JPH10133180A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH10133180A
JPH10133180A JP8286394A JP28639496A JPH10133180A JP H10133180 A JPH10133180 A JP H10133180A JP 8286394 A JP8286394 A JP 8286394A JP 28639496 A JP28639496 A JP 28639496A JP H10133180 A JPH10133180 A JP H10133180A
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crystal display
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transparent glass
light
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JP8286394A
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Hisao Inage
久夫 稲毛
Yoshihiro Konuma
順弘 小沼
Yutaka Matsuda
裕 松田
Masaharu Deguchi
雅晴 出口
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】液晶表示素子の、高効率放熱、低コスト化、小
型化及びほこり対策。 【解決手段】ほこりがスクリーン上で合焦されにくい厚
みを有した透明ガラスを、ゲル状接着材により液晶表示
素子に直接固着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パソコンからの出
力信号やCD、ビデオ等の映像をスクリーンに拡大投影
する液晶プロジェクタや、その他の液晶表示装置に関
し、詳しくはそれらに用いる液晶表示素子の冷却に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、液晶表示装置、例えば液晶プ
ロジェクタとしては、ライトバルブに形成される光学的
映像信号を照明手段により照射し、該光学像を投射手段
によりスクリーン上に拡大投影する液晶プロジェクタが
ある。そうした表示装置のライトバルブとして、液晶表
示素子を用いたものが数多く提案されている。液晶表示
素子の一つであるツイステッド・ネマッテック(TN)
型液晶表示素子の構造は、透明な電極皮膜をもつ一対の
透明基板間に、液晶を注入して構成したものであり、該
液晶表示素子の前後に各々偏光方向が互いに90度異な
るように2枚の偏光子を配置し、液晶の電気光学効果に
より偏光面を回転させる作用と、偏光子の偏光成分の選
択作用とを組み合わせることにより、入射光の透過光量
を制御して画像情報を表示するようになっている。
【0003】このような表示装置は、ビデオ信号などの
映像表示のみならず、パーソナルコンピュータの画像出
力などの表示を行い、プレゼンテーションとして活用す
る用途が拡大している。これら液晶プロジェクタ−を用
いたプレゼンテーションは、暗い部屋で行われるのが一
般的である。周囲が暗いために原稿などが見ずらく、製
品などの紹介をしながらのプレゼンテーションに不満が
あった。このため、ライトバルブのパワーを上げたり、
ライトバルブ周りのリフレクタの光学的工夫や、液晶表
示素子に入射する偏光光を合成するなど、スクリーンに
到達する光量の大幅向上を図った液晶プロジェクタ等液
晶表示装置が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】例えば、上記液晶プロ
エクタでは、ライトバルブから出射した光により、光学
系を構成する光学部品は温度上昇する。特に、液晶表示
素子は、光が通る画素領域に回路が組み込まれているた
め、ここでの熱吸収による温度上昇がある。また、液晶
表示素子は、前記したように、相前後して偏光子が構成
されており、特に、出射側では偏光子と液晶表示素子は
密着固定される。このため液晶の電気光学的ねじれが出
射偏光子に対して直角である状態、すなわち、光が制限
される映像の場合には、偏光子に当たる光は殆ど熱に変
わるが、該熱は液晶表示素子の温度上昇をもたらす。
【0005】従来、光量の比較的小さい液晶プロエクタ
等液晶表示装置では、前記光による液晶表示素子の温度
上昇は比較的小さく、いわゆる冷却ファンを用いた強制
空冷冷却により、液晶表示素子の過度の温度上昇はなか
った。
【0006】ところが、前記したように光量が増加した
液晶プロジェクタ等液晶表示装置では、強制空冷による
冷却では十分でないため、冷媒を用いた液体冷却が提案
されている。例えば、特開平3−91716号公報で開
示されている液体冷却につき図4を用いて説明する。図
4は、液晶プロジェクタの液晶表示素子のみその断面を
示したものであるが、液晶表示素子20の一面は冷却装
置25の透明ガラス21aを介して接触している。冷却
装置25は前記透明ガラス21と放熱器23から成り、
これらに囲まれた空間部には冷媒22が封入されてい
る。該冷却装置25の下にはファン26が構成されてい
る。以上の構成から成る従来の液晶表示素子部におい
て、ライトバブルからの光24により液晶表示素子の温
度が上昇しても、該液晶表示素子の熱は透明ガラス21
aに伝わり、冷媒22に伝達する。熱により暖められた
冷媒22は、密度の低下により上昇し、冷媒内に自然対
流が発生する。該対流により運ばれた熱は、放熱器23
により外気と熱交換が行われる。このとき、ファン26
が駆動すると、放熱器からの熱交換がより効果的に促進
される。以上の熱サイクルにより、液晶表示素子に発生
した熱は除去される。該液体冷却は強制空冷に比べ、比
熱、密度、粘性などの特性が有利であるため、放熱効率
が高い。このため光束量の大きい液晶プロジェクタの液
晶表示素子の冷却に適している。しかし前記した液体冷
却は以下の点で配慮が十分でない。
【0007】まず、第一点は、強制空冷冷却に比べ放熱
器などの装置が大がかりとなり、製品の小型化・軽量化
及びコストの点で不利であること。
【0008】第二点は、液晶パネルと冷却器の結合は、
液晶パネルのガラスと冷却器の透明ガラスとの個体結合
となっている。該ガラス同志の界面は個体接触と空気層
が介在する状態となるため、熱伝達効率の点で不利であ
ること。
【0009】第三点は、前記したように個体同志の界面
に空気層が介在するため、光の屈折による干渉縞が発生
し易いこと。このため、液晶パネルのガラス面及び透明
ガラスには、反射防止対策が必要となる場合があるし、
干渉縞は、投射したスクリーン上に投影されるため、パ
ネル液晶表示素子での発生は防止しなければならない。
【0010】第四点は、液晶表示素子の出射側に付着し
たゴミの対策が必要であること。液晶表示素子に付着し
たゴミはスクリーン上に投影されため、何らかの対策が
必要になる。一般的対策としては、液晶表示素子出射面
から離れた場所に透明ガラスを構成し、該透明ガラスと
液晶表示素子間を密閉構造とするか、投射レンズの焦点
距離を小さく設定するか、のいずれかの方法を適用する
場合が多い。前者の密閉構造方式は、偏光板での発熱が
密閉構造のためにファンによる強制空冷冷却が行われに
くい。従って、該熱は液晶表示素子を伝熱して冷却装置
から放熱されることになり効率が低下する。
【0011】一方、後者は投射レンズのF値を大きくし
て焦点深度を浅くする方法である。これにより液晶表示
素子の画素から僅かずれることにより、ガラス面に付着
したゴミに焦点が合わないようにするものである。しか
し該方法は投射レンズのコストを引き上げるばかりでな
く、投射レンズの口径が大きくなるため重量や外形が大
きくなる。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明では、前記問題点
を解決するために、透明ガラスを液晶表示素子の入射面
及び出射面に透明性接着材により固着したものを用い
る。該透明性接着材は、固化した状態での特性は弾力性
に富み、透明ガラスに外力が付加された場合や、熱によ
る各部材の膨張によるストレスが生じた場合、液晶表示
素子に影響を与えないような性質を持つ。該透明性接着
材の厚みは、ライトバルブによる熱や紫外線による黄変
が生じても、接着材の透過率に影響を及ぼさない厚みに
設定する。
【0013】また、入出射いずれの透明ガラスも、画素
にピントが合った状態において、ゴミの確認ができない
厚みに設定される。さらに、入射側透明ガラスは被接着
面にのみ反射防止膜が形成され、出射側透明ガラスの被
接着面は、透明ガラスよりやや大きめの偏光子及び位相
板が形成されている。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の装置
の一実施例につき述べる。なお、前述の従来例で開示し
た構成部分と同じ機能を有するものについては、同じ符
号を用いている。
【0015】図1は、本発明に用いる液晶表示素子の各
部構成例を示す断面図であり、図2は、図1の入射側か
ら見た平面図である。図1、図2において、1は光の入
射面1aが反射防止膜処理された入射透明ガラス、2は
偏光子3、位相板4が順次構成された出射透明ガラス、
5、6は透明性接着材、7は液晶表示素子20の保持枠
9に脱着可能に取り付けられた入射見切板、8は前記保
持枠に脱着可能に保持された出射見切り板、10は保持
枠9を前記液晶表示素子まわりの各部品をビス11で一
体に保持固定されるパネルプレートである。以上の構成
において、透明性接着材5、6の組成は主にシリコン系
材料から成り、2液混合タイプの触媒反応により硬化す
るものである。該透明性接着材は硬化後ゼラチン状(以
下ゲルと称す)となる。ゲルはそれ自体が収縮しても液
晶表示素子20にストレスを与えるような影響を及ぼさ
ない。また周囲を構成する入出射透明ガラスの熱による
膨張、及び液晶表示素子自体の膨張に対して、液晶表示
素子自身への影響は小さい。そしてゲルの厚みは光や熱
による黄変が発生したとしても、透過率変化が極めた小
さい厚みに設定され、好ましくは0.1mm以下に設定
される。
【0016】入射透明ガラスの厚みは、その表面にほこ
りが付着しても、絵素の合焦時に殆ど見えない厚みに設
定される。また、前記ゲルにより液晶表示素子に接着さ
れると共に、製品の落下振動に対して剥離が生じないよ
うに、それぞれ入出射見切板の見切り線7a、8a内に
挿入されて液晶表示素子に固着される。前記入出射見切
板7、8の見切り線7a、8aは入出射透明ガラス1、
2を所定の位置に正確に配置する機能を有する。前記入
射側透明ガラス1の光入射面1aには反射防止膜が形成
され、該表面での光損失を防止している。
【0017】一方、出射透明ガラスは、光の出射面2a
に偏光子3、位相板4が順に重ねられて構成されてい
る。該偏光子3、位相板4の大きさは、出射透明ガラス
2の大きさより大きめに形成されている。これにより絵
素表示領域12より十分大きく偏光子3、位相板4をと
ることができ、絵欠けの発生を防止している。また、出
射透明ガラス2と偏光子3と位相板4の合計構成厚みm
1は、パネルプレ−ト10と液晶表示素子20との距離
m0より小さく、出射透明ガラス2の厚みd1は、出射
見切板8と液晶表示素子20との距離d0より大きく構
成されている。これにより位相板4はパネルプレ−ト面
10aより凹んで構成されるため、液晶表示部15の装
置(図示せず)への組み込みにおいて、比較的柔らかい
材質の位相板表面を傷付けることなくアセッンブリする
ことができる。該m1の厚みは位相板表面にほこりが付
着しても、絵素の合焦時に殆ど見えない厚みに設定され
ている。
【0018】また、偏光子3及び位相板4の大きさw1
は、出射側透明ガラス2の大きさw0より大きめに設定
されている。従って、出射透明ガラス2を通過する光が
平行光の場合は勿論問題ないが、出射透明ガラス2の端
をぎりぎりに通過する角度を有する光の場合において
も、偏光板3や位相板4によって異常を起こすことのな
い画面が得られる。以上の構成からなる本発明液晶表示
素子部15を有する液晶プロジェクタの機能を図3を用
いて説明する。
【0019】図3は本発明の一実施例の液晶プロジェク
タの光学系全体を示す概要図である。図3に於いて、3
0はメタルハライド等の光源、31は光源30よ発光し
た光を一定方向に集光する反射鏡、32、33は多数の
セルレンズが集光したマルチレンズである。34〜39
は分離光学系を示し、光の3原色RGBに分離するみら
−群である。40R、40G、40BはそれぞれのRG
Bを液晶表示素子に集光するレンズ、41R、41G、
41Bは入射側偏光子、15R、15G、15Bは前記
した液晶表示部15である。42は分離光学系により分
離したRGBを合成する合成光学系である。43は投射
レンズ、44はスクリーンである。以上の構成からなる
本発明液晶プロジェクタにおいて、光源30から出射し
た光は反射鏡31によりマルチレンズ32、33に集光
し分離合成系のみら−群に入る。該マルチレンズ32、
33は液晶表示素子20絵素表示領域12の隅々まで光
が均一に入射する作用を有し、スクリーン44のどの場
所においても、照度の均一化を図る機能を有する。該マ
ルチレンズを出た光は、分離合成光学系34〜39でR
GBに分離され、コンデンサレンズ40R、40G、4
0Bと入射偏光子41R、41G、41Bを経由してそ
れぞれの液晶表示部15R、15G、15Bに入る。該
液晶表示素子により電気光学的に偏光面を回転させ、投
射レンズ43を経てスクリーン44に画像情報を表示す
る。
【0020】以上の各部の光学部品は、光源からの光を
吸収して熱を蓄熱するが、前記出射側偏光子3での熱発
生が極めて大きい。特に、液晶表示素子での偏光面の回
転が殆どないブラック画面では、出射偏光子3で光が遮
られるため、該出射偏光子3に熱が蓄熱され温度が上昇
する。しかし、偏光子3は厚みの殆どない位相板3を介
して外気にふれているため、ファン26からの強制空冷
により十分放熱できるものである。従来のように殆ど断
熱層となる空気で、密閉状態とした液晶表示素子より遥
かに効率が良い。
【0021】一方、入射側の透明ガラスの表面にも強制
冷却の空気が当たるため、液晶パネルの回路部に等に発
生した熱を、該入射透明ガラスの熱伝導により外部に放
熱する。
【0022】
【発明の効果】以上、開示した本発明の液晶表示装置
は、透明ガラスをゲル状の接着材で液晶表示素子に固着
するため、液晶表示素子へのほこりの付着を防止できる
だけでなく、液晶表示素子自体に発生する熱や出射偏光
子の熱も、熱伝導により強制空冷のみで放熱できる。こ
のため、液晶表示部まわりを小型にでき、液冷などのよ
うな大がかりな装置は不要となる。また、ゲル状の弾性
を有する接着材で液晶表示素子に固着されるため、各構
成部品の熱によるストレスが緩和されるし、さらに、見
切板内に挿入されて固着されるため、衝撃などによる外
力も緩和される。
【0023】出射側の構成においては、透明ガラスと偏
光子や位相板の大きさを考慮したため、偏光子及び位相
板による光ケラレのない構成となっている。と同時に、
これらの厚みについても考慮されており、位相板の表面
での傷不良が発生しにくいものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置の液晶表示部の断面図である。
【図2】図1の装置を入射側から見た平面図である。
【図3】本発明の装置の概要図である。
【図4】従来の装置の液晶表示部の断面図である。
【符号の説明】
1、2…透明ガラス 3…出射側偏光子 4…位相板 5、6…透明性ゲル状接着材 15…液晶表示部 20…液晶表示素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 出口 雅晴 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所映像情報メディア事業部内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源からの出射光を、被照射面上に照射さ
    せる手段と、RGBに分光する分光手段と、これを合成
    する合成手段と、光を変調する液晶表示素子と、該液晶
    表示素子から出射した光を投射する投射手段とを有する
    液晶表示装置において、入射側の面が反射防止膜処理さ
    れた入射透明ガラスと、出射側の面に偏光板と位相板と
    を構成した出射透明ガラスと、不用光を遮断する入出射
    見切板と、液晶表示素子の保持枠と、パネルプレートと
    を備えて成り、前記入射透明ガラス及び出射透明ガラス
    を、それぞれの入出射見切板内に挿入して、透明性ゼラ
    チン状接着材で液晶表示素子に固着して成る液晶表示部
    を有することを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】光源からの出射光を、被照射面上に照射さ
    せる手段と、RGBに分光する分光手段と、これを合成
    する合成手段と、光を変調する液晶表示素子と、該液晶
    表示素子から出射した光を投射する投射手段とを有する
    液晶表示装置において、入射透明ガラスと、入射見切板
    と、液晶表示素子の保持枠と、パネルプレートとを備え
    て成り、前記入射透明ガラスを入射見切板内に挿入し、
    該入射透明ガラスを透明性ゼラチン状接着材で液晶表示
    素子に固着して成る液晶表示部を有することを特徴とす
    る液晶表示装置。
  3. 【請求項3】出射透明ガラスの厚みd1と、出射見切板
    と液晶表示素子の距離d0の関係がd0<d1、該透明
    ガラスと偏光子及び位相板の合計厚みm1と、パネルプ
    レートから液晶表示素子までの距離m0がm0>m1の
    関係である該構成部品を、透明性ゼラチン状接着材で液
    晶表示素子に固着して成る液晶表示部を有することを特
    徴とする液晶表示装置。
  4. 【請求項4】出射透明ガラスの大きさw0と偏光子及び
    位相板の大きさw1の関係がw0<w1で構成された液
    晶表示素子部を有することを特徴とする請求項1記載の
    液晶表示装置。
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