JP2005134567A - 反射型液晶表示素子および画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡素かつコンパクトな構造でありながら高い冷却効率を有し、より広い温度範囲において歪みが生じることのない反射型液晶表示素子を提供する。
【解決手段】 画像を表示する表示面３０Ａと、これと反対側の背面３０Ｂと、表示面３０Ａと背面３０Ｂとの間に延在する端面３０Ｃとを有する反射型の液晶パネル３０と、背面３０Ｂに当接して液晶パネル３０を支持する支持面４１と支持面４１のうち液晶パネル３０に対応する領域の一部に設けられた凹部４２と放熱部４３とを有する保持部材４０と、凹部４２に、液晶パネル３０の背面３０Ｂに接するように充填された熱伝導性充填剤５０と備えるようにしたので、液晶パネル３０の位置合わせを正確に行いつつ、温度変化時における液晶パネル３０の歪みの発生を抑制できるうえ、液晶パネル３０において発生する熱を、熱伝導性充填剤５０を介して放熱部４３から外部へ効率よく放出することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、反射型の画素電極を有する反射型液晶表示素子およびその反射型液晶表示素子を利用して映像表示を行う反射型液晶プロジェクタ等の画像投影装置に関する。

近年、プロジェクションディスプレイの高精細化、小型化および高輝度化が進むにつれて、そのディスプレイデバイスとして、小型化、高精細化が可能であるうえ、高い光利用効率が期待できる反射型デバイスが注目され実用化されている。反射型デバイスとしては、対向配置された一対の基板間に液晶を注入したアクティブ型の反射型液晶パネルが知られている。この場合、一対の基板として、ガラス基板上に透明電極が積層形成された透明電極基板と、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型の半導体回路からなるシリコン（Ｓｉ）基板を活用した駆動素子基板とが用いられている。駆動素子基板の上には、光の反射と液晶への電圧印加を行うための、金属の反射型の画素電極が配置され、これにより全体として画素電極基板を構成している。反射型の画素電極は、一般にはＬＳＩ（Large Scale Integrate）プロセスで用いられている、アルミニウムを主成分とした金属材料で構成されている。

このような反射型液晶パネルでは、透明電極基板上に設けられた透明電極と駆動素子基板上に設けられた反射型の画素電極とに電圧を加えることで、液晶に対して電圧が印加される。電圧が印加された液晶は、それらの電極間の電位差に応じて光学的な特性が変化し、入射した光を変調させる。この変調により階調表現が可能となり、映像表示が行われる。

上記のような反射型液晶パネルを備えた反射型液晶ディスプレイでは、従来、自然放熱や強制空冷といった手法により、反射型液晶パネルの冷却を行っていた。ところが、効率的な冷却効果が得られていたとは言い難かった。特に、反射型液晶パネルに入射する光は、近年ますますその強度が高まっている。このため、反射型液晶パネルの温度が著しく上昇しスクリーンに投射される画像が劣化してしまうこともあった。このような問題に対し、反射型液晶パネルの駆動素子基板を、放熱フィンを有するヒートシンクと一体化し、冷却効率を向上させるようにした反射型液晶ディスプレイが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。このような一体化を行うにあたっては、反射型液晶パネルにおける駆動素子基板側の面（表示面と反対側の面）とヒートシンクとを、例えば接着テープやペースト状の接着剤などを用いて接着する方法が一般的である。
特許第２８７１７６９号公報

しかしながら、上記のような接着方法によってヒートシンクと一体化された反射型液晶パネルでは、比較的広い温度範囲で使用した場合に、駆動素子基板に歪みを与えてしまうことがある。この原因としては、接着テープや接着剤と、ヒートシンクと、駆動素子基板との熱膨張係数がそれぞれ異なるので、接着時の温度と異なる温度下では互いの形状変化量が異なり、結果的に駆動素子基板の歪みを生じるものと考えられる。駆動素子基板の歪みは、駆動素子基板と透明電極基板とのギャップによって規定される液晶層の僅かな厚みを変化させる。このため、表示面における光強度が不均一となり、結果的に投影されたスクリーン上の画像における輝度むらとして現れ、画質の劣化を招くこととなる。また、このような温度変化時の歪みが生じない程度まで接着剤の硬度を下げると、反射型液晶パネルとヒートシンクとを十分に固定することができず、光軸がずれてしまうので、接着剤の硬度をある程度高くする必要がある。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、簡素かつコンパクトな構造でありながら高い冷却効率を有し、より広い温度範囲において歪みが生じることのない反射型液晶表示素子を提供することにある。本発明の第２の目的は、上記の反射型液晶表示素子を備え、良好な画質の映像表示が可能な画像投影装置を提供することにある。

本発明による反射型液晶表示素子は、画像信号に基づいて光源からの光を画素単位で変調して反射することにより画像を表示する表示面とこの表示面とは反対側の背面と表示面と背面との間に延在する端面とを有する反射型の液晶パネルと、液晶パネルの背面に当接してこの液晶パネルを支持する支持面と支持面のうち液晶パネルに対応する領域の一部に設けられた凹部と支持面の反対側に設けられた放熱部とを有する保持部材と凹部に液晶パネルの背面に接するように充填された熱伝導性充填剤とを備えるようにしたものである。ここで、「背面に当接」とは、接着剤等を介さずに直接液晶パネルの背面に接することを意味する。「支持面」は、通常は平面となるように形成されるが、曲面であってもよい。但し、少なくとも３箇所の衝部分（基準となる突き当て部分）を有する必要がある。「凹部」の平面形状は、通常は矩形であるが、その他の形状（例えば円や楕円、矩形以外の任意の多角形等）であってもよい。「放熱部」は、いわゆるヒートシンクと呼ばれる部分であり、通常は、空気との接触面積を大きくするための多数のフィンを有するように構成される。「熱伝導性充填剤」は、熱伝導性を有し、容器（ここでは凹部）の形状にほぼ倣って充填されるような性状であればよく、例えば、ゲル状の材料、流動性もしくは半流動性の材料、または、液状の材料等が相当する。ここで、「熱伝導性」とは、少なくとも空気よりは熱伝導率が良いことを意味する。

本発明による画像投影装置は、光源と、光源からの光を利用して、画像信号に応じた画像を形成して表示する反射型液晶表示素子と、この反射型液晶表示素子により形成された画像をスクリーン上に投影する投影手段とを備え、反射型液晶表示素子が、画像信号に基づいて光源からの光を画素単位で変調して反射することにより画像を表示する表示面とこの表示面とは反対側の背面と表示面と背面との間に延在する端面とを有する反射型の液晶パネルと、液晶パネルの背面に当接してこの液晶パネルを支持する支持面と支持面のうち液晶パネルに対応する領域の一部に設けられた凹部と支持面の反対側に設けられた放熱部とを有する保持部材と、凹部に、液晶パネルの背面に接するように充填された熱伝導性充填剤とを備えるようにしたものである。

本発明による反射型液晶表示素子および画像投影装置では、液晶パネルの背面に当接してこの液晶パネルを支持する支持面と、支持面のうち液晶パネルに対応する領域の一部に設けられた凹部と、支持面の反対側に設けられた放熱部とを有する保持部材を備えるようにしたので、液晶パネルが、保持部材に対して所定の位置に精度よく配置された状態で保持されつつ、熱膨張や熱収縮による歪みが生じない。さらに、凹部に液晶パネルの背面に接するように充填された熱伝導性充填剤を備えるようにしたので、光源からの光により発生する熱が、熱伝導性充填材を介して放熱部から効率よく放出される。

本発明による反射型液晶表示素子では、凹部に充填された熱伝導性充填剤のうちの過剰部分を収容するための収容部をさらに備えることが好ましい。ここで、「凹部」は「収容部」を含む部分を意味する概念ではなく、「凹部」と「収容部」とは別個のものである。「収容部」の位置、形状および大きさは任意であるが、熱伝導性充填材の過剰部分を収容できるためには、凹部に連通している必要がある。「過剰部分」とは、熱伝導性充填材の全充填量から凹部の全容積を差し引いた量、言い換えると、凹部全体が熱伝導性充填材によって完全に（隙間なく）充填された状態において支持面よりも盛り上がるように凹部からはみ出す部分、を意味する。さらに、本発明による反射型液晶表示素子では、液晶パネルの端面が、２以上の箇所において、接着剤によって保持部材の支持面に接着されていてもよい。あるいは、保持部材が、さらに、支持面の外縁に沿って立設された壁部を備え、液晶パネルの端面が、２以上の箇所において、接着剤によって少なくとも壁部に接着されていてもよい。ここで、「２以上の箇所」とは、少なくとも２箇所あれば足りる趣旨であるが、好ましくは４箇所とするのがよい。「壁部」は、支持面の外縁に沿って連続した壁である必要はなく、少なくとも、接着剤によって接着する箇所に設けられていればよい。「少なくとも壁部に接着」とは、端面の接着相手が壁部のみである場合のほか、壁部および支持面の双方である場合をも含む意である。

本発明による反射型液晶表示素子および画像投影装置によれば、画像信号に基づいて光源からの光を画素単位で変調して反射することにより画像を表示する表示面とこの表示面とは反対側の背面と表示面と背面との間に延在する端面とを有する反射型の液晶パネルと、液晶パネルの背面に当接してこの液晶パネルを支持する支持面と支持面のうち液晶パネルに対応する領域の一部に設けられた凹部と支持面の反対側に設けられた放熱部とを有する保持部材と、凹部に液晶パネルの背面に接するように充填された熱伝導性充填剤とを備えるようにしたので、液晶パネルを保持部材に対して所定の位置に精度よく配置した状態で保持しつつ、温度変化時の熱膨張や熱収縮による液晶パネルの歪みの発生を抑制することができるうえ、光源からの光により液晶パネルに発生する熱を、熱伝導性充填材を介して放熱部から効率よく放出することができる。

特に、本発明の画像投影装置によれば、本発明の反射型液晶表示素子を用いて映像表示を行うようにしたので、高画質を確保することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る反射型液晶表示素子を用いた画像投影装置について説明する。図１は、反射型液晶表示素子を使用した画像投影装置としての反射型液晶プロジェクタ（以下、単に液晶プロジェクタという。）の概略構成を示したものである。図１に示したように、本実施の形態の液晶プロジェクタは、赤、緑および青の各色用の反射型液晶表示素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを３つ用いてカラー画像表示を行う、いわゆる３板方式のものである。この液晶プロジェクタは、光軸１０に沿って、光源１１と、ＰＳコンバータ１２と、ダイクロイックミラー１３，１７と、全反射ミラー１４，１５，１６とを備えている。この液晶プロジェクタは、さらに、偏光ビームスプリッタ１８，１９，２０と、色合成手段としてのクロスプリズム２２と、投影手段としての投射レンズ２３とを備えている。ここで、ＰＳコンバーター１２とダイクロイックミラー１３，１７と全反射ミラー１４，１５，１６とが、本発明の「色分解手段」に対応する一具体例である。

光源１１は、カラー画像表示に必要とされる、赤色光（Ｒ）、青色光（Ｂ）および緑色光（Ｇ）を含んだ白色光を発するものであり、例えばハロゲンランプ、メタルハライドランプ、またはキセノンランプなどにより構成されている。

ＰＳコンバータ１２は、光源１１からの光を偏光させて透過するように機能するものである。ここでは、Ｓ偏光をそのまま透過し、Ｐ偏光をＳ偏光に変換する。

ダイクロイックミラー１３は、ＰＳコンバーター１２を透過した光を、青色光とそれ以外の色光とに分離する機能を有している。全反射ミラー１４は、ダイクロイックミラー１３を透過した光を全反射ミラー１６に向けて反射し、全反射ミラー１６は、全反射ミラー１４からの反射光をダイクロイックミラー１７に向けて反射するようになっている。ダイクロイックミラー１７は、全反射ミラー１６からの光を、赤色光と緑色光とに分離する機能を有している。全反射ミラー１５は、ダイクロイックミラー１３によって分離された青色光を、偏光ビームスプリッタ２０へ向けて反射するようになっている。

偏光ビームスプリッタ１８，１９，２０は、それぞれ、赤色光、緑色光および青色光の光路に沿って配設されている。偏光ビームスプリッタ１８，１９，２０は、それぞれ、偏光分離面１８Ａ，１９Ａ，２０Ａを有し、この偏光分離面１８Ａ，１９Ａ，２０Ａにおいて、入射した各色光を互いに直交する２つの偏光成分に分離する機能を有している。偏光分離面１８Ａ，１９Ａ，２０Ａは、一方の偏光成分（例えばＳ偏光成分）を反射し、他方の偏光成分（例えＰ偏光成分）を透過するようになっている。

反射型液晶表示素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂには、偏光分離面１８Ａ，１９Ａ，２０Ａにおいて分離された所定の偏光成分（例えばＳ偏光成分）の色光が入射されるようになっている。反射型液晶表示素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、画像信号に基づいて与えられた駆動電圧に応じて駆動され、入射光を変調させると共に、その変調された光を偏光ビームスプリッタ１８，１９，２０へ向けて反射するように機能するものである。反射型液晶表示素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂについては、のちに詳述する。

クロスプリズム２２は、反射型液晶表示素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂから射出され偏光ビームスプリッタ１８，１９，２０を透過した所定の偏光成分（例えばＰ偏光成分）の色光を合成するものである。投射レンズ２３は、クロスプリズム２２から射出された合成光を、スクリーン（図示せず）に向けて投射するものである。

次に、図２〜図５を参照して、本実施の形態の反射型液晶表示素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの構成について、詳細に説明する。図２は、反射型液晶表示素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの断面構成を表すものである。図３は、後出の保持部材４０の斜視構成を表すものである。

図２に示したように、反射型液晶表示素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、それぞれ、反射型の液晶パネル３０と、液晶パネル３０を保持する保持部材４０と、保持部材４０の一部に充填された熱伝導性充填剤５０と有している。保持部材４０は、台座６０を介して偏光ビームスプリッタ１８，１９，２０に取り付けられている。保持部材４０と台座６０、台座６０と偏光ビームスプリッタ１８，１９，２０とは、ぞれぞれ、半田や紫外線硬化型樹脂等により接着固定されている。

液晶パネル３０は、画像信号に基づいて光源からの光を画素単位で変調して反射することにより画像を表示する表示面３０Ａと、この表示面３０Ａとは反対側の背面３０Ｂと、表示面３０Ａと背面３０Ｂとの間に延在する端面３０Ｃとを有している。また、液晶パネル３０は、互いに対向配置された一対の基板である透明電極基板３１および画素電極基板３２と、これらの基板間に注入された液晶（図示せず）とを備えたものである。透明電極基板３１の、画素電極基板３２とは反対側の面の一部が表示面３０Ａであり、画素電極基板３２の、透明電極基板３１とは反対側の面が背面３０Ｂである。透明電極基板３１および画素電極基板３２の端面が端面３０Ｃを構成している。

透明電極基板３１は、ガラス基板と、このカラス基板の画素電極基板３２側に形成された透明電極とを備えたものである。透明電極は、例えば、光の透過作用のある酸化すず（ＳｎＯ₂）と酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）との固溶体物質であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide；インジウムすず酸化膜）からなる。この透明電極には、全画素領域で共通の電位（例えば接地電位）が印加されるようになっている。

画素電極基板３２は、ＣＭＯＳやＮＭＯＳなどのトランジスタとキャパシタとからなるアクティブ型の駆動回路が形成されたシリコン基板における液晶側の面に、反射型画素電極などが設けられたものである。

保持部材４０は、図２および図３に示したように、液晶パネル３０の背面３０Ｂに当接して液晶パネル３０を支持する支持面４１と、支持面４１のうち液晶パネル３０に対応する領域の一部に設けられた凹部４２と、支持面４１の反対側に設けられた放熱部４３とを有している。支持面４１は、少なくとも３箇所において背面３０Ｂと接着剤等を介さずに当接しており、これにより液晶パネル３０の位置決めがなされる。凹部４２は、直方体形状の溝部分であり、その内部には、液晶パネル３０の背面３０Ｂに接するように熱伝導性充填剤５０が充填されている。液晶パネル３０において発生した熱は、この熱伝導性充填剤５０を介して効率よく放熱部４３へ移動することができる。放熱部４３は、熱伝導性充填剤５０からの熱を空気中へ放出するものであり、複数の放熱フィン４４を有し、空気との接触面積をなるべく大きくすることにより放熱効率を高めている。ここで、熱伝導性を高めるため、凹部４２は機械加工上できる限り浅く、例えば０．１ｍｍ程度の深さとなるように形成されていることが望ましい。

熱伝導性充填剤５０は、例えば、シリコーングリースなどの、より高い熱伝導性を有する流動性の材料を用いることが好ましい。このシリコーングリースとは、シリコーンオイルとフィラー等の増粘剤とを混練したものを主成分とするものである。シリコーングリースを熱伝導性充填剤５０として用いる場合、特に、その粘度が、−１０°Ｃから７０°Ｃの温度範囲において、１００Ｐａ・ｓ以上１０００Ｐａ・ｓ以下の範囲内にあることが望ましい。このような粘度特性を示すものであれば、より広い温度範囲での使用に対応することができるからである。すなわち、１０００Ｐａ・ｓを超える場合には、接触する液晶パネル３０に歪みを与えてしまい、実使用上問題となるような輝度むらに起因する画質劣化を引き起こす可能性があり、一方で、１００Ｐａ・ｓを下回る場合には、流動性が高くなり過ぎるので、支持面４１と背面３０Ｂとの隙間から表示面３０Ａの側に流出してしまうおそれがある。この場合、粘度が、特に１００Ｐａ・ｓ以上４８０Ｐａ・ｓ以下の範囲内であれば、輝度むらがほとんど見られず、より良好な画質が得られる。「粘度」は粘性率とも呼ばれ、流体によって定まる物質定数である。より詳細には、例えば、ｘ軸に平行に流れる流体において速度ｕがｙ方向に変化している場合、ｙ軸に垂直な面にはη∂ｕ／∂ｙの大きさの接線応力が現れる（ニュートンの粘性法則）。この比例定数ηが粘性率である。熱伝導性充填剤５０としては、シリコーングリースのほか熱伝導性アクリル系樹脂などのゲル状の材料、流動性もしくは半流動性の材料を用いることができる。あるいは、シリコーンオイルなどの液状の材料を用いることができる。但し、液状の材料や、流動性の高い材料を用いる場合には、凹部４２から外部への流失を防ぐためのシーリングなどが施されていることが必要となる。

反射型液晶表示素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、凹部４２に充填された熱伝導性充填剤５０のうちの過剰部分を収容するための収容部４５をさらに備えている。この収容部４５は、凹部４２に含まれるものではなく、全く別個のものである。製造工程では、凹部４２に熱伝導性充填剤を充填する際、一般に、その供給量に多少のばらつきが生じてしまう。このため、供給量が凹部４２の全容積よりも大きい場合には、熱伝導性充填剤が凹部４２に収まりきらずに溢れてしまい、支持面４１から背面３０Ｂが離れ、液晶パネル３０が浮いてしまうこととなる。一方、これを避けるため、供給量を少し控えめにすると、凹部４２を熱伝導性充填剤によって十分に満たすことができず、凹部４２を少なくとも完全に満たした場合と比べると冷却効率が低下することとなる。このため、収容部４５を設けることにより、凹部４２の全容積に相当する量の熱伝導性充填剤５０を、比較的容易に隙間なく充填することができる。すなわち、供給量を少なくとも凹部４２の全容積以上とし、過剰部分を収容部４５に収めるようにすればよい。収容部４５は、少なくとも凹部４２と連通している必要があるが、その形状は図３に示したものに限定されない。例えば、図４に示したように、保持部材４０を枠部材４０Ａと放熱部４３を含む放熱部材４０Ｂとの２つの部材から構成し、放熱部材４０Ｂにいくつかの収容部４５Ａを設けるようにしてもよい。収容部４５，４５Ａは、１箇所だけでもよいし、複数箇所に設けるようにしてもよい。

また、保持部材４０は、図５に示したように、さらに、支持面４１の外縁に沿って立設された壁部４６を備え、液晶パネル３０の端面３０Ｃが、４箇所の接着剤５１（５１Ａ〜５１Ｄ）によって壁部４６の壁面４６Ｓと接着されている。図５は、反射型液晶表示素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの平面構成を表すものである。図５では４箇所としたが、２以上の箇所において、接着剤５１によって少なくとも壁部４６（壁面４６Ｓ）と接着されていればよい。２以上の箇所とは、例えば、図５において、接着剤５１Ａと接着剤５１Ｃとによって接着される２箇所でもよいし、あるいは、接着剤５１Ａと接着剤５１Ｂと接着剤５１Ｃとによって接着される３箇所でもよい。また、「少なくとも壁部４６（壁面４６Ｓ）と接着」とは、端面３０Ｃの接着相手が壁部４６のみである場合のほか、壁部４６と支持面４１（支持部４１Ａ〜４１Ｄ）の双方である場合をも含む意味である。壁部４６は、支持面の外縁に沿って連続した壁である必要はなく、少なくとも接着剤５１によって接着する箇所に設けられていればよい。例えば、図５において、不連続な４箇所の壁部分４６Ａ〜４６Ｄを設け、それぞれに対応する接着剤５１Ａ〜５１Ｄによって端面３０Ｃと接着するようにしてもよい。これらの場合、特に、接着箇所が、表示面３０Ａの中心Ｃから等距離に位置するようにすることが望ましい。すなわち、距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が全て等しいことが望ましい。こうすることにより、表示面３０Ａに対して均一に応力が加わるので、液晶パネル３０における歪みの発生が抑制されるからである。ここで、「等距離」とは、必ずしも完全に等しい距離のみを意味するものではなく、ほぼ等距離であると言える範囲、例えば、通常の接着プロセスにおいて生ずることがある誤差を含む意である。さらに、硬化後の接着剤５１のショア硬度が、２０以上６５以下の範囲内にあることが望ましい。ショア硬度が６５より大きくなると、液晶パネル３０の黒照度（黒レベル）の分布に偏りを生じさせてしまい、反対にショア硬度が２０よりも小さくなり硬度が不足すると、液晶パネル３０自体の自重により液晶パネル３０の位置ずれが生じてしまうからである。接着剤５１としては、例えば、アクリル系樹脂を主成分とし、これに重合反応剤や反応促進剤等の添加剤が加えられたＵＶ硬化樹脂を用いることができる。また、ショア硬度とは、ＪＩＳ規格（日本工業規格）によって規定され、一定の形状および重さを有するダイヤモンドハンマーを一定の高さから試験面に垂直に落下させたときのはね上がりの高さを尺度とするものである。

以上のように構成された反射型液晶表示素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを備えた液晶プロジェクタの作用、動作を説明する。この液晶プロジェクタでは、光源１１から射出されＰＳコンバータ１２によって例えばＳ偏光となった白色光は、まず、ダイクロイックミラー１３の機能によって、青色光とその他の色光（赤色光および緑色光）とに分離される。このうち、青色光は、全反射ミラー１５によって偏光ビームスプリッタ２０へ向けて反射される。一方、赤色光および緑色光は、全反射ミラー１４と全反射ミラー１６とによってダイクロイックミラー１７へ向けて反射されたのち、ダイクロイックミラー１７によって、さらに、赤色光と緑色光とに分離される。分離された赤色光および緑色光は、それぞれ、偏光ビームスプリッタ１８，１９に入射される。

偏光ビームスプリッタ１８，１９，２０は、入射した各色光を、偏光分離面１８Ａ，１９Ａ，２０Ａにおいて、互いに直交する２つの偏光成分に分離する。このとき、偏光分離面１８Ａ，１９Ａ，２０Ａは、一方の偏光成分（例えばＳ偏光成分）を反射型液晶表示素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂへ向けて反射する。

反射型液晶表示素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、画像信号に基づいて与えられた駆動電圧に応じて駆動され、入射光した所定の偏光成分の色光を画素単位で変調させる。具体的には、まず、透明電極基板３１の側から入射して液晶を透過した入射光を、画素電極基板３２における反射型画素電極の反射機能により反射させる。反射型画素電極において反射した光は、入射時とは逆方向に液晶と透明電極基板３１とを順に透過して射出される。このとき液晶は、対向する電極間の電位差、すなわち、透明電極基板３１における透明電極と画素電極基板３２における反射型画素電極との間の電位差に応じて、その光学的特性が変化し、透過する光を変調させるのである。このとき、反射型液晶表示素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂにおける液晶パネル３０には熱応力による歪みや壁面４６Ｓと接着されることによる歪がほとんどないので、表示面３０Ａにおける輝度むらの発生が抑制される。

反射型液晶表示素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、変調した光を偏光ビームスプリッタ１８，１９，２０へ向けて反射する。偏光ビームスプリッタ１８，１９，２０は、反射型液晶表示素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂからの反射光（変調光）のうち、所定の偏光成分（例えばＰ偏光成分）のみを透過させ、クロスプリズム２２へ向けて射出する。クロスプリズム２２は、偏光ビームスプリッタ１８，１９，２０を透過した所定の偏光成分の色光を合成し、投射レンズ２３へ向けて射出する。投射レンズ２３は、クロスプリズム２２からの合成光をスクリーンに向けて投射する。これにより、スクリーンに、反射型液晶表示素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂによって変調された光に応じた映像が投影され、所望の映像表示がなされる。この際、表示面３０Ａにおける輝度むらに起因する劣化のない、良好な画質を得ることができる。

以上説明したように、本実施の形態に係る液晶プロジェクタによれば、良好な画質の映像表示が可能である。従来は、表示面とは反対側の面を、接着テープやペースト状の接着剤などを用いて放熱部と接着するような構造となっていたため、熱膨張係数の相違に起因して、接着時の温度と異なる温度下では画素電極基板の歪みを生じることがあった。これに対し、本実施の形態の液晶プロジェクタでは、反射型液晶表示素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂが、それぞれ、画像信号に基づいて光源からの光を画素単位で変調して反射することにより画像を表示する表示面３０Ａと、この表示面３０Ａとは反対側の背面３０Ｂと、表示面３０Ａと背面３０Ｂとの間に延在する端面３０Ｃとを有する反射型の液晶パネル３０と、背面３０Ｂに当接してこの液晶パネル３０を支持する支持面４１と支持面４１のうち液晶パネル３０に対応する領域の一部に設けられた凹部４２と支持面４１の反対側に設けられた放熱部４３とを有する保持部材と、凹部４２に、液晶パネル３０の背面３０Ｂに接するように充填された熱伝導性充填剤５０と備えるようにしたので、液晶パネル３０の位置合わせを正確に行いつつ、温度変化時における液晶パネル３０の歪みの発生を抑制することができる。同時に、光源からの光が入射することによって液晶パネル３０において発生する熱を、熱伝導性充填剤５０を介して放熱部４３から外部へ効率よく放出することができる。このため、液晶パネル３０の温度上昇によって生じるコントラスト等の画質劣化を抑制しつつ、輝度むらに起因する画質劣化をも抑制することができる。

特に、支持面４１の外縁に沿って立設された壁部４６を設け、液晶パネル３０の端面３０Ｃを、４箇所において接着剤５１によって壁部４６の壁面４６Ｓと接着するようにしたので、保持部材４０に対し、液晶パネル３０を、より精度良く配置することができる。この際、背面を全面に亘って放熱部と接着する構造とせずに、また、端面３０Ｃの全面を壁面４６Ｓと接着するのではなく端面３０Ｃの一部分（４箇所）を接着するようにしたので、接着することによる機械的な歪みを液晶パネル３０に与えることがない。また、端面３０Ｃを壁面４６Ｓとは全く接着せずに支持面４１のみと接着する場合よりも、２以上の箇所（４箇所）において端面３０Ｃを壁面４６Ｓと接着する場合のほうが、特に表示面３０Ａの面内方向においてより精度良く液晶パネル３０を保持することができる。

次に、本実施の形態に係る反射型液晶表示素子の具体的な特性を実施例として示す。

［実施例１］
まず、図６および図７（Ａ），（Ｂ）を参照して、実施例１について説明する。図６は、上記本実施の形態の構成をなす反射型液晶表示素子において、凹部に充填された熱伝導性充填剤の粘度の温度依存性を示したものである。ここでは、シリコーングリースＡおよびシリコーングリースＢの２種類を熱伝導性充填剤として用い、それぞれ、曲線６Ａ，６Ｂで図示した。シリコーングリースＡとシリコーングリースＢとは、互いに異なる温度依存性を示す硬度のシリコーンオイルを含んでいる。図６において、横軸が使用環境の温度℃を示し、縦軸が粘度Ｐａ・ｓを示す。図６に示したように、シリコーングリースＢは、−１０℃，２５℃および７０℃の環境下において、いずれも４８０Ｐａ・ｓ以下の粘度が得られた。一方のシリコーングリースＡは、２５℃および７０℃の環境下において、１００〜４８０Ｐａ・ｓの範囲内の粘度が得られたが、−１０℃では１０００Ｐａ・ｓという高い粘度を示した。

図７（Ａ），（Ｂ）は、液晶パネルの表示面における輝度分布を模式的に表した図である。なお、液晶パネルは、ショア硬度が３０を示す接着剤を用いて保持部材の壁部と接着した。図７（Ａ）は、シリコーングリースＡを用いた場合の−１０℃の環境下での輝度分布を示す。この場合には、周辺部の輝度に比べて、中央付近の領域に向かうほど徐々に輝度が低下し、暗くなった。詳細には、周辺部の輝度を１００％とした場合、曲線７Ａで示した領域内では９７％、その内側の曲線７Ｂで示した領域内では９４％、さらに内側の曲線７Ｃで示した領域内では９０％の輝度を示した。一方、図７（Ｂ）は、シリコーングリースＢを用いた場合の−１０℃の環境下での輝度分布を示す。この場合には、ほとんど均一な輝度が得られ、輝度むらが検出されなかった。また、図示しないが、シリコーングリースＡであっても、２５℃および７０℃の環境下であれば、輝度むらは検出されなかった。但し、図７（Ａ）に示した輝度むらは、実使用上、問題とならないレベルであり、従来の、表示面とは反対側の面を、接着テープやペースト状の接着剤などを用いて放熱部と接着するような構造において生ずる、実使用上問題となるような輝度むらの程度とは異なるものである。

以上の結果から、本実施例によれば、熱伝導性充填剤が、−１０℃から７０℃の環境下において１００Ｐａ・ｓから１０００Ｐａ・ｓの範囲内の粘度を確保することができ、この熱伝導性充填剤を用いることによって、実使用上、問題となるような輝度むらの発生を抑制できることがわかった。特に、１００Ｐａ・ｓから４８０Ｐａ・ｓの範囲内の粘度を示す熱伝導性充填剤を用いるようにすれば、表示面全体に亘ってほぼ均一な輝度を得ることができた。

［実施例２］
続いて、図８を参照して、実施例２について説明する。図８は、液晶パネルの表示面における黒照度の分布を示したものである。図８における座標点３０１〜３０４は、図５に示した表示面３０Ａの四隅の点３０１〜３０４と対応している。すなわち、図８のＸ軸およびＹ軸によって形成されるＸＹ平面が、表示面に対応している。図８のＺ軸が、相対的な黒照度を示す。図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれ、液晶パネルと保持部材の壁部とを接着する接着剤（図５における接着剤５１）のショア硬度が互いに異なっており、図８（Ａ）はショア硬度が３０、図８（Ｂ）はショア硬度が６５、さらに図８（Ｃ）はショア硬度が９０の場合を示す。図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）から明らかなように、接着剤のショア硬度が高くなるに従い、相対黒照度の分布に顕著な偏りが生じた。特に、四隅の座標点３０Ａ１〜３０Ａ４における相対黒照度が上昇する傾向があり、図８（Ｃ）に示したショア硬度が９０の場合には、最大ピークが他の領域の１０倍程度の黒照度となった。このような相対黒照度の分布は、液晶パネルを比較的硬い接着剤によって保持部材の壁部に接着してしまうことにより温度変化時の熱膨張（熱収縮）による変位を吸収することができず、液晶パネルに機械的な歪みが生じたことを示すものにほかならない。ショア硬度が６５以下であれば、熱膨張（熱収縮）による変位を吸収することができ、黒照度の分布の偏りを抑制することができた。

以上の結果から、ショア硬度が３０〜６５の範囲内である接着剤を用いることにより、偏りの少ない、良好な黒照度の分布が得られることが確認できた。

以上、実施の形態およびいくつかの実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態および変形例では、３板式の液晶プロジェクタの例について説明したが、本発明は、単板式など、他の方式のプロジェクタにも広く適用可能である。

また、本実施の形態および実施例では、液晶パネルの端面が４箇所において、接着剤によって保持部材の少なくとも壁部と接着されるようにした場合について説明したが、これに限定されず、液晶パネルの端面が２以上の箇所において、接着剤によって保持部材の支持面のみと接着されるようにすることもできる。具体的には、図５において、端面３０Ｃを、壁部４６（壁面４６Ｓ）と接着せず、支持部４１Ａ〜４１Ｄのうちの２以上の箇所において、接着剤によって支持面４１と接着するようにしてもよい。但し、この場合においても端面３０Ｃを、支持部４１Ａ〜４１Ｄの全てと接着することが好ましい。

本発明の一実施の形態に係る反射型液晶プロジェクタの全体構成を表す構成図である。 図１に示した反射型液晶プロジェクタにおける反射型液晶表示素子の構成を拡大して表す断面図である。 図２に示した反射型液晶表示素子における保持部材の斜視構成を表す斜視図である。 図２に示した反射型液晶表示素子における変形例としての保持部材の斜視構成を表す斜視図である。 図２に示した反射型液晶表示素子の平面構成を表す平面図である。 図２に示した反射型液晶表示素子に充填された熱伝導性充填剤における粘度の温度依存性を表す特性図である。 図２に示した反射型液晶表示素子の表示面における輝度分布を表す説明図である。 図２に示した反射型液晶表示素子の表示面における黒照度の分布を表す特性図である。

符号の説明

１１…光源、１２…ＰＳコンバータ、１３，１７…ダイクロイックミラー、１４，１５，１６…全反射ミラー、１８，１９，２０…偏光ビームスプリッタ、２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ…反射型液晶表示素子、２２…クロスプリズム、２３…投射レンズ、３０…液晶パネル、３０Ａ…表示面、３０Ｂ…背面、３０Ｃ…端面、３１…透明電極基板、３２…画素電極基板、４１…支持面、４２…凹部、４３…放熱部、４４…放熱フィン、４５，４５Ａ…収容部、４６…壁部、４７Ｓ…壁面、５０…熱伝導性充填剤、６０…台座。

Claims (12)

1. 画像信号に基づいて光源からの光を画素単位で変調して反射することにより画像を表示する表示面と、この表示面とは反対側の背面と、前記表示面と前記背面との間に延在する端面とを有する反射型の液晶パネルと、
   前記液晶パネルの前記背面に当接してこの液晶パネルを支持する支持面と、前記支持面のうち液晶パネルに対応する領域の一部に設けられた凹部と、前記支持面の反対側に設けられた放熱部とを有する保持部材と、
   前記凹部に、前記液晶パネルの前記背面に接するように充填された熱伝導性充填剤と
   を備えたことを特徴とする反射型液晶表示素子。
2. 前記凹部に充填された熱伝導性充填剤のうちの過剰部分を収容するための収容部をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示素子。
3. 前記液晶パネルの前記端面が、２以上の箇所において、接着剤によって前記保持部材の前記支持面に接着されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示素子。
4. 前記保持部材が、さらに、前記支持面の外縁に沿って立設された壁部を備え、
   前記液晶パネルの前記端面が、２以上の箇所において、接着剤によって少なくとも前記壁部に接着されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示素子。
5. 前記２以上の箇所は、前記表示面の中心から等距離に位置する
   ことを特徴とする請求項３に記載の反射型液晶表示素子。
6. 前記２以上の箇所は、前記表示面の中心から等距離に位置する
   ことを特徴とする請求項４に記載の反射型液晶表示素子。
7. 前記熱伝導性充填剤がシリコーングリースである
   ことを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示素子。
8. 前記シリコーングリースの粘度が、マイナス１０°Ｃからプラス７０°Ｃの温度範囲において、１００以上１０００以下［Ｐａ・ｓ］の範囲内にある
   ことを特徴とする請求項７に記載の反射型液晶表示素子。
9. 前記接着剤のショア硬度が、２０以上６５以下の範囲内にある
   ことを特徴とする請求項３に記載の反射型液晶表示素子。
10. 前記接着剤のショア硬度が、２０以上６５以下の範囲内にある
    ことを特徴とする請求項４に記載の反射型液晶表示素子。
11. 光源と、
    前記光源からの光を利用して、画像信号に応じた画像を形成して表示する反射型液晶表示素子と、
    前記反射型液晶表示素子により形成された画像をスクリーン上に投影する投影手段と
    を備え、
    前記反射型液晶表示素子が、
    前記画像信号に基づいて前記光源からの光を画素単位で変調して反射することにより画像を表示する表示面と、この表示面とは反対側の背面と、前記表示面と前記背面との間に延在する端面とを有する反射型の液晶パネルと、
    前記液晶パネルの前記背面に当接してこの液晶パネルを支持する支持面と、前記支持面のうち液晶パネルに対応する領域の一部に設けられた凹部と、前記支持面の反対側に設けられた放熱部とを有する保持部材と、
    前記凹部に、前記液晶パネルの前記背面に接するように充填された熱伝導性充填剤と
    を備えたことを特徴とする画像投影装置。
12. さらに、
    前記光源からの光を複数の色光に分解する色分解手段と、
    色分解手段により分解された各色光ごとに設けられ、入射する色光を前記液晶パネルに向けて反射すると共に、前記液晶パネルからの反射光を透過するビームスプリッタと、
    各ビームスプリッタを透過した各色光を合成する色合成手段と
    を備え、
    前記液晶パネルが、台座を介して前記ビームスプリッタに取り付けられている
    ことを特徴とする請求項１１に記載の画像投影装置。
    
    
    
    
    

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