JP2007199153A - Reflective liquid crystal display - Google Patents
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Description
本発明は、反射型液晶表示装置に係り、特に反射型液晶表示セルの取り付けおよび放熱構造に関する。 The present invention relates to a reflective liquid crystal display device, and more particularly, to a reflective liquid crystal display cell mounting and heat dissipation structure.
近年、プロジェクタ装置やプロジェクションテレビには画像を投影する表示装置として反射型液晶表示装置が広く用いられている。この反射型液晶表示装置は、図4に示すように、液晶層3を透明基板1とシリコン基板2との間に封止した構造の反射型液晶表示セルと呼ぶ部分と、この反射型液晶表示セルを接着剤8などで接着固定するセル固定部材4から構成されている。更に、反射型液晶表示セルは、液晶層3を介して対向する透明基板1の下面全面に透明電極(図示せず)が形成され、シリコン基板2の上面にはアクティブマトリクス駆動回路とアクティブマトリクス駆動回路によって制御駆動される画素電極(図示せず)とが形成されている。
In recent years, a reflection type liquid crystal display device is widely used as a display device for projecting an image in a projector device or a projection television. As shown in FIG. 4, the reflective liquid crystal display device includes a portion called a reflective liquid crystal display cell having a structure in which a
画像の投影では、直線偏光である照射光が透明基板1の上面より入射し、液晶層3を通ってシリコン基板2の上面で反射して再び透明基板1より出て行くが、その際、前記透明電極と画素電極間に印加される画像情報電圧に応じて液晶層3により入射光の偏光状態が変調され透明基板1より出射される照射光が画像情報を有したものとなる。
In image projection, irradiation light that is linearly polarized light enters from the upper surface of the
この反射型液晶表示セルは、セル固定部材4に接着剤8で固定されているが、ここで使用する接着剤は硬化する際に収縮が生じ、これによりシリコン基板2が変形して液晶層3の厚みが部分的に変化する。このために入射光の偏光状態が変動し、投射画像の品質が劣化する問題が発生する。
This reflective liquid crystal display cell is fixed to the
また、この反射型液晶表示セルは、光源からの極めて強い光を受けるので、照射光を反射する際の光吸収やセット内部の伝熱によりかなり昇温する。このとき、反射型液晶表示セルが過剰に温度上昇すると、構成部材間の線膨張率の差によって液晶層厚み(セルギャップ)が変化してしまい、投射画像品質を劣化させる。更に、この時発生する熱応力によって透明基板1には複屈折が発生する。この複屈折により出射光の偏光状態が部分的に変化し、やはり投射画像の品質を著しく劣化させることになる。
Further, since this reflection type liquid crystal display cell receives extremely strong light from the light source, the temperature rises considerably due to light absorption when reflecting irradiation light and heat transfer inside the set. At this time, if the temperature of the reflective liquid crystal display cell rises excessively, the liquid crystal layer thickness (cell gap) changes due to the difference in the coefficient of linear expansion between the constituent members, and the projected image quality deteriorates. Furthermore, birefringence occurs in the
したがって、反射型液晶表示装置は、反射型液晶表示装置を構成する各部材間の線膨張率の違いによって反射型液晶表示セルにかかる熱応力をいかに抑制するか、そして、反射型液晶表示セルに対する光源からの極めて強い光の照射光に対してどのように放熱を行うかが、良好な投射画像品質を維持するための重要な課題となる。 Therefore, the reflection type liquid crystal display device suppresses the thermal stress applied to the reflection type liquid crystal display cell due to the difference in linear expansion coefficient between the members constituting the reflection type liquid crystal display device, and the reflection type liquid crystal display cell. How to dissipate heat with respect to the irradiation light of extremely strong light from the light source is an important issue for maintaining good projection image quality.
上記の課題に対し、下記特許文献1には反射型液晶表示セルに生ずる応力の抑制技術が開示されている。すなわち、同特許文献では、図5に示すように、シリコン基板2と透明基板1および液晶層3からなる反射型液晶表示セルを固定するセル固定部材4に、シリコン基板2より大きく、且つ透明基板1の第1の方向幅(左右方向幅)より狭い孔を設け、前記シリコン基板2が前記孔内に配置され、前記透明基板1の第1方向の両端部がセル固定部材4と接着剤8により固着されている構造が採られている。
この構造により、シリコン基板2とセル固定部材4とが接着される部分がなくなるので接着剤が硬化する際に生ずる収縮によるシリコン基板2の応力が抑制できることになる。
In order to solve the above problem,
With this structure, since there is no portion where the
また、下記特許文献2には、熱応力による変形を抑制するような固定手段と効率的な放熱が行える構造が開示されている。その第1例を図6(a)に示す。この構造では、反射型電気光学装置10はシリコン基板の裏側全面に塗布されたシリコン樹脂系の接着剤によってセル固定部材である素子ホルダ11に貼り付けられ、素子ホルダ11はネジ12によって素子ホルダ固定板13に取り付けることにより固定される。なお、素子ホルダ固定板13は非図示の構造体によりプロジェクタ本体に固定されている。
このとき、素子ホルダ11は熱伝導性に優れたアルミ合金により形成され、反射型電気光学装置10の左右の2辺に対して平行な向きに一体成型されたスリット形状のフィン状部を有する。このように、セル固定部材である素子ホルダ11の一部をフィン状部の放熱手段にすることにより空気との接触面積を増やしセル固定部材の放熱効果を高めている。更に、シリコン樹脂系の接着剤は一般にエポキシ樹脂系の接着剤に比べ弾性に優れるため、反射型電気光学装置10と素子ホルダ11の間の熱膨張差を吸収し緩和することができる。
At this time, the
特許文献2に開示されている効率的な放熱構造の第2例は、第6図(b)に示すように、反射型電気光学装置10をベース部材である素子ホルダベース14に貼り付け、この素子ホルダベース14を伝熱性に優れた接着剤により放熱手段であるヒートシンク15に接合している。このとき、素子ホルダベース14は、反射型電気光学装置10の駆動基板を構成するシリコンの線膨張率に近いステンレス材料で構成され、ヒートシンク15は素子ホルダベース14よりも熱伝導率の優れたアルミニウム合金材料により構成されるものである。
しかしながら、特許文献1では、接着剤が硬化する際に生ずる反射型液晶表示セルの応力の抑制には効果があるが、この構造では反射型液晶表示セルの放熱が充分に行われず、近年要求が強い明るいプロジェクタを実現するための強力な光源からの光照射では温度が上昇しすぎて正常な動作ができなくなる問題を有している。
However, although
また、特許文献2の第1例では、素子ホルダベースが放熱部材を兼ねているため、素子ホルダベースに要求されるシリコン基板に近い線熱膨張係数と、放熱部材に要求される高い熱伝導性とを1種類の材料で安価なコストで実現するのは極めて困難であるという問題があり、第2例では、シリコン基板からの放熱が線熱膨張係数の近い素子ホルダベースを介して行われるが、素子ホルダベースの線膨張率をシリコン基板に近づけるためにステンレスなどの金属を使用するとステンレスの熱伝導率はアルミの10分の1以下と低いために全体の放熱能力が著しく低下する欠点を有するものである。
In the first example of
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたものであり、反射型液晶表示セルを固定する際の接着剤の硬化に伴う収縮により生ずる応力の発生をなくし、且つ反射型液晶表示セルの放熱が充分に行えると共に反射型液晶表示セルと放熱部材間の熱応力の発生を抑制できる構造を持った反射型液晶表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and eliminates the generation of stress caused by shrinkage caused by curing of the adhesive when fixing the reflective liquid crystal display cell, and the reflective liquid crystal display cell. An object of the present invention is to provide a reflective liquid crystal display device having a structure capable of sufficiently radiating heat and suppressing generation of thermal stress between the reflective liquid crystal display cell and the heat radiating member.
本発明は、上記課題を解決する手段として以下の(1)(2)に記載の構成からなる。すなわち、
(1)液晶層が透明基板とシリコン基板との間に封止された構造の反射型液晶表示セルと、前記反射型液晶表示セルを接着固定するセル固定部材と、前記反射型液晶表示セルの発熱を放熱させるための放熱部材とから構成された反射型液晶表示装置において、
前記反射型液晶表示セルは、前記透明基板が前記セル固定部材に形成された貫通孔を塞ぐように、前記透明基板の縁部が前記セル固定部材に接着固定される一方、
前記透明基板の下側に封止された液晶層と前記シリコン基板と前記シリコン基板の下面側に設けられた伝熱材とが前記貫通孔に収容配置され、前記伝熱材の下面側に設けられた放熱部材が前記セル固定部材にばね部材を介して固定して設けられたことを特徴とする反射型液晶表示装置を提供する。
(2)液晶層が透明基板とシリコン基板との間に封止された構造の反射型液晶表示セルと、前記反射型液晶表示セルを接着固定するセル固定部材と、前記反射型液晶表示セルの発熱を放熱させるための放熱部材とから構成された反射型液晶表示装置において、
前記反射型液晶表示セルは、前記液晶層の下側に設けられる前記シリコン基板が前記セル固定部材に形成された貫通孔を塞ぐように、前記シリコン基板の縁部が前記セル固定部材に接着固定される一方、
前記シリコン基板の下面側に設けられた伝熱材と前記伝熱材の下面側に設けられた放熱部材部の一部とが前記貫通孔に収容配置され、前記放熱部材部を前記セル固定部材にばね部材を介して固定して設けられたことを特徴とする反射型液晶表示装置を提供する。
The present invention includes the following configurations (1) and (2) as means for solving the above-described problems. That is,
(1) A reflection type liquid crystal display cell having a structure in which a liquid crystal layer is sealed between a transparent substrate and a silicon substrate, a cell fixing member for adhering and fixing the reflection type liquid crystal display cell, and the reflection type liquid crystal display cell In a reflective liquid crystal display device composed of a heat dissipating member for dissipating heat,
While the reflective liquid crystal display cell is bonded and fixed to the cell fixing member, the edge of the transparent substrate is closed so that the transparent substrate closes a through hole formed in the cell fixing member.
A liquid crystal layer sealed on the lower side of the transparent substrate, the silicon substrate, and a heat transfer material provided on the lower surface side of the silicon substrate are accommodated in the through hole and provided on the lower surface side of the heat transfer material. Provided is a reflection type liquid crystal display device in which the heat radiating member is fixed to the cell fixing member via a spring member.
(2) a reflective liquid crystal display cell having a structure in which a liquid crystal layer is sealed between a transparent substrate and a silicon substrate, a cell fixing member for adhering and fixing the reflective liquid crystal display cell, and the reflective liquid crystal display cell In a reflective liquid crystal display device composed of a heat dissipating member for dissipating heat,
In the reflective liquid crystal display cell, an edge of the silicon substrate is bonded and fixed to the cell fixing member so that the silicon substrate provided below the liquid crystal layer closes a through hole formed in the cell fixing member. While
The heat transfer material provided on the lower surface side of the silicon substrate and a part of the heat radiation member portion provided on the lower surface side of the heat transfer material are accommodated in the through hole, and the heat radiation member portion is disposed in the cell fixing member. A reflective liquid crystal display device is provided, which is fixed to a spring member via a spring member.
本発明にによれば、反射型液晶表示セルを固定するセル固定部材と反射型液晶表示セルが発生する熱を逃がす放熱部材とが独立しているので、夫々に相応しい特性の材料を用いることが可能となる。すなわち、セル固定部材は線膨張率および寸法安定性に着目した部材選定を、放熱部材は熱伝導率に着目した安価な部材選定を行うことができる。また、放熱部材は、伝熱材を介してバネの力で直接シリコン基板の下面に押し付けられている構造であるから、放熱部材とシリコン基板の間において、対向面に平行な方向には機械的な自由度が生まれるので、線膨張係数の差による熱応力は発生せずに効率的な放熱が可能となる反射型液晶表示装置が提供できる。 According to the present invention, since the cell fixing member for fixing the reflective liquid crystal display cell and the heat radiating member for releasing the heat generated by the reflective liquid crystal display cell are independent, it is possible to use materials having appropriate characteristics. It becomes possible. That is, the cell fixing member can select a member that focuses on the linear expansion coefficient and dimensional stability, and the heat radiating member can perform an inexpensive member selection that focuses on the thermal conductivity. Further, since the heat radiating member is structured to be pressed directly against the lower surface of the silicon substrate by the force of the spring through the heat transfer material, it is mechanical between the heat radiating member and the silicon substrate in a direction parallel to the facing surface. Therefore, a reflective liquid crystal display device capable of efficiently radiating heat without generating thermal stress due to a difference in linear expansion coefficient can be provided.
以下、本発明の各実施形態に係る反射型液晶表示装置について、図面を参照して説明する。図1は、本発明に係る反射型液晶表示装置の一実施例を示す構成図で、(a)は平面図、(b)はA−A断面図、(c)は側面図、(d)は下面図である。図2は、本発明に係る反射型液晶表示装置の構造で、図1より放熱効果を高める変形例の図、図3は、本発明に係る反射型液晶表示装置の構造で、図1と接着固定個所の異なる構成例の図である。 Hereinafter, a reflective liquid crystal display device according to each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a reflective liquid crystal display device according to the present invention, where (a) is a plan view, (b) is a cross-sectional view along AA, (c) is a side view, and (d). Is a bottom view. FIG. 2 is a view showing a structure of a reflective liquid crystal display device according to the present invention, which is a modified example in which the heat dissipation effect is enhanced as compared with FIG. 1. FIG. 3 is a view showing a structure of a reflective liquid crystal display device according to the present invention. It is a figure of the example of a different structure of a fixed part.
まず、図1を用いて本発明に係る反射型液晶表示装置の構成を説明する。なお、前記従来例と同じ名称の構成部材には同一符号を付してある。
同図(a)(b)(c)において、透明基板1とシリコン基板2、液晶層3で構成されている部分が一体化した反射型液晶表示セルである。この反射型液晶表示セルはセル固定部材4に固定されるが、本実施例では同図(c)に示すように、透明基板1の周辺部に接着剤8を用いて接着固定されている。
First, the configuration of a reflective liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structural member of the same name as the said prior art example.
In FIGS. 5A, 5B, and 5C, a reflection type liquid crystal display cell in which a portion composed of a
このような固定方法をとるために、セル固定部材4の中央にはシリコン基板2の外形よりもやや大きい略相似形の大きな貫通孔が形成されており、この貫通孔の中にシリコン基板2と液晶層3が入り込む形態となる。
反射型液晶表示セルを接着固定するために、透明基板1の少なくとも一対の対向する辺は、貫通孔の辺よりも長い形態になっており、透明基板1はセル固定部材4の上に乗る形で固定される。
In order to adopt such a fixing method, a large through hole having a substantially similar shape that is slightly larger than the outer shape of the
In order to bond and fix the reflective liquid crystal display cell, at least a pair of opposing sides of the
このとき、反射型液晶表示セルが固定されるセル固定部材4の材質は、できる限り透明基板1の線膨張率に近い材料とすることが好ましい。このように両者の線膨張率を近づけることにより反射型液晶表示セルの温度が上昇した際に発生する熱応力を最小限にとどめることができるので、従来発生していた熱応力によって生ずる透明基板1の複屈折やセルギャップの変動によって投射画像の品質が劣化する現象を防止できる。
At this time, the material of the
同様の理由で透明基板1の線膨張率はシリコン基板の線膨張率に近い材料が用いられるので、結局セル固定部材4の線膨張率はシリコン基板2の線膨張率にも近い材料ということになる。寸法安定性や化学的安定性なども考慮すると、セル固定部材4はエンジニアリングセラミックスと呼ばれる焼結材料が好適であり、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミなどが特に好適である。
For the same reason, a material whose linear expansion coefficient of the
次に、本実施例では、同図(b)に示すように、シリコン基板2の下面には伝熱材6を介して放熱部材5が取り付けられており、反射型液晶表示セルが発生する熱を逃がす構造になっている。ここで用いる放熱部材5には熱伝導率の大きいアルミニウムや銅などが好適である。
Next, in the present embodiment, as shown in FIG. 4B, a
また、伝熱材6には特に熱伝導率の大きいシリコングリス、あるいはシリコングリスに微細な金属粉を混入し熱伝導率を高めた材料などを用いる。この材料は機械的性質として弾性成分を持たないので、シリコン基板2と放熱部材5の間に線膨張率の大きな隔たりがあっても反射型液晶表示セルに放熱部材5に起因する熱応力は発生しない特徴がある。したがって、放熱部材5には前記したような放熱を優先した材質を使用できる。
しかし、伝熱材6は接着剤のように放熱部材5を保持する接着力はないので、本実施例では同図(c)(d)に示すように、4個所に板バネ7を用いて放熱部材5をシリコン基板2に押し付けるようにして保持する構造を採っている。
The
However, since the
以上詳記したように、本発明に係る実施例の構成においては、反射型液晶表示セルを固定するセル固定部材4と反射型液晶表示セルが発生する熱を逃がす放熱部材5とが独立しているので、夫々に相応しい特性の材料を用いることが可能となる。すなわち、セル固定部材4は線膨張率および寸法安定性に着目した部材選定を、放熱部材5は熱伝導率に着目した部材選定を行うことができる。
As described in detail above, in the configuration of the embodiment according to the present invention, the
また、放熱部材5は、主として粘性抵抗成分しか持たない伝熱材6を介してバネの力で直接シリコン基板2の下面に押し付けられている構造であるから、放熱部材5とシリコン基板2の間には対向面に平行な方向に機械的な自由度が生まれるので、線膨張係数の差による熱応力は発生せずに効率的な放熱が可能となる。
Further, since the
更に、本発明に係る構成によれば、図2に示すように、放熱部材5のフィン部分を任意に広げる形状を採ることができるので、放熱効果をより高める構造が可能となり、反射型液晶表示装置の安定性が向上する。
Furthermore, according to the configuration of the present invention, as shown in FIG. 2, the fin portion of the
本実施例では反射型液晶表示セルをセル固定部材4に固定する際の固定個所を透明基板1の周囲部で行っているが、本発明に係る構成はこれに限ることなく、図3に示すように、シリコン基板2の裏面の左右端部で行うことも可能である。これは、接着剤8の塗布個所が液晶層3の外側になるので、接着剤が硬化する際の収縮の影響を受けにくくなるからである。この構造により、反射型液晶表示セルの形状がすでに決まっていて透明基板1の形状を変えられない場合においても本発明の適用が可能である。
In the present embodiment, the fixing portion for fixing the reflective liquid crystal display cell to the
1…透明基板
2…シリコン基板
3…液晶層
4…セル固定部材
5…放熱部材
6…伝熱材
7…板バネ
8…接着剤
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記反射型液晶表示セルは、前記透明基板が前記セル固定部材に形成された貫通孔を塞ぐように、前記透明基板の縁部が前記セル固定部材に接着固定される一方、
前記透明基板の下側に封止された液晶層と前記シリコン基板と前記シリコン基板の下面側に設けられた伝熱材とが前記貫通孔に収容配置され、前記伝熱材の下面側に設けられた放熱部材が前記セル固定部材にばね部材を介して固定して設けられたことを特徴とする反射型液晶表示装置。 A reflective liquid crystal display cell having a structure in which a liquid crystal layer is sealed between a transparent substrate and a silicon substrate, a cell fixing member for adhering and fixing the reflective liquid crystal display cell, and heat dissipation from the reflective liquid crystal display cell In a reflection type liquid crystal display device composed of a heat dissipation member for
While the reflective liquid crystal display cell is bonded and fixed to the cell fixing member, the edge of the transparent substrate is closed so that the transparent substrate closes a through hole formed in the cell fixing member.
A liquid crystal layer sealed on the lower side of the transparent substrate, the silicon substrate, and a heat transfer material provided on the lower surface side of the silicon substrate are accommodated in the through hole and provided on the lower surface side of the heat transfer material. A reflection type liquid crystal display device, wherein the heat radiation member is fixed to the cell fixing member via a spring member.
前記反射型液晶表示セルは、前記液晶層の下側に設けられる前記シリコン基板が前記セル固定部材に形成された貫通孔を塞ぐように、前記シリコン基板の縁部が前記セル固定部材に接着固定される一方、
前記シリコン基板の下面側に設けられた伝熱材と前記伝熱材の下面側に設けられた放熱部材部の一部とが前記貫通孔に収容配置され、前記放熱部材部を前記セル固定部材にばね部材を介して固定して設けられたことを特徴とする反射型液晶表示装置。
A reflective liquid crystal display cell having a structure in which a liquid crystal layer is sealed between a transparent substrate and a silicon substrate, a cell fixing member for adhering and fixing the reflective liquid crystal display cell, and heat dissipation from the reflective liquid crystal display cell In a reflection type liquid crystal display device composed of a heat dissipation member for
In the reflective liquid crystal display cell, an edge of the silicon substrate is bonded and fixed to the cell fixing member so that the silicon substrate provided below the liquid crystal layer closes a through hole formed in the cell fixing member. While
The heat transfer material provided on the lower surface side of the silicon substrate and a part of the heat radiation member portion provided on the lower surface side of the heat transfer material are accommodated in the through hole, and the heat radiation member portion is disposed in the cell fixing member. A reflection-type liquid crystal display device, wherein the reflection-type liquid crystal display device is fixedly provided via a spring member.
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