JP4179239B2

JP4179239B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP4179239B2
Application number: JP2004196217A
Authority: JP
Inventors: 重邦出羽; 誠一船越; 将志山田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2024-07-02
Also published as: JP2006018055A

Description

本発明は、液晶プロジェクタ装置にて用いられる液晶表示装置に関する。

近年、光源から出射された光を、液晶表示装置を用いて選択的に透過させ、その透過光をスクリーン上に投写することで、大画面の画像表示を実現する、いわゆる液晶プロジェクタ装置が利用されつつあるが、このような液晶プロジェクタ装置に用いられる液晶表示装置は、その駆動回路を内蔵したものが一般的である。斯かる液晶表示装置では、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；以下「ＴＦＴ」と略す）として、アモルファスシリコン膜ではなく、より電子移動度の高いポリシリコン膜を用いたものが多く、高温ポリシリコンの移動度が高いためである。

ところが、液晶プロジェクタ装置用途の液晶表示装置に対しては、より一層の高精細化、高開口化、低コスト化等の要求が高まりつつある。このことから、液晶プロジェクタ装置用途の液晶表示装置においても、液晶プロジェクタ装置用途以外の液晶表示装置と同様に、駆動回路を内蔵するのではなく、外付けとすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、有効画素を構成する液晶表示パネル部分とは別に、その液晶表示パネルを駆動するための駆動用ＩＣを設けることで、その液晶表示パネルにおける有効画素エリアの増大化や同一基板から取得できる液晶表示パネル部分の数を増加等を可能とし、これにより高精細化、高開口化、低コスト化等の要求への対応を実現するのである。

特開２００３−３３２５８５号公報

しかしながら、液晶表示装置を液晶プロジェクタ装置にて用いる場合には、その液晶表示装置の液晶表示パネル部分に対して、例えば白色光換算で約４０００万ルクス程度の強い光が入射する。このような強い光の入射は、その液晶表示パネル部分の周辺の温度上昇、特に駆動用ＩＣの温度上昇を招く要因となり得る。また、駆動用ＩＣ自体も、その動作（通電）に伴って発熱することが考えられる。このような駆動用ＩＣにおける温度上昇は、駆動の誤動作、当該誤動作や温度上昇に起因する表示画像の画質劣化、液晶表示装置自体の信頼性低下等を招くおそれがある。

そこで、本発明は、高精細化、高開口化、低コスト化等の要求に応えるべく、液晶表示パネル部分とは別にその駆動回路として機能する駆動用ＩＣを設けた場合であっても、その駆動用ＩＣの温度上昇に起因する誤動作、画質劣化、信頼性低下等を防止することのできる液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出された液晶表示装置である。すなわち、拡大投影画像を表示する液晶プロジェクタ装置にて用いられ、当該液晶プロジェクタ装置が有する光源からの照射光に対する光変調を行うための液晶表示装置であって、ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶を挟持してなる液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを支持する枠体である支持部材と、前記液晶表示パネルと電気的に接続されたフレキシブルなフィルム基板と、前記液晶表示パネルを駆動するための駆動用ＩＣとを備え、前記駆動用ＩＣは、前記フィルム基板上に配設されているとともに、その配設箇所が前記支持部材の外縁よりもさらに外方に位置しており、さらに、前記駆動用ＩＣに付設されたヒートシンクを備えることを特徴とするものである。

上記構成の液晶表示装置では、支持部材に支持される液晶表示パネルがその液晶表示パネルとは別体にフィルム基板上に配設された駆動用ＩＣによって駆動され、その駆動により液晶表示パネルが液晶プロジェクタ装置が有する光源からの照射光を選択的に透過させてその照射光に対する光変調を行う。ただし、駆動用ＩＣは、その配設箇所が支持部材の外縁よりもさらに外方に位置している。つまり、駆動用ＩＣは、支持部材の外側に露出するように配されている。したがって、その駆動用ＩＣについては、支持部材に覆われてしまうことがないので、その駆動用ＩＣで生じた熱を支持部材の外方、すなわち液晶表示装置の外方へ容易に放出し得るようになる。しかも、例えば冷却風の通り道に駆動用ＩＣを配するといったように、その駆動用ＩＣに対する冷却を行うことも可能となるので、その駆動用ＩＣの温度上昇の抑制が非常に容易となる。その上、ヒートシンクを付設することで、駆動用ＩＣからの放熱を非常に効率よく行えるようになる。

以上のように、本発明に係る液晶表示装置では、駆動用ＩＣの放熱を容易化してその駆動用ＩＣにおける温度上昇を抑制し得るようになるので、高精細化、高開口化、低コスト化等の要求に応えるべく、液晶表示パネルとは別に駆動用ＩＣを設けた場合であっても、温度上昇に起因する駆動回路としての機能の誤動作を招いてしまうことがない。また、その誤動作による液晶表示パネルでの不適切な光変調、すなわち表示画像の画質劣化を招いてしまうことがなく、さらには駆動用ＩＣから液晶表示パネルへの伝熱による表示画像の画質劣化も抑制し得るようになる。これらのことから、本発明に係る液晶表示装置では、液晶表示パネルの駆動回路として機能する駆動用ＩＣの信頼性向上を図ることができるとともに、液晶表示装置自体の信頼性向上をも図ることができる。しかも、特段の構成要素の大幅増加等も不要なため、装置コストの上昇等を招くことなく、その信頼性向上が実現可能となる。

以下、図面に基づき本発明に係る液晶表示装置について説明する。

はじめに、本発明に係る液晶表示装置の説明に先立ち、その液晶表示装置を用いた液晶プロジェクタ装置について説明する。液晶プロジェクタ装置としては、液晶表示装置がＲ（赤）色、Ｇ（緑）色およびＢ（青）色のそれぞれに対応して設けられた、いわゆる三板式のものが広く知られている。図１は、三板式の液晶プロジェクタ装置の概略構成例を示す模式図である。

図１に示すように、液晶プロジェクタ装置では、光源１から出射される光が、赤外線や紫外線をカットするフィルタ２ａ、フライアイレンズ２ｂ、無偏光波を偏光波に変換するＰＳ分離合成器２ｃを経た後に、特定の波長帯域の光だけを反射するダイクロイック・ミラー３によってＲＧＢの各色成分光に分離され、必要に応じて全反射ミラー４やコンデンサー・レンズ５を利用しつつ、ＲＧＢの各色に対応して設けられた液晶表示装置６Ｒ，６Ｇ，６Ｂに入射される。そして、各液晶表示装置６Ｒ，６Ｇ，６Ｂにて映像信号に応じた光変調が行われた後に、光変調された各色成分光がダイクロイック・プリズム７によって合成されて、投写レンズ８によって拡大投影される。このようにして、液晶プロジェクタ装置では、スクリーン上へのカラー画像の表示を行うようになっている。

次に、以上のような構成の液晶プロジェクタ装置にて用いられる液晶表示装置６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ、すなわち本発明に係る液晶表示装置について説明する。図２〜７は、本発明に係る液晶表示装置の構成例を示す説明図である。

図２および図３に示すように、ここで説明する液晶表示装置は、液晶表示パネル１０と、フレーム２０と、遮光板３０とを備えている。このうち、フレーム２０は、液晶表示パネル１０の光の出射側に配されたもので、その液晶表示パネル１０を支持するための枠体となるものである。このようなフレーム２０としては、例えば金属部材または樹脂部材を枠状に成形したものが挙げられる。また、遮光板３０は、液晶表示パネル１０の光の入射側に配されたもので、その液晶表示パネル１０の有効画素部分以外への光の入射を遮るためのものである。このような遮光板３０としては、有効画素部分に応じた形状の開口を例えば金属板または樹脂板に形成したものが挙げられる。

液晶表示パネル１０は、ＴＦＴ基板１１と対向基板１２との間に液晶（ただし不図示）を挟持してなるものである。ＴＦＴ基板１１には、画素を構成する画素電極であるＴＦＴがマトリクス状に配列されている。一方、これと液晶を挟んで対向する対向基板１２には、対向電極またはコモン（共通）電極が配されている。このような構成により、液晶表示パネル１０では、対向した電極間に電圧を印加した場合に、液晶分子のダイレクタ配向方向が一方向になり、一軸性の複屈折率異方性を発現するので、透過光量を制御することができ、光源１からの照射光に対して映像信号に応じた光変調を行い得るのである。なお、液晶表示パネル１０の光の入射側および出射側のそれぞれには、ＴＦＴ基板１１および対向基板１２を保護するためのカバーガラス１３が設けられている。

ただし、液晶表示パネル１０では、高精細化、高開口化、低コスト化等の要求に応えるべく、ＴＦＴ基板１１および対向基板１２における各電極に電圧を印加してその液晶表示パネル１０を駆動するための駆動回路が、その液晶表示パネルに内蔵されておらずに外付けされている。すなわち、液晶表示パネル１０には、その液晶表示パネル１０におけるＴＦＴ基板１１および対向基板１２の各電極と電気的に接続するフレキシブルなフィルム基板１４が取り付けられている。そして、そのフィルム基板１４上に、液晶表示パネル１０を駆動する駆動回路としての機能を有した駆動用ＩＣ１５が設けられている。なお、フィルム基板１４および駆動用ＩＣ１５の詳細については、公知技術を利用して実現すればよいため、ここではその説明を省略する。

このように、液晶表示装置は、液晶表示パネル１０とは別に駆動用ＩＣ１５が設けられており、しかもその駆動用ＩＣ１５がフィルム基板１４上に設けられている、いわゆるチップ・オン・フィルム（以下「ＣＯＦ」と略す）構造のものである。このＣＯＦ構造によれば、駆動用ＩＣ１５が液晶表示パネル１０とは別体のため、その液晶表示パネル１０における有効画素エリアの増大化や同一基板から取得できる液晶表示パネル１０部分の数を増加等が容易に可能となり、これにより液晶表示装置の高精細化、高開口化、低コスト化等が実現可能となる。しかも、駆動用ＩＣ１５がフィルム基板１４上に配されることで、液晶表示パネル１０を構成する各基板１１〜１３の小型化が容易となり、またそのレイアウトの自由度を高く確保することも可能となる。

ところで、ここで説明する液晶表示装置は、駆動用ＩＣ１５の配置箇所に大きな特徴がある。すなわち、図４に示すように、駆動用ＩＣ１５の配置箇所は、液晶表示パネル１０の支持部材の外縁よりもさらに外方に位置している（図中Ａ参照）。

ここで、「支持部材」とは、液晶表示パネル１０を支持するためのものをいう。具体的には、フレーム２０がこれに該当するが、遮光板３０もここでいう支持部材に含むものとする。さらに、例えば図５に示すように、液晶表示装置のフレーム２０を液晶プロジェクタ装置のダイクロイック・プリズム７に装着するために、そのフレーム２０に取付板４０が取り付けられてる場合には、その取付板４０もここでいう支持部材に含むものとする（図中Ｂ参照）。

また、「支持部材の外縁よりもさらに外方」とは、液晶表示装置への光の入射方向からみた支持部材の外形（平面的な外形形状）を形成する端縁よりも外側、すなわち図６に示すように、その外形端縁である外縁よりも液晶表示パネル１０の有効画素部分１６から遠い側のことをいう。なお、支持部材の外縁は、必ずしも図６（ａ）に示すような矩形状とは限らず、例えば図６（ｂ）に示すように、切欠部２１を有したものであってもよい。この場合には、その切欠部２１の内側も「外縁よりもさらに外方」に該当することになる。

このように、駆動用ＩＣ１５の配置箇所が支持部材の外縁よりもさらに外方に位置していると、その駆動用ＩＣ１５は、支持部材の外側に露出するように配されることになる。したがって、その駆動用ＩＣ１５については、フレーム２０や遮光板３０等といった支持部材に覆われてしまうことがないので、その駆動用ＩＣ１５で生じた熱を容易に放出し得るようになる。

しかも、駆動用ＩＣ１５が支持部材の外縁よりも外方に位置していれば、その駆動用ＩＣ１５に対する冷却を行うことも可能となる。通常、液晶プロジェクタ装置では、送風ファンを備えており、例えば図７に示すように、その送風ファンが液晶表示装置周辺に空気の流れを生じさせている。そのため、駆動用ＩＣ１５が支持部材の外縁よりも外方に位置していれば、その空気の流れ上（冷却風の通り道）に駆動用ＩＣ１５が配されることになり、これにより駆動用ＩＣ１５に対する冷却が可能となるのである。

以上のことから、ここで説明した液晶表示装置によれば、駆動用ＩＣ１５の放熱が容易化し、またその駆動用ＩＣ１５に対する冷却も可能となるので、その駆動用ＩＣ１５の温度上昇を抑制することができる。したがって、液晶プロジェクタ装置にて用いられる場合に、高精細化、高開口化、低コスト化等の要求に応えるべく、ＣＯＦ構造によって液晶表示装置を構成しても、温度上昇に起因する駆動用ＩＣ１５の誤動作を招いてしまうことがない。また、その誤動作による液晶表示パネル１０での不適切な光変調、すなわち表示画像の画質劣化を招いてしまうことがなく、さらには駆動用ＩＣ１５から液晶表示パネル１０への伝熱による表示画像の画質劣化も抑制し得るようになる。これらのことから、ここで説明した液晶表示装置では、液晶表示パネル１０の駆動回路として機能する駆動用ＩＣ１５の信頼性向上を図ることができるとともに、液晶表示装置自体の信頼性向上をも図ることができる。しかも、特段の構成要素の大幅増加等も不要なため、装置コストの上昇等を招くことなく、その信頼性向上が実現可能となる。

なお、駆動用ＩＣ１５は、フィルム基板１４における光の出射側の面に配設されていることが望ましい。出射側の面に配設されていれば、光が駆動用ＩＣ１５に直接入射することがなく、また光の入射側の面に配設されている場合に比べて駆動用ＩＣ１５への光（回折光等）の入射の可能性が低くなるからである。つまり、駆動用ＩＣ１５への光の入射を抑えられるので、その光の入射が駆動用ＩＣ１５の温度上昇の要因となったり、また入射光によってキャリアが発生してＴＦＴが誤動作したりするのを防止することができる。

次に、本発明に係る液晶表示装置の他の例について説明する。図８は、本発明に係る液晶表示装置の他の要部構成例を示す説明図である。

図例のように、ここで説明する液晶表示装置では、単に駆動用ＩＣ１５が支持部材に覆われないように配されているだけではなく、その駆動用ＩＣ１５が配設されたフレキシブルなフィルム基板１４が屈曲点を有しており、これによりそのフィルム基板１４上における駆動用ＩＣ１５の配設箇所が液晶表示パネル１０への光の入射方向と平行な方向にオフセットするようになっている。このときのオフセット量は、駆動用ＩＣ１５が液晶表示パネル１０の支持部材の外縁よりもさらに外方に位置する程度が望ましい。ただし、ここでいう「支持部材の外縁よりもさらに外方」とは、液晶表示装置への光の入射側における支持部材の端面よりもさらに光の入射側、または液晶表示装置への光の出射側における支持部材の端面よりもさらに光の出射側をいう。具体的には、図８（ａ）のような支持部材であるフレーム２０よりも光の出射側、図８（ｂ）のような支持部材である遮光板３０よりも光の入射側、図８（ｃ）のような支持部材である取付板４０よりも光の出射側等が、これに該当する。

このように、駆動用ＩＣ１５の配設箇所がオフセットしていれば、その駆動用ＩＣ１５の配設箇所は、液晶プロジェクタ装置の送風ファンによる送風経路上に位置することになる。したがって、駆動用ＩＣ１５にはその送風経路を流れる冷却風が確実に当たることになり、これにより駆動用ＩＣ１５に対する冷却も確実化が図れるようになる。

ただし、駆動用ＩＣ１５の配設箇所をオフセットさせる場合には、駆動用ＩＣ１５の配設箇所の近傍を支持部材に固定することが望ましい。具体的には、駆動用ＩＣ１５の配設箇所近傍のフィルム基板１４を、図８（ａ）のようなフレーム２０、図８（ｂ）のような遮光板３０、または図８（ｃ）のような取付板４０に固定する。フィルム基板１４は厚さが１００〜２００μｍ程度のフレキシブルなものが一般的であるため、例えば５〜７ｍ／ｓ程度の風速で冷却風を駆動用ＩＣ１５に当てると、その影響でフィルム基板１４が振動してしまい断線発生や騒音増大等のおそれが生じるが、そのフィルム基板１４上で最もマスの大きい駆動用ＩＣ１５の近傍を固定すれば、冷却風を当てる影響によるフィルム基板１４の振動発生を抑制でき、断線発生や騒音増大等も回避し得るからである。

このフィルム基板１４の支持部材への固定は、熱伝導性樹脂５０を介して行うことが考えられる。熱伝導性樹脂５０は、アクリル系ゴムまたはエチレンプロピレン系ゴムをベースにした熱伝導シート（例えば、エフコ社製ＴＭシートＥＰ）や、絶縁性高熱伝導樹脂材（例えばメレコ（MERECO）社製ＣＮ−７３３）等を用いて形成されたもので、熱伝導性と弾性とを兼ね備えたものである。

このような熱伝導性樹脂５０を介してフィルム基板１４と支持部材との固定を行えば、駆動用ＩＣ１５で発生した熱を、フィルム基板１４および熱伝導性樹脂５０を介して支持部材へ伝え得るようになる。したがって、フレーム２０、遮光板３０または取付板４０といった支持部材を放熱部材として利用することができるので、駆動用ＩＣ１５の温度上昇抑制の確実化が図れるようになる。さらには、熱伝導性樹脂５０が介在することによって、フィルム基板１４と支持部材との線膨張係数が互いに異なる場合であっても、これらの間の熱歪み量の違いを熱伝導性樹脂５０の弾性で吸収することができ、フィルム基板１４と支持部材との固定箇所の剥離等が生じてしまうことがない。

次に、本発明に係る液晶表示装置のさらに他の例について説明する。図９は、本発明に係る液晶表示装置のさらに他の要部構成例を示す説明図である。

図例のように、ここで説明する液晶表示装置では、単に駆動用ＩＣ１５が支持部材に覆われないように配されているだけではなく、その駆動用ＩＣ１５にヒートシンク１７が付設されている。ヒートシンク１７は、駆動用ＩＣ１５で発生した熱を外部へ放熱するためのデバイス（放熱器）であり、例えば多数のフィン（ひれ）を付けて表面積を大きくした金属部材からなるものである。このヒートシンク１７は、上述した熱伝導性樹脂５０と同様の熱伝導性樹脂を介して、駆動用ＩＣ１５のチップ表面に固設することが考えられる。熱伝導性樹脂を介在させれば、駆動用ＩＣ１５とヒートシンク１７との線膨張係数の相違を吸収し得るようになるからである。

このようなヒートシンク１７を付設した場合には、駆動用ＩＣ１５でからの放熱を非常に効率よく行え、更なる駆動用ＩＣ１５の温度上昇抑制の確実化が図れるようになる。なお、ヒートシンク１７を付設するとともに、上述したように駆動用ＩＣ１５の配設位置をオフセットさせてもよく、その場合には、より一層の温度上昇抑制が期待できるようになる。

なお、上述した実施の形態では本発明について好適な具体例を挙げて説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは勿論である。特に、支持部材や熱伝導性樹脂の形成材料、大きさ、形状等については、上述した実施の形態に限定されるものではない。

三板式の液晶プロジェクタ装置の概略構成例を示す模式図である。本発明に係る液晶表示装置の構成例を示す説明図（その１）であり、その概略構成の分解斜視図である。本発明に係る液晶表示装置の構成例を示す説明図（その２）であり、その概略構成の側断面図である。本発明に係る液晶表示装置の構成例を示す説明図（その３）であり、その要部構成の一例の側断面図である。本発明に係る液晶表示装置の構成例を示す説明図（その４）であり、その要部構成の変形例の側断面図である。本発明に係る液晶表示装置の構成例を示す説明図（その５）であり、その要部構成の別の変形例の平面図である。本発明に係る液晶表示装置の構成例を示す説明図（その６）であり、その液晶表示装置周辺における空気の流れ概要を模式的に示す図である。本発明に係る液晶表示装置の他の構成例を示す説明図であり、その要部構成の側断面図である。本発明に係る液晶表示装置の他の構成例を示す説明図であり、その要部構成の側断面図である。

符号の説明

１…光源、２ａ…フィルタ、２ｂ…フライアイレンズ、２ｃ…ＰＳ分離合成器、３…ダイクロイック・ミラー、４…全反射ミラー、５…コンデンサー・レンズ、６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ…液晶表示装置、７…ダイクロイック・プリズム、８…投写レンズ、１０…液晶表示パネル、１１…ＴＦＴ基板、１２…対向基板、１３…カバーガラス、１４…フィルム基板、１５…駆動用ＩＣ、１６…有効画素部分、１７…ヒートシンク、２０…フレーム、２１…切欠部、３０…遮光板、４０…取付板、５０…熱伝導性樹脂

Claims

拡大投影画像を表示する液晶プロジェクタ装置にて用いられ、当該液晶プロジェクタ装置が有する光源からの照射光に対する光変調を行うための液晶表示装置であって、
ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶を挟持してなる液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルを支持する枠体である支持部材と、
前記液晶表示パネルと電気的に接続されたフレキシブルなフィルム基板と、
前記液晶表示パネルを駆動するための駆動用ＩＣとを備え、
前記駆動用ＩＣは、前記フィルム基板上に配設されているとともに、その配設箇所が前記支持部材の外縁よりもさらに外方に位置しており、
さらに、前記駆動用ＩＣに付設されたヒートシンクを備える
ことを特徴とする液晶表示装置。