JPH1138409A - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射型液晶表示装置の表示領域の温度分布を
均一にし、入射光の光吸収により発生する熱を外部に効
率よく放熱する。 【解決手段】 実施形態１は、反射型液晶表示装置１と
熱交換媒体２とを一体化した構造を有している。この熱
交換媒体２は熱伝導性の良い金属材料からなり、反射型
液晶表示装置１とほぼ同じ大きさであり、その板厚は１
〜２ｍｍ程度である。それを反射基板３Ｒに貼り付け
る。これにより、表示領域の温度分布を均一にし、反射
型液晶表示装置１で発生する熱を吸収して外部に放熱す
ることができる。この放熱により表示品位の低下を防ぐ
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプロジェクタなどに
組み込まれる反射型液晶表示装置の冷却構造に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】反射型液晶表示装置は、マトリクス状に
絵素電極が配列され、その絵素電極単位で独立に駆動電
圧を印加することにより液晶の光学特性を制御し、液晶
表示装置に入射した光を液晶表示装置に構成された反射
板に反射させて、画像や文字などを表示する。なかでも
アクティブマトリクス駆動方式は、各絵素にＴＦＴ、Ｍ
ＩＭなどのスイッチング素子を取り付けることにより、
高コントラスト、高速応答などの高画質表示を可能にし
ている。

【０００３】このようなスイッチング素子を用いた反射
型液晶表示装置は自ら発光しないため、画像や文字を表
示させるために光を外部から入射させる必要がある。

【０００４】特に、プロジェクターに反射型液晶表示装
置を組み込む場合の構成を図９に示す。光源であるラン
プ２２と凹面鏡２３から照明手段２１が構成され、２８
ｉは偏光板、３２は偏光ビームスプリッタ、２８ｏは偏
光板、２７は反射型液晶表示装置、２９はフィールドレ
ンズ、３０は投影レンズ、３１はスクリーンである。

【０００５】照明手段２１からの光束は偏光板２８ｉを
介して偏光ビームスプリッタ３２に入射する。この光束
のうち、Ｐ偏光成分は偏光ビームスプリッタ３２を透過
し、Ｓ偏光成分は側面方向に反射されて、反射型液晶表
示装置２７に入射する。反射型液晶表示装置２７におい
て、Ｓ偏光成分は光変調され、反射する。従って、その
反射光に含まれるＰ偏光成分が偏光ビームスプリッタ３
２を透過することができ、フィールドレンズ２９、投影
レンズ３０を介してスクリーン３１上に投影され、画像
が表示できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】反射型液晶表示装置
は、自ら光を発光しないため、外部から光を入射させる
必要がある。入射した光の一部は反射型液晶表示装置の
基板、液晶、光を反射する反射板などに吸収され、熱と
なり、反射型液晶表示装置の温度を上昇させる。

【０００７】特にプロジェクタに反射型液晶表示装置を
組み込む場合、メタルハライドランプのような照度の強
い光を発するランプにより反射型液晶表示装置を照射す
るため、反射型液晶表示装置の温度上昇が重要な問題と
なっている。また、液晶表示装置の表示領域中心と表示
領域端面に照度差が生じている場合、発生する熱の違い
から面内温度差が生じ、コントラストなどの表示品位の
低下を招いていた。

【０００８】反射型液晶表示装置に入射した光は、偏光
板、液晶、反射板等で吸収され、熱になる。発生した熱
は反射型液晶表示装置を加熱し、ガラスや液晶の透過率
等の光学特性に影響を与え、さらにスイッチング素子の
動作特性をも変化させる。このように特性が劣化した結
果、コントラストなどの表示品位、液晶表示装置の信頼
性が低下するという問題点がある。

【０００９】従来、液晶表示装置の面内温度差を均一に
する構造として、液晶表示装置の表示領域に透明な熱交
換媒体を一体化させ、液晶表示装置で発生した熱を外部
に放熱する構造がある。この方法では、画像表示領域を
透明な熱交換媒体で覆うため、熱交換媒体に使用できる
材料が制限される。さらに、透明な熱交換媒体を光が通
過する際、光の吸収、反射、複屈折により表示品位が低
下する。

【００１０】また、表示領域の周辺部を熱交換媒体にて
覆う方法があるが、光の入射する画像表示領域を熱交換
媒体にて覆うことができないため、表示領域の中心部の
熱が放熱されにくく、画像表示領域の中心部と周辺部の
温度分布に差が生じやすい。

【００１１】透過型液晶表示装置を用いたプロジェクタ
ーにおいて、液晶表示装置にて発生した熱を外部に放熱
する方法として、透過型液晶表示装置の画像表示領域の
周辺部を熱交換媒体にて覆う液晶表示装置が特開平８−
２１１３９０号公報に開示されている。また、液晶表示
装置に画像表示領域に透明な熱交換媒体を一体化させた
液晶表示装置が特開平８−１４６３７８号公報に開示さ
れている。

【００１２】プロジェクターに設けられたランプを冷却
させるために、プロジェクターの本体にはランプ冷却フ
ァンが設けられている。そのランプ冷却ファンの送風を
利用して、液晶表示装置を冷却させていた。ランプ冷却
ファンはランプと液晶表示装置の両方を冷却させるた
め、ランプ冷却ファンの送風量を大きくしなければなら
ない。その結果、ランプ冷却ファンの形状、騒音が大き
くなるという問題がある。高温の排気がプロジェクター
本体から排気されるため、プロジェクターの排気口近く
にいる人には不快である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の基板間
に液晶が封入され、外部から入射した光を反射させ画像
や文字等を表示する反射型液晶表示装置において、前記
反射型液晶表示装置の反射基板に、伝熱性の高い熱交換
媒体を一体化させたことを特徴とする。

【００１４】また、本発明は、前記熱交換媒体が少なく
とも前記反射基板を覆っていることを特徴とする。

【００１５】また、本発明は、前記熱交換媒体が前記反
射型液晶表示装置の基板の熱伝導率よりも大きい熱伝導
率を有する材料からなることを特徴とする。

【００１６】また、本発明は、前記熱交換媒体が液晶表
示装置で発生した熱を外部に放熱する放熱手段を有する
ことを特徴とする。

【００１７】また、本発明は、前記請求項１から４の少
なくとも１つからなる反射型液晶表示装置を、投影型液
晶表示装置に用いたことを特徴とする。

【００１８】上記構成による作用を説明する。反射型液
晶表示装置の反射基板に、伝熱性の高い熱交換媒体を一
体化させたことにより、反射型液晶表示装置の表示領域
の温度勾配をなくすことができる。また、熱交換媒体に
より、反射型液晶表示装置で発生した熱を吸収して外部
に放熱することができる。この放熱により、表示品位の
低下を防ぐことができる。

【００１９】さらに、反射基板は表示機能に直接影響を
及ぼさないため、熱交換媒体の形状および構造について
は各種の冷却方法を使用することができる。

【００２０】熱交換媒体は少なくとも前記反射基板を覆
っていることにより、反射型液晶表示装置で発生した熱
を吸収して外部に放熱することができる。この放熱によ
り、表示品位の低下を防ぐことができる。

【００２１】熱交換媒体は、前記反射型液晶表示装置の
基板の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有する材料から
なることにより、反射型液晶表示装置で発生した熱を吸
収して外部に放熱することができる。この放熱により、
表示品位の低下を防ぐことができる。

【００２２】熱交換媒体は、液晶表示装置で発生した熱
を吸収して外部に放熱する放熱手段を有することによ
り、反射型液晶表示装置で発生した熱を外部に放熱する
ことができる。この放熱により、表示品位の低下を防ぐ
ことができる。

【００２３】熱交換媒体を一体化させた反射型液晶表示
装置を、投影型液晶表示装置に用いることにより、投影
型液晶表示装置における高温の温度条件でも、表示に影
響をおよぼすことなく、反射型液晶表示装置の温度上昇
を抑えることができる。また、この熱交換媒体の放熱効
果により、プロジェクターの本体に設けられたランプ冷
却ファンの送風量を減少させることができる。従って、
ランプ冷却ファンの形状が小さくでき、騒音も低減する
ことできる。高温の排気量も減少できため、プロジェク
ターの排気口近くにいる人には不快感を和らげることが
できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に説明
する。

【００２５】（実施形態１）図１に実施形態１の側面の
断面図を示す。図２に実施形態１の斜め前方から見た斜
視図を示す。図１および図２において、実施形態１は反
射型液晶表示装置１と熱交換媒体２とを一体化した構造
である。反射型液晶表示装置１は一対の基板３間に液晶
４を保持している。反射型液晶表示装置１の一方の基板
３Ｒには反射板５が形成されており、入射光をこの反射
板５で反射し画像を表示する。３Ｒを以下、反射基板と
呼ぶ。光が入射する側の基板３の外側を表示面６、反射
基板３Ｒのスイッチング素子および液晶などが構成され
ている面と反対の面を裏面７と定義する。８は表示面６
における表示領域である。

【００２６】一方、熱交換媒体２は反射型液晶表示装置
１の裏面７の反射基板３Ｒに一体化され、熱伝導性の良
い材料により構成されている。裏面７に熱交換媒体２を
構成することにより、反射型液晶表示装置１の基板３Ｒ
全体を透明でない材料の熱交換媒体２で覆うことが可能
となる。熱交換媒体２は、反射型液晶表示装置１より少
なくとも同等以上の大きさであれば良い。

【００２７】反射型液晶表示装置１は表示面６の表示領
域８に光を入射させ画像を表示するため、裏面７は表示
画像に全く影響をおよぼさない。そのため、裏面７の反
射基板３Ｒに透明でない熱伝導性の良い熱交換媒体２を
一体化させることが可能である。熱交換媒体２は反射型
液晶表示装置１にて発生した熱を吸収し、反射型液晶表
示装置１を冷却すると同時に、熱を反射型液晶表示装置
１の外部に効率良く放熱する。この放熱により、表示品
位の低下を防ぐことができる。また、熱交換媒体２を反
射型液晶表示装置１に密着配置することにより、表示領
域８で発生する温度勾配を小さくすることができる。

【００２８】実施形態１では、裏面７に一体化させる熱
交換媒体２として、基板３の材料であるガラスよりも熱
伝導率の大きい金属、例えば銅やアルミニウムなどを用
いた。ガラスの熱伝導率は約１．０Ｗ／ｍ・Ｋであり、
銅の熱伝導率は約３９０Ｗ／ｍ・Ｋであり、アルミニウ
ムの熱伝導率は約２２０Ｗ／ｍ・Ｋである。熱交換媒体
２の形状は反射型液晶表示装置１とほぼ同じ大きさで、
厚さは１〜２ｍｍ程度の平板である。

【００２９】反射型液晶表示装置１と熱交換媒体２を一
体化させる方法として、エポキシ系接着剤（熱伝導率は
約１．４Ｗ／ｍ・Ｋ）などを用いて接着した。反射型液
晶表示装置１と熱交換媒体２を接着させる材料は、長時
間の使用下において熱的に安定で一定の伝熱性を有し、
かつ両物質の接合が常に保持されるものであれば良い。

【００３０】裏面７に一体化させる熱交換媒体２は表示
画像に直接影響をおよぼさないので、使用目的や反射型
液晶表示装置の形状により、大きさ、厚さ、色などを自
由に選択することができる。

【００３１】図９の反射型液晶表示装置２７を、この金
属の平板からなる熱交換媒体２を一体化させた反射型液
晶表示装置１に置き換えることにより、図９に示すよう
なプロジェクターに組み込むことも可能である。

【００３２】この熱交換媒体２により、反射型液晶表示
装置１の温度を適性温度（例えば６０℃）内になるよう
に制御することができる。従って、液晶は正常に動作
し、表示領域の温度分布を均一にできると同時に、発生
した熱を吸収して外部に放熱することができる。この放
熱により表示品位の低下を防ぐことができる。

【００３３】また、この熱交換媒体の放熱効果により、
プロジェクターの本体に設けられたランプ冷却ファンの
送風量を減少させることができる。従って、ランプ冷却
ファンの形状が小さくでき、騒音も低減することでき
る。高温の排気量も減少できため、プロジェクターの排
気口近くにいる人には不快感を和らげることができる。

【００３４】（実施形態２）図３に、実施形態２の側面
の断面図を示す。熱交換媒体２の放熱効果を向上させる
方法として、熱交換媒体２の表面に凹凸を形成し表面積
を増加させた形状の放熱板（ヒートシンク）を反射型液
晶表示装置１に一体化させる。一体化させる方法は実施
形態１と同様である。

【００３５】図９の反射型液晶表示装置２７を、この熱
交換媒体２を一体化させた反射型液晶表示装置１に置き
換えることにより、図９に示すようなプロジェクターに
組み込むことも可能である。

【００３６】この熱交換媒体２により、反射型液晶表示
装置の温度を適性温度内になるように制御することがで
きる。従って、液晶は正常に動作し、表示領域の温度分
布を均一にできると同時に、発生した熱を吸収して外部
に放熱することができる。この放熱により表示品位の低
下を防ぐことができる。

【００３７】（実施形態３）図４に、実施形態３の裏面
図、図５にその側面の断面図を示す。反射型液晶表示装
置１の裏面７に一体化させる熱交換媒体２として、ヒー
トパイプ９方式の放熱器を用いている。このヒートパイ
プ９の内部に冷媒１０として液体もしくは気体を封入し
て循環させ、反射型液晶表示装置１で発生した熱をヒー
トパイプ９内の冷媒１０に吸収させ、反射型液晶表示装
置１の外部に放熱する。一体化させる方法は実施形態１
と同様である。

【００３８】図９の反射型液晶表示装置２７を、この熱
交換媒体２を一体化させた反射型液晶表示装置１に置き
換えることにより、図９に示すようなプロジェクターに
組み込むことも可能である。

【００３９】この熱交換媒体２により、反射型液晶表示
装置１の温度を適性温度内になるように制御することが
できる。従って、液晶は正常に動作し、表示領域の温度
分布を均一にできると同時に、発生した熱を吸収して外
部に放熱することができる。この放熱により表示品位の
低下を防ぐことができる。

【００４０】（実施形態４）図６に、実施形態４の裏面
図、図７にその側面の断面図を示す。熱交換媒体２にフ
ァン１１を一体化し、反射型液晶表示装置１、熱交換媒
体２に直接風を送り冷却するものである。ファン１１お
よび熱交換媒体２を一体化させる方法は実施形態１と同
様である。

【００４１】熱交換媒体２は、液晶表示装置で発生した
熱を外部へ放熱しやすくするために、通風孔を設けた構
造や凹凸を設けた構造などである。

【００４２】図９の反射型液晶表示装置２７を、この熱
交換媒体２およびファン１１を一体化させた反射型液晶
表示装置１に置き換えることにより、図９に示すような
プロジェクターに組み込むことも可能である。

【００４３】例えば、温度センサーを熱交換媒体２の表
面に取り付け、ファン１１と連動させることにより、反
射型液晶表示装置１の温度を適性温度内になるように制
御することができる。従って、液晶は正常に動作し、表
示領域の温度分布を均一にできると同時に、発生した熱
を吸収して外部に放熱することができる。この放熱によ
り表示品位の低下を防ぐことができる。

【００４４】反射型液晶表示装置の大きさにより一体化
するファンの数、大きさを変えることができ、ファンの
風量を調節することにより、反射型液晶表示装置の温度
を一定に保つことができる。

【００４５】（実施形態５）図８に、実施形態５の概略
構成図を示す。裏面７に一体化させる熱交換媒体２とし
て、ヒートパイプ方式の放熱器１３を用いている。反射
型液晶表示装置１に金属製からなる熱伝導性の高い密封
容器１９を付加し、密封容器１９の内部に蒸発しやすい
液体と不活性ガスまたは空気を封入する。反射型液晶表
示装置１の熱を金属が吸収し、内部の液体に熱を伝導
し、この熱を液体が蒸発するときの気化熱として利用
し、反射型液晶表示装置１を冷却する。気化した液体は
密封容器１９の内部を上昇し、密封容器１９の上部で気
化熱を外部へ放熱し、その後、結露して重力により密封
容器１９の下部に戻る。密封容器１９の外部にはより一
層放熱しやすくするために、放熱フィン１２を設けてい
る。密封容器１９の内部に封入する液体は反射型液晶表
示装置１を適切な温度内に維持できるように、例えば水
のような液体を用いる。本構造により、ポンプなどの循
環部材を用いることなく、反射型液晶表示装置１を冷却
することができる。

【００４６】図９の反射型液晶表示装置２７を、この放
熱器１３を一体化させた反射型液晶表示装置１に置き換
えることにより、図９に示すようなプロジェクターに組
み込むことも可能である。

【００４７】この放熱器１３により、反射型液晶表示装
置１の温度を適性温度内になるように制御することがで
きる。従って、液晶は正常に動作し、表示領域の温度分
布を均一にできると同時に、発生した熱を吸収して外部
に放熱することができる。この放熱により表示品位の低
下を防ぐことができる。

【００４８】

【発明の効果】熱交換媒体は熱伝導性の良い材料、もし
くはヒートシンク、ヒートパイプ、ファンなどからなる
放熱器からなり、その熱交換媒体を反射基板の裏面に一
体化させることにより、反射型液晶表示装置の表示領域
の温度勾配をなくすことができる。また、反射型液晶表
示装置で発生した熱を吸収して外部に放熱することがで
きる。この放熱により表示品位の低下を防ぐことができ
る。

【００４９】また、熱交換媒体を画像を表示する面と反
対側の面に接合しているため、金属などの透明でない材
料、もしくは放熱器を用いることが可能である。

【００５０】熱交換媒体を一体化させた反射型液晶表示
装置を、投影型液晶表示装置に用いることにより、投影
型液晶表示装置における高温の温度条件でも、表示に影
響をおよぼすことなく、反射型液晶表示装置の温度上昇
を抑えることができる。また、この熱交換媒体の放熱効
果により、プロジェクターの本体に設けられたランプ冷
却ファンの送風量を減少させることができる。従って、
ランプ冷却ファンの形状が小さくでき、騒音も低減する
ことできる。高温の排気量も減少できため、プロジェク
ターの排気口近くにいる人には不快感を和らげることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の側面の断面図である。

【図２】実施形態１の斜視図である。

【図３】実施形態２の側面の断面図である。

【図４】実施形態３の裏面図である。

【図５】実施形態３の側面の断面図である。

【図６】実施形態４の裏面図である。

【図７】実施形態４の側面の断面図である。

【図８】実施形態５の概略構成である。

【図９】反射型液晶表示装置を用いたプロジェクターの
概略構成図である。

【符号の説明】

１ ２７ 反射型液晶表示装置 ２ 熱交換媒体 ３ 基板 ３Ｒ 反射基板 ４ 液晶 ５ 反射板 ６ 表示面 ７ 裏面 ８ 表示領域 ９ ヒートパイプ １０ 冷媒 １１ ファン １２ 放熱フィン １３ 放熱器 １９ 密封容器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基板間に液晶が封入され、外部か
   ら入射した光を反射させ画像や文字等を表示する反射型
   液晶表示装置において、 前記反射型液晶表示装置の反射基板に、伝熱性の高い熱
   交換媒体を一体化させたことを特徴とする反射型液晶表
   示装置。
2. 【請求項２】 前記熱交換媒体は、少なくとも前記反射
   基板を覆っていることを特徴とする請求項１記載の反射
   型液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記熱交換媒体は、前記反射型液晶表示
   装置の基板の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有する材
   料からなることを特徴とする請求項１および２記載の反
   射型液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記熱交換媒体は、液晶表示装置で発生
   した熱を外部に放熱する放熱手段を有することを特徴と
   する請求項１および２記載の反射型液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記請求項１から４の少なくとも１つか
   らなる反射型液晶表示装置を、投影型液晶表示装置に用
   いたことを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装
   置。