JP2005283969A - Liquid crystal display device and liquid crystal projector using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置に関し、特に液晶プロジェクタ等において強い光が入射する液晶表示装置の構造に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a structure of a liquid crystal display device in which strong light is incident in a liquid crystal projector or the like.
投射型液晶プロジェクタでは、液晶表示装置に画像信号を入力し、その画像をスクリーンに結像及び表示を行っている。この液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板と対向基板とは、厚さがそれぞれ0.5〜1.2mm程度であり、アクティブマトリクス基板表面及び対向基板表面も結像位置になり得る。そのため、アクティブマトリクス基板表面や対向基板表面に傷や塵埃などの異物があると、その影がスクリーンに映し出されて表示品質が低下する。この問題を防ぐため、防塵ガラスと呼ばれる厚さ0.5〜2.0mm程度の絶縁性のガラス基板を、アクティブマトリクス基板表面と対向基板表面とにそれぞれ貼り合わせている。これにより、防塵ガラス表面の傷や異物があっても、防塵ガラス表面が焦点位置からずれているので、スクリーンで認識されにくくなり表示品質の低下を防止することができる。 In a projection type liquid crystal projector, an image signal is input to a liquid crystal display device, and the image is formed and displayed on a screen. The active matrix substrate and the counter substrate used in this liquid crystal display device each have a thickness of about 0.5 to 1.2 mm, and the active matrix substrate surface and the counter substrate surface can also be image forming positions. Therefore, if there are foreign objects such as scratches and dust on the surface of the active matrix substrate or the surface of the counter substrate, the shadow is projected on the screen and the display quality is deteriorated. In order to prevent this problem, an insulating glass substrate called a dust-proof glass having a thickness of about 0.5 to 2.0 mm is bonded to the surface of the active matrix substrate and the surface of the counter substrate. Thereby, even if there are scratches or foreign matter on the surface of the dust-proof glass, the surface of the dust-proof glass is deviated from the focal position.
一方、最近の投射型液晶プロジェクタは、明るい使用環境でもスクリーン表示が見えるように、例えばポータブルタイプでは3000ANSIルーメン以上、モバイルタイプでも2000ANSIルーメン以上の、高輝度、コンパクト、かつ高画質な装置が求められている。これに伴い、投射型液晶プロジェクタの光源が強くなり、更に液晶表示装置自身も小型化及び高画質化されていることにより、パネル単位面積当たりに入射する光もより強くなってきている。そのため、液晶表示装置は、入射光による熱吸収でパネル自身の温度が上昇するとともに、パネル表示面の中心部と周辺部との間に温度差が生じる。パネルの温度差によって、パネル部材であるガラス基板の内部には、熱応力が発生してガラス基板に複屈折異方性(リタデーション)を生じる。通常消光軸が直交した二枚の偏光板の間に配置される液晶表示装置では、入射側偏光板を通過した入射光が本来直線偏光であるものが、ガラス基板に発生したリタデーションにより楕円偏光となり、出射側偏光板から光が抜ける。暗表示の際にも、その一部の光が抜けてしまうので、コントラスト低下や表示輝度むら等の表示品質低下の要因となる。 On the other hand, recent projection-type liquid crystal projectors require high-brightness, compact, high-quality devices that can display screens even in bright usage environments. For example, portable types have 3000 ANSI lumens or more, and mobile types have 2000 ANSI lumens or more. ing. Along with this, the light source of the projection type liquid crystal projector has become stronger, and the liquid crystal display device itself has become smaller and has higher image quality, so that the incident light per unit area of the panel has become stronger. Therefore, in the liquid crystal display device, the temperature of the panel itself rises due to heat absorption by incident light, and a temperature difference occurs between the central portion and the peripheral portion of the panel display surface. Due to the temperature difference of the panel, thermal stress is generated inside the glass substrate which is a panel member, and birefringence anisotropy (retardation) is generated in the glass substrate. In a liquid crystal display device that is usually placed between two polarizing plates whose extinction axes are orthogonal, the incident light that has passed through the incident-side polarizing plate is originally linearly polarized light, but becomes elliptically polarized light due to the retardation generated on the glass substrate. Light escapes from the side polarizer. Even during dark display, part of the light is lost, which causes a decrease in display quality such as a decrease in contrast and uneven display luminance.
上述した液晶表示装置の課題に対して特許文献1に開示された技術がある。この課題を解決するために、防塵ガラスとして熱伝導率が高いガラス基板を使用することで放熱性を高め、パネル全体の温度を下げ、ガラス基板に発生する熱応力を低減することで、ガラス基板に発生するリタデーションを小さくしている。映像表示素子の明るさ及び高画質、高性能化の両方を達成するための映像表示素子を効率よく放熱する手段として、映像表示素子の入出射面透光性材料に非結晶性で熱伝導率の高い材料を用いることで、画質を低下させること無く高輝度化に対応できるとしている。
There is a technique disclosed in
図12は、特許文献1に開示されている映像表示素子の概略構成を示す構成図である。映像表示素子150は、表示画素151を対向基板152とTFT基板153との間に形成し、その入射側に入射側透光性部材154を、出射側に出射側透光性部材155を備えており、入射側透光性部材154と出射側透光性部材155との表面即ち映像表示素子150の表面は空気に面している。この入射側透光性部材154と出射側透光性部材155とは、0.5〜2.0mm程度の厚みを有しており、映像表示素子150の表示画素151に焦点を合わせた投射レンズ(図示せず)で映像表示素子150の表面に付着した塵埃などの異物がスクリ−ン(図示せず)で視認されにくくなるように、付着した異物を焦点位置からシフトさせている。このように構成した映像表示素子150表面に例えば冷却用ファン(図示せず)で流路157を介して送風し、映像表示素子150で光源からの照射光を吸収して生じる熱を入出射側透光性部材154,155の表面から放熱させて冷却している。
FIG. 12 is a configuration diagram showing a schematic configuration of the video display element disclosed in
このとき、映像表示素子150の入出射側透光性部材154,155の材料として、石英の透明ガラスに代えて、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット:Y3Al5O12)の結晶軸をもたない非結晶性材料を用いている。そして、0.9インチの液晶映像表示素子パネル(許容温度70℃)を使用した映像表示素子を光束量2000ルーメンの液晶プロジェクタに用いた場合、入出射側透光性部材に石英の透明ガラスを使用したとき周囲温度30℃で映像表示素子の温度は70℃程度であったが、非結晶性のYAGを使用したとき映像表示素子の温度を65℃にすることができ、画質を低下させること無く5℃の改善を認めることができたとしている。 At this time, instead of quartz transparent glass, the YAG (yttrium, aluminum, garnet: Y 3 Al 5 O 12 ) crystal axis is used as the material of the input / output side translucent members 154, 155 of the image display element 150. A non-crystalline material is used. When an image display element using a 0.9-inch liquid crystal image display element panel (allowable temperature 70 ° C.) is used in a liquid crystal projector having a luminous flux of 2000 lumens, quartz transparent glass is used as the light transmitting and transmitting side translucent member. When used, the ambient temperature was 30 ° C. and the temperature of the image display device was about 70 ° C. However, when amorphous YAG was used, the temperature of the image display device could be 65 ° C., and the image quality was lowered. It is said that an improvement of 5 ° C could be recognized.
しかしながら、上述した従来技術には次のような課題があった。 However, the above-described prior art has the following problems.
第1の問題点は、より高輝度の光束量に対して、充分な放熱性を確保できないことである。液晶プロジェクタの出射側光束量は、市場ニーズとして3000ルーメン又はそれ以上の光束量が必要となってきている。しかし、従来技術では、2000ルーメンまでの光束量には対応できるが、それ以上の光束量には対応することができない。その理由として、入出射側透光性部材の表面から放熱させるために、熱伝導性の高い材料としてYAGを用いている。ところが、従来技術で使用する材料は、非結晶性つまりは非晶質材料であるため、高輝度化に十分に対応できる熱伝導性能であるとは言えないからである。 The first problem is that sufficient heat dissipation cannot be ensured with respect to a higher luminous flux. The amount of luminous flux on the exit side of a liquid crystal projector is required to be 3000 lumens or more as market needs. However, the conventional technology can cope with the light flux up to 2000 lumens, but cannot cope with the light flux beyond that. The reason for this is that YAG is used as a material having high thermal conductivity in order to dissipate heat from the surface of the incident / exit side translucent member. However, since the material used in the prior art is an amorphous material, that is, an amorphous material, it cannot be said that the material has sufficient heat conductivity to cope with high brightness.
第2の問題点は、液晶表示装置を構成するTFT基板と対向基板との基板材質の選択によっては、互いの熱膨張係数の差が大きくなるので、熱衝撃性に代表される構造起因の製品信頼性が確保できないことである。特に、その問題は、従来技術で示されているような、高温ポリシリコンデバイスで主に使用される石英ガラスをTFT基板とし、YAG非結晶基板を対向基板として用いた場合は、熱膨張係数の差が大きい基板材質の組み合わせになるので、熱ストレスによりTFT基板と対向基板との接着部が剥離する。 The second problem is that the difference in the coefficient of thermal expansion between the TFT substrate and the counter substrate constituting the liquid crystal display device increases depending on the selection of the substrate material. The reliability cannot be secured. In particular, when the quartz glass mainly used in the high-temperature polysilicon device is used as the TFT substrate and the YAG amorphous substrate is used as the counter substrate as shown in the prior art, the thermal expansion coefficient is low. Since a combination of substrate materials having a large difference is formed, the adhesive portion between the TFT substrate and the counter substrate is peeled off due to thermal stress.
そこで、本発明の目的は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、特に投射型液晶プロジェクタ等において、強い光が入射する使用環境下での表示パネルの放熱性能を向上させるとともに、液晶表示装置を構成する基板の熱応力により発生するリタデーションや初期状態における残留リタデーションを可能な限り小さくすることにより、3000ルーメン以上の出射光束のような高輝度環境下においても、高コントラストでかつ表示輝度むらの小さい表示品質の高い液晶表示装置を提供することにある。また、アクティブマトリクス基板と対向基板との接着部に生じる熱ストレスに対して、構造体の製品信頼性を高めることにある。 Accordingly, the object of the present invention has been made in view of the above-described problems, and in particular, in a projection type liquid crystal projector and the like, while improving the heat dissipation performance of the display panel in a use environment where strong light is incident, the liquid crystal display By reducing the retardation caused by the thermal stress of the substrate that constitutes the device and the residual retardation in the initial state as much as possible, even in a high-luminance environment such as a luminous flux of 3000 lumens or more, high contrast and uneven display luminance An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a small display quality and a high display quality. Another object of the present invention is to increase the product reliability of the structure against thermal stress generated at the bonding portion between the active matrix substrate and the counter substrate.
本発明に係る液晶表示装置は、複数の基板で液晶を挟持してなり、例えば液晶プロジェクタに使用される。そして、複数の基板の少なくとも一枚が立方晶系の結晶基板である。換言すると、本発明は、少なくともアクティブマトリクス基板又は対向基板に遮光膜層を有し、アクティブマトリクス基板と対向基板を一定の間隙で接着保持し、当該間隙内に液晶を封入した投射型表示装置に使用する液晶表示装置である。そして、少なくともアクティブマトリクス基板及び対向基板を含む複数の絶縁性基板が積層配置され、少なくとも一つの当該絶縁性基板が立方晶系の結晶系から成る結晶基板で構成される。 The liquid crystal display device according to the present invention has a liquid crystal sandwiched between a plurality of substrates, and is used, for example, in a liquid crystal projector. At least one of the plurality of substrates is a cubic crystal substrate. In other words, the present invention provides a projection display device that has a light-shielding film layer on at least an active matrix substrate or a counter substrate, holds the active matrix substrate and the counter substrate in a fixed gap, and encloses liquid crystal in the gap. This is a liquid crystal display device to be used. A plurality of insulating substrates including at least an active matrix substrate and a counter substrate are stacked, and at least one of the insulating substrates is a crystal substrate made of a cubic crystal system.
また、結晶基板は、単結晶基板又は多結晶ガラス基板としてもよく、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)としてもよい。このとき、単結晶基板の厚み方向に入射する光に対するリタデーションの面内分布の平均は、0.1nm以下であることが好ましい。また、多結晶基板の厚み方向に入射する光に対するリタデーションの面内分布の平均は、0.4nm以下であることが好ましく、0.1nm以下であることがより好ましい。 The crystal substrate may be a single crystal substrate or a polycrystalline glass substrate, for example, yttrium aluminum garnet (YAG). At this time, the average of the in-plane retardation distribution with respect to light incident in the thickness direction of the single crystal substrate is preferably 0.1 nm or less. In addition, the average of the in-plane distribution of retardation with respect to light incident in the thickness direction of the polycrystalline substrate is preferably 0.4 nm or less, and more preferably 0.1 nm or less.
また、アクティブマトリクス基板と対向基板とのみで積層配置される場合に、対向基板がアクティブマトリクス基板よりも高い熱伝導性を有するようにしてもよい。アクティブマトリクス基板の材質が無アルカリガラスであり、対向基板の材質がイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)である場合には、アクティブマトリクス基板と対向基板との熱膨張係数の差が5×10-6/K以下であるとしてもよい。更に、アクティブマトリクス基板の材質がシリコンであり、対向基板の材質がイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)である場合には、アクティブマトリクス基板と対向基板との熱膨張係数の差が6×10-6/K以下であるとしてもよい。 Further, in the case where the active matrix substrate and the counter substrate are stacked only, the counter substrate may have higher thermal conductivity than the active matrix substrate. When the material of the active matrix substrate is non-alkali glass and the material of the counter substrate is yttrium aluminum garnet (YAG), the difference in thermal expansion coefficient between the active matrix substrate and the counter substrate is 5 × 10 −6. / K or less. Further, when the active matrix substrate is made of silicon and the counter substrate is made of yttrium aluminum garnet (YAG), the difference in thermal expansion coefficient between the active matrix substrate and the counter substrate is 6 × 10 −6. / K or less.
また、本発明に係る液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板と対向基板を含む複数の絶縁性基板で積層配置される場合に、絶縁性基板の少なくとも一つがその他の絶縁性基板よりも高い熱伝導性を有するとしてもよい。 In the liquid crystal display device according to the present invention, when a plurality of insulating substrates including an active matrix substrate and a counter substrate are stacked, at least one of the insulating substrates has higher thermal conductivity than the other insulating substrates. May be included.
本発明に係る液晶プロジェクタは、光源とその光源から出射した光を色分離する色分離手段と、単数又は複数の本発明に係る液晶表示装置と、その液晶表示装置によって表示される画像を合成する色合成光学系と、合成された画像をスクリーン上に拡大投射する投射レンズを備えている。 A liquid crystal projector according to the present invention synthesizes a light source, color separation means for color-separating light emitted from the light source, one or a plurality of liquid crystal display devices according to the present invention, and an image displayed by the liquid crystal display device. A color synthesis optical system and a projection lens for enlarging and projecting the synthesized image on the screen are provided.
次に、本発明に係る液晶表示装置の作用について説明する。 Next, the operation of the liquid crystal display device according to the present invention will be described.
透過型プロジェクタ等では、光源による温度上昇及び液晶表示装置を含む光学系の吸熱による温度上昇を抑制するための一般的な方式として、ファンによる強制空冷で装置を冷却している。光源の高輝度化及び装置の小型化によりパネル単位面積当たりに吸熱される熱量が多くなる問題に対して、液晶表示装置の放熱性をいかに高めるかが重要となってくる。 In a transmissive projector or the like, as a general method for suppressing a temperature rise due to a light source and a temperature rise due to heat absorption of an optical system including a liquid crystal display device, the device is cooled by forced air cooling using a fan. How to improve the heat dissipation of the liquid crystal display device is important for the problem that the amount of heat absorbed per unit area of the panel increases due to the high brightness of the light source and the downsizing of the device.
液晶表示装置の発熱は、主にパネル内部であるアクティブマトリクス基板と対向基板とで形成される液晶表示画素部で発生している。液晶表示画素部を形成する対向基板及びアクティブマトリクス基板には、トランジスタ素子を形成するための配線層や絶縁膜、液晶素子やトランジスタ素子を光から遮るための遮光層、液晶素子を形成するために有機膜等の積層膜で形成されている。しかし、本来、透過すべき光又は反射すべき光が、先に述べた積層膜間の屈折率差や複雑な段差構造に起因して、膜界面での散乱や多重反射による不明光となり、その一部が結果として吸収光となっている。 The liquid crystal display device generates heat mainly in a liquid crystal display pixel portion formed by an active matrix substrate and a counter substrate inside the panel. In order to form a wiring layer and an insulating film for forming a transistor element, a light shielding layer for shielding the liquid crystal element and the transistor element from light, and a liquid crystal element on the counter substrate and the active matrix substrate forming the liquid crystal display pixel portion It is formed of a laminated film such as an organic film. However, the light to be transmitted or reflected originally becomes unknown light due to scattering or multiple reflection at the film interface due to the difference in refractive index between the laminated films described above and a complicated step structure. Some result in absorbed light.
そこで、ガラス基板と空気対流層との接するパネル表面の放熱能力がガラス基板の平坦性や材質によらずほぼ一定であることから、液晶表示装置の放熱性を高めるには、パネル内部から表面への熱伝達能力の高い基板を用いることが有効である。材料組成が同一の場合、結晶構造の違いによる原子配列の規則性に依存して格子振動による熱エネルギーが伝達しやすくなることから、熱伝導率は単結晶、多結晶、非晶質の順に小さくなる。したがって、放熱性の面では単結晶構造が最も有利となる。 Therefore, the heat radiation capacity of the panel surface where the glass substrate and the air convection layer are in contact with each other is almost constant regardless of the flatness and material of the glass substrate. It is effective to use a substrate having a high heat transfer capability. When the material composition is the same, thermal energy is easily transferred due to lattice vibration depending on the regularity of atomic arrangement due to the difference in crystal structure. Become. Therefore, the single crystal structure is most advantageous in terms of heat dissipation.
しかし、通常の結晶体は複屈折異方性を持っている。そのため、これらを含む結晶基板を用いた場合、複屈折異方性の影響によりコントラストが劣化するという問題を引き起こす。これを回避するために、本発明では立方晶系の結晶を含む結晶基板を用いる。立方晶系の結晶系は例外的に光学的に等方で複屈折異方性を有さない。以上のように、本発明は、熱伝導性の優れた結晶性を有し、更に複屈折異方性のない立方晶系の結晶基板であることを特徴としている。 However, ordinary crystals have birefringence anisotropy. For this reason, when a crystal substrate containing these is used, there arises a problem that the contrast deteriorates due to the influence of birefringence anisotropy. In order to avoid this, in the present invention, a crystal substrate including a cubic crystal is used. Cubic crystal systems are exceptionally optically isotropic and have no birefringence anisotropy. As described above, the present invention is characterized by being a cubic crystal substrate having crystallinity with excellent thermal conductivity and no birefringence anisotropy.
この結晶基板の一例として、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)結晶基板を使用することが有効である。YAG結晶基板には多結晶ガラス基板と単結晶基板とがあるがいずれの基板でも、一般的に使用する液晶表示装置用の無アルカリガラスや石英基板と比較して、熱伝導率が約10倍程度高い。その中でも、YAG単結晶基板の熱伝導率(14.0W/m・K)は、YAG多結晶ガラス基板の熱伝導率(11.7W/m・K)と比較して約20%高くなっている。そのためプロジェクタの高輝度化や小型化に対して、YAG単結晶基板がより高性能である。 It is effective to use an yttrium aluminum garnet (YAG) crystal substrate as an example of this crystal substrate. The YAG crystal substrate includes a polycrystalline glass substrate and a single crystal substrate, but the thermal conductivity of each substrate is approximately 10 times that of a non-alkali glass or quartz substrate for a liquid crystal display device that is generally used. About high. Among them, the thermal conductivity (14.0 W / m · K) of the YAG single crystal substrate is about 20% higher than the thermal conductivity (11.7 W / m · K) of the YAG polycrystalline glass substrate. Yes. Therefore, the YAG single crystal substrate has higher performance with respect to higher brightness and smaller size of the projector.
一方、光学的性質において、YAG結晶基板は結晶系が立方晶系に属しており、各軸の屈折率が同一であるため複屈折異方性を生じることがない。つまり、ガラス基板を通過する光の偏向軸とガラス基板の結晶軸との合わせずれによるリタデーションの発生を抑制できるので、これらに起因するコントラスト低下や表示輝度むら等の表示品質低下の要因を排除できる。また、合わせ精度を必要としないので組み立て作業性も向上する。 On the other hand, in terms of optical properties, the crystal system of the YAG crystal substrate belongs to a cubic system, and the birefringence anisotropy does not occur because the refractive index of each axis is the same. In other words, since the occurrence of retardation due to misalignment between the deflection axis of light passing through the glass substrate and the crystal axis of the glass substrate can be suppressed, it is possible to eliminate the causes of display quality degradation such as contrast degradation and display luminance unevenness due to these. . In addition, the assembly workability is improved because the alignment accuracy is not required.
更に、初期状態におけるガラス基板に残留するリタデーションを小さくすることで、コントラストや表示輝度むら等の表示品質を向上できる。液晶表示装置の構成部材であるガラス基板には、その材質や製造方法によって異なった残留リタデーションが初期状態で存在している。その残留リタデーションは、単結晶基板の方が多結晶基板と比較して小さい傾向にある。YAG単結晶基板の残留リタデーションは面内平均で0.05nm以下であり、YAG多結晶ガラス基板のそれと比較して約1/5である。液晶表示装置のコントラストは、液晶素子の駆動が理想状態にあるとすると、初期状態の残留リタデーションと動作時の熱応力により発生するリタデーションとの和によって決まる。コントラスト1000以上を実現するには、そのリタデーション値の面内平均が4〜5nm以下である必要があり、YAG多結晶ガラス基板ではリタデーション値のマージンがほとんどないが、YAG単結晶基板では十分なマージンを確保できる。 Furthermore, by reducing the retardation remaining on the glass substrate in the initial state, display quality such as contrast and display luminance unevenness can be improved. The glass substrate which is a constituent member of the liquid crystal display device has residual retardation that varies depending on the material and manufacturing method in an initial state. The residual retardation tends to be smaller in the single crystal substrate than in the polycrystalline substrate. The residual retardation of the YAG single crystal substrate is 0.05 nm or less on average in the plane, and is about 1/5 compared with that of the YAG polycrystalline glass substrate. The contrast of the liquid crystal display device is determined by the sum of the residual retardation in the initial state and the retardation generated by thermal stress during operation, assuming that the driving of the liquid crystal element is in an ideal state. In order to achieve a contrast of 1000 or more, the in-plane average of the retardation value needs to be 4 to 5 nm or less, and the YAG polycrystalline glass substrate has almost no retardation value margin, but the YAG single crystal substrate has a sufficient margin. Can be secured.
以上のようにYAG単結晶基板は優れた性能を示す。しかし、コストを重視すれば、より安価なYAG多結晶ガラス基板を用いることができる。YAG多結晶ガラス基板は、結晶粒が様々な方位を向いているが各結晶粒が光学的に等方なため、基板全体として光学的に等方である。また、YAG単結晶基板と比較して、YAG多結晶ガラス基板は安価である。 As described above, the YAG single crystal substrate exhibits excellent performance. However, if importance is attached to cost, a cheaper YAG polycrystalline glass substrate can be used. The YAG polycrystalline glass substrate is optically isotropic as a whole substrate because the crystal grains are oriented in various directions but each crystal grain is optically isotropic. Further, the YAG polycrystalline glass substrate is less expensive than the YAG single crystal substrate.
また、液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の材質が無アルカリガラスであり、対向基板がYAG結晶基板である場合には、アクティブマトリクス基板と対向基板との熱膨張係数の差が比較的小さいため、熱衝撃性に代表される構造起因の製品信頼性を十分確保できる。アクティブマトリクス基板と対向基板との熱膨張係数の差は、5×10-6/K以下であれば耐熱衝撃性を満足する。特に、YAG単結晶基板の熱膨張係数(6.9×10-6/K)は、YAG多結晶ガラス基板の熱膨張係数(8.0×10-6/K)と比較して約15%小さくなっている。そのため、対向基板にYAG単結晶基板を使用した方が、アクティブマトリクス基板の無アルカリガラスとの熱膨張係数の差がより小さくなることから、一層の信頼性向上が得られる。 In addition, when the material of the active matrix substrate of the liquid crystal display device is non-alkali glass and the counter substrate is a YAG crystal substrate, the difference in thermal expansion coefficient between the active matrix substrate and the counter substrate is relatively small. Sufficient product reliability due to the structure represented by impact properties can be secured. If the difference in thermal expansion coefficient between the active matrix substrate and the counter substrate is 5 × 10 −6 / K or less, the thermal shock resistance is satisfied. In particular, the thermal expansion coefficient (6.9 × 10 −6 / K) of the YAG single crystal substrate is about 15% compared with the thermal expansion coefficient (8.0 × 10 −6 / K) of the YAG polycrystalline glass substrate. It is getting smaller. For this reason, the use of a YAG single crystal substrate as the counter substrate reduces the difference in thermal expansion coefficient from the non-alkali glass of the active matrix substrate, thereby further improving the reliability.
本発明によれば、液晶を挟持する複数の基板の少なくとも一枚に立方晶系の結晶基板を用いることにより、放熱性能が高くかつ高コントラストな表示特性を有する液晶表示装置を得ることができる。その理由は。立方晶系の結晶基板は、熱伝導性が良くかつ複屈折異方性が無い性質を有するからである。特に、液晶表示装置を構成する基板に熱伝導率の高い単結晶基板や多結晶基板を選択することにより、入射する光により基板全体に発生する熱応力に起因するリタデーションや初期状態における残留リタデーションを可能な限り小さくすることができる。したがって、より高輝度な環境下においても高コントラストでかつ表示輝度むらを小さくすることができる、つまり表示画質を高めることができる。また、低温ポリシリコンデバイスで主に用いる無アルカリガラスをアクティブマトリクス基板に使用し、YAG多結晶ガラス基板を対向基板に使用することにより、両者の基板間の熱膨張の差を比較的小さくすることができるので、熱ストレスに対する構造体の製品信頼性を高めることができる。 According to the present invention, by using a cubic crystal substrate as at least one of a plurality of substrates sandwiching liquid crystal, a liquid crystal display device having high heat dissipation performance and high contrast display characteristics can be obtained. The reason is. This is because the cubic crystal substrate has good thermal conductivity and no birefringence anisotropy. In particular, by selecting a single crystal substrate or a polycrystalline substrate having high thermal conductivity as the substrate constituting the liquid crystal display device, retardation caused by thermal stress generated on the entire substrate by incident light and residual retardation in the initial state can be reduced. It can be as small as possible. Therefore, even in a higher luminance environment, high contrast and display luminance unevenness can be reduced, that is, display image quality can be improved. Also, by using alkali-free glass, which is mainly used in low-temperature polysilicon devices, as the active matrix substrate and using YAG polycrystalline glass substrate as the counter substrate, the difference in thermal expansion between the two substrates should be made relatively small. Therefore, the product reliability of the structure against heat stress can be improved.
(液晶表示装置の第1実施形態)
図1は、本発明に係る液晶表示装置の第1実施形態を示す断面図である。以下、この図面を中心に説明する。
(First embodiment of liquid crystal display device)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention. Hereinafter, this drawing will be mainly described.
詳細な構造は図示していないが、図1に示すように液晶表示装置1は、液晶層4を駆動するためのTFT素子、駆動回路、画素電極等が形成されたTFT基板2と、TFT基板2に形成される画素に対向して配置される対向電極が形成された対向基板3とが、互いに膜面を対向した状態で液晶層4を狭持している。そして、光が入射する対向基板3の側に防塵基板6を、光が出射するTFT基板1の側に放熱基板5を、それぞれ柔軟性の高い接着剤で貼り合わせている。更にTFT基板2、対向基板3、放熱基板5及び防塵基板6の光が通過しない外周領域を、ホルダー7で保持している。
Although the detailed structure is not shown, as shown in FIG. 1, the liquid
この液晶表示装置1を投射型液晶プロジェクタに使用した場合、偏向された入射光8が防塵基板6の側から入射し、対向基板3、TFT基板2、放熱基板5の厚み方向に順次通過して、放熱基板5の側から出射光9として通過する。その際、液晶表示装置1は、入射光8が出射光9として通過するまでに、光の一部が内部での散乱や多重反射等によって不明光として部材に吸収されることにより、発熱する。そこで、発熱した液晶表示装置1では、外部から空冷ファン等で強制的に空気の気流11を発生させる。これにより、内部で発生する熱が熱流10となって空気に触れる放熱基板5、防塵基板6又はホルダー7の表面に向かって移動するので、強制空冷により効率良く冷却される。
When this liquid
なお、以下の実施例で述べる液晶表示装置1は、表示エリアが0.9型サイズを基準に記載しているが、そのサイズを特に限定するものではない。例えば、表示エリアが異なる場合の出射光束については、設計事項として表示エリアの単位面積当たりの光量で比較すればよい。このことは。他の実施形態における実施例でも同様である。
In the liquid
(実施例1)
図1に示す第1実施形態に基づく実施例1について具体的に説明する。
(Example 1)
Example 1 based on 1st Embodiment shown in FIG. 1 is demonstrated concretely.
本実施例におけるTFT基板2及び対向基板3には、熱膨張係数が3.8×10-6/K、熱伝導率が1.05W/m・K、厚みが0.7mmの無アルカリガラスを使用している。この無アルカリガラスは、標準的な液晶ガラスとして使用されるものと同等の特性をもつガラス基板であり、安価に手に入ると同時に高性能のTFT素子を低温プロセスで作ることができるため、高性能で安価な液晶表示装置を作ることができる。
The
放熱基板5は、熱膨張係数が8.0×10-6/K、熱伝導率が11.7W/m・K、厚みが1.1mmの、熱伝導率の高い多結晶ガラス基板を使用している。材質は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)である。YAG結晶基板は、結晶系が立方晶系に属しており、光学的性質として各軸の屈折率が同一であるため複屈折異方性を生じることがないのが特徴である。また、防塵基板6は、熱膨張係数が−6.0×10-7/K、熱伝導率が1.70W/m・K、厚みが1.1mmの、多結晶ガラス基板を使用している。多結晶ガラス基板は、結晶の大きさが0.1μm以下すなわち光学的性質として可視光の波長より十分小さいので、光が散乱せず透過性が高い。
The
各基板の厚みについては、特に固定するものではない。TFT基板2と放熱基板5とを重ねた基板厚み、又は対向基板3と防塵基板6とを重ねた基板厚みが、それぞれ放熱基板5及び防塵基板6の表面に傷や付着した異物があっても画像焦点位置からずらすことができる防塵構造となっていればよい。他の実施例においても、各基板の厚みについては、防塵構造が実現できればどのような値でもよい。
The thickness of each substrate is not particularly fixed. Even if the substrate thickness of the
上述した構成の液晶表示装置1を高輝度投射型液晶プロジェクタに使用すると、液晶表示装置1が光を吸収して発熱し、中心部が高温度領域に、コーナー部が低温度領域となり、図2(a)に示すように表示エリアには同心円状の温度分布が生じる。
When the liquid
実施例1では、出射光が投射型液晶プロジェクタの3000ルーメンの光束に相当する場合、放熱基板5の表面における表示エリア中心部の最大温度Tmaxは62.3℃であり、中心部とコーナー部との温度差ΔTは2.8℃であった。また、防塵基板6の表面における表示エリア中心部の最大温度Tmaxは62.9℃であり、中心部とコーナー部との温度差ΔTは3.2℃であった。
In Example 1, when the emitted light corresponds to a 3000 lumen light beam of the projection type liquid crystal projector, the maximum temperature Tmax at the center of the display area on the surface of the
また、出射光が投射型液晶プロジェクタの5000ルーメンの光束に相当する場合、放熱基板5の表面における表示エリア中心部の最大温度Tmaxは71.6℃であり、中心部とコーナー部との温度差ΔTは5.5℃であった。また、防塵基板6の表面における表示エリア中心部の最大温度Tmaxは73.2℃であり、中心部とコーナー部との温度差ΔTは6.5℃であった。
Further, when the emitted light corresponds to a light flux of 5000 lumens of the projection type liquid crystal projector, the maximum temperature Tmax at the center of the display area on the surface of the
なお、温度差ΔT(図2(a)に示す)は、表示エリア中心から外周に向かって対角方向に75%の位置を外周部の温度と規定し、中心部の最大温度Tmax(図2(a)に示す)と外周部の温度との差とした。温度差ΔTの定義は、以下同様である。 Note that the temperature difference ΔT (shown in FIG. 2 (a)) defines the position of 75% diagonally from the center of the display area toward the outer periphery as the temperature of the outer periphery, and the maximum temperature Tmax (FIG. 2). The difference between the temperature shown in FIG. The definition of the temperature difference ΔT is the same hereinafter.
液晶表示装置1に温度差ΔTの温度分布が生じると、温度差ΔTによって基板の内部に熱応力が発生する。そして、応力の発生に伴う基板の複屈折異方性により、液晶表示装置1を構成する基板の厚み方向に通過する偏向光に、リタデーションが生じる。このようなリタデーションは、スクリーンに画像表示した際に部分的な光漏れ、特に偏光軸から最大角度をなすところに大きな光漏れを生じさせるので、コントラスト低下及び面内ばらつきを発生して表示品質を低下させる。この問題は、他の実施例でも同様である。
When the temperature distribution of the temperature difference ΔT occurs in the liquid
図2(b)に表示エリアの暗表示のレベルを示す。図2(b)において、偏向軸は水平方向となっているので、表示エリアの四隅に光抜けした高輝度領域が生じ、表示エリアの垂直水平方向に最も暗い低輝度領域が生じる。表示品質を確保するための目安として、温度差ΔTは10℃以下に抑える必要がある。本実施例では、出射光が投射型液晶プロジェクタの5000ルーメンの光束に相当する場合においても、温度差ΔTを満足している。 FIG. 2B shows the dark display level of the display area. In FIG. 2B, since the deflection axis is in the horizontal direction, a high luminance region where light is lost is generated at the four corners of the display area, and the darkest low luminance region is generated in the vertical horizontal direction of the display area. As a guide for ensuring display quality, the temperature difference ΔT needs to be suppressed to 10 ° C. or less. In the present embodiment, the temperature difference ΔT is satisfied even when the emitted light corresponds to the light flux of 5000 lumens of the projection type liquid crystal projector.
(実施例2)
図1に示す第1実施形態に基づく実施例2について具体的に説明する。
(Example 2)
Example 2 based on 1st Embodiment shown in FIG. 1 is demonstrated concretely.
本実施例における放熱基板5には、熱膨張係数が6.9×10-6/K、熱伝導率が14.0W/m・K、厚みが1.1mmの、熱伝導率の高い単結晶基板を使用している。材質は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)である。実施例1で使用したYAG多結晶ガラス基板の物性値と比較すると、YAG単結晶基板は熱伝導率が約20%高く、熱膨張係数が約15%小さいのが特徴である。その他の液晶表示装置1の構成及び使用する各基板については、実施例1と同一である。
The
上述した構成の液晶表示装置1を高輝度投射型液晶プロジェクタに使用すると、実施例1と同様に、液晶表示装置1が光を吸収して発熱し、中心部が高温度領域に、コーナー部が低温度領域となり、図3(c)に示すように表示エリアには同心円状の温度分布が生じる。
When the liquid
出射光が投射型液晶プロジェクタの3000ルーメンの光束に相当する場合、放熱基板5の表面における表示エリア中心部の最大温度Tmaxは61.8℃であり、中心部とコーナー部との温度差ΔTは2.4℃であった。また、防塵基板6の表面における表示エリア中心部の最大温度Tmaxは62.4℃、中心部とコーナー部との温度差ΔTは3.0℃であった。
When the emitted light corresponds to a light flux of 3000 lumens of the projection type liquid crystal projector, the maximum temperature Tmax at the center of the display area on the surface of the
また、出射光が投射型液晶プロジェクタの5000ルーメンの光束に相当する場合、放熱基板5の表面における表示エリア中心部の最大温度Tmaxは70.5℃、中心部とコーナー部との温度差ΔTは4.8℃であった。また、防塵基板6の表面における表示エリア中心部の最大温度Tmaxは72.3℃であり、中心部とコーナー部との温度差ΔTは5.9℃であった。
Further, when the emitted light corresponds to a light flux of 5000 lumens of the projection type liquid crystal projector, the maximum temperature Tmax at the center of the display area on the surface of the
図3(d)に表示エリアの暗表示のレベルを示す。図3(d)において、偏向軸は水平方向となっているので、表示エリアの四隅に光抜けした高輝度領域が生じ、表示エリアの垂直水平方向に最も暗い低輝度領域が生じる。表示品質を確保するための目安として、温度差ΔTは10℃以下に抑える必要がある。本実施例では、出射光が投射型液晶プロジェクタの5000ルーメンの光束に相当する場合においても、実施例1以上のマージンをもって温度差ΔTを満足している。 FIG. 3D shows the dark display level of the display area. In FIG. 3D, since the deflection axis is in the horizontal direction, a high luminance region where light is lost is generated at the four corners of the display area, and the darkest low luminance region is generated in the vertical horizontal direction of the display area. As a guide for ensuring display quality, the temperature difference ΔT needs to be suppressed to 10 ° C. or less. In the present embodiment, the temperature difference ΔT is satisfied with a margin equal to or greater than that of the first embodiment even when the emitted light corresponds to the light flux of 5000 lumens of the projection type liquid crystal projector.
(比較例1)
図1に示す第1実施形態に基づく比較例として、放熱基板5は、防塵基板6と同一の材質とし、熱膨張係数が−6.0×10-7/K、熱伝導率が1.70W/m・K、厚みが1.1mmの、多結晶ガラス基板を使用した。その他の液晶表示装置1の構成及び使用する各基板については、実施例1及び実施例2と同一である。
(Comparative Example 1)
As a comparative example based on the first embodiment shown in FIG. 1, the
実施例1及び実施例2と同様の温度測定評価をしたところ、出射光が投射型液晶プロジェクタの3000ルーメンの光束に相当する場合、防塵基板6の表面における表示エリア中心部の最大温度Tmaxは69.2℃であり、中心部とコーナー部との温度差ΔTは6.9℃であった。 As a result of temperature measurement and evaluation similar to those in Example 1 and Example 2, when the emitted light corresponds to a 3000 lumen light beam of the projection type liquid crystal projector, the maximum temperature Tmax at the center of the display area on the surface of the dustproof substrate 6 is 69. The temperature difference ΔT between the center portion and the corner portion was 6.9 ° C.
また、出射光が投射型液晶プロジェクタの5000ルーメンの光束に相当する場合、防塵基板6の表面における表示エリア中心部の最大温度Tmaxは85.6℃であり、中心部とコーナー部との温度差ΔTは13.7℃であった。 Further, when the emitted light corresponds to a luminous flux of 5000 lumens of the projection type liquid crystal projector, the maximum temperature Tmax at the center of the display area on the surface of the dustproof substrate 6 is 85.6 ° C., and the temperature difference between the center and the corner ΔT was 13.7 ° C.
表示品質を確保するための目安として、温度差ΔTは10℃以下に抑える必要がある。これに対して、比較例1では、出射光が投射型液晶プロジェクタの3000ルーメンの光束に相当する場合においては温度差ΔTを満足しているが、5000ルーメンの光束に相当する場合においては温度差ΔTを満足しなかった。 As a guide for ensuring display quality, the temperature difference ΔT needs to be suppressed to 10 ° C. or less. On the other hand, in the first comparative example, the temperature difference ΔT is satisfied when the emitted light corresponds to the 3000 lumen light beam of the projection type liquid crystal projector, but the temperature difference when the emitted light corresponds to the 5000 lumen light beam. ΔT was not satisfied.
(実施例3)
図1に示す第1実施形態に基づく実施例3について具体的に説明する。
(Example 3)
Example 3 based on the first embodiment shown in FIG. 1 will be specifically described.
本実施例は、液晶表示装置1を構成するTFT基板2、対向基板3、放熱基板5及び防塵基板6について、物性値の異なる基板を組み合わせた例である。図4には、この場合における液晶表示装置1の初期リタデーション値の測定結果、及び高輝度環境下の暗表示の輝度むらの投射観察結果を示している。
In this embodiment, the
TFT基板2及び対向基板3には、熱膨張係数が3.8×10-6/K、熱伝導率が1.05W/m・K、厚みが0.7mmの、無アルカリガラスを使用している。防塵基板6には、防塵基板(A)として熱膨張係数が−6.0×10-7/K、熱伝導率が1.70W/m・K、厚みが1.1mmの多結晶ガラス基板、又は防塵基板(B)として熱膨張係数が−2.0×10-6/K、熱伝導率が1.50W/m・K、厚みが1.1mmの多結晶ガラス基板を使用している。放熱基板5は、熱膨張係数が8.0×10-6/K、熱伝導率が11.7W/m・K、厚みが1.1mmのYAG多結晶ガラス基板、若しくは熱膨張係数が6.9×10-6/K、熱伝導率が14.0W/m・K、厚みが1.1mmのYAG単結晶基板、又は先に述べた防塵基板(A)若しくは防塵基板(B)を使用している。
The
放熱基板5にYAG多結晶ガラス基板を用い、防塵基板6に防塵基板(A)を用いた液晶表示装置1(図4中のサンプルNo3)は、液晶表示装置1全体の初期リタデーションが0.8nm〜1.4nmと比較的小さい。そのため、目視レベルで観察した暗表示の輝度むらは、投射型液晶プロジェクタ3000ルーメン相当の出射光束で許容範囲内であったが、同じく5000ルーメン相当の出射光束では許容できなかった。
The liquid crystal display device 1 (sample No. 3 in FIG. 4) using a YAG polycrystalline glass substrate for the
また、放熱基板5にYAG単結晶基板を用いた液晶表示装置1(図4中のサンプルNo4)は、液晶表示装置1全体の初期リタデーションが0.5nm〜1.0nmとかなり小さい。そのため、目視レベルで観察した暗表示の輝度むらは、投射型液晶プロジェクタの3000ルーメン相当の出射光束で許容範囲内であったが、同じく5000ルーメン相当の出射光束では許容限界であった。
Further, in the liquid crystal display device 1 (sample No. 4 in FIG. 4) using the YAG single crystal substrate as the
放熱基板5にYAG多結晶ガラス基板を用い、防塵基板6に防塵基板(B)を用いた液晶表示装置1(図4中のサンプルNo5)は、液晶表示装置1全体の初期リタデーションが0.9nm〜1.2nmと比較的小さい。そのため、目視レベルで観察した暗表示の輝度むらは、投射型液晶プロジェクタ3000ルーメン相当の出射光束で許容範囲内であったが、同じく5000ルーメン相当の出射光束では許容限界であった。
The liquid crystal display device 1 (sample No. 5 in FIG. 4) using a YAG polycrystalline glass substrate as the
また、放熱基板5にYAG単結晶基板を用いた液晶表示装置1(図4中のサンプルNo6)は、液晶表示装置1全体の初期リタデーションが0.6nm〜0.8nmと更に小さい。そのため、目視レベルで観察した暗表示の輝度むらは、投射型液晶プロジェクタの5000ルーメン相当の出射光束でも許容範囲内であった。このように、放熱基板5にYAG結晶基板を使用した場合には、初期リタデーションが小さくかつ熱伝導性能が良いので、動作状態での液晶表示装置1のリタデーションが小さいものと推定できる。なお、この組み合わせの液晶表示装置1において、コントラスト1000以上を得るために必要な動作時のリタデーションは、机上計算からおおよそ5.2nm以下にする必要があると見積もられる。
Further, in the liquid crystal display device 1 (sample No. 6 in FIG. 4) using a YAG single crystal substrate as the
これに対して、放熱基板5に防塵基板(A)を用いた液晶表示装置1(図4中のサンプルNo1)は、液晶表示装置1全体の初期リタデーションが1.0nm〜1.8nmと大きい。そのため、目視レベルで観察した暗表示の輝度むらは、投射型液晶プロジェクタの3000ルーメン相当の出射光束で許容できるが、同じく5000ルーメン相当の出射光束では許容できなかった。
On the other hand, in the liquid crystal display device 1 (sample No. 1 in FIG. 4) using the dust-proof substrate (A) as the
また、放熱基板5に防塵基板(B)を用いた液晶表示装置1(図4中のサンプルNo2)は、液晶表示装置1全体の初期リタデーションが1.1nm〜1.5nmと比較的大きい。そのため、目視レベルで観察した暗表示の輝度むらは、投射型液晶プロジェクタの5000ルーメン相当の出射光束でも許容範囲であった。しかし、5000ルーメンにおけるパネルの最大温度Tmaxが88℃まで上昇するため、液晶素子としての表示性能を満足できなかった。
Moreover, the liquid crystal display device 1 (sample No. 2 in FIG. 4) using the dust-proof substrate (B) as the
これらの組み合わせでは、防塵基板(A)及び防塵基板(B)が負の熱膨張を有するため、熱応力により生ずるリタデーションを光学補償しているが、防塵基板(B)の方がより負の熱膨張係数が大きいため光学補償の効果が大きい。しかし、いずれの組み合わせも熱伝導性能が悪いことにより、高輝度環境下での発熱でパネル温度が上昇するため、液晶素子の表示性能の低下が余儀なくされる。なお、この組み合わせの液晶表示装置1おいて、コントラスト1000以上を得るために必要な動作時のリタデーションは、机上計算からおおよそ5.2nm以下にする必要があると見積もられる。
In these combinations, since the dustproof substrate (A) and the dustproof substrate (B) have negative thermal expansion, the retardation caused by thermal stress is optically compensated, but the dustproof substrate (B) has more negative heat. Since the expansion coefficient is large, the effect of optical compensation is large. However, any combination has poor heat conduction performance, and the panel temperature rises due to heat generation in a high-luminance environment, so the display performance of the liquid crystal element is inevitably lowered. In the liquid
参考として、放熱基板5及び防塵基板6がない構成での液晶表示装置1(図4中のサンプルNo7)は、液晶表示装置1全体の初期リタデーションが0.2nm〜0.3nmと非常に小さい。しかし、目視レベルで観察した暗表示の輝度むらは、投射型液晶プロジェクタの3000ルーメン相当の出射光束でも許容できない。この組み合わせでは、熱応力により生ずるリタデーションを補償できないだけでなく、更に基板の熱伝導性能が悪いので、初期リタデーションが小さくても動作時のリタデーションが許容限界以上に大きくなってしまうものと推定できる。
For reference, the liquid crystal display device 1 (sample No. 7 in FIG. 4) having a configuration without the
図5は、上述した液晶表示装置1を構成するTFT基板2、対向基板3、放熱基板5及び防塵基板6に用いられた基板単体について、初期リタデーションの測定結果と熱伝導率との関係を示している。
FIG. 5 shows the relationship between the measurement results of the initial retardation and the thermal conductivity of the single substrates used for the
図5に示すように、多結晶に属する基板の初期リタデーションは、全体的に大きい。すなわち、防塵ガラス(A)は0.4〜0.7nmであり、防塵ガラス(B)は0.4〜0.5nmであり、YAG多結晶ガラス基板はやや小さく0.2〜0.3nmである。これに対して、単結晶に属するYAG単結晶基板の初期リタデーションは、0.1nm未満と非常に小さい。また、非晶質に属する無アルカリガラス基板や石英ガラス基板も、同様に0.1nm未満と非常に小さい。 As shown in FIG. 5, the initial retardation of the substrate belonging to the polycrystal is large as a whole. That is, the dust-proof glass (A) is 0.4 to 0.7 nm, the dust-proof glass (B) is 0.4 to 0.5 nm, and the YAG polycrystalline glass substrate is slightly small at 0.2 to 0.3 nm. is there. On the other hand, the initial retardation of a YAG single crystal substrate belonging to a single crystal is very small, less than 0.1 nm. Similarly, non-alkali glass substrates and quartz glass substrates belonging to amorphous materials are also very small, less than 0.1 nm.
これまで述べてきた内容をまとめると、投射型液晶プロジェクタの高輝度化に対応した液晶表示装置1には、熱伝導性能の高い放熱基板5が液晶表示装置1の温度上昇抑制に必要であり、具体的にはYAG結晶基板が有効である。YAG結晶基板の中でもYAG多結晶ガラス基板は、初期リタデーションが若干大きい。そのため、YAG多結晶ガラス基板を用い場合の熱応力によるリタデーションを含めた液晶表示装置1全体のリタデーションは、投射型液晶プロジェクタの出射光束が3000ルーメン相当でコントラスト1000以上を満足できるが、5000ルーメン相当ではコントラスト1000当たりの許容限界である(図6(a)参照)。
To summarize the contents described so far, in the liquid
したがって、3000ルーメンの明るさを確保するための、YAG結晶基板に必要な初期リタデーションは、放熱基板5単体で0.4nm以下であればよい。一方、YAG単結晶基板は、初期リタデーションが小さい。そのため、YAG単結晶基板を用いた場合の熱応力によるリタデーションを含めた液晶表示装置1全体のリタデーションは、投射型液晶プロジェクタの出射光束が3000ルーメンだけでなく5000ルーメン相当でもコントラスト1000を確保できる(図6(b)参照)。したがって、5000ルーメンの明るさを確保するための、YAG結晶基板に必要な初期リタデーションは放熱基板5単体で0.1nm以下であればよい。
Therefore, the initial retardation necessary for the YAG crystal substrate to ensure the brightness of 3000 lumens may be 0.4 nm or less for the
(液晶表示装置の第2実施形態)
図7は、本発明に係る液晶表示装置の第2実施形態を示す断面図である。以下、この図面を中心に説明する。
(Second Embodiment of Liquid Crystal Display Device)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention. Hereinafter, this drawing will be mainly described.
詳細な構造は図示していないが、図7に示すように液晶表示装置61は、液晶層64を駆動するためのTFT素子、駆動回路、画素電極等が形成されたTFT基板62と、TFT基板62に形成される画素に対向して配置される対向電極が形成された対向基板(放熱基板)63とが、互いに膜面を対向した状態で液晶層64を狭持している。そしてTFT基板62、対向基板(放熱基板)63の光が通過しない外周領域をホルダー67で保持している。 Although a detailed structure is not shown, as shown in FIG. 7, the liquid crystal display device 61 includes a TFT substrate 62 on which a TFT element, a drive circuit, a pixel electrode, and the like for driving the liquid crystal layer 64 are formed, and a TFT substrate. A counter substrate (heat radiating substrate) 63 provided with a counter electrode disposed opposite to the pixels formed in 62 sandwiches the liquid crystal layer 64 with the film surfaces facing each other. An outer peripheral region through which light of the TFT substrate 62 and the counter substrate (heat dissipation substrate) 63 does not pass is held by a holder 67.
この液晶表示装置61を投射型液晶プロジェクタに使用した場合、偏向された入射光68は、対向基板(放熱基板)63の側から入射し、対向基板(放熱基板)63からTFT基板62の厚み方向に順次通過し、TFT基板62側から出射光9として通過する。その際、液晶表示装置61は、入射光68が出射光69として通過するまでに、光の一部が内部での散乱や多重反射等によって不明光として部材に吸収されることにより、発熱する。そこで、発熱した液晶表示装置61では、外部から空冷ファン等で強制的に空気の気流71を発生させる。これにより、内部で発生する熱が熱流70となって空気に触れる対向基板(放熱基板)63、TFT基板62又はホルダー67の表面に向かって移動するので、強制空冷により効率良く冷却される。 When this liquid crystal display device 61 is used in a projection-type liquid crystal projector, the deflected incident light 68 enters from the counter substrate (heat dissipation substrate) 63 side, and the thickness direction of the TFT substrate 62 from the counter substrate (heat dissipation substrate) 63. And sequentially passes as the outgoing light 9 from the TFT substrate 62 side. At that time, before the incident light 68 passes as the outgoing light 69, the liquid crystal display device 61 generates heat by being partially absorbed by the member as unknown light due to internal scattering, multiple reflection, and the like. Therefore, in the liquid crystal display device 61 that has generated heat, an air flow 71 is forcibly generated from the outside by an air cooling fan or the like. As a result, the heat generated inside moves toward the surface of the counter substrate (heat radiating substrate) 63, the TFT substrate 62 or the holder 67 that comes into contact with the air as the heat flow 70, so that it is efficiently cooled by forced air cooling.
(実施例4)
図7に示す第2実施形態に基づく実施例4について具体的に説明する。
Example 4
Example 4 based on 2nd Embodiment shown in FIG. 7 is demonstrated concretely.
本実施例におけるTFT基板62には、熱膨張係数が3.8×10-6/K、熱伝導率が1.05W/m・K、厚みが0.7mmの、無アルカリガラスを使用している。対向基板(放熱基板)63は、熱膨張係数が8.0×10-6/K、熱伝導率が11.7W/m・K、厚みが1.1mmの、熱伝導率の高い多結晶ガラス基板を使用している。材質は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)である。 The TFT substrate 62 in this example is made of alkali-free glass having a thermal expansion coefficient of 3.8 × 10 −6 / K, a thermal conductivity of 1.05 W / m · K, and a thickness of 0.7 mm. Yes. The counter substrate (heat radiating substrate) 63 has a thermal expansion coefficient of 8.0 × 10 −6 / K, a thermal conductivity of 11.7 W / m · K, and a thickness of 1.1 mm. The board is used. The material is yttrium aluminum garnet (YAG).
上述した構成の液晶表示装置61を高輝度投射型液晶プロジェクタに使用すると、液晶表示装置61が光を吸収して発熱し、実施例1及び実施例2と同様に、中心部が高温度領域、コーナー部が低温度領域となり、表示エリアには同心円状の温度分布が生じる(図示せず)。 When the liquid crystal display device 61 having the above-described configuration is used in a high-brightness projection type liquid crystal projector, the liquid crystal display device 61 absorbs light and generates heat, and as in the first and second embodiments, the central portion is in the high temperature region. The corner portion becomes a low temperature region, and a concentric temperature distribution is generated in the display area (not shown).
実施例4では、出射光が投射型液晶プロジェクタの3000ルーメンの光束に相当する場合、対向基板(放熱基板)63の表面における表示エリア中心部とコーナー部との温度差ΔTは2.0℃であった。また、出射光が投射型液晶プロジェクタの5000ルーメンの光束に相当する場合、対向基板(放熱基板)63の表面の表示エリア中心部とコーナー部との温度差ΔTは3.8℃であった。 In Example 4, when the emitted light corresponds to a 3000 lumen light beam of the projection type liquid crystal projector, the temperature difference ΔT between the display area center portion and the corner portion on the surface of the counter substrate (heat radiating substrate) 63 is 2.0 ° C. there were. Further, when the emitted light corresponds to a light beam of 5000 lumens of the projection type liquid crystal projector, the temperature difference ΔT between the display area center portion and the corner portion on the surface of the counter substrate (heat radiating substrate) 63 was 3.8 ° C.
本実施例の液晶表示装置61について、温度サイクル試験を行った。試験条件は、低温側0℃、高温側80℃、各1時間保持である。240サイクルの試験を行ったところ、液晶表示装置61は、外観に異常なく、正常に動作した。この結果については、図8に示すように、TFT基板62に使用した無アルカリガラス基板と対向基板(放熱基板)63に使用したYAG多結晶ガラス基板との熱膨張係数の差が4.2×10-6/K程度であるので、熱ストレスに対する許容範囲である。 The liquid crystal display device 61 of this example was subjected to a temperature cycle test. The test conditions are 0 ° C. on the low temperature side, 80 ° C. on the high temperature side, and 1 hour each. When a 240-cycle test was performed, the liquid crystal display device 61 operated normally without any abnormality in appearance. As shown in FIG. 8, the difference in thermal expansion coefficient between the non-alkali glass substrate used for the TFT substrate 62 and the YAG polycrystalline glass substrate used for the counter substrate (heat dissipation substrate) 63 is 4.2 ×. Since it is about 10 −6 / K, it is an allowable range against thermal stress.
比較例として、TFT基板を熱膨張係数が5.6×10-7/Kの石英基板にして、温度サイクル試験を上述と同様の方法で行った。24サイクルの試験が完了した時点において、既にTFT基板と対向基板の接着界面で剥離が発生した。 As a comparative example, the TFT substrate was a quartz substrate having a thermal expansion coefficient of 5.6 × 10 −7 / K, and the temperature cycle test was performed in the same manner as described above. When the 24 cycle test was completed, peeling had already occurred at the bonding interface between the TFT substrate and the counter substrate.
(実施例5)
図7に示す第2実施形態に基づく実施例5について具体的に説明する。
(Example 5)
Example 5 based on 2nd Embodiment shown in FIG. 7 is demonstrated concretely.
本実施例におけるTFT基板62には、熱膨張係数が3.8×10-6/K、熱伝導率が1.05W/m・K、厚みが0.7mmの、無アルカリガラスを使用している。対向基板(放熱基板)63は、熱膨張係数が6.9×10-6/K、熱伝導率が14.0W/m・K、厚みが1.1mmの、熱伝導率の高い単結晶基板を使用している。材質は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)である。 The TFT substrate 62 in this example is made of alkali-free glass having a thermal expansion coefficient of 3.8 × 10 −6 / K, a thermal conductivity of 1.05 W / m · K, and a thickness of 0.7 mm. Yes. The counter substrate (heat radiating substrate) 63 is a single crystal substrate having a high thermal conductivity having a thermal expansion coefficient of 6.9 × 10 −6 / K, a thermal conductivity of 14.0 W / m · K, and a thickness of 1.1 mm. Is used. The material is yttrium aluminum garnet (YAG).
上述した構成の液晶表示装置61を高輝度投射型液晶プロジェクタに使用すると、液晶表示装置61が光を吸収して発熱し、実施例1及び実施例2と同様に、中心部が高温度領域に、コーナー部が低温度領域になり、表示エリアには同心円状の温度分布が生じる(図示せず)。 When the liquid crystal display device 61 having the above-described configuration is used in a high-brightness projection type liquid crystal projector, the liquid crystal display device 61 absorbs light and generates heat, and the central portion is in a high temperature region as in the first and second embodiments. The corner portion becomes a low temperature region, and a concentric temperature distribution is generated in the display area (not shown).
実施例5では、出射光が投射型液晶プロジェクタの3000ルーメンの光束に相当する場合、対向基板(放熱基板)63の表面における表示エリア中心部とコーナー部との温度差ΔTは1.6℃であった。また、出射光が投射型液晶プロジェクタの5000ルーメンの光束に相当する場合、対向基板(放熱基板)63の表面の表示エリア中心部とコーナー部との温度差ΔTは3.2℃であった。 In the fifth embodiment, when the emitted light corresponds to a 3000 lumen light beam of the projection type liquid crystal projector, the temperature difference ΔT between the display area center portion and the corner portion on the surface of the counter substrate (heat radiating substrate) 63 is 1.6 ° C. there were. Further, when the emitted light corresponds to a light flux of 5000 lumens of the projection type liquid crystal projector, the temperature difference ΔT between the display area center portion and the corner portion on the surface of the counter substrate (heat radiating substrate) 63 was 3.2 ° C.
本実施例の液晶表示装置61について、前述と同じ条件で温度サイクル試験を行った。その結果、液晶表示装置61は、外観には異常なく、正常に動作した。この結果については、図8に示すように、TFT基板62に使用した無アルカリガラス基板と対向基板(放熱基板)63に使用したYAG多結晶ガラス基板との熱膨張係数の差が3.1×10-6/K程度であるので、熱ストレスに対して実施例4よりも更に許容範囲内である。 About the liquid crystal display device 61 of a present Example, the temperature cycle test was done on the same conditions as the above-mentioned. As a result, the liquid crystal display device 61 operated normally without any abnormal appearance. As shown in FIG. 8, the difference in thermal expansion coefficient between the non-alkali glass substrate used for the TFT substrate 62 and the YAG polycrystalline glass substrate used for the counter substrate (heat dissipation substrate) 63 is 3.1 ×. Since it is about 10 −6 / K, it is more within the allowable range than Example 4 with respect to thermal stress.
(液晶表示装置の第3実施形態)
図9は、本発明に係る液晶表示装置の第3実施形態を示す断面図である。以下、この図面を中心に説明する。
(Third embodiment of liquid crystal display device)
FIG. 9 is a sectional view showing a third embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention. Hereinafter, this drawing will be mainly described.
詳細な構造は図示していないが、図9に示すように液晶表示装置81は、液晶層84を駆動するためのトランジスタ素子、駆動回路、画素電極、反射膜層等が形成されたシリコン基板82と、シリコン基板82に形成される画素に対向して配置される対向電極が形成された対向基板(放熱基板)83とが、互いに膜面を対向した状態で液晶層84を狭持している。そして、シリコン基板82及び対向基板(放熱基板)83の光が通過しない外周領域を、ホルダー87で保持している。 Although a detailed structure is not shown, as shown in FIG. 9, the liquid crystal display device 81 includes a silicon substrate 82 on which a transistor element, a drive circuit, a pixel electrode, a reflective film layer, and the like for driving the liquid crystal layer 84 are formed. And a counter substrate (heat dissipating substrate) 83 on which a counter electrode disposed opposite to the pixels formed on the silicon substrate 82 is sandwiched the liquid crystal layer 84 with the film surfaces facing each other. . And the outer peripheral area | region which the light of the silicon substrate 82 and the opposing board | substrate (heat dissipation board) 83 does not pass is hold | maintained with the holder 87. FIG.
この液晶表示装置81を投射型液晶プロジェクタに使用した場合、偏向された入射光88は、対向基板(放熱基板)83の側から入射し、シリコン基板82の反射膜層(図示せず)で反射し、対向基板(放熱基板)83側から出射光89として通過する。その際、液晶表示装置81は、入射光88が出射光89として通過するまでに、光の一部が内部での散乱や多重反射等によって不明光として部材に吸収されることにより、発熱する。そこで、発熱した液晶表示装置81では、外部から空冷ファン等で強制的に空気の気流91を発生させる。これにより、内部で発生する熱が熱流90となって空気に触れる対向基板(放熱基板)83、シリコン基板82又はホルダー87の表面に向かって移動するので、強制空冷により効率良く冷却される。 When this liquid crystal display device 81 is used in a projection type liquid crystal projector, the deflected incident light 88 is incident from the counter substrate (heat radiating substrate) 83 side and reflected by a reflective film layer (not shown) of the silicon substrate 82. And it passes as the emitted light 89 from the opposing board | substrate (heat dissipation board) 83 side. At that time, before the incident light 88 passes as the outgoing light 89, the liquid crystal display device 81 generates heat by being partially absorbed by the member as unknown light due to internal scattering or multiple reflection. Therefore, in the liquid crystal display device 81 that has generated heat, an air flow 91 is forcibly generated from the outside by an air cooling fan or the like. As a result, the heat generated inside moves toward the surface of the counter substrate (heat radiating substrate) 83, the silicon substrate 82 or the holder 87 that comes into contact with the air as the heat flow 90, and thus is efficiently cooled by forced air cooling.
(実施例6)
図9に示す第3実施形態に基づく実施例6について具体的に説明する。
(Example 6)
Example 6 based on the third embodiment shown in FIG. 9 will be specifically described.
本実施例におけるシリコン基板82には、熱膨張係数が2.3×10-6/K、熱伝導率が168W/m・K、厚みが0.7mmの、単結晶シリコン基板を使用している。単結晶シリコン基板は、無アルカリガラスと比較して熱伝導率が二桁高く、放熱性に優れている。対向基板(放熱基板)85は、熱膨張係数が8.0×10-6/K、熱伝導率が11.7W/m・K、厚みが1.1mmの、熱伝導率の高い多結晶ガラス基板を使用している。材質は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)である。 As the silicon substrate 82 in this embodiment, a single crystal silicon substrate having a thermal expansion coefficient of 2.3 × 10 −6 / K, a thermal conductivity of 168 W / m · K, and a thickness of 0.7 mm is used. . The single crystal silicon substrate has a thermal conductivity that is two orders of magnitude higher than that of alkali-free glass, and is excellent in heat dissipation. The counter substrate (heat radiating substrate) 85 has a thermal expansion coefficient of 8.0 × 10 −6 / K, a thermal conductivity of 11.7 W / m · K, a thickness of 1.1 mm, and a polycrystalline glass with high thermal conductivity. The board is used. The material is yttrium aluminum garnet (YAG).
上述した構成の液晶表示装置81を高輝度投射型液晶プロジェクタに使用すると、液晶表示装置81が光を吸収して発熱し、実施例1及び実施例2と同様に、中心部が高温度領域に、コーナー部が低温度領域になり、表示エリアには同心円状の温度分布が生じる(図示せず)。 When the liquid crystal display device 81 having the above-described configuration is used in a high-brightness projection type liquid crystal projector, the liquid crystal display device 81 absorbs light and generates heat, and the central portion is in a high temperature region as in the first and second embodiments. The corner portion becomes a low temperature region, and a concentric temperature distribution is generated in the display area (not shown).
実施例6では、出射光が投射型液晶プロジェクタの3000ルーメンの光束に相当する場合、対向基板(放熱基板)83の表面における表示エリア中心部とコーナー部との温度差ΔTは1.3℃であった。また、出射光が投射型液晶プロジェクタの5000ルーメンの光束に相当する場合、対向基板(放熱基板)83の表面の表示エリア中心部とコーナー部との温度差ΔTは2.5℃であった。 In Example 6, when the emitted light corresponds to a 3000 lumen light beam of the projection type liquid crystal projector, the temperature difference ΔT between the display area center portion and the corner portion on the surface of the counter substrate (heat radiating substrate) 83 is 1.3 ° C. there were. In addition, when the emitted light corresponds to a light flux of 5000 lumens of the projection type liquid crystal projector, the temperature difference ΔT between the display area center portion and the corner portion of the surface of the counter substrate (heat radiating substrate) 83 was 2.5 ° C.
(実施例7)
図9に示す第3実施形態に基づく実施例7について具体的に説明する。
(Example 7)
Example 7 based on the third embodiment shown in FIG. 9 will be specifically described.
また、上述と同様の方法、対向基板(放熱基板)83を熱膨張係数が6.9×10-6/K、熱伝導率が14.0W/m・K、厚みが1.1mmの、熱伝導率の高いイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)の単結晶基板を使用した。 In addition, a method similar to that described above, the counter substrate (heat radiating substrate) 83 has a thermal expansion coefficient of 6.9 × 10 −6 / K, a thermal conductivity of 14.0 W / m · K, and a thickness of 1.1 mm. A single crystal substrate of yttrium aluminum garnet (YAG) having high conductivity was used.
上述した構成の液晶表示装置81を高輝度投射型液晶プロジェクタに使用すると、液晶表示装置81が光を吸収して発熱し、実施例1及び実施例2と同様に、中心部が高温度領域に、コーナー部が低温度領域になり、表示エリアには同心円状の温度分布が生じる(図示せず)。 When the liquid crystal display device 81 having the above-described configuration is used in a high-brightness projection type liquid crystal projector, the liquid crystal display device 81 absorbs light and generates heat, and the central portion is in a high temperature region as in the first and second embodiments. The corner portion becomes a low temperature region, and a concentric temperature distribution is generated in the display area (not shown).
実施例7では、出射光が投射型液晶プロジェクタの3000ルーメンの光束に相当する場合、対向基板(放熱基板)83の表面における表示エリア中心部の温度とコーナー部の温度差ΔTは1.1℃であった。また、出射光が投射型液晶プロジェクタの5000ルーメンの光束に相当する場合、対向基板(放熱基板)83の表面の表面における表示エリア中心部の温度とコーナー部の温度差ΔTは2.1℃であった。 In Example 7, when the emitted light corresponds to a 3000 lumen light beam of the projection type liquid crystal projector, the temperature difference ΔT between the center of the display area and the temperature of the corner on the surface of the counter substrate (heat radiating substrate) 83 is 1.1 ° C. Met. Further, when the emitted light corresponds to the light flux of 5000 lumens of the projection type liquid crystal projector, the temperature difference ΔT between the center of the display area and the temperature of the corner on the surface of the counter substrate (heat radiating substrate) 83 is 2.1 ° C. there were.
(液晶表示装置の第4実施形態)
図10は、本発明に係る液晶表示装置の第4実施形態を示す断面図である。以下、この図面を中心に説明する。
(4th Embodiment of a liquid crystal display device)
FIG. 10 is a sectional view showing a fourth embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention. Hereinafter, this drawing will be mainly described.
詳細な構造は図示していないが、図10に示すように液晶表示装置101は、液晶層104を駆動するためのTFT素子、駆動回路、画素電極等が形成されたTFT基板102と、TFT基板102に形成される画素に対向して配置される対向電極が形成された対向基板(放熱基板)103とが、互いに膜面を対向した状態で液晶層104を狭持している。そして、光が出射するTFT基板101の側に、防塵基板106を柔軟性の高い接着剤で貼り合わせている。更にTFT基板102、対向基板3及び防塵基板106の光が通過しない外周領域を、ホルダー107で保持している。
Although a detailed structure is not shown, as shown in FIG. 10, the liquid crystal display device 101 includes a TFT substrate 102 on which a TFT element, a drive circuit, a pixel electrode, and the like for driving the liquid crystal layer 104 are formed, and a TFT substrate. A counter substrate (heat dissipating substrate) 103 on which a counter electrode disposed opposite to the pixels formed in 102 is formed sandwiches the liquid crystal layer 104 with the film surfaces facing each other. A dust-proof substrate 106 is bonded to the TFT substrate 101 side from which light is emitted with a highly flexible adhesive. Further, a holder 107 holds an outer peripheral region through which light of the TFT substrate 102, the
この液晶表示装置101を投射型液晶プロジェクタに使用した場合、偏向された入射光108は、対向基板(放熱基板)103の側から入射し、対向基板(放熱基板)103、TFT基板102、防塵基板106の厚み方向に順次通過して、防塵基板106の側から出射光109として通過する。その際、液晶表示装置101は、入射光108が出射光109として通過するまでに、光の一部が内部での散乱や多重反射等によって不明光として部材に吸収されることにより、発熱する。そこで、発熱した液晶表示装置101では、外部から空冷ファン等で強制的に空気の気流111を発生させる。これにより、内部で発生する熱が熱流110となって空気に触れる対向基板(放熱基板)103、防塵基板106又はホルダー107の表面に向かって移動するので、強制空冷により効率良く冷却される。 When this liquid crystal display device 101 is used in a projection type liquid crystal projector, the deflected incident light 108 enters from the counter substrate (heat radiating substrate) 103 side, and the counter substrate (heat radiating substrate) 103, TFT substrate 102, dustproof substrate. The light passes through sequentially in the thickness direction of 106 and passes as the emitted light 109 from the dust-proof substrate 106 side. At that time, before the incident light 108 passes as the outgoing light 109, the liquid crystal display device 101 generates heat by being partially absorbed by the member as unknown light due to internal scattering, multiple reflection, and the like. Therefore, the heated liquid crystal display device 101 forcibly generates an air flow 111 from the outside by an air cooling fan or the like. As a result, the heat generated inside moves toward the surface of the counter substrate (heat radiating substrate) 103, the dust-proof substrate 106 or the holder 107 that comes into contact with the air as the heat flow 110, so that it is efficiently cooled by forced air cooling.
(実施例8)
図10に示す第4実施形態に基づく実施例8について具体的に説明する。
(Example 8)
Example 8 based on the fourth embodiment shown in FIG. 10 will be specifically described.
本実施例におけるTFT基板102には、熱膨張係数が3.8×10-6/K、熱伝導率が1.05W/m・K、厚みが0.7mmの無アルカリガラス使用している。対向基板(放熱基板)103は、熱膨張係数が8.0×10-6/K、熱伝導率が11.7W/m・K、厚みは2.0mmの熱伝導率の高い多結晶ガラス基板を使用している。材質は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)である。また、防塵基板106は、熱膨張係数が−6.0×10-7/K、熱伝導率が1.70W/m・K、厚みは1.1mmの多結晶ガラス基板を使用している。 The TFT substrate 102 in this embodiment uses alkali-free glass having a thermal expansion coefficient of 3.8 × 10 −6 / K, a thermal conductivity of 1.05 W / m · K, and a thickness of 0.7 mm. The counter substrate (heat radiating substrate) 103 is a polycrystalline glass substrate having a thermal expansion coefficient of 8.0 × 10 −6 / K, a thermal conductivity of 11.7 W / m · K, a thickness of 2.0 mm, and a high thermal conductivity. Is used. The material is yttrium aluminum garnet (YAG). The dust-proof substrate 106 is a polycrystalline glass substrate having a thermal expansion coefficient of −6.0 × 10 −7 / K, a thermal conductivity of 1.70 W / m · K, and a thickness of 1.1 mm.
上述した構成の液晶表示装置101を高輝度投射型液晶プロジェクタに使用すると、液晶表示装置101が光を吸収して発熱し、実施例1及び実施例2と同様に、中心部が高温度領域に、コーナー部が低温度領域となり、表示エリアには同心円状の温度分布が生じる。 When the liquid crystal display device 101 having the above-described configuration is used in a high-brightness projection type liquid crystal projector, the liquid crystal display device 101 absorbs light and generates heat, and the central portion is in a high temperature region as in the first and second embodiments. The corner portion becomes a low temperature region, and a concentric temperature distribution is generated in the display area.
実施例8では、出射光が投射型液晶プロジェクタの3000ルーメンの光束に相当する場合、対向基板(放熱基板)103の表面における表示エリア中心部の最大温度Tmaxは59.9℃であり、中心部とコーナー部との温度差ΔTは1.7℃であった。また、出射光が投射型液晶プロジェクタの5000ルーメンの光束に相当する場合、対向基板(放熱基板)103の表面における表示エリア中心部の最大温度Tmaxは66.8℃であり、中心部のとコーナー部との温度差ΔTは3.3℃であった。 In Example 8, when the emitted light corresponds to a 3000 lumen light beam of the projection type liquid crystal projector, the maximum temperature Tmax at the center of the display area on the surface of the counter substrate (heat radiating substrate) 103 is 59.9 ° C. And the temperature difference ΔT between the corner portions was 1.7 ° C. Further, when the emitted light corresponds to the light flux of 5000 lumens of the projection type liquid crystal projector, the maximum temperature Tmax at the center of the display area on the surface of the counter substrate (heat radiating substrate) 103 is 66.8 ° C. The temperature difference ΔT from the part was 3.3 ° C.
本実施例の液晶表示装置101について、前述と同じ条件で温度サイクル試験を行った。その結果、液晶表示装置101は、外観に異常なく、正常に動作した。本結果については、図8に示すように、TFT基板102に使用した無アルカリガラス基板と対向基板(放熱基板)103に使用したYAG多結晶ガラス基板との熱膨張係数の差が4.2×10-6/K程度であるので、熱ストレスに対する許容範囲である。 About the liquid crystal display device 101 of a present Example, the temperature cycle test was done on the same conditions as the above-mentioned. As a result, the liquid crystal display device 101 operated normally without any abnormal appearance. For this result, as shown in FIG. 8, the difference in thermal expansion coefficient between the non-alkali glass substrate used for the TFT substrate 102 and the YAG polycrystalline glass substrate used for the counter substrate (heat dissipation substrate) 103 is 4.2 ×. Since it is about 10 −6 / K, it is an allowable range against thermal stress.
(実施例9)
図10に示す第4実施形態に基づく実施例9について具体的に説明する。
Example 9
Example 9 based on the fourth embodiment shown in FIG. 10 will be specifically described.
本実施例におけるTFT基板102には、熱膨張係数が3.8×10-6/K、熱伝導率が1.05W/m・K、厚みが0.7mmの、無アルカリガラス使用している。対向基板(放熱基板)103には、熱膨張係数が6.9×10-6/K、熱伝導率が14.0W/m・K、厚みが2.0mmの、熱伝導率の高い単結晶ガラス基板を使用している。また、防塵基板106には、熱膨張係数が−6.0×10-7/K、熱伝導率が1.70W/m・K、厚みが1.1mmの、多結晶ガラス基板を使用している。 The TFT substrate 102 in this embodiment uses an alkali-free glass having a thermal expansion coefficient of 3.8 × 10 −6 / K, a thermal conductivity of 1.05 W / m · K, and a thickness of 0.7 mm. . The counter substrate (heat dissipating substrate) 103 has a high thermal conductivity single crystal having a thermal expansion coefficient of 6.9 × 10 −6 / K, a thermal conductivity of 14.0 W / m · K, and a thickness of 2.0 mm. A glass substrate is used. The dust-proof substrate 106 is a polycrystalline glass substrate having a thermal expansion coefficient of −6.0 × 10 −7 / K, a thermal conductivity of 1.70 W / m · K, and a thickness of 1.1 mm. Yes.
上述した構成の液晶表示装置101を高輝度投射型液晶プロジェクタに使用すると、液晶表示装置101が光を吸収して発熱し、実施例1及び実施例2と同様に、中心部が高温度領域に、コーナー部が低温度領域となり、表示エリアには同心円状の温度分布が生じる。 When the liquid crystal display device 101 having the above-described configuration is used in a high-brightness projection type liquid crystal projector, the liquid crystal display device 101 absorbs light and generates heat, and the central portion is in a high temperature region as in the first and second embodiments. The corner portion becomes a low temperature region, and a concentric temperature distribution is generated in the display area.
実施例9では、出射光が投射型液晶プロジェクタの3000ルーメンの光束に相当する場合、対向基板(放熱基板)103の表面における表示エリア中心部の最大温度Tmaxは59.3℃であり、中心部とコーナー部との温度差ΔTは1.5℃であった。また、出射光が投射型液晶プロジェクタの5000ルーメンの光束に相当する場合、対向基板(放熱基板)103の表面における表示エリア中心部の最大温度Tmaxは66.0℃であり、中心部とコーナー部との温度差ΔTは2.8℃であった。 In Example 9, when the emitted light corresponds to a 3000 lumen light beam of the projection type liquid crystal projector, the maximum temperature Tmax at the center of the display area on the surface of the counter substrate (heat radiating substrate) 103 is 59.3 ° C. And the temperature difference ΔT between the corner portion was 1.5 ° C. Further, when the emitted light corresponds to a light flux of 5000 lumens of the projection type liquid crystal projector, the maximum temperature Tmax at the center of the display area on the surface of the counter substrate (heat radiating substrate) 103 is 66.0 ° C. And the temperature difference ΔT was 2.8 ° C.
本実施例の液晶表示装置101について、前述と同じ条件で温度サイクル試験を行った。その結果、液晶表示装置の外観には異常なく、正常に動作した。本結果については、図8に示すように、TFT基板102に使用した無アルカリガラス基板と対向基板(放熱基板)103に使用したYAG多結晶ガラス基板との熱膨張係数の差が3.1×10-6/K程度であるので、熱ストレスに対する許容範囲である。 About the liquid crystal display device 101 of a present Example, the temperature cycle test was done on the same conditions as the above-mentioned. As a result, the liquid crystal display device operated normally without any abnormality. For this result, as shown in FIG. 8, the difference in thermal expansion coefficient between the non-alkali glass substrate used for the TFT substrate 102 and the YAG polycrystalline glass substrate used for the counter substrate (heat dissipation substrate) 103 is 3.1 ×. Since it is about 10 −6 / K, it is an allowable range against thermal stress.
(液晶プロジェクタの第1実施形態)
図11は、本発明に係る投射型液晶プロジェクタの第1実施形態を示す構成図である。以下、この図面を中心に説明する。
(First embodiment of liquid crystal projector)
FIG. 11 is a block diagram showing a first embodiment of a projection type liquid crystal projector according to the present invention. Hereinafter, this drawing will be mainly described.
液晶表示装置121R,121G,121Bは、本発明の実施例1〜9によって得られた液晶表示装置を用いる。なお、液晶表示装置121R,…には更にマイクロレンズを搭載している。この液晶表示装置121R,…とともに次に説明する構成部品を用いることで、投射型液晶プロジェクタを構成することができる。
As the liquid
この投射型液晶プロジェクタは、光源122と、光源122からの白色光の偏向軸をそろえる偏向変換素子123、更にその白色光をダイクロイックミラー124等により赤、緑、青色の3つの光束に分離する色分離光学系と、赤用、緑用、青用の3枚のマイクロレンズ搭載の液晶表示装置121R,…と、それらの液晶表示装置121R,…によって表示された画像を合成するためのミラー125、集光レンズ126、偏光板127、クロスダイクロイックプリズム128等からなる色合成光学系と、合成された表示画像をスクリーン上に拡大投射するための投射レンズ129とから構成される。
This projection type liquid crystal projector has a light source 122, a deflection conversion element 123 that aligns the deflection axis of white light from the light source 122, and a color that separates the white light into three light beams of red, green, and blue by a
この投射型液晶プロジェクタは、光源122から出射した光をリフレクタ130で集光した後、その光束を偏向変換素子123で偏向軸をそろえ、2枚のダイクロイックミラー124で順次分離していき、3原色の光束に分離する。3原色の光束のうち赤色の光束は、ミラー125で反射された後、赤用の液晶表示装置121Rを照明する。また、緑色の光束は緑用の液晶表示装置121Gを照明し、青色の光束はミラー125で順次反射された後、青用の液晶表示装置121Bを照明する。赤、緑、青用の液晶表示装置121R、121G、121Bには、TFTを画素ごとに配列して液晶を駆動させるアクティブマトリクス型のものが用いられている。また、画素の開口部に集光して輝度を向上させるためのマイクロレンズが形成されている。各液晶表示装置121R,…の前後に設けられた偏向板127により、赤、緑、青用の液晶表示装置121R,…にそれぞれ表示された画像は、クロスダイクロイックプリズム128によって合成された後、投射レンズ129によりスクリーン(図示しない)に拡大投影される。
In this projection type liquid crystal projector, after the light emitted from the light source 122 is condensed by the reflector 130, the light beam is aligned by the deflection conversion element 123 and sequentially separated by the two
なお、本実施の形態で示した投射型液晶プロジェクタは、一例として液晶表示装置を透過型タイプで図に示しているが、光学系を含めてこの図に示した構成に限定するものではない。液晶表示装置は、光学系の構成を適時かえれば反射型タイプでもよい。また、本実施の形態で示した投射型液晶プロジェクタは、一例として3板式の液晶表示装置で図に示しているが、光学系を含めてこの図に示した構成に限定するものではない。液晶表示装置は、光学系の構成を適時換えれば単板方式でもよい。 In the projection type liquid crystal projector shown in this embodiment, the liquid crystal display device is shown as a transmission type as an example, but the configuration including the optical system is not limited to the configuration shown in this figure. The liquid crystal display device may be of a reflective type as long as the configuration of the optical system is changed appropriately. The projection type liquid crystal projector shown in the present embodiment is shown as a three-plate type liquid crystal display device as an example, but is not limited to the configuration shown in this figure including the optical system. The liquid crystal display device may be a single plate type as long as the configuration of the optical system is changed as appropriate.
1、61、81、101、121、121R、121G、121B 液晶表示装置
2、62、82,102 TFT基板
3 対向基板
4、64、84、104 液晶層
5 放熱基板
6 防塵基板
7、67、87、107 ホルダー
8、68、88、108 入射光
9、69、89、109 出射光
10、70、90、110 熱流
11、71、91、111 気流
63、83、103 対向基板(放熱基板)
82 シリコン基板
122 光源
123 偏向変換素子
124 ダイクロイックミラー
125 ミラー
126 集光レンズ
127 偏向板
128 クロスダイクロイックプリズム
129 投射レンズ
130 リフレクタ
150 映像表示素子
151 表示画素
152 対向基板
153 TFT基板
154 入射側透光性部材
155 出射側透光性部材
157 流路
1, 61, 81, 101, 121, 121R, 121G, 121B Liquid
82 Silicon substrate 122 Light source 123
Claims (12)
前記複数の基板の少なくとも一枚が立方晶系の結晶基板である、
ことを特徴とする液晶表示装置。 In a liquid crystal display device in which liquid crystal is sandwiched between a plurality of substrates,
At least one of the plurality of substrates is a cubic crystal substrate,
A liquid crystal display device characterized by the above.
請求項1記載の液晶表示装置。 The crystal substrate is a single crystal substrate;
The liquid crystal display device according to claim 1.
請求項1記載の液晶表示装置。 The crystal substrate is a polycrystalline glass substrate;
The liquid crystal display device according to claim 1.
請求項1乃至3のいずれかに記載の液晶表示装置。 The crystal substrate is made of yttrium aluminum garnet (YAG),
The liquid crystal display device according to claim 1.
請求項1乃至4のいずれかに記載の液晶表示装置。 The average in-plane distribution of retardation for light incident in the thickness direction of the crystal substrate is 0.4 nm or less.
The liquid crystal display device according to claim 1.
請求項5記載の液晶表示装置。 The average in-plane distribution of the retardation is 0.1 nm or less.
The liquid crystal display device according to claim 5.
請求項1乃至6のいずれかに記載の液晶表示装置。 The plurality of substrates consists of only an active matrix substrate and a counter substrate, and the counter substrate has higher thermal conductivity than the active matrix substrate.
The liquid crystal display device according to claim 1.
請求項7記載の液晶表示装置。 The active matrix substrate is made of alkali-free glass, the counter substrate is made of yttrium aluminum garnet (YAG), and a difference in thermal expansion coefficient between the active matrix substrate and the counter substrate is 5 × 10 −6 / K or less. Is,
The liquid crystal display device according to claim 7.
請求項7記載の液晶表示装置。 The active matrix substrate is made of silicon, the counter substrate is made of yttrium aluminum garnet (YAG), and a difference in thermal expansion coefficient between the active matrix substrate and the counter substrate is 6 × 10 −6 / K or less. ,
The liquid crystal display device according to claim 7.
請求項1記載の液晶表示装置。 The plurality of substrates is a laminate of a plurality of insulating substrates including an active matrix substrate and a counter substrate, and at least one of the insulating substrates has higher thermal conductivity than the other insulating substrates.
The liquid crystal display device according to claim 1.
請求項1乃至11のいずれかに記載の液晶表示装置。 Used for projection or reflection type liquid crystal projectors,
The liquid crystal display device according to claim 1.
を備えた液晶プロジェクタ。 A liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 11, a light source, color separation means for color-separating light emitted from the light source and supplying the light to the liquid crystal display device, and the liquid crystal display device A color synthesizing optical system for synthesizing the image displayed by the projector, a projection lens for enlarging and projecting the image synthesized by the color synthesizing optical system on the screen,
LCD projector equipped with.
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