプリント回路基板に連結し、前記液晶パネル３０の配線に信号を印加するための駆動回路３２とを含む。
そして、前記駆動回路３２を液晶パネル３０に実装させる方法により、ＣＯＧ、ＴＣＰ、ＣＯＦなどに区分される。ここでは、ＴＣＰにより実装された場合を挙げて示した。
一方、図４は図３のヒータ用導電層が形成された一部分(Ｂ領域)を示す断面図である。本発明による温度維持機能付きの液晶表示装置は、第１の基板４１と第２の基板４２とを含んで構成される。
前記第１の基板４１にはゲートバス線(図示せず)と、データバス線(図示せず)とが形成され、前記ゲートバス線とデータバス線との交差点にスイッチング素子として機能するＴＦＴ(図示せず)がそれぞれ形成される。また、前記第１の基板４１には前記ＴＦＴの外側部に温度感知部(図示せず)がさらに形成される。
前記第２の基板４２は、透明基板５０、前記透明基板５０上に形成されるヒータ用共通電極４７、ＢＭ/カラーフィルター層４９及び共通電極４４を含んで構成される。
そして、本発明による温度維持機能付きの液晶表示装置は、前記第１の基板４１上の液晶セルパターンの外側に形成された共通電極電圧用配線４３と、前記第２の基板４２の共通電極４４と前記第１の基板４１上の共通電極電圧用配線４３間に形成された導電層４５とをさらに含んで構成される。
また、本発明による温度維持機能付きの液晶表示装置は、前記第１の基板４１上の外側部に形成されたヒータ用共通電極電圧用配線４６と、前記第１の基板４１のヒータ用共通電極電圧用配線４６と前記第２の基板４２のヒータ用共通電極４７間に形成されたヒータ用導電層４８とを含んで構成される。
少し説明を加えれば、前記第１の基板４１と前記第２の基板４２との間のシールパターンの外側部に導電層４５が形成され、前記導電層４５は、前記第１の基板４１上に形成された共通電極電圧用配線４３と前記第２の基板４２上の共通電極４４と連結する。
そして、前記第１の基板４１と前記第２の基板４２間の最外側にヒータ用導電層４８が形成され、前記ヒータ用導電層４８は、前記第１の基板４１上に形成されたヒータ用共通電極電圧用配線４６と第２の基板４２のヒータ用共通電極４７と連結する。ここで、前記ヒータ用共通電極４７と前記ヒータ用共通電極電圧用配線４６が電気的に導通されることにより、液晶パネルの内部の温度が上昇することになる。
前記導電層４５は前記液晶パネルのシールパターンの外側縁部に少なくとも一つ以上形成され、前記ヒータ用導電層４８は前記液晶パネルの最外側縁部に少なくとも一つ以上形成される。ここで、前記導電層４５及び前記ヒータ用導電層４８は、電気的に容易に導通される導電物質である銀ドット(Ａｇ ｄｏｔ)又はシルバーペーストなどを使用して形成されることができる。
そして、前記ヒータ用共通電極４７は透明導電膜で形成されることができ、前記透明導電膜はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＺＯの中で選択されて形成されることができる。ここで、前記ヒータ用共通電極４７は、基板全体にわたり形成されることができ、基板の一部のみに形成されることができる。
また、前記シールパターンは、前記第１の基板４１と前記第２の基板４２との貼合わせ工程を行うために形成され、前記シールパターン内に液晶が注入される。
一方、図５は本発明による温度感知部の構成を概略的に示すブロック図である。同図に示すように、本発明による温度感知部３６は、ゲート電圧と第１のデータ信号を印加する入力部５１と、前記入力部５１から印加された前記ゲート電圧と第１のデータ信号を入力され、温度に伴う第２のデータ信号を出力する温度検出トランジスタ５２とを含んで構成される。また、本発明による温度感知部３６は、前記温度検出トランジスタ５２から出力された第２のデータ信号を入力され、その変化した信号の電流値を検出する電流検出回路部５３と、前記電流検出回路部５３で検出された電流値に伴う温度を参照して、ヒータ用導電層４８に電源印加の可否を制御する制御部５４とを含んで構成される。
このような構成を持つ温度感知部３６は、前記検出の温度が設定の温度よりも低い場合、前記ヒータ用導電層４８に電流を流す。これにより、前記ヒータ用導電層４８に電気的に連結しているヒータ用共通電極から熱が発生し、液晶パネルの温度を上昇させて一定の温度範囲内で維持されるようにする。
また、前記温度感知部３６は、前記検出の温度が設定の温度で維持されるか、或いはそのよりも高い場合、前記ヒータ用導電層４８に流す電流を遮断することにより、一定の温度範囲内で液晶パネルの温度が維持されるようにする。
本発明による温度感知部の動作については、図６及び図７を参照してより詳細に説明する。
図６は本発明による温度検出トランジスタの回路構造の一例を示す概略図である。同図に示すように、前記温度検出トランジスタ５２は、液晶パネルの外側に形成された温度感知部の回路内に形成されることができる。ここで、前記温度検出トランジスタ５２は、ドレイン方向の電流を前記電流検出回路部５３に入力するこれにより、液晶パネルの温度を検出できる。
より詳細に説明すれば、前記入力部５１から印加された第１のデータ信号の電流は、前記温度検出トランジスタ５２のゲート電圧により前記第２のデータ信号として出力される。このとき、前記ゲート電圧が一定であれば、温度変化に伴い、第１のデータ信号による前記温度検出トランジスタ５２の第２のデータ信号の電流値が変化することになる。
このとき、前記第１のデータ信号とゲート電圧をショートさせて一つの信号を入力することにより、前記温度検出トランジスタ５２の駆動が可能となる。
従って、前記第２のデータ信号の電流変化の検出により、温度変化感知が可能となる。
図７は本発明による温度検出トランジスタの温度変化に伴う電圧-電流特性を示す図である。図７は温度変化に伴う温度検出トランジスタ５２の電圧-電流特性曲線を示すもので、ソース/ドレイン間のＷ/Ｌ(Ｗｉｄｔｈ/Ｌｅｎｇｔｈ)値を調節して所望の波形を得ることができる。
このとき、温度が上昇するほど同じ電圧値に対してＩｓ/ｄの値が増加することが確認でき、温度に伴う電流変化量の検出により、液晶パネルの温度変化を類推できる。
従って、前記制御部５４では、前記電流検出回路部５３で検出された電流値に伴う温度を測定し、測定の温度が一定の温度よりも低い場合、液晶応答速度を維持するために、前記ヒータ用導電層４８に電流を印加する。これにより、本発明による温度維持機能付きの液晶表示装置は、液晶パネルの温度を一定の温度範囲内で維持させることができる。
本発明による温度維持機能付きの液晶表示装置は、液晶表示装置の駆動際、液晶の動作特性上、低温で応答速度が遅くなることを防止するために、液晶パネルの温度を感知し、それに伴う温度を一定に維持させることができる。
従来による液晶表示装置を概略的に示す平面図である。 図１の一部分を拡大した断面図である。 本発明による温度維持機能付きの液晶表示装置を概略的に示す平面図である。 図３のヒータ用導電層が形成された一部分を示す断面図である。 本発明による温度感知部の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明による温度検出トランジスタの回路構造を概略的に示す図である。 本発明による温度検出トランジスタの温度変化に伴う電圧-電流特性を示す図である。
符号の説明
３０ 液晶パネル
３１ 駆動部
３２ 駆動回路
３３ シールパターン
３６ 温度感知部
４１ 第１の基板
４２ 第２の基板
４３ 共通電極電圧用配線
４４ 共通電極
４５ 導電層
４６ ヒータ用共通電極電圧用配線
４７ ヒータ用共通電極
４８ ヒータ用導電層
５０ 透明基板
５１ 入力部
５２ 温度検出トランジスタ
５３ 電流検出回路部
５４ 制御部

Claims (6)

  1. ゲートバス線とデータバス線との交差点にスイッチング素子として機能するＴＦＴがそれぞれ形成され、前記ＴＦＴが形成された領域の外側部に温度感知部が形成されている第１の基板と、
    前記第１の基板と対向しており、ヒータ用共通電極、ＢＭ(Ｂｌａｃｋ Ｍａｔｒｉｘ)、カラーフィルター層及び共通電極が前記第１基板に対向して形成されている第２の基板と、
    前記第１の基板の外側に形成されている共通電圧配線と、
    前記第２の基板の共通電極と前記第１の基板の共通電圧配線との間に形成されている導電層と、
    前記第１の基板の外側に形成されているヒータ用共通電圧配線と、
    前記第１の基板のヒータ用共通電圧配線と前記第２の基板のヒータ用共通電極との間に形成されているヒータ用導電層と、
    を含むことを特徴とする温度維持機能付きの液晶表示装置。
  2. 前記温度感知部は、温度検出トランジスタを含んで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の温度維持機能付きの液晶表示装置。
  3. 前記温度感知部は、
    ゲート電圧と第１のデータ信号を入力され、温度に伴う第２のデータ信号を出力する温度検出トランジスタと、
    前記温度検出トランジスタから出力された第２のデータ信号を入力され、その変化した信号の電流値を検出する電流検出回路部と、
    前記電流検出回路部で検出された電流値から温度を算出し、この算出した温度を参照して、前記ヒータ用共通電極に印加される電流を制御する制御部と、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の温度維持機能付きの液晶表示装置。
  4. 前記ヒータ用共通電極は透明導電膜で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の温度維持機能付きの液晶表示装置。
  5. 前記透明導電膜はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＺＯからなる群より選択された材料で形成されていることを特徴とする請求項４に記載の温度維持機能付きの液晶表示装置。
  6. 前記ヒータ用導電層は銀で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の温度維持機能付きの液晶表示装置。
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