(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の半導体基板に配置された表示素子の二次元アレイであって、各表示素子が、少なくとも画素トランジスタ、蓄電キャパシタ（Ｃｓｔ）および画素電極を含み、前記の各トランジスタは、前記画素の動作状態を制御するように設けられており、かつ、少なくともゲート、ドレインおよびソース端子を有しており、そのドレイン端子は前記蓄電キャパシタにおける第１の極板に接続されている、表示素子の二次元アレイと、
第１の複数のゲート端子を制御するように配された複数の行選択ラインと、
映像電圧を前記画素トランジスタを介して前記画素電極に渡すように配された複数の列ラインと、を備え、さらに、
複数の横方向共通電圧ラインおよび複数の縦方向共通電圧ラインを含む発熱抵抗メッシュ体であって、
各横方向共通電圧ラインが、前記行選択ライン及び前記列ラインと独立してかつ前記行選択ラインと平行な向きに並べられており、かつ、少なくとも各表示素子内の前記蓄電キャパシタにおける第２の極板で２つ以上の表示素子と一体に接続されており、
各横方向共通電圧ラインが、さらに、第１の横方向ノードおよび第２の横方向ノードを形成する２つの横方向端子を有しており、
各縦方向共通電圧ラインが、前記行選択ライン及び前記列ラインと独立してかつ前記列ラインと平行な向きに並べられており、かつ、前記横方向共通電圧ラインと接続されてメッシュ構造を形成しており、
各縦方向共通電圧ラインが、さらに、第１の縦方向ラインノードおよび第２の縦方向ラインノードを形成する２つの縦方向端子を有している、
発熱抵抗メッシュ体と、
少なくとも１つの第１の縦方向ラインノードおよび少なくとも１つの第２の縦方向ラインノードに接続されており、かつ、前記少なくとも１つの第１の縦方向ラインノードに少なくとも第１の縦方向共通ライン電圧を、前記少なくとも１つの第２の縦方向ラインノードに少なくとも第２の縦方向共通ライン電圧を供給するように設けられたヒータドライバであって、前記第１の縦方向ノードに供給される前記第１の縦方向共通ライン電圧および前記第２の縦方向ノードに供給される前記第２の縦方向共通ライン電圧が、縦方向共通ライン電圧差と前記縦方向共通電圧ラインを流れる縦方向共通ライン電流とを生成することにより、前記縦方向共通電圧ラインに接続された前記表示素子を加熱する、ヒータドライバと、
を備える、ディスプレイ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記ヒータドライバが、さらに、前記発熱抵抗メッシュ体の端子に印加される電源電圧を、前記行選択ラインを制御するために印加される電圧及び前記列ラインを制御するために印加される電圧と独立して制御することにより、前記表示素子が表示情報を表示するためにアクティブに動作している間に、当該表示素子に熱を直接印加することを可能にする、ディスプレイ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記ヒータドライバが、さらに、少なくとも１つの第１の横方向ラインノードおよび少なくとも１つの第２の横方向ラインノードに接続されており、かつ、前記少なくとも１つの第１の横方向ノードに少なくとも第１の横方向共通ライン電圧を、前記少なくとも１つの第２の横方向ノードに少なくとも第２の横方向共通ライン電圧を供給するように設けられており、
前記第１の横方向ノードに供給される前記第１の横方向共通ライン電圧および前記第２の横方向ノードに供給される前記第２の横方向共通ライン電圧が、横方向電圧差と前記横方向共通電圧ラインを流れる電流とを生成することにより、前記横方向共通電圧ラインに接続された前記表示素子を加熱する、ディスプレイ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記ヒータドライバが、さらに、少なくとも１つの前記第１の縦方向ラインノードと前記第１の横方向ラインノードとの間の電圧連続性を生成するように設けられた分圧器を含む、ディスプレイ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記発熱抵抗メッシュ体の前記横方向共通電圧ライン及び前記縦方向共通電圧ラインが、ポリシリコンで形成されている、ディスプレイ装置。
【請求項６】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記縦方向共通電圧ラインが金属線の縦方向共通電圧ラインであり、前記横方向共通電圧ラインがポリシリコンで形成されている、ディスプレイ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記横方向共通電圧ラインが金属線の横方向共通電圧ラインであり、前記縦方向共通電圧ラインがポリシリコンで形成されている、ディスプレイ装置。
【請求項８】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記行選択ラインが、金属製の行ラインである、ディスプレイ装置。
【請求項９】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記発熱抵抗メッシュ体が、横方向のクロストークを減少させ、かつ、表示素子の前記アレイの一点から当該アレイの端縁までの抵抗レベルが、表示素子の横方向のみの共通ヒータラインアレイの対応する一点から前記横方向のみの共通ヒータラインアレイの端縁までの対応する抵抗レベルよりも遥かに低い、ディスプレイ装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記発熱抵抗メッシュ体が、各表示素子内の前記トランジスタ及び前記画素電極のそれぞれの近傍に配置された、ディスプレイ装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、各横方向共通電圧ライン及び各縦方向共通電圧ラインが、画素電極の活性層よりも下方の平面上に位置している、ディスプレイ装置。
【請求項１２】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記表示素子が、デジタルカメラ、デジタル一眼レフ（ＳＬＲ）カメラ、ナイトビジョン用ディスプレイ、携帯型ビデオゲーム用ディスプレイ、移動電話、およびビデオアイウェア装置のうちの少なくとも１つの中に使用される、ディスプレイ装置。
【請求項１３】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記行選択ラインおよび前記列ラインのうちの少なくとも一方が、低電力シフトレジスタによって制御される、ディスプレイ装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のディスプレイ装置において、前記低電力シフトレジスタがステージ回路を含み、当該ステージ回路が単一のトランジスタによって駆動される単一の電圧ノードを有する、ディスプレイ装置。
【請求項１５】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、さらに、
前記発熱抵抗メッシュ体と液晶物質層との間に積層されたアクティブ画素電極層、
を備える、ディスプレイ装置。
【請求項１６】
ディスプレイを加熱する方法であって、
共通の半導体基板に表示素子の二次元アレイを配置する過程であって、各表示素子が、少なくとも画素トランジスタ、蓄電キャパシタ（ＣＳＴ）および画素電極を含み、前記の各トランジスタは、前記画素の動作状態を制御するように設けられており、かつ、少なくともゲート、ドレインおよびソース端子を有しており、そのドレイン端子は前記蓄電キャパシタにおける第１の極板に接続されている、過程と、
第１の複数のゲート端子を制御するように配された複数の行選択ラインを設ける過程と、
映像電圧を前記画素トランジスタを介して前記画素電極に渡すように配された複数の列ラインを設ける過程と、を含み、さらに、
複数の横方向共通電圧ラインおよび複数の縦方向共通電圧ラインを含む発熱抵抗メッシュ体を用意する発熱抵抗メッシュ体過程であって、
各横方向共通電圧ラインが、前記行選択ライン及び前記列ラインと独立してかつ前記行選択ラインと平行な向きに並べられており、かつ、少なくとも各表示素子内の前記蓄電キャパシタにおける第２の極板で２つ以上の表示素子と一体に接続されており、
各横方向共通電圧ラインが、さらに、第１の横方向ノードおよび第２の横方向ノードを形成する２つの横方向端子を有しており、
各縦方向共通電圧ラインが、前記行選択ライン及び前記列ラインと独立してかつ前記列ラインと平行な向きに並べられており、かつ、前記横方向共通電圧ラインと接続されてメッシュ構造を形成しており、
各縦方向共通電圧ラインが、さらに、第１の縦方向ラインノードおよび第２の縦方向ラインノードを形成する２つの縦方向端子を有している、
発熱抵抗メッシュ体過程と、
ヒータドライバを、少なくとも１つの第１の縦方向ラインノードおよび少なくとも１つの第２の縦方向ラインノードに接続する過程であって、当該ヒータドライバは、前記少なくとも１つの第１の縦方向ラインノードに第１の縦方向共通ライン電圧を、前記少なくとも１つの第２の縦方向ラインノードに第２の縦方向共通ライン電圧を少なくとも供給するように設けられ、前記第１の縦方向ノードに供給される前記第１の縦方向共通ライン電圧および前記第２の縦方向ノードに供給される前記第２の縦方向共通ライン電圧が、縦方向共通ライン電圧差と前記縦方向共通電圧ラインを流れる縦方向共通ライン電流とを生成することにより、前記縦方向共通電圧ラインに接続された前記表示素子を加熱する、過程と、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、2012年11月30日付出願の米国仮特許出願第61/732,277号の優先権を主張する。この米国仮特許出願の全内容は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の動作温度範囲は、液晶（ＬＣ）の特性に依存する。温度が低下すると、粘度上昇が原因でＬＣの応答時間は劇的に増加する。そのため、ＬＣＤは低温度域では適切に動作することができない。既存のＬＣＤ技術では、適切なディスプレイ動作温度を維持する目的で、３種類のアプローチすなわち３つの加熱システムが採用されてきた：それらには（ｉ）アクティブ画素アレイを取り囲む酸化インジウムすず（ＩＴＯ）ガラスに取り付ける外部ヒータ；（ｉｉ）内部の行ラインヒータ；および（ｉｉｉ）内部の例えばアレイ、グリッドまたはマトリクスの縦方向の共通ラインである共通電極ライン（ＶＣＯＭ）ヒータ；が含まれる。ただし、どの種類の加熱システムにもいくつかの短所が存在する。
【０００３】
外部ヒータは、ディスプレイ作製後に、薄膜トランジスタ／酸化インジウムすず（ＴＦＴ／ＩＴＯ）カバーガラスに取り付けられるのが通例である。このアプローチでは、通電による保温加熱（maintenance heating）を、ＬＣＤカバーガラスを介して行うことになる。しかし、外部ヒータは、ＬＣＤの端縁に沿った加熱を少なくとも１つのカバーガラスを介して行うため概して非効率であり、コールドスタート（低温起動）状態の間にディスプレイを素早く昇温させることができない。他方、行ラインヒータおよびＶＣＯＭヒータは遥かに高効率であり、ＬＣ物質付近に熱を一様に供給し、コールドスタート状態の間にも使用することができる。
【０００４】
図１は、従来技術のポリシリコン製の行ライン１１０およびポリシリコン製のＶＣＯＭライン１３０を備えた標準的な画素アレイ１００を示す図である。行ライン１１０は、画素トランジスタを制御するための信号を伝送する。ＣＬＣは、液晶を挟んだ画素電極とＩＴＯ共通平板との間の静電容量である。ＶＣＯＭは、画素蓄電キャパシタ（ＣＳＴＧ）における一方の極板として機能し、ディスプレイ動作中はＤＣ電圧に繋がれている。このＤＣ電圧は、ＶＣＯＭラインとＬＣ物質との間に存在する活性層によって効果的にＬＣから遮断されている。そして、その活性層は、前記蓄電キャパシタにおけるもう一つの極板としても機能する。
【０００５】
第２のアプローチは、行ラインヒータである。行ラインヒータは、ディスプレイのアクティブマトリクスアーキテクチャに組み込まれた内部ヒータである。行ラインヒータは、コールドスタート状態の間にも使用可能であり、ＬＣ物質を素早く加熱することができる。行ラインヒータは、画素アレイ内でＬＣの極めて近くに位置するので、ＬＣＤガラス内部を一様かつ高効率に加熱することができる。
【０００６】
図２に、行ライン加熱方式を示す。行ライン駆動部２３０，２３２は、ポリシリコン製の行ライン２１０の一端から他端へと電流を駆動して画素アレイ２００に熱を供給する。ただし、行ライン２１０には画素２２０の動作を制御する役割もあるので、行ライン加熱を行っている間はディスプレイを動作させることができない。さらに、この加熱方式の各種用途のコールドスタートの間に必要な昇温時間によっても行ラインの使用は制限される。
【０００７】
図３に、ＶＣＯＭ加熱方式を示す。ＶＣＯＭヒータは、画素アレイ３００のポリシリコン製のＶＣＯＭライン３４４を発熱抵抗体として利用する。２つの端子３４０（Ｖ１），３４２（Ｖ２）が適切なＤＣ電圧に繋がれており、ＶＣＯＭライン３４４上の電流を制御してＬＣ付近に熱を生成する。そのＤＣ電圧は、蓄電キャパシタ（ＣＳＴＧ）に蓄積されるＡＣ映像電圧に影響を及ぼさないので、（画素３４８の）画素電圧には何の影響も与えない。ＬＣは活性層によってヒータ電圧から遮断されているので、画像乱れのような目立った画像アーチファクトをもたらすことなく、通常動作の間にディスプレイを加熱することができる。好ましくは、ヒータ端子３４０（Ｖ１），３４２（Ｖ２）は、表示用回路の動作とは別々に当該ヒータを制御できるように、ディスプレイのパッケージ外部からアクセス可能なものとされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、当該技術分野の課題に鑑みて、液晶ディスプレイ用の改善された加熱システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
例示的な一実施形態は、共通の半導体基板に配置された表示素子の二次元アレイを備え、各表示素子（すなわち、画素）が、少なくとも画素トランジスタ、蓄電キャパシタ（Ｃｓｔ）および画素電極を含む。前記の各トランジスタは、前記画素の動作状態を制御するように設けられており、かつ、少なくともゲート、ドレインおよびソース端子を有している。そのドレイン端子は前記蓄電キャパシタにおける第１の極板に接続されている。複数の行選択ラインは、第１の複数のゲート端子を制御するように配されている。この行の選択は、例えば、選択操作部が行う。複数の列ラインは、映像電圧を、それぞれの画素トランジスタを介して前記画素電極に渡すように配されている。発熱抵抗メッシュ体が、複数の横方向（horizontal）共通電圧ラインおよび複数の縦方向（vertical）共通電圧ラインを含んでいる。各横方向共通電圧ラインは、前記行選択ライン及び前記列ラインと独立してかつ前記行選択ラインと平行な向きに並べられている。各横方向共通電圧ラインは、さらに、少なくとも各表示素子内の前記蓄電キャパシタにおける第２の極板で２つ以上の表示素子と接続されて一体化され（coupled to and integral with）ている。各横方向共通電圧ラインは、さらに、第１の横方向ノードおよび第２の横方向ノードを形成する２つの横方向端子を有している。各縦方向共通電圧ラインは、前記行選択ライン及び前記列ラインと独立してかつ前記列ラインと平行な向きに並べられている。各縦方向共通電圧ラインは、さらに、前記横方向共通電圧ラインと接続されて本発明にかかるメッシュＶＣＯＭを形成している。各縦方向共通電圧ラインは、さらに、第１の縦方向ラインノードおよび第２の縦方向ラインノードを形成する２つの縦方向端子を有している。
【００１０】
この例示的な実施形態は、さらに、適切なＤＣ電圧を供給することでポリシリコン製のＶＣＯＭラインに適切な電流が流れるように各ヒータ端子に接続された、ヒータドライバを含む。これは、少なくとも１つの第１の縦方向ラインノードおよび少なくとも１つの第２の縦方向ラインノードに接続されており、かつ、前記少なくとも１つの第１の縦方向ラインノードに少なくとも第１の縦方向共通ライン電圧を、前記少なくとも１つの第２の縦方向ラインノードに少なくとも第２の縦方向共通ライン電圧を供給するように設けられたヒータドライバによって実現される。前記第１の縦方向共通ライン電圧は前記第１の縦方向ラインノードに供給され、前記第２の縦方向共通ライン電圧は前記第２の縦方向ラインノードに供給される。これにより、縦方向共通ライン電圧差と前記縦方向共通電圧ラインを流れる縦方向共通ライン電流とが生成されて、前記縦方向共通電圧ラインに接続された前記表示素子を加熱する。
【００１１】
前記ヒータドライバは、さらに、前記ヒータ端子に印加される電源電圧を、前記行選択ラインを制御するために印加される電圧及び前記列ラインを制御するために印加される電圧と独立して制御することにより、前記表示素子が表示情報を表示するためにアクティブに動作している間に、当該表示素子に熱を直接印加することを可能にし得る。
【００１２】
前記ヒータドライバは、さらに、少なくとも１つの第１の横方向ラインノードおよび少なくとも１つの第２の横方向ラインノードに接続されて、かつ、前記少なくとも１つの第１の横方向ノードに少なくとも第１の横方向共通ライン電圧を、前記少なくとも１つの第２の横方向ノードに少なくとも第２の横方向共通ライン電圧を供給するように設けられ得る。前記第１の横方向共通ライン電圧は前記第１の横方向ノードに供給され、前記第２の横方向共通ライン電圧は前記第２の横方向ノードに供給される。これにより、横方向電圧差と前記横方向共通電圧ラインを流れる電流とが生成されて、前記横方向共通電圧ラインに接続された前記表示素子を加熱する。
【００１３】
前記ヒータドライバは、さらに、少なくとも１つの前記第１の縦方向ラインノードと前記第１の横方向ラインノードとの間の電圧連続性（voltage continuity）を生成するように設けられた分圧器を含み得る。前記発熱抵抗メッシュ体の前記横方向共通電圧ライン及び前記縦方向共通電圧ラインは、ポリシリコンで形成され得る。前記縦方向共通電圧ラインが金属線の（metal-strapped）縦方向共通電圧ラインであり得て、前記横方向共通電圧ラインがポリシリコンで形成され得る。前記横方向共通電圧ラインが金属線の横方向共通電圧ラインであり得て、前記縦方向共通電圧ラインがポリシリコンで形成され得る。前記行選択ラインが、金属製の行ラインであり得る。
【００１４】
前記発熱抵抗メッシュ体は、横方向のクロストークを減少させ得て、かつ、表示素子の前記アレイの一点から当該アレイの端縁までの抵抗レベルが、表示素子の横方向のみの共通ヒータ（すなわち、内部の共通電圧ライン（ＶＣＯＭ）ヒータ）ラインアレイ（horizontal-only common heater line array）の対応する一点から前記横方向のみの共通ヒータラインアレイの端縁までの対応する抵抗レベルよりも遥かに低くし得る。前記発熱抵抗メッシュ体は、各表示素子内の前記トランジスタ及び前記画素電極のそれぞれの近傍に配置され得る。各横方向共通電圧ライン及び各縦方向共通電圧ラインは、前記画素素子の活性層よりも下方の平面上に位置し得る。
【００１５】
前記表示素子は、デジタルカメラ、デジタル一眼レフ（ＳＬＲ）カメラ、ナイトビジョン用ディスプレイ、携帯型ビデオゲーム用ディスプレイ、移動電話、およびビデオアイウェア装置のうちの少なくとも１つの中に使用され得る。
【００１６】
前記行選択ラインおよび前記列ラインのうちの少なくとも一方は、低電力シフトレジスタによって制御され得る。前記低電力シフトレジスタはステージ回路（段回路）を含み得て、当該ステージ回路は単一のトランジスタによって駆動される単一の電圧ノードを有し得る。当該シフトレジスタは、例えば、前述の選択操作部で実現しうる。加熱体は、横方向及び縦方向がメッシュ状に接続されたポリシリコン製の（抵抗性）ＶＣＯＭラインであり得る。前記活性層は、前記蓄電キャパシタにおける他方の極板として機能し得る。前記活性層（画素電極）は、さらに、ＬＣ（液晶）物質を、ポリシリコン製のＶＣＯＭ上のＤＣ電圧からシールドし得る。
【００１７】
さらなる他の例示形態において、ディスプレイ装置は、横方向加熱駆動部及び縦方向加熱駆動部に接続されたＬＣＤディスプレイを備える。これら横方向加熱駆動部及び縦方向加熱駆動部は、少なくとも１つのＶＣＯＭ発熱抵抗メッシュ体に接続され得る。前記発熱抵抗メッシュ体は、ディスプレイ用の加熱システムの能力を改善するので、前記ディスプレイを低温度域から素早く昇温させることができる。
【００１８】
前記抵抗メッシュ体は、さらに、画素アレイの一点から端縁までの抵抗レベルを、画素−画素間の横方向ＶＣＯＭ抵抗値よりも遥かに低くし得る。これにより、横方向のクロストークを減少させ、従来技術から改善できる。
【００１９】
本願は、現時点で又は特許成立後において、カラーで表現された少なくとも１つの図を含む。本願の公開公報又は特許成立後の特許公報のコピーをカラーの図付きで入手したい場合には、米国特許庁に必要な料金を支払って申請されたい。
【００２０】
前述した内容は、添付の図面に示す本発明の例示的な実施形態についての以下の詳細な説明から明らかになる。異なる図をとおして同一の符号は、同一の構成又は構成要素を指す。図面は必ずしも縮尺どおりではなく、本発明の例示的な実施形態を示すことに重点を置いている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来技術のポリシリコン製の行ラインおよびポリシリコン製のＶＣＯＭ画素アレイを示す概略図である。
【図２】従来技術の行ライン加熱を示す概略図である。
【図３】従来技術の横方向ＶＣＯＭ加熱を示す概略図である。
【図４Ａ】本発明にかかる金属製の行ラインおよびポリシリコン製のＶＣＯＭ画素アレイを示す概略図である。
【図４Ｂ】図４Ａの画素アレイの列ライン積層（column line stack）を示す概略図である。
【図５】本発明にかかるポリシリコン製のＶＣＯＭ抵抗グリッドを示す概略図である。
【図６】本発明にかかるメッシュＶＣＯＭを用いた横方向加熱を示す概略図である。
【図７】本発明にかかるメッシュＶＣＯＭを用いた縦方向加熱を示す概略図である。
【図８】上縁及び下縁に＋１Ｖの電圧を印加すると共に側縁を接地した場合の、四辺加熱（four-sided heating）を示す概略図である。
【図９】図８のヒータ構成でのヒータ出力マップ（heater power map）である。
【図１０】図８のヒータ構成での三次元ヒータ出力マップである。
【図１１】端縁を部分的に駆動した場合の、四辺加熱を示す概略図である。
【図１２】図１１のヒータ構成でのヒータ出力マップである。
【図１３】図１１のヒータ構成での三次元ヒータ出力マップである。
【図１４】四辺の各々において中心に対して電圧降下させた四辺加熱を示す概略図である。
【図１５】図１４のヒータ構成でのヒータ出力マップである。
【図１６】図１４のヒータ構成での三次元ヒータ出力マップである。
【図１７】金属製の行ラインおよび横方向が金属製であるＶＣＯＭ（Ｈ−ＶＣＯＭ）画素アレイを示す概略図である。
【図１８】ポリシリコン製の行ラインおよび縦方向が金属製であるＶＣＯＭ（Ｖ−ＶＣＯＭ）画素アレイを示す概略図である。
【図１９】金属線入り（metal-strapped）メッシュＶＣＯＭを用いた加熱を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、本発明の例示的な実施形態について説明する。
【００２３】
高い抵抗値を有するＶＣＯＭラインによる画像アーチファクトは、横方向のクロストークの存在を示唆している。このようなクロストークは、列ラインからの電荷結合（charge coupling）が原因であり得る。結合電荷量は、ＬＣＤに表示されるパターンによって行ごとに異なり、横方向のクロストークとして知覚される。ＶＣＯＭラインの抵抗値が高いほどＲＣ時定数が長くなり、横方向のクロストークもより目立ったものになる。これは、高解像度ディスプレイの場合には問題となる。というのも、そのようなディスプレイは多数の列からの結合を有しかつ高速動作を行うことから、電荷を分散できる時間が限られているからである。
【００２４】
本明細書において以下で詳述するように、本発明の例示的な実施形態は、デジタル方式等のＬＣＤディスプレイを加熱するうえで、改善をもたらす。具体的に述べると、本発明の例示的な実施形態は、そのようなＬＣＤの加熱能力の改善により、当該ディスプレイを低温度域から素早く昇温させることができる。本発明によって改善しうるディスプレイ用の加熱システムの一例として、Kun Zhangらを発明者とする2011年9月20日付発行の米国特許第8,022,913号に記載されたものが挙げられる。なお、この米国特許の全内容は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする。当業者であれば、他のディスプレイの加熱システムも、本発明の原理により同様に向上可能であることを理解するであろう。
【００２５】
従来、行ラインおよびＶＣＯＭラインはいずれもポリシリコン製とされ、かつ、画素アレイ内で互いに平行な横向きのラインとされてきた。新しく開発した金属製の行ラインを用いることにより、ポリシリコン製のＶＣＯＭラインを、画素アレイ内で縦方向に接続することが可能となる。これにより、発熱抵抗メッシュ体が形成される。図４Ａには、画素アレイ４００内の、そのようなポリシリコン製のＶＣＯＭ発熱抵抗メッシュ体４３０および金属製の行ライン４１０が示されている。図５には、ポリシリコン製のＶＣＯＭ抵抗グリッド５００で形成された、そのようなポリシリコン製のＶＣＯＭ発熱抵抗メッシュ体の回路図が示されている。端縁点（edge points）同士を結ぶと、画素アレイの一点から端縁までの抵抗値は、従来の画素−画素間の横方向ＶＣＯＭ抵抗値よりも遥かに低くなる。結果として、横方向のクロストークが劇的に減少する。
【００２６】
上記の金属製の行ラインを用いて従来の行ライン加熱を行おうとすると、金属の抵抗値が低いことに加えてエレクトロマイグレーションの恐れがあるので実用的でない。一方で、本発明にかかる発熱抵抗メッシュ体（本明細書では「メッシュＶＣＯＭ」と称することもある）を利用すれば、別の選択肢であるＶＣＯＭ加熱方式を採用することができる。
【００２７】
図４Ａでは、表示素子の二次元アレイ４００が、共通の半導体基板に配置されている。各表示素子（すなわち、画素）は、画素トランジスタ４５１、蓄電キャパシタ（ＣＳＴ）および画素電極４５３（図４Ｂ）を含む。各画素トランジスタ４５１は、前記画素すなわち画素電極の動作状態を制御するように設けられている。画素トランジスタ４５１は、ゲート、ドレインおよびソース端子で形成されている。そのドレインは、蓄電キャパシタ（ＣＳＴ）における第１の極板に接続されている。
【００２８】
選択操作部から伸びる複数の金属製の行選択ライン４１０が、第１の複数のトランジスタ４５１のゲート端子を制御するように配されている。複数のポリシリコン製の列ラインが、画素トランジスタ４５１のソース端子に接続された列ラインと共に分布している。これら列ラインは映像信号を伝送し、当該映像信号をそれぞれの画素トランジスタ４５１を介して図４Ｂの画素電極４５３に渡す。
【００２９】
図４Ａを続けて参照する。本発明にかかる発熱抵抗メッシュ体４３０は、複数の（ポリシリコン製の）横方向共通電圧ラインおよび複数の（ポリシリコン製の）縦方向共通電圧ラインを含む。各横方向共通電圧ラインは、金属製の行選択ライン４１０及び前記列ラインと独立してかつ金属製の行選択ライン４１０と平行な向きに並べられている。各横方向共通電圧ラインは、さらに、２つ以上の表示素子（画素）と各表示素子内の蓄電キャパシタＣＳＴにおける第２の極板で一体に接続されている。各横方向共通電圧ラインは、さらに、第１の横方向ノードおよび第２の横方向ノードを形成する２つの横方向端子を有している。
【００３０】
メッシュＶＣＯＭ４３０の各縦方向共通電圧ラインは、前記行選択ライン及び前記列ラインと独立してかつ前記列ラインと平行な向きに並べられている。各縦方向共通電圧ラインは、さらに、前記横方向共通電圧ラインと接続されてメッシュ構造／メッシュデザインを形成している。各縦方向共通電圧ラインは、さらに、第１の縦方向ラインノードおよび第２の縦方向ラインノードを形成する２つの縦方向端子を有している。これらのノードは、ヒータ端子として機能し得る。
【００３１】
以下で明らかになるように、各ヒータ（メッシュＶＣＯＭ４３０）端子には、適切なＤＣ電圧を供給することでポリシリコン製のＶＣＯＭライン４３０に適切な電流を流す、ヒータドライバが接続され得る。この電流が、メッシュＶＣＯＭ４３０の縦方向共通電圧ラインに接続された前記表示素子を加熱する。
【００３２】
図４Ｂを参照する。同図には、画素の上下方向の（例えば、鉛直方向の）構造、すなわち、列ライン積層の様子が示されている。金属製の列４２０は、画素トランジスタ４５１のソース端子に接続されている。符号４３０のポリシリコン製の縦方向ＶＣＯＭラインは、ポリシリコン製の横方向ＶＣＯＭライン４３０と接続されてメッシュ状のＶＣＯＭを形成している。ポリシリコン製の横方向ＶＣＯＭライン４３０は、蓄電キャパシタＣｓｔにおける一方の極板として機能し、かつ、加熱に利用することができる。（画素電極４５３を有する）活性層４４０は、画素トランジスタ４５１のドレイン端子であり、かつ、ＣＳＴにおける他方の極板として機能する。活性層４４０は、さらに、ＬＣ物質をポリシリコン製のメッシュＶＣＯＭ４３０ライン上のＤＣ電圧から遮断する。
【００３３】
［メッシュＶＣＯＭを備えたｃ×ｒ画素アレイによる加熱］
ｃ＝列の数
ｒ＝行の数
ＲＨ＝各画素間の横方向抵抗値
ＲＶ＝各画素間の縦方向抵抗値
【００３４】
１．  横方向加熱：左縁／右縁に設けたヒータドライバ
【００３５】
【数１】
0006266643.tif 000002
【００３６】
縦方向ＶＣＯＭとの接続は横方向加熱に影響を及ぼさない。図６の横方向ヒータドライバ６００に示すように、一様な電流ＩＨが横方向抵抗ＲＨに流れる。ヒータ出力は、ＶＣＯＭラインの抵抗率に依存する。小型画素ディスプレイでは、ディスプレイ開口率を出来る限り大きくするために横方向ＶＣＯＭラインを狭幅にするのが典型的である。よって、高い抵抗値を有するＶＣＯＭを使用することにより、ヒータ出力を抑えることができる。
【００３７】
２．  縦方向加熱：上縁／下縁に設けたヒータドライバ
【００３８】
【数２】
0006266643.tif 000003
【００３９】
図７に示すように、縦方向ヒータドライバ７００の場合にも、図６の横方向ヒータ６００の電流ＩＨの場合と同様に、一様な電流ＩＶが横方向抵抗ＲＶに流れる。ただし、カラーディスプレイおよびワイドアスペクト比ディスプレイでは、縦方向ヒータ７００のほうがより有利である。
【００４０】
スクエア型モノクロディスプレイでは、行方向：ＲＲＯＷ＝ｃ×ＲＨ；列方向：ＲＣＯＬ＝ｒ×ＲＶ；およびｃ／ｒ＝１；となる。
【００４１】
【数３】
0006266643.tif 000004
【００４２】
同じ解像度のスクエア型カラーディスプレイでは：ＲＲＯＷ＝ｃ×ＲＨ／３；ＲＣＯＬ＝ｒ×ＲＶ；およびｃ／ｒ＝３；となる。
【００４３】
【数４】
0006266643.tif 000005
【００４４】
アスペクト比＝１６：９のワイドスクリーン型モノクロディスプレイでは：ｃ／ｒ＝１６／９；となる。
【００４５】
【数５】
0006266643.tif 000006
【００４６】
アスペクト比＝１６：９のワイドスクリーン型カラーディスプレイでは：ｃ／ｒ＝３×１６／９；となる。
【００４７】
【数６】
0006266643.tif 000007
【００４８】
ＲＨ＝ＲＶであると仮定すると、例えば３色のカラーディスプレイでの縦方向ヒータ（例えば、縦方向ヒータ７００など）は、同じ解像度のモノクロディスプレイでの縦方向ヒータの３倍の熱を生成することができる。また、ワイドスクリーン型ディスプレイでは、縦方向ヒータであれば横方向ヒータの（１６／９）２≒３．１６倍の熱を生成することができる。縦方向ヒータ７００が最も有利になるのはワイドスクリーン型カラーディスプレイであり、縦方向ヒータの出力は横方向ヒータ６００の出力の９．５倍である。
【００４９】
３．  四辺加熱
【００５０】
ヒータドライバ８００を、図８に示すように四辺全てに配置することにより、画素アレイの周囲により多くの熱を供給することができる。ヒータ出力は、非一様であり、かつ、電圧駆動部を対象の画素アレイ周りにどのように配置しかつ当該画素アレイにどのように接続するかに依存する。例として、１Ω抵抗の１２８×１２８メッシュ体に対し、様々な四辺加熱方式を用いてシミュレーションを行い、当該画素アレイのパワーマップ（ヒータ出力分布、電力分布等）を作製した。そのうちの一例では、図８に示すようにヒータドライバ８００が上縁及び下縁に＋１Ｖを供給する一方、両側縁を接地させた。このような構成では、図９の温度マップ９００及び図１０の温度マップ１０００で示されるように、ＶＣＯＭメッシュ体の隅部に極めて大きい電流が流れて非一様な加熱が生じる。このような高温の熱は、局所的にＬＣをクリアする（local LC clearing）。
【００５１】
一変形例として、ヒータドライバ１１００を、図１１に示すように端縁に部分的に接続することも可能である。この構成によれば、図１２及び図１３で示されるように、画素アレイ周囲のヒータ出力１２００，１３００をより一様に分布させることができる一方、ヒータドライバ１１００がメッシュ体に接続されていない端縁部分では、未だに極めて大きいヒータ出力スパイクが残る。
【００５２】
そのような大きいヒータ出力スパイクを回避するために、図１４に示すように分圧器１４５０を使用して、画素アレイの四縁（四方の縁）間で電圧連続性を達成するようにしてもよい。一実施形態において、分圧器１４５０は非線形抵抗である。シミュレーションによると、不連続の駆動縁部分を有する場合の（例えば、ヒータドライバ１１００の場合の）画素アレイのヒートマップ１２００，１３００に比べて、ヒートマップ１５００，１６００は図１５及び図１６で示されるようにより一様に分布する。しかし、このような図１４の構成１４００により改善された性能は有益であるものの、当該構成は実用的でない。というのも、抵抗分割器１４５０が発熱抵抗メッシュ体の一部を成すからである。具体的に述べると、ヒータドライバプレートの端縁部分での大きいスパイクを防止するには、非線形分圧器１４５０が必要になる。このことは、設計の複雑さを増大させると共に用途の融通性を低下させる。
【００５３】
ＶＣＯＭメッシュ体は、図４に示すＶＣＯＭメッシュ体４３０のように全体がポリシリコン製であってもよいが、変形例として、一方の次元（すなわち、横方向次元または縦方向次元）のラインをポリシリコン製として他方の次元のラインを金属製としてもよい。一例として、図１７に、金属製の行ライン１７１０および横方向が金属線である（horizontally metal-strapped）メッシュＶＣＯＭ（またはＶＣＯＭメッシュ体）１７３０を備える画素アレイ１７００を示す。他の例として、図１８に、ポリシリコン製の行ライン１８１０と、縦方向が金属線である（vertically metal-strapped）メッシュＶＣＯＭ（またはＶＣＯＭメッシュ体）１８３０とを備える画素アレイ１８００を示す。
【００５４】
金属線入り（metal-strapped）ＶＣＯＭの場合、金属製のＶＣＯＭラインにＤＣ電圧を印加することにより、高い熱密度を有するアレイを実現することができる。このようなアプローチによれば、従来の横方向ＶＣＯＭヒータ（図３）よりも遥かに高い熱密度を得ることができる。
【００５５】
図１９に、ＤＣ電圧Ｖ１，Ｖ２による高い熱密度の縦方向加熱の様子を示す。高い電位Ｖ１を有する横方向共通電圧ライン１９６１から低い電位Ｖ２を有する横方向共通電圧ライン１９６３にかけて、ポリシリコン製の縦方向のＶＣＯＭ発熱抵抗メッシュ体１９００におけるセグメント１９６４に一様な電流Ｉｖが流れる。ＶＣＯＭ発熱抵抗メッシュ体１９００に接続されない横方向ＶＣＯＭラインが複数あってもよいが、これらを金属線とすることにより（strapped with metal）、画素アレイを均一な外観にすることができる。二本のヒータライン１９６１，１９６３間の抵抗値は、抵抗が複数並列に接続されているので、画素セグメント１９６４の数の自己二乗積（square product）に対して線形的に減少する。反対にヒータ出力は、抵抗値が減少するにつれてその何倍もの増加を示す。画素サイズおよび画素配置の設計に応じて、セグメント１９６４の数を変えることにより、熱密度および熱出力を最適化させることができる。
【００５６】
例えば：ｎを画素アレイ内のセグメントの数、Ｒｅｑを等価抵抗、およびＶ１−Ｖ２＝Ｖとして、
ヒータドライバを上方及び下方のみに備えた画素アレイの場合：
【００５７】
【数７】
0006266643.tif 000008
となる。
【００５８】
セグメントの数＝２としたアレイ（図１９）の場合：
【００５９】
【数８】
0006266643.tif 000009
となる。
【００６０】
セグメントの数＝ｎとしたアレイの場合：
【００６１】
【数９】
0006266643.tif 000010
となる。
【００６２】
このようなアプローチにより、さらに高い熱密度を得ることができ、なかでも、ワイドアスペクト比ＬＣディスプレイでの縦方向共通電圧ライン加熱と組み合わせることにより、なおいっそう高い熱密度を得ることができる。例えば、セグメントの数を４としたワイドスクリーン用途のような金属製のＶＣＯＭワイド画素アレイは、スクエア形状のようなポリシリコン製のＶＣＯＭスクエアアレイのおよそ２８倍の熱を生成することができる。さらに横方向ＶＣＯＭを金属製とすれば、金属の低い抵抗率によって横方向のクロストークも、なおいっそう減少させることができる。
【００６３】
本発明を例示的な実施形態を参照しながら図示・説明したが、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲から逸脱することなく、その形態や詳細に様々な変更を施せることは当業者であれば理解するであろう。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
［態様１］
共通の半導体基板に配置された表示素子の二次元アレイであって、各表示素子が、少なくとも画素トランジスタ、蓄電キャパシタ（Ｃｓｔ）および画素電極を含み、前記の各トランジスタは、前記画素の動作状態を制御するように設けられており、かつ、少なくともゲート、ドレインおよびソース端子を有しており、そのドレイン端子は前記蓄電キャパシタにおける第１の極板に接続されている、表示素子の二次元アレイと、
第１の複数のゲート端子を制御するように配された複数の行選択ラインと、
映像電圧を前記画素トランジスタを介して前記画素電極に渡すように配された複数の列ラインと、を備え、さらに、
複数の横方向共通電圧ラインおよび複数の縦方向共通電圧ラインを含む発熱抵抗メッシュ体であって、
各横方向共通電圧ラインが、前記行選択ライン及び前記列ラインと独立してかつ前記行選択ラインと平行な向きに並べられており、かつ、少なくとも各表示素子内の前記蓄電キャパシタにおける第２の極板で２つ以上の表示素子と一体に接続されており、
各横方向共通電圧ラインが、さらに、第１の横方向ノードおよび第２の横方向ノードを形成する２つの横方向端子を有しており、
各縦方向共通電圧ラインが、前記行選択ライン及び前記列ラインと独立してかつ前記列ラインと平行な向きに並べられており、かつ、前記横方向共通電圧ラインと接続されてメッシュ構造を形成しており、
各縦方向共通電圧ラインが、さらに、第１の縦方向ラインノードおよび第２の縦方向ラインノードを形成する２つの縦方向端子を有している、
発熱抵抗メッシュ体と、
少なくとも１つの第１の縦方向ラインノードおよび少なくとも１つの第２の縦方向ラインノードに接続されており、かつ、前記少なくとも１つの第１の縦方向ラインノードに少なくとも第１の縦方向共通ライン電圧を、前記少なくとも１つの第２の縦方向ラインノードに少なくとも第２の縦方向共通ライン電圧を供給するように設けられたヒータドライバであって、前記第１の縦方向ノードに供給される前記第１の縦方向共通ライン電圧および前記第２の縦方向ノードに供給される前記第２の縦方向共通ライン電圧が、縦方向共通ライン電圧差と前記縦方向共通電圧ラインを流れる縦方向共通ライン電流とを生成することにより、前記縦方向共通電圧ラインに接続された前記表示素子を加熱する、ヒータドライバと、
を備える、ディスプレイ装置。
［態様２］
態様１に記載のディスプレイ装置において、前記ヒータドライバが、さらに、前記発熱抵抗メッシュ体の端子に印加される電源電圧を、前記行選択ラインを制御するために印加される電圧及び前記列ラインを制御するために印加される電圧と独立して制御することにより、前記表示素子が表示情報を表示するためにアクティブに動作している間に、当該表示素子に熱を直接印加することを可能にする、ディスプレイ装置。
［態様３］
態様１に記載のディスプレイ装置において、前記ヒータドライバが、さらに、少なくとも１つの第１の横方向ラインノードおよび少なくとも１つの第２の横方向ラインノードに接続されており、かつ、前記少なくとも１つの第１の横方向ノードに少なくとも第１の横方向共通ライン電圧を、前記少なくとも１つの第２の横方向ノードに少なくとも第２の横方向共通ライン電圧を供給するように設けられており、
前記第１の横方向ノードに供給される前記第１の横方向共通ライン電圧および前記第２の横方向ノードに供給される前記第２の横方向共通ライン電圧が、横方向電圧差と前記横方向共通電圧ラインを流れる電流とを生成することにより、前記横方向共通電圧ラインに接続された前記表示素子を加熱する、ディスプレイ装置。
［態様４］
態様１に記載のディスプレイ装置において、前記ヒータドライバが、さらに、少なくとも１つの前記第１の縦方向ラインノードと前記第１の横方向ラインノードとの間の電圧連続性を生成するように設けられた分圧器を含む、ディスプレイ装置。
［態様５］
態様１に記載のディスプレイ装置において、前記発熱抵抗メッシュ体の前記横方向共通電圧ライン及び前記縦方向共通電圧ラインが、ポリシリコンで形成されている、ディスプレイ装置。
［態様６］
態様１に記載のディスプレイ装置において、前記縦方向共通電圧ラインが金属線の縦方向共通電圧ラインであり、前記横方向共通電圧ラインがポリシリコンで形成されている、ディスプレイ装置。
［態様７］
態様１に記載のディスプレイ装置において、前記横方向共通電圧ラインが金属線の横方向共通電圧ラインであり、前記縦方向共通電圧ラインがポリシリコンで形成されている、ディスプレイ装置。
［態様８］
態様１に記載のディスプレイ装置において、前記行選択ラインが、金属製の行ラインである、ディスプレイ装置。
［態様９］
態様１に記載のディスプレイ装置において、前記発熱抵抗メッシュ体が、横方向のクロストークを減少させ、かつ、表示素子の前記アレイの一点から当該アレイの端縁までの抵抗レベルが、表示素子の横方向のみの共通ヒータラインアレイの対応する一点から前記横方向のみの共通ヒータラインアレイの端縁までの対応する抵抗レベルよりも遥かに低い、ディスプレイ装置。
［態様１０］
態様１に記載のディスプレイ装置において、前記発熱抵抗メッシュ体が、各表示素子内の前記トランジスタ及び前記画素電極のそれぞれの近傍に配置された、ディスプレイ装置。
［態様１１］
態様１に記載のディスプレイ装置において、各横方向共通電圧ライン及び各縦方向共通電圧ラインが、前記画素素子の活性層よりも下方の平面上に位置している、ディスプレイ装置。
［態様１２］
態様１に記載のディスプレイ装置において、前記表示素子が、デジタルカメラ、デジタル一眼レフ（ＳＬＲ）カメラ、ナイトビジョン用ディスプレイ、携帯型ビデオゲーム用ディスプレイ、移動電話、およびビデオアイウェア装置のうちの少なくとも１つの中に使用される、ディスプレイ装置。
［態様１３］
態様１に記載のディスプレイ装置において、前記行選択ラインおよび前記列ラインのうちの少なくとも一方が、低電力シフトレジスタによって制御される、ディスプレイ装置。
［態様１４］
態様１３に記載のディスプレイ装置において、前記低電力シフトレジスタがステージ回路を含み、当該ステージ回路が単一のトランジスタによって駆動される単一の電圧ノードを有する、ディスプレイ装置。
［態様１５］
態様１に記載のディスプレイ装置において、さらに、
前記発熱抵抗メッシュ体と液晶物質層との間に積層されたアクティブ画素電極層、
を備える、ディスプレイ装置。
［態様１６］
ディスプレイを加熱する方法であって、
共通の半導体基板に表示素子の二次元アレイを配置する過程であって、各表示素子が、少なくとも画素トランジスタ、蓄電キャパシタ（ＣＳＴ）および画素電極を含み、前記の各トランジスタは、前記画素の動作状態を制御するように設けられており、かつ、少なくともゲート、ドレインおよびソース端子を有しており、そのドレイン端子は前記蓄電キャパシタにおける第１の極板に接続されている、過程と、
第１の複数のゲート端子を制御するように配された複数の行選択ラインを設ける過程と、
映像電圧を前記画素トランジスタを介して前記画素電極に渡すように配された複数の列ラインを設ける過程と、を含み、さらに、
複数の横方向共通電圧ラインおよび複数の縦方向共通電圧ラインを含む発熱抵抗メッシュ体を用意する発熱抵抗メッシュ体過程であって、
各横方向共通電圧ラインが、前記行選択ライン及び前記列ラインと独立してかつ前記行選択ラインと平行な向きに並べられており、かつ、少なくとも各表示素子内の前記蓄電キャパシタにおける第２の極板で２つ以上の表示素子と一体に接続されており、
各横方向共通電圧ラインが、さらに、第１の横方向ノードおよび第２の横方向ノードを形成する２つの横方向端子を有しており、
各縦方向共通電圧ラインが、前記行選択ライン及び前記列ラインと独立してかつ前記列ラインと平行な向きに並べられており、かつ、前記横方向共通電圧ラインと接続されてメッシュ構造を形成しており、
各縦方向共通電圧ラインが、さらに、第１の縦方向ラインノードおよび第２の縦方向ラインノードを形成する２つの縦方向端子を有している、
発熱抵抗メッシュ体過程と、
ヒータドライバを、少なくとも１つの第１の縦方向ラインノードおよび少なくとも１つの第２の縦方向ラインノードに接続する過程であって、当該ヒータドライバは、前記少なくとも１つの第１の縦方向ラインノードに第１の縦方向共通ライン電圧を、前記少なくとも１つの第２の縦方向ラインノードに第２の縦方向共通ライン電圧を少なくとも供給するように設けられ、前記第１の縦方向ノードに供給される前記第１の縦方向共通ライン電圧および前記第２の縦方向ノードに供給される前記第２の縦方向共通ライン電圧が、縦方向共通ライン電圧差と前記縦方向共通電圧ラインを流れる縦方向共通ライン電流とを生成することにより、前記縦方向共通電圧ラインに接続された前記表示素子を加熱する、過程と、
を含む、方法。
【図１】
0006266643.tif 000011
【図２】
0006266643.tif 000012
【図３】
0006266643.tif 000013
【図４Ａ】
0006266643.tif 000014
【図４Ｂ】
0006266643.tif 000015
【図５】
0006266643.tif 000016
【図６】
0006266643.tif 000017
【図７】
0006266643.tif 000018
【図８】
0006266643.tif 000019
【図９】
0006266643.tif 000020
【図１０】
0006266643.tif 000021
【図１１】
0006266643.tif 000022
【図１２】
0006266643.tif 000023
【図１３】
0006266643.tif 000024
【図１４】
0006266643.tif 000025
【図１５】
0006266643.tif 000026
【図１６】
0006266643.tif 000027
【図１７】
0006266643.tif 000028
【図１８】
0006266643.tif 000029
【図１９】
0006266643.tif 000030