(57)【要約】【課題】  ＴＦＴ基板にドライバをＣＯＧ実装方式で実装する場合でも、大画面化や高精細化、さらには高信頼性を両立させることが可能な液晶表示装置を提供すること。【解決手段】  ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶を封止した液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルに光を照射するバックライトと、前記液晶表示パネルを支持するフレームとを有する液晶表示装置において、前記ＴＦＴ基板には映像信号線と接続している半導体チップが配置され、前記半導体チップは、前記ＴＦＴ基板の辺に沿って配置され、前記ＴＦＴ基板の前記辺と前記フレームとの間には、平面的に見て前記半導体チップと対向する位置に、第１のスペーサが配置され、前記ＴＦＴ基板の前記辺とは異なる他の辺と前記フレームとの間には、前記第１のスペーサよりも熱伝導率が低い第２のスペーサが配置されていることを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタが形成されたＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板と対向する対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶を封止した液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルに光を照射するバックライトと、前記液晶表示パネルを支持するフレームとを有する液晶表示装置において、
前記ＴＦＴ基板には、走査信号線と映像信号線とが形成されると共に、前記映像信号線と接続している半導体チップが配置され、
前記半導体チップは、前記ＴＦＴ基板の辺に沿って配置され、
前記ＴＦＴ基板の前記辺と前記フレームとの間には、平面的に見て前記半導体チップと対向する位置に、第１のスペーサが配置され、
前記ＴＦＴ基板の前記辺とは異なる他の辺と前記フレームとの間には、前記第１のスペーサよりも熱伝導率が低い第２のスペーサが配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置において、前記第１のスペーサの熱伝導率は、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液晶表示装置において、前記第１のスペーサの材質はシリコン又はグラファイトを含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記第２のスペーサは発泡状の絶縁物で形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記バックライトは、発光素子と導光板とを有し、
前記発光素子は、前記導光板の１辺に配置され、
前記導光板の前記１辺は、前記ＴＦＴ基板の前記他の辺の１つと対向していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液晶表示装置において、
前記ＴＦＴ基板には、前記走査信号線と接続しているゲートドライバが配置され、
前記ゲートドライバは、前記ＴＦＴ基板の辺のうち、前記導光板の前記１辺と対向する辺に沿って配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項５に記載の液晶表示装置において、
前記導光板の前記１辺は、前記ＴＦＴ基板の前記他の辺のうち、前記１辺と平行な辺に対向していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記発光素子は、複数の発光ダイオードからなることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
薄膜トランジスタが形成されたＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板と対向する対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶を封止した液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルに光を照射するバックライトと、前記液晶表示パネルを支持するフレームとを有する液晶表示装置において、
前記ＴＦＴ基板には、走査信号線と映像信号線とが形成されると共に、前記映像信号線と接続している半導体チップが配置され、
前記ＴＦＴ基板の各辺と前記フレームとの間には、熱伝導率は、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるスペーサが配置され、
前記半導体チップは、前記ＴＦＴ基板の１辺に沿って、且つ平面的に見て前記スペーサと対向する位置に配置され、
前記バックライトは、発光素子と導光板とを有し、
前記発光素子は、前記導光板の１辺に配置され、
前記導光板の１辺は、前記ＴＦＴ基板の１辺とは異なる他の辺の１つと対向している
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の液晶表示装置において、前記スペーサの材質はシリコン又はグラファイトを含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の液晶表示装置において、
前記ＴＦＴ基板には、前記走査信号線と接続しているゲートドライバが配置され、
前記ゲートドライバは、前記ＴＦＴ基板の辺のうち、前記導光板の前記１辺と対向する辺に沿って配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記発光素子は、複数の発光ダイオードからなることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に関し、特に、基板上に半導体チップが実装された液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示手段として、液晶表示装置が利用されている。近年、液晶表示装置は、車載用パネル、車載用モニタとしても用いられている。車載用の液晶表示装置においては、これまでの液晶テレビや携帯電話用ディスプレイ、パーソナルコンピュータ用モニタよりも、使用環境温度が高くなる場合がある。よって、液晶テレビや携帯電話用ディスプレイ、パーソナルコンピュータ用モニタと比べ、車載用の液晶表示装置は高い環境温度（例えば約８５℃）での動作保証が求められている。更に、振動衝撃に対しても、車載用の液晶表示装置はより高い信頼性が求められている。このため、液晶表示パネルにドライバ（半導体チップ）を実装する際には、ＣＯＦ（Chip on Film）実装方式よりも、ガラス基板上にドライバを直接実装する、所謂、ＣＯＧ（Chip on Glass）実装方式の方が好適である。なぜなら、ＣＯＦ実装方式では基板とフィルムとを圧着させているが、基板とフィルムとの圧着は温度や振動衝撃への耐性が低く、高温や強い振動衝撃でフィルムが基板から剥がれてしまう可能性が高いからである。特に、映像信号を処理するドライバ（ソースドライバ又はドレインドライバと言う場合もある）については、ＣＯＧ実装方式を使用することが必須となっている。
【０００３】
一方、これまではカーナビゲーションなどの車載用の液晶表示装置では、インスツルメントパネル（車載インパネ）用が主流であり、画面サイズも７型が最大であった。最近では、車内での映像コンテンツの多様化やパーソナルコンピュータ的な使い方をしたいという要求に併せて、表示装置の大画面化（例えば１７型程度）や高精細化の要求が強くなっている。
【０００４】
大画面化や高精細化と、さらに高信頼性を両立させた車載用の液晶表示装置を、ＣＯＧ実装方式で実現するためには、ドライバの発熱を考慮する必要がある。特に、ソースドライバは、大画面化による動作速度の増加や高精細化に伴う駆動周波数アップにより駆動負荷が大きくなるので、ソースドライバの発熱が無視できないほど大きくなる。このため、ソースドライバの放熱方法が重要な問題となっている。
【０００５】
図１は、従来のＴＦＴ基板を用いた液晶表示装置の上面図であり、図２は図１の一点鎖線Ｘ１−Ｘ２における断面図、図３は図１の一点鎖線Ｙ１−Ｙ２における断面図である。ソースドライバと走査信号を処理するドライバ（ゲートドライバ）は、ＴＦＴが形成されているＴＦＴ基板上にＣＯＧ実装方式で実装される。ＴＦＴ基板は、バックライトを支持するフレーム上にスペーサを介して配置される。図２、図３に示すように、ソースドライバ及びゲートドライバは、ＴＦＴ基板を介してスペーサと対向する位置に実装されている。スペーサはＴＦＴ基板とフレームを安定的に密着させ、またＴＦＴ基板の変形を抑えるため、発泡状の比較的やわらかい絶縁物で形成されている。バックライト用光源（発光素子）は発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いており、ＴＦＴ基板のソースドライバが配置された場所の直下に複数個配列される。バックライトは、ＬＥＤの光を液晶表示領域全体に広げるための導光板や、ＴＦＴ基板と導光板との間に配置され、液晶表示パネル側に向かう照明光を拡散・集光する光学シート（不図示）などから構成される。
【０００６】
図１乃至３に示す従来の液晶表示装置においては、発熱体はＬＥＤ及びソースドライバである。なお、ゲートドライバは動作速度が遅いため、ゲートドライバの発熱はほとんどない。図２に示すように、ＬＥＤとソースドライバは対向しているが、ＬＥＤの熱は発泡絶縁体であるスペーサにより遮断されるため、ＬＥＤの熱がソースドライバ側へは殆ど伝わらない。よって、画面サイズや駆動周波数などの使用条件によりソースドライバの発熱を問題の無い程度に抑えれば、ソースドライバの温度は、許容範囲内に収まっている。
【０００７】
しかしながら、大画面、高精細駆動になった場合は、ソースドライバの負荷増加により発熱は大きくなる。試算によれば、ソースドライバの発熱は１７型程度の画面サイズで２０℃〜２５℃であり、さらに大画面化した場合は画面サイズに比例して高くなると予想されている。このため、市場で動作保証が求められている８５℃の環境温度において、環境温度にドライバ発熱分が加わると、ドライバの温度規格値（ドライバの動作保証温度、１１０℃〜１１５℃程度）を超えてしまう可能性がある。このように、大画面、高精細駆動においては、動作保証温度のマージンはほとんどなくなってしまい、結果的に車載用の液晶表示装置の信頼性を下げてしまうことが危惧される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は、上述した問題を解消し、ＴＦＴ基板にドライバをＣＯＧ実装方式で実装する場合でも、大画面化や高精細化、さらには高信頼性を両立させることが可能な液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するため、以下のような手段が利用可能である。
（１）  薄膜トランジスタが形成されたＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板と対向する対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶を封止した液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルに光を照射するバックライトと、前記液晶表示パネルを支持するフレームとを有する液晶表示装置において、前記ＴＦＴ基板には、走査信号線と映像信号線とが形成されると共に、前記映像信号線と接続している半導体チップが配置され、前記半導体チップは、前記ＴＦＴ基板の辺に沿って配置され、前記ＴＦＴ基板の前記辺と前記フレームとの間には、平面的に見て前記半導体チップと対向する位置に、第１のスペーサが配置され、前記ＴＦＴ基板の前記辺とは異なる他の辺と前記フレームとの間には、前記第１のスペーサよりも熱伝導率が低い第２のスペーサが配置されていることを特徴とする。
【００１０】
（２）  上記（１）に記載の液晶表示装置において、前記第１のスペーサの熱伝導率は、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする。
【００１１】
（３）  上記（１）又は（２）に記載の液晶表示装置において、前記第１のスペーサの材質はシリコン又はグラファイトを含むことを特徴とする。
【００１２】
（４）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記第１のスペーサの材質はシリコン又はグラファイトを含むことを特徴とする。
【００１３】
（５）  上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記バックライトは、発光素子と導光板とを有し、前記発光素子は、前記導光板の１辺に配置され、前記導光板の前記１辺は、前記ＴＦＴ基板の前記他の辺の１つと対向していることを特徴とする。
【００１４】
（６）  上記（５）に記載の液晶表示装置において、前記ＴＦＴ基板には、前記走査信号線と接続しているゲートドライバが配置され、前記ゲートドライバは、前記ＴＦＴ基板の辺のうち、前記導光板の前記１辺と対向する辺に沿って配置されていることを特徴とする。
【００１５】
（７）  上記（５）に記載の液晶表示装置において、前記導光板の前記１辺は、前記ＴＦＴ基板の前記他の辺のうち、前記１辺と平行な辺に対向していることを特徴とする。
【００１６】
（８）  上記（５）乃至（７）のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記発光素子は、複数の発光ダイオードからなることを特徴とする。
【００１７】
（９）  薄膜トランジスタが形成されたＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板と対向する対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶を封止した液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルに光を照射するバックライトと、前記液晶表示パネルを支持するフレームとを有する液晶表示装置において、前記ＴＦＴ基板には、走査信号線と映像信号線とが形成されると共に、前記映像信号線と接続している半導体チップが配置され、前記ＴＦＴ基板の各辺と前記フレームとの間には、熱伝導率は、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるスペーサが配置され、前記半導体チップは、前記ＴＦＴ基板の１辺に沿って、且つ平面的に見て前記スペーサと対向する位置に配置され、前記バックライトは、発光素子と導光板とを有し、前記発光素子は、前記導光板の１辺に配置され、前記導光板の１辺は、前記ＴＦＴ基板の１辺とは異なる他の辺の１つと対向していることを特徴とする。
【００１８】
（１０）  上記（９）に記載の液晶表示装置において、前記スペーサの材質はシリコン又はグラファイトを含むことを特徴とする。
【００１９】
（１１）  上記（９）又は（１０）に記載の液晶表示装置において、前記ＴＦＴ基板には、前記走査信号線と接続しているゲートドライバが配置され、前記ゲートドライバは、前記ＴＦＴ基板の辺のうち、前記導光板の前記１辺と対向する辺に沿って配置されていることを特徴とする。
【００２０】
（１２）  上記（９）乃至（１１）のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記発光素子は、複数の発光ダイオードからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のように、薄膜トランジスタ基板の半導体チップが実装された部分に対応する裏面の一部には、該薄膜トランジスタ基板とバックライトを支持するフレームとの間に熱伝導性のスペーサが配置されているため、半導体チップの発熱を当該フレームを用いて放熱でき、大画面化や高精細化で半導体チップへの負荷が増大しても、半導体チップによる温度上昇を抑制できる。これにより、さらには高信頼性を両立させることが可能な液晶表示装置を提供することである。大画面化や高精細化、さらには高信頼性を両立させることが可能な液晶表示装置を提供することができる。
【００２２】
また、バックライトの少なくとも一辺の端面に沿って発光ダイオードが配置されており、半導体チップと該発光ダイオードとは、液晶表示パネルの同じ辺に配置しないように構成することで、発光ダイオードの発熱と半導体チップの発熱が合わさり、局所的に高温となることも抑制できる。これらの構成は、ソースドライバとなる半導体チップに対して適用することで、液晶表示装置の信頼性をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の液晶表示装置の上面図である。
【図２】図１の一点鎖線Ｘ１−Ｘ２における断面図である。
【図３】図１の一点鎖線Ｙ１−Ｙ２における断面図である。
【図４】本発明の液晶表示装置に係る第１の実施例を説明する上面図である。
【図５】図４の一点鎖線Ｘ１−Ｘ２における断面図である。
【図６】図４の一点鎖線Ｙ１−Ｙ２における断面図である。
【図７】本発明の液晶表示装置に係る第１の実施例を説明する上面図である。
【図８】図７の一点鎖線Ｘ１−Ｘ２における断面図である。
【図９】図７の一点鎖線Ｙ１−Ｙ２における断面図である。
【図１０】本発明の液晶表示装置に係る第１の実施例を説明する上面図である。
【図１１】図１０の一点鎖線Ｘ１−Ｘ２における断面図である。
【図１２】図１０の一点鎖線Ｙ１−Ｙ２における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の液晶表示装置について、以下に詳細に説明する。
本発明の液晶表示装置は、図４乃至６に示すように、ＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板と対向する対向基板と、ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶を封止した液晶表示パネルと、該液晶表示パネルに照明光を照射するバックライトとを有する液晶表示装置において、該ＴＦＴ基板の上に液晶表示パネルを駆動するソースドライバ、ゲートドライバが実装され、該ＴＦＴ基板のソースドライバが実装された部分に対応する裏面の一部には、該ＴＦＴ基板と該バックライトを支持するフレームとの間に熱伝導性スペーサ（第１のスペーサ、図５参照）が配置されていることを特徴とする。
【００２５】
ＴＦＴ基板は、一例として、ガラス基板上に画素電極や配線、並びに画素電極を駆動するスイッチング素子である薄膜トランジスタを形成して構成される。また、対向基板は、一例として、ガラス基板上にカラーフィルタを形成して構成される。
【００２６】
各薄膜トランジスタには走査信号線と映像信号線が接続されている。該薄膜トランジスタを有する液晶表示パネルを駆動するため、走査信号線に供給される走査信号を制御するゲートドライバと、映像信号線に供給される映像信号を制御するソースドライバとが、ＴＦＴ基板上に配置されている。配置固定方法としては、ＣＯＧ実装方式が採用されている。
【００２７】
また、液晶表示パネルの裏面には、液晶表示部を照明するバックライトが配置されている。バックライトは、一例として、光源（発光素子）である複数個のＬＥＤ、光源からの光を表示領域全体に案内する導光板、さらに、導光板から放出される光の照度を表示領域全体に渡り均一化するため、拡散シートやプリズムシートなどの光学シート（不図示）などで構成される。図４では、ＬＥＤが配置されている領域を、ＬＥＤ配置領域として点線で示している。図６に示すように、導光板の側面にＬＥＤが配置固定される。そして、光源や導光板等を含むバックライトは金属製のフレームにより支持されている。
【００２８】
本発明の液晶表示装置の特徴は、ＴＦＴ基板上に実装された発熱の多いソースドライバの放熱効果を高めるよう構成することである。具体的には、ＴＦＴ基板を支持するフレームとＴＦＴ基板との間に、ソースドライバと対向して熱伝導性スペーサ（第１のスペーサ）を配置している。従来の液晶表示装置においては、バックライトの光源から発生する熱を液晶表示パネルやドライバに極力伝えないという目的で、熱伝導率の低いスペーサ、例えば発泡状の比較的やわらかい絶縁物で形成されたスペーサを用いていた。本発明の液晶表示装置では、発熱が顕著なソースドライバと対向する位置に配置されるスペーサは、熱伝導率の高い熱伝導性スペーサを用いることで、ソースドライバが発生させた熱を、フレーム等の他の部材に効率よく放熱させている。
【００２９】
熱伝導性スペーサとしては、シリコン系やグラファイト系など種々の熱伝導材が利用可能である。ただし、スペーサの本来の目的として、液晶表示パネルとバックライトとの間の間隔を保持すると共に、液晶表示パネルの変形防止機能を実現するため、密着性や弾性機能も有する材料がより好ましい。
【００３０】
本発明に使用される熱伝導性スペーサの熱伝導率は、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。これより熱伝導率が小さい場合には、十分な放熱効果を期待するには、スペーサの厚みやＴＦＴ基板との接触面積を増加させることが必要であり、液晶表示装置の厚みや額縁部分の面積が増加するなどの不具合を生じる。図４に熱伝導スペーサ領域として示した部分に、ソースドライバが配置されたＴＦＴ基板の一辺に沿って、２．５ｍｍ厚の熱伝導性スペーサを配置したところ、最大約１０℃の半導体チップ発熱低減効果が得られた。
【００３１】
ＴＦＴ基板とフレームとの間に配置されるスペーサは、通常、ＴＦＴ基板の４辺に沿って、連続的又は離散的に配置される。本発明の液晶表示装置では、図４乃至６に示した第１の実施例のように、ソースドライバと対向する位置に配置されたスペーサについては、熱伝導性スペーサを用いている。尚、従来用いられている発泡状の絶縁物で形成されたスペーサに比べ、熱伝導性スペーサは硬い。よって、液晶表示パネルの変形を防止するため、他の位置に配置されたスペーサ（第２のスペーサ）については、発泡状の比較的やわらかい絶縁物で形成されたスペーサを用いることが望ましい。
【００３２】
この際、図４に示すように、ＬＥＤ配置領域は、液晶表示パネルの各辺のうち、ソースドライバが配置されている辺とは異なる辺に形成することが望ましい。図４においては、ゲートドライバが配置されている辺にＬＥＤ配置領域を形成している。
【００３３】
図７乃至９は、本発明の第２の実施例を説明する図である。図７乃至９に示すように、全てのスペーサを熱伝導性スペーサ（第１のスペーサ）で置き換えることも可能である。４辺の全てを同一の材料で構成することにより、液晶表示パネルに加わる応力を同程度にすることができるため、液晶表示パネルに局所的な応力が加わることにより発生する表示ムラを抑制することができる。
【００３４】
図１０乃至１２は、本発明の第３の実施例を説明する図である。図１０乃至１２に示すように、ＬＥＤ配置領域を、ソースドライバが配置されている辺とは異なる辺に、且つゲートドライバが配置されている辺とも異なる辺に形成している。発熱源であるドライバとＬＥＤとを離して配置することで、局所的に高温となる部分を排除し、信頼性の高い液晶表示装置を提供することが可能となる。
【００３５】
さらに、バックライトを支持するフレームには、液晶表示装置のメインフレームや筐体に取り付けるための金具が設けられている。このような金具の近傍に熱伝導性スペーサを配置することで、フレームに移動した熱をさらに、メインフレームや筐体に効率良く逃がすことができ、より放熱効果を高めることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明によれば、ＴＦＴ基板にドライバをＣＯＧ実装方式で実装する場合でも、大画面化や高精細化、さらには高信頼性を両立させることが可能な液晶表示装置を提供することが可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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