JPH07181463A

JPH07181463A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH07181463A
Application number: JP5345939A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Fukumoto; 嘉彦福元
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1995-07-21

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶パネルの温度上昇を防止して光源の輝度
を上げ、表示画像の明るい液晶表示装置を提供する。【構成】液晶駆動用素子と温度センサを設けた第１の
基板と第２の基板で液晶を挟持し、同時に第１の基板に
第３の基板を対向配置させてその間隙に流動性材料を冷
媒として冷却・循環することにより表示画像部を冷却す
る冷却手段を設け、上記流動性材料が循環する冷却領域
においては、表示画像部をカバーする第１の領域とポン
プから送られた流動性材料が液晶素子内に注入される注
入口との間に第２の領域を設け、該第１の領域と第２の
領域との間にスポンジを配して気泡が第１の領域に侵入
するのを防止した液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶を用いた画像表示装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、透過型液晶表示装置はバックライ
ト等の照明用光源とレンズ等の光学系との間に液晶パネ
ルが設置される構成となっている。該液晶パネルは、一
対の基板を一定間隔をもって対向配置し、その間隙に液
晶を挟持してなるもので、一方の基板上に液晶を駆動す
るための素子を作り込んでいる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例における液晶表示装置、特にＰＴＶ（プロジェクショ
ンテレビ）では表示画像の明るさを増すために光源の輝
度を上げると、液晶パネルの温度が上昇し、熱ストレ
ス、半導体素子に発生する暗電流により画質が劣化する
問題が有った。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑み、良好な画質で
明るい画像表示を行なう液晶表示装置を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、液晶セルに接
して冷却手段を設けたことを特徴とする液晶表示装置で
ある。即ち本発明は、液晶駆動用素子と温度センサを設
けた第１の基板と、該第１の基板に対向配置する第２の
基板との間に液晶材料を挟持してなる液晶素子を有する
液晶表示装置であって、上記第２の基板の反対側で第１
の基板に対向配置する第３の基板を有し、該第１の基板
と第３の基板間に流動性材料を循環させる循環手段及び
該流動性材料を冷却する冷却手段を有し、該流動性材料
の液晶素子における循環領域が、少なくとも画素部をカ
バーする第１の領域と、該画像表示部以外の領域に設け
られた第２の領域と、上記第１の領域と第２の領域とを
連絡する連絡通路、を少なくとも有することを特徴とす
る液晶表示装置であり、好ましくは上記連絡通路及び／
又は第２の領域の循環経路に多孔質材料を配したり、或
いは断面積が０．１ｍｍ²以下の連絡通路が好ましく用
いられる。

【０００６】本発明において、上記第２の領域及び連絡
通路は設計する装置によりそれぞれ一つ或いは複数形成
される。

【０００７】

【実施例及び作用】

（実施例１）図１（ａ）は本発明の液晶表示装置の一実
施例の概略平面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図
である。本発明の液晶表示装置は、画像表示用液晶セル
に接して流動性材料を注入した冷却手段を有することに
特徴を有する。

【０００８】本実施例において、液晶セルは透明基板１
１と液晶駆動素子層１４が形成された素子基板１０と、
封止材１３によって囲まれた部分である。透明基板１１
にはカラーフィルターと隣接するカラーフィルター間を
遮光する遮光層、及び液晶に電圧を印加するための透明
電極が設けられている。

【０００９】また、液晶駆動素子層１４は、各画素毎に
設けられた画素電極、該画素電極に印加される信号をス
イッチングする薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、該ＴＦＴ
へ信号を伝送する信号線、上記ＴＦＴのゲートをオン・
オフする信号を伝送する信号線、各信号線へ印加する信
号を制御する水平・垂直シフトレジスタ等からなってい
る。

【００１０】尚、本実施例の素子基板１０はガラス板等
の透明基板であり、液晶駆動層１４の半導体素子は単結
晶或いは多結晶、非晶質のシリコン等半導体材料より形
成される。液晶１５は透明基板１１と素子基板１０との
間に封止材１３を用いて封入されている。

【００１１】次に冷却手段の作成方法を説明する。先ず
素子基板１０上に型枠剤として接着剤（接着後は型枠５
を形成する）を塗布する。該接着剤としては、エポキシ
樹脂（三井東圧化学株式会社製、ストラクトボンドＥＨ
４５４ＮＦ）を用いた。接着剤で型枠５を形成するに
は、ディスペンサーの先端に注射針を取り付け、該針か
ら接着剤を徐々に吐出させて所望の形をトレースする
か、或いはスキージ印刷により形成する。その上に所望
の大きさにカットした透明基板１２を載せ、所望のギャ
ップにするために加圧し、８０℃、２時間オーブン中で
焼成し、流動性材料を注入する部分（冷却領域）を形成
する。ギャップは所望の厚さのギャップ材（ガラス片
等）を素子基板１０と透明基板１２の間に挟むことによ
り制御した。また、非常に狭いギャップ（１０μｍ程
度）の場合には型枠剤の中にφ１０μｍ程度のビーズ
（セキスイファインケミカル株式会社製、ミクロパール
ＳＰ）を混ぜて用いる。

【００１２】次に、流動性材料の注入口１７と排出口１
８にチューブ７（ゴム、塩化ビニル等）を装着し、封口
材８で口を封じる。以上が液晶素子における流動性材料
の循環領域、即ち冷却領域の作成方法であるが、注入口
１７と排出口１８の位置関係は、流動性材料の温度によ
る比重の差から、液晶パネルを通常の使用状態に設置し
た時に、注入口１７が排出口１８よりも地側になるよう
に設ける。

【００１３】流動性材料１６は冷媒として、−２０℃〜
１００℃において液体であることが要求され、本実施例
ではポリエチレングリコール（関東化学株式会社製、ポ
リエチレングリコール＃２００）、シリコーンオイル
（信越化学工業株式会社製、信越シリコーン）を用い
た。また、この流動性材料はコンダクタンスの点から粘
性の小さい材料が望ましい。流動性材料１６の注入は排
出口１８から行ない、冷却領域に気泡が残らぬように完
全に注入した後、図２に示す冷却・循環系を組みあげ
る。図２において２２は流動性材料を冷却する手段、２
３は流動性材料を循環させるポンプであり、冷却手段２
２とポンプ２３の位置関係は、流動性材料の流れる方向
に対して前後どちらでも構わない。このように冷却・循
環系を組み込んだ液晶パネルを照明用光源２０と光学系
２１の間に、流動性材料が液晶よりも光源２０側に位置
するように透明基板１２を光源２０に向けて設置し、液
晶表示装置とする。

【００１４】本発明の液晶表示装置は、液晶駆動素子層
１４に作り込まれた液晶駆動素子によって液晶１５を駆
動し、画像表示部１にて表示が行なわれる。従って画像
表示部１の位置する第１の領域２中の、冷媒である流動
性材料１６には気泡がないことが要求される。

【００１５】本発明の特徴は画像表示部をカバーする第
１の領域２の他に万が一、冷媒である流動性材料１６に
気泡が混入した際に、第１の領域２への気泡の侵入を防
止する気泡溜めとなる第２の領域３を有することである
が、本実施例の特徴はこれらの領域を結ぶ連絡通路４の
途中に孔径が数百μｍ以下のスポンジ６を設置した点に
有り、これにより気泡の混入を防止し、画像の乱れを防
いだ高耐熱の液晶表示装置が実現した。

【００１６】本実施例においては、第２の領域３及び注
入口１７をそれぞれ複数形成することも可能である。

【００１７】（実施例２）図３は本発明第２の実施例の
液晶表示装置の概略平面図である。本実施例の特徴は、
連絡通路４を複数本設けたこと、及び、第１の領域２と
排出口１８を結ぶ通路９を複数本設けたことである。こ
れにより、画像表示部１が均等に冷却され、より耐熱性
が高く画像の乱れのない液晶表示装置が実現した。

【００１８】（実施例３）図４は本発明第３の実施例の
液晶表示装置の概略平面図である。本実施例の特徴は、
連絡通路を中空の針３０で形成したことにある。針３０
の断面積は他の通路の断面積より小さくなるように設定
され、その内径は０．２ｍｍ以下である。また、針３０
の第２の領域３側に伸びた先端は、第２の領域３の中心
付近に位置する。これにより、画像表示部１への気泡の
混入が防止され、画像の乱れのない高耐熱の液晶表示装
置が実現した。

【００１９】（実施例４）図５は本発明第４の実施例の
液晶表示装置の概略平面図である。本実施例の特徴は、
連絡通路を複数本の中空の針３０で形成し、第１の領域
２と排出口１８を結ぶ通路９を複数本設けた点である。
針３０の第２の領域３に伸びた先端の位置は少なくとも
型枠５からの距離が３ｍｍ以上離れるように設置した。
また針３０の内径は０．２ｍｍ以下でその断面積が他の
通路の断面積よりも小さくなっている。これにより、画
像表示部１が均等に冷却され、高耐熱で画像の乱れのな
い液晶表示装置が実現した。尚、本実施例において第２
の領域３及び注入口１７は複数設けることも可能であ
る。

【００２０】（実施例５）図６（ａ）は本発明第５の実
施例の液晶表示装置の概略平面図、図６（ｂ）はそのＢ
−Ｂ’断面図である。本実施例の特徴は、連絡通路４の
一部にスポンジ６と針３０を設け、該通路４と、第１の
領域２と排出口１８を結ぶ通路９を複数設けた点であ
る。上述の実施例同様、高耐熱で画像の乱れのない液晶
表示装置が実現した。

【００２１】（実施例６）図７（ａ）は本発明第６の実
施例の液晶表示装置の概略平面図、図７（ｂ）はそのＣ
−Ｃ’断面図である。

【００２２】本実施例の作成方法について説明する。本
実施例の液晶セル部分は実施例１と同じである。液晶１
５を駆動する液晶駆動素子層１４はシリコン基板４０に
形成される。シリコン基板４０は可視光不透明であるの
で、画像表示部は１をエッチングによってくり抜き、可
視光透過可能にする。エッチング液としてはテトラメチ
ルアンモニウムハイドライド（ＴＭＡＨ）の水溶液を用
いた。エッチング条件はＴＭＡＨ２２％水溶液、９０
℃、１０時間である。尚、シリコン基板４０として、シ
リコン基板上に薄い絶縁層が存在し、更にその上部に単
結晶シリコン層が重なった構造（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎ
Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ，ＳＯＩ）のシリコン基板を用い
ると絶縁層がエッチングストップ層となり、均一なエッ
チングに有効である。ここでエッチング液としてＫＯＨ
等ＳｉとＳｉＯ₂ との選択比が十分とれるものであれば
特に限定はされない。

【００２３】次に冷却領域の作成方法を説明する。シリ
コン基板４０を前述の画像表示部１のエッチングと同時
に、第２の領域３、連絡通路４、注入口１７、排出口１
８をエッチングによりくり抜く。次にシリコン基板のく
り抜いていない部分に接着剤４２を塗布する。接着剤４
２としてはエポキシ樹脂（三井東圧化学株式会社製、ス
トラクトボンドＥＨ４５４ＮＦ）を用いた。連絡通路４
の一部にスポンジ６を置き、その上に透明基板１２を載
せ、密着性を高めるため加圧し、８０℃、２時間オーブ
ン中で焼成する。ここで透明基板１２には、シリコン基
板４０と熱膨張率が近い材料を用いることが液晶表示装
置の反り抑制に有効であり望ましい。

【００２４】本実施例においては、透明基板１２として
シリコンと比較的熱膨張率の近い旭硝子株式会社製、Ａ
Ｌガラス（熱膨張率３６×１０^-7、シリコンは３２×１
０^-7）を使用した。以降の工程は実施例と同じである。

【００２５】本実施例の特徴は、冷却領域をシリコン基
板をくり抜くことにより形成した点でこれによりコンパ
クトで、且つ絶縁層４１が３〜４μｍと非常に薄いため
液晶駆動層１４の冷却効果の高い、高耐熱、高品質画像
の液晶表示装置が実現できた。

【００２６】（実施例７）図８（ａ）は本発明第７の実
施例の液晶表示装置の概略平面図、図８（ｂ）はそのＤ
−Ｄ’断面図である。本実施例の特徴は、画像表示部１
以外のくり抜き部のくり抜き深さを画像表示部１のくり
抜き深さより浅くした点である。その形成方法を説明す
る。

【００２７】画像表示部１をくり抜く際、画像表示部１
以外のくり抜きを浅くする領域をテフロンテープ、シリ
コーン樹脂等のＴＭＡＨに対してマスキング効果を有す
る材料でマスキングしておく。画像表示部１を所望の深
さにエッチングした後、上記マスキングを除去し、引き
続きエッチングを行ない、画像表示部１のエッチングが
絶縁層４２に達したところでエッチングを終了する。こ
のようにして上記の構造が形成される。また、本実施例
においても、第２の領域３及び注入口１７、排出口１８
は複数形成することが可能である。

【００２８】（実施例８）図９（ａ）は本発明第８の実
施例の液晶表示装置の概略平面図、図９（ｂ）はそのＥ
−Ｅ’断面図である。本実施例の特徴は、連絡通路４
と、第１の領域２と流動性材料の排出口１８を結ぶ通路
９を複数設けた点である。また、本実施例の応用例とし
て、第２の領域３及び注入口１７、排出口１８を複数設
けることも可能である。

【００２９】（実施例９）図１０（ａ）は本発明第９の
実施例の液晶表示装置の概略平面図、図１０（ｂ）はそ
のＦ−Ｆ’断面図である。本実施例の特徴は、画像表示
部１以外のくり抜き部分のくり抜き深さが画像表示部１
のくり抜き深さよりも浅く、且つ連絡通路４と、第１の
領域２と排出口１８を結ぶ通路９を複数設けた点であ
る。本実施例の応用として、第２の領域３と注入口１
７、排出口１８を複数設けることも可能である。

【００３０】（実施例１０）図１１（ａ）は本発明第１
０の実施例の液晶表示装置の概略平面図、図１１（ｂ）
はそのＧ−Ｇ’断面図である。本実施例の特徴は、連絡
通路を中空の針３０で形成した点である。この針３０の
内径は、注入口１７及び排出口１８の内径よりも小さく
０．２ｍｍ以下である。また、針３０の第１の領域２に
伸びた先端は画像表示部１に到達せず、第２の領域３に
述べた針３０の先端は第２の領域３の中心付近に位置す
るように設ける。

【００３１】上記針３０の設置方法について説明する。
第２の領域３のくり抜きと同時に溝４３を形成した後、
接着剤４２を溝４３とシリコン基板４０のくり抜き部以
外の部分に塗布し、針３０を溝４３に置き、透明基板１
２を載せ、加圧焼成する。

【００３２】本実施例においても、応用例として第２の
領域３及び注入口１７を複数設けることができる。

【００３３】（実施例１１）図１２（ａ）は本発明第１
１の実施例の液晶表示装置の概略平面図、図１２（ｂ）
はそのＨ−Ｈ’断面図である。本実施例の特徴は、針３
０で形成した連絡通路と、第１の領域２と排出口１８を
結ぶ通路９を複数設けた点である。これにより画像表示
部１が均一に冷却される。また、本実施例においても、
第２の領域３及び注入口１７を複数設けた構造が可能で
ある。

【００３４】（実施例１２）図１３（ａ）は本発明第１
２の実施例の液晶表示装置の概略平面図、図１３（ｂ）
はそのＩ−Ｉ’断面図である。本実施例の特徴は、連絡
通路４の一部にスポンジ６と針３０を設け、更に前述の
通路４と第１の領域２と排出口１８を結ぶ通路９を複数
設けた点であり、これにより、第１の領域２に気泡が混
入するのを防止し、また画像表示部１を均等に冷却す
る。本実施例においても、第２の領域３と注入口１７を
複数設置した構造が可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明液晶表示装
置においては、液晶パネルを効率良く冷却するために、
従来の熱ストレスや暗電流等の問題なく光源の輝度を上
げて表示画像を明るくすることができ、画像品質を高め
た表示装置を提供できる。また、冷却領域においては、
多孔質素材や、中空針等を利用することにより、冷媒中
の気泡による画像の乱れを防止し、冷却手段を設けたこ
とによる弊害を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の実施例の液晶表示装置を示す図で
ある。

【図２】図１に示した液晶表示装置の冷却・循環系、光
学系及び照明系の概略図である。

【図３】本発明第２の実施例の液晶表示装置を示す図で
ある。

【図４】本発明第３の実施例の液晶表示装置を示す図で
ある。

【図５】本発明第４の実施例の液晶表示装置を示す図で
ある。

【図６】本発明第５の実施例の液晶表示装置を示す図で
ある。

【図７】本発明第６の実施例の液晶表示装置を示す図で
ある。

【図８】本発明第７の実施例の液晶表示装置を示す図で
ある。

【図９】本発明第８の実施例の液晶表示装置を示す図で
ある。

【図１０】本発明第９の実施例の液晶表示装置を示す図
である。

【図１１】本発明第１０の実施例の液晶表示装置を示す
図である

【図１２】本発明第１１の実施例の液晶表示装置を示す
図である

【図１３】本発明第１２の実施例の液晶表示装置を示す
図である

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶駆動用素子と温度センサを設けた第
１の基板と、該第１の基板に対向配置する第２の基板と
の間に液晶材料を挟持してなる液晶素子を有する液晶表
示装置であって、上記第２の基板の反対側で第１の基板
に対向配置する第３の基板を有し、該第１の基板と第３
の基板間に流動性材料を循環させる循環手段及び該流動
性材料を冷却する冷却手段を有し、該流動性材料の液晶
素子における循環領域が、少なくとも画素部をカバーす
る第１の領域と、該画像表示部以外の領域に設けられた
第２の領域と、上記第１の領域と第２の領域とを連絡す
る連絡通路、を少なくとも有することを特徴とする液晶
表示装置。
【請求項２】連絡通路及び／又は第２の領域の循環経
路に多孔質材料を配したことを特徴とする請求項１記載
の液晶表示装置。
【請求項３】連絡通路の断面積が０．１ｍｍ²以下で
あることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】連絡通路が異なる断面積の通路を連続し
てなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。