(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス形態で配置される画素電極と共通電極、及び非表示領域である外側周辺領域に形成される第１メタル層を含む複数の薄膜トランジスタを有する第１基板と、
前記第１基板と対向する第２基板と、
前記第２基板上に形成されるオーバーコート層と、
前記オーバーコート層上に前記薄膜トランジスタと重畳するようにマトリックス形態で形成されるブラックマトリックス層と、
前記ブラックマトリックス層間にそれぞれ形成されるＲ、Ｇ、Ｂカラーフィルタ層と、
前記ブラックマトリックス層とＲ、Ｇ、Ｂカラーフィルタ層とをカバーするように形成されるＩＴＯ層と、
前記ブラックマトリックス層と重畳するように前記ＩＴＯ層上に形成される第２メタル層と、
前記第１メタル層上に形成され、前記ＩＴＯ層と前記第１メタル層との電気的接続を選択的に接続、切断するようにするように前記ＩＴＯ層と接触して形成されるバイメタル層と、
前記第１基板と第２基板との間に形成される液晶層とを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１メタル層及び第２メタル層は、電気伝導度が高い物質よりなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記バイメタル層は、銅と亜鉛の合金でなされた第１合金と、ニッケルと鉄の合金でなされた第２合金層が相互に接着されて形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【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、高画質の画面を実現するのに問題となるフリッカー（Ｆｌｉｃｋｅｒ）及び残像を解決して高画質のディスプレイが可能な液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ；以下、ＬＣＤと称する）は軽量、薄型、及び低消費電力などの特性を有するので陰極線管（ＣＲＴ：Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）に代わって各種情報器機の端末機またはビデオ機器などに使われている。特に、薄膜トランジスター（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；以下、ＴＦＴと称す）が搭載されたＴＦＴ−ＬＣＤは応答特性が優秀で画素数が多い場合に好適であるため、高画質及び大型表示装置を実現することができる。
【０００３】
しかし、ＴＦＴ−ＬＣＤはねじれネマティック（ＴＮ：Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードを採用しているので視野角が狭小であるという短所がある。これに対し、最近インプレインスイチング（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：以下、ＩＰＳと称す）液晶表示装置とフリンジフィールドスイチング（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：以下、ＦＦＳと称す）液晶表示装置のような横電界方式の液晶表示装置が提案されて、狭小な視野角問題がある程度解決された。また、ＦＦＳ−ＬＣＤはＩＰＳ−ＬＣＤの短所である低い開口率と透過率を向上させ、改善した液晶表示装置である。
【０００４】
通常、液晶表示装置はＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などとは異なり、それ自体が非発光性であるために、光がない所では使用が不可能であるという特徴を有している。よって、パネルの下端にバックライトを設置して、バックライトから出る光源を利用して画面をディスプレイしている。
【０００５】
以下、添付された図面を参照して従来技術による液晶表示装置を説明する。
図１は従来技術によるＦＦＳ液晶表示装置のパネル断面を示したものであり、図２は図１のＦＦＳ液晶表示装置でバックライトの位置による液晶層の温度分布を説明するための平面図である。
【０００６】
先ず、図１に示すように、ＦＦＳ液晶表示装置は大きくは下部パネル１と上部パネル３、そしてその間に挟持される液晶層５で構成される。
【０００７】
そして、図面には示さなかったが、バックライトと、バックライトの光を偏光させて下部パネル１に伝達する下板偏光板をさらに含み、下部パネル１は液晶層５に電気的な信号を伝達して、液晶層５は下部パネル１から伝達される電気的な信号によって光源の量を調節して上部パネル３に伝達する。
【０００８】
上部パネル３にはＲ、Ｇ、Ｂカラーフィルター層が形成されて、カラーフィルター層の上には透明な電極層であるＩＴＯ層７が形成されているが、ＩＴＯ層７は静電気（ＥＳＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）を防止するためのものである。図１の引用符号９はオーバーコート層を示す。
【０００９】
このような従来ＦＦＳ液晶表示装置ではバックライトから出力された光が、下部パネル１、液晶層５を経て上部パネル３に到逹することにより、多様なカラーの画面がディスプレイされる。この時、高画質の画面をディスプレイするためには上部パネル全面に亘って均一な画質を維持しなければならない。
【００１０】
しかし、従来のＦＦＳ液晶表示装置ではバックライトの光源が図２に示すように、パネル縁の付近に位置しているので、バックライトに隣接する液晶層の温度はバックライトから遠く離れている液晶層に比べて相対的に高くなる。
【００１１】
通常、液晶は長軸方向と短軸方向で異なる性質を有しており、それぞれの方向への屈折率（Δｎ）と誘電率（ε）は、図３及び図４に示すように温度に対する依存性が非常に大きい。
【００１２】
図３は液晶の屈折率（Δｎ）の温度に対する依存性をグラフに示したものであり、図４は液晶の誘電率（ε）の温度に対する依存性をグラフに示したものである。
【００１３】
図３及び図４から分かるように液晶層の温度がパネルの位置（部位）で異なると、屈折率（Δｎ）と誘電率（ε）が異なり、液晶のコンデンサ値が変わることになって、これによって上部パネルの画面表示においてフリッカー（Ｆｌｉｃｋｅｒ）及び残像現象を誘発して画面の品位を落とす原因になる。
【００１４】
特に、バックライトに近接している液晶層はバックライトから遠い距離にある液晶層に比べて温度が高いから画面の品位は非常に落ちることになる。
【００１５】
このような液晶層の温度分布により画面の品位が落ちる現象に対して、より具体的に説明すれば下記の通りである。
図５は液晶表示装置がフレームインバージョンとして駆動する時のピクセル波形を示したものであり、ゲートドライバーＩＣから信号が印加されればデータドライバーＩＣからデータ信号が入って来てピクセルに電圧が加えられる。
【００１６】
この時、１フレーム（Ｆｒａｍｅ）動作は６０Ｈｚの間になされて、これは１６．７ｍｓ後にゲート信号がスイチング素子である薄膜トランジスターに加えられることを意味する。１６．７ｍｓの間に次の信号が印加される前まで電荷が漏洩することがないように維持されなければならないが、この電荷保全の役目をコンデンサと言う。
【００１７】
図５に示したように、ゲート電圧がＯｎ状態で信号線を通じてＴＦＴのデータ電極に印加された信号はソース電極を通じて液晶コンデンサ及びストレージコンデンサに印加される。この時、ゲートパルスと共に印加された信号電圧がＯｆｆになった後にもずっと維持される。しかし、ゲート電極とソース電極との間のキャパシタンスのため画素電圧はΔＶｐ程度の電圧シフトが生ずるが、これを数式で示せば下記のようである。
【数１】
0004328281.tif 000002
ここで、Ｃｇｓはゲート電極とソース電極との間のキャパシタンスであり、Ｃｌｃは液晶のキャパシタンスを示す。
【００１８】
ここで、データ信号がポジティブである時、すなわち、データ信号が高電圧（Ｈｉｇｈ  ｖｏｌｔａｇｅ）である時にコンデンサから漏洩したΔＶｐとデータ電圧がネガティブである時、すなわち、データ信号が低電圧（Ｌｏｗ  Ｖｏｌｔａｇｅ）である時にコンデンサから漏洩したΔＶｐは同一でなければならない。
【００１９】
もし、ΔＶｐが同一でなければフリッカー（画面震え）現象及び残像のような画質低下の要因が発生するが、今までは共通電極に印加されるＶｃｏｍを調節してポジティブΔＶｐとネガティブΔＶｐの面積を同じであるようにしてフリッカーを解決している。
【００２０】
しかし、Ｖｃｏｍ調整を画面中央を基準に設定すればバックライト近接付近のネガティブとポジティブの面積が違って上記のような問題が発生する。ＣｇｓとＣｓｔは下部パネル設計時に制御が可能であるが、Ｃｌｃは先に説明したように、温度によって屈折率と誘電率によって異なるから制御しにくいという問題点があった。
【００２１】
このような現象はバックライト近接の温度上昇によってバックライト近くの液晶層とバックライトから遠い距離にある液晶層のキャパシタンス値が変わる現象である。
このようなバックライトに起因した温度分布を均一化する技術として例えば特許文献１には、液晶パネルとバックライトの間に透明液体を封入し、この透明液体を温度制御して循環させる技術が開示されている。
また、特許文献２には、液晶パネルの温度分布に応じて画素に印加する駆動電圧調整する技術が開示されている。
しかし、いずれも新たな構成を付加する必要があり、製造原価が高くなる問題点がある。
【特許文献１】特開２００３−１５１３０号公報
【特許文献２】特開２００１−１８４０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は上記のような従来技術の問題点を解決するために案出されたものであり、液晶層を一定の温度に維持して温度による屈折率及び誘電率の変化を小さくすることにより、Ｖｃｏｍを調整してもフリッカー及び残像が発生しない高品位の画質を得ることができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記の目的を達成するために本発明に係る液晶表示装置は、マトリックス形態で配置される画素電極と共通電極、及び非表示領域である外側周辺領域に形成される第１メタル層を含む複数の薄膜トランジスタを有する第１基板と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第２基板上に形成されるオーバーコート層と、前記オーバーコート層上に前記薄膜トランジスタと重畳するようにマトリックス形態で形成されるブラックマトリックス層と、前記ブラックマトリックス層間にそれぞれ形成されるＲ、Ｇ、Ｂカラーフィルタ層と、前記ブラックマトリックス層とＲ、Ｇ、Ｂカラーフィルタ層とをカバーするように形成されるＩＴＯ層と、前記ブラックマトリックス層と重畳するように前記ＩＴＯ層上に形成される第２メタル層と、前記第１メタル層上に形成され、前記ＩＴＯ層と前記第１メタル層との電気的接続を選択的に接続、切断するようにするように前記ＩＴＯ層と接触して形成されるバイメタル層と、前記第１基板と第２基板との間に形成される液晶層とを有することを特徴とする。
【００２４】
ここで、前記第１メタル層及び第２メタル層は、電気伝導度が高い物質よりなることが好ましい。
【００２５】
前記バイメタル層は、銅と亜鉛の合金でなされた第１合金と、ニッケルと鉄の合金でなされた第２合金層が相互に接着されて形成されることが好ましい。
【００２６】
このように、バイメタル層を形成する理由は前記ＩＴＯ層に電圧を印加して一定水準の温度まで上昇するまではバイメタル層が水平を維持しながら一定水準の温度以上になれば曲がって薄膜トランジスターと前記ＩＴＯの間の接触が無くなるようにすることで温度が再び下がるようにして、これにより前記ＩＴＯ層の温度を常に一定に維持するためである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の液晶表示装置は次のような效果がある。
第１に、温度による屈折率と誘電率の変化を最小化するのにその特徴がある。
第２に、液晶層を一定の温度に維持してポジティブΔＶｐとネガティブΔＶｐの面積を液晶パネル全面にわたって同一にすることにより、Ｖｃｏｍ調整時パネルのどの部分を基準に調整してもフリッカー及び残像現象をとり除くことができる。
第３に、パネル全体の温度をバックライトの温度を基準に維持することで、温度上昇により液晶の粘度を低めて応答速度を温度上昇に対応した高速に持って行くことができる。
第四に、ブラックマトリックス層上に液晶層の恒温のためのメタル層を形成するので画面の具現時に黒（Ｄａｒｋ）と白（Ｗｈｉｔｅ）の状態がもっとよくなってコントラストの上昇效果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以上のような本発明の特徴及び長所などは次に参照する本発明の好適な実施例に対する説明から明確になるであろう。
以下、添付された図面を参照して本発明の液晶表示装置を説明する。
【００２９】
先ず、本発明の液晶表示装置は液晶層を一定の温度に維持することにより、温度による屈折率と誘電率の変化を小さくすることにその特徴がある。
液晶層を一定の温度に維持すればＣｌｃが一定に維持され、それによってポジティブΔＶｐとネガティブΔＶｐの面積を同一に持って行くことができ、Ｖｃｏｍ  調整時パネルのどの部分を基準にして調整しても一定に維持されてフリッカー（Ｆｌｉｃｋｅｒ）及び残像が消える效果を得ることができる。
【００３０】
また、パネル全体の温度をバックライトの温度を基準に維持すれば、温度に対応して液晶の粘度が低くなって応答速度をさらに速くできる效果も得ることができる。
【００３１】
そして、ブラックマットリックス上に液晶層の温度を一定にするためにメタルを蒸着するので画像の表示時に黒（Ｄａｒｋ）と白（Ｗｈｉｔｅ）の状態が更によくなって結果的にコントラストの上昇も期待することができる。
【００３２】
次に、このような本発明の液晶表示装置を具体的に説明する。
先ず、本発明は第１基板と、第１基板と対向するように設置される第２基板及び第１基板と第２基板との間に形成された液晶層でなされる液晶表示装置において、第２基板上にＩＴＯ層を形成して、その上に液晶層の温度を一定に維持するためのメタル層を形成する。
【００３３】
このような本発明の液晶表示装置の断面を図６に示す。
図６に示すように、液晶層６５は、第１基板６１と第２基板６３との間に形成される。画素電極（図示せず）と共通電極（図示せず）を含む複数の薄膜トランジスタ（図示せず）が第１基板６１上にマトリックス形態で配置されて形成され、分離ＩＴＯで形成され外部から分離電圧が印加される第１メタル層（図示せず）は、外側周辺領域、例えば、非表示領域に形成される。
加えて、オーバーコート層６７は第２基板６３の全面に形成され、ブラックマトリックス層６９はマトリックス形態を有してオーバーコート層６７上に形成される。
【００３４】
ブラックマトリックス層６９の間にはＲ、Ｇ、Ｂカラーフィルター層が形成されて、Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルター層上にはＩＴＯ層７１が形成される。
【００３５】
そして、ＩＴＯ層７１上には液晶層６５の温度を一定に維持するための第２メタル層７３が透過率に影響を及ぼさないようにブラックマトリックス層６９とオーバーラップするように形成される。
さらに、ＩＴＯ層７１と第１基板６１上に形成された第１メタル層（図示せず）とを電気的に接続させるバイメタル層８１が形成される。
【００３６】
バイメタル層８１は、例えば、非表示領域のような外側周辺領域に形成された第１メタル層からＩＴＯ層７１に電圧を伝達する。
ＩＴＯ層７１に連続的に電圧が印加された時、ＩＴＯ層７１の温度は連続的に増加し、液晶の特性を変化させる。
バイメタル層８１は、ＩＴＯ層７１の温度制御を提供する。バイメタル層８１は、互いに異なる熱膨張係数を有する少なくとも２種の金属で形成され、銅と亜鉛で形成される第１アロイ８１ａとニッケルと鉄で形成される第２アロイ８１ｂのようなものが互いに接着される。
バイメタル層８１は、ＩＴＯ層７１の温度が所定の値より低い時、ＩＴＯ層７１と第１メタル層を電気的に接続させ、ＩＴＯ層７１の温度が予め設定された値以上の時、ＩＴＯ層７１と第１メタル層の電気的接続を切るために湾曲し、それにより、ＩＴＯ層７１の過度の温度増加を防ぐ。
【００３７】
ＩＴＯ層７１上に第２メタル層７３を蒸着する時、第２基板６３に位置した光を遮断するブラックマトリックス層６９の位置とオーバーラップ（Ｏｖｅｒｌａｐ）するように蒸着する。そのようにすることにより、光が通過する開口部の領域である画素領域（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に影響を及ぼすことがなく透過率に影響がない。
【００３８】
図７に示すように、バイメタル層８１の原理は膨脹係数が異なる二つの金属を接触させると、金属の種類で決まる一定の温度に上昇するまでは直線状態を維持しており、一定の温度以上になると曲がる。
【００３９】
それゆえ、たとえば、非表示領域である第１基板６１の外側周辺領域に形成された第１メタル層から第２基板６３に蒸着されたＩＴＯ層７１にバイメタル層８１を経由して電圧が印加される時、電圧は、温度が予め設定された値に達するまで印加され、そして、バイメタル層８１の温度が予め設定された値を超過した時、ＩＴＯ層７１上のバイメタル層８１はＩＴＯ層７１と第１メタル層の電気的接続を切るために湾曲する。
【００４０】
そして、温度が下がればバイメタル層８１は再び直線状態に戻って第１メタル層とＩＴＯ層７１とを電気的に接続し、その結果、再びＩＴＯ層７１の温度が増加する。
【００４１】
このような動作を繰り返してＩＴＯ層７１は常に均一な温度を維持するようになり、結果的にセルの温度も均一に維持させるようになる。
【００４２】
以上で本発明を実施例によって詳細に説明したが、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の技術的思想に基き、上記実施例を修正または変更できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来技術によるＦＦＳ液晶表示装置のパネル断面を示した断面図である。
【図２】図１のＦＦＳ液晶表示装置でバックライトの位置による液晶層の温度分布を説明するための平面図である。
【図３】液晶の屈折率に対する温度依存性を説明するためのグラフである。
【図４】液晶の誘電率に対する温度依存性を説明するためのグラフである。
【図５】従来の液晶表示装置によるフレームインバージョン駆動時のピクセル波形を説明するための図である。
【図６】本発明による液晶表示装置の断面図である。
【図７】本発明による液晶表示装置の第１基板の薄膜トランジスターと第２基板のＩＴＯ層を連結するバイメタル層を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４４】
６１  第１基板
６３  第２基板
６５  液晶層
６７  オーバーコート層
６９  ブラックマトリックス層
７１  ＩＴＯ層
７３  第２メタル層
８１  バイメタル層
【図１】
0004328281.tif 000003
【図２】
0004328281.tif 000004
【図３】
0004328281.tif 000005
【図４】
0004328281.tif 000006
【図５】
0004328281.tif 000007
【図６】
0004328281.tif 000008
【図７】
0004328281.tif 000009