JP2008089904A - 液晶装置、液晶装置の駆動方法、プロジェクタ及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化・複雑化を回避することができる液晶装置、液晶装置の駆動方法、プロジェクタ及び電子機器を提供すること。
【解決手段】液晶パネル１００を加熱及び冷却すると共に、当該加熱及び冷却を切替可能なペルチェ素子４０がヒートスプレッダ３０を介してこの液晶パネル１００に設けられているので、加熱装置と冷却装置とを別々に設けることなく、液晶パネル１００の加熱及び冷却を行うことができる。これにより、装置の大型化・複雑化を回避することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶装置、液晶装置の駆動方法、プロジェクタ及び電子機器に関する。

液晶テレビジョンや液晶プロジェクタに代表される液晶装置の分野では、静止画はもとより動画の画質向上が求められている。動画の画質向上のためには、液晶装置の応答速度を高くすることが不可欠である。近年では、応答速度の高いＯＣＢ（Optical Compensated Bend）モードの液晶装置が注目されている。

ＯＣＢモードの液晶装置は、初期状態と表示動作状態とで液晶分子の配向が変化するようになっている。初期状態では液晶分子の配向が２枚の基板間でスプレイ状に開くように規制される（スプレイ配向）。表示動作状態では液晶分子の配向が２枚の基板間で弓なりに曲がるように規制される（ベンド配向）。

ＯＣＢモードの液晶装置で画像表示や光変調を行う場合には、ベンド配向の状態で駆動電圧を印加する。ベンド配向の状態では、電圧を印加したときに液晶分子の配向が切り替わるまでの時間がＴＮモードやＳＴＮモードの場合に比べて短くなるので、液晶層の光透過率を短時間で変化させることができ、高速応答が可能となる。

ＯＣＢモードの液晶装置では、液晶分子の配向をスプレイ配向からベンド配向に変化させる際、ある閾値電圧以上の電圧を液晶層に印加する必要がある（初期転移操作）。初期転移操作が不十分な場合には、スプレイ配向からベンド配向への変化が不十分となり、表示不良が生じたり応答速度が低くなったりする。このベンド転移を電圧印加のみで誘起させるには、数秒〜数分程度の時間を要するので、実際には他の手段によって時間短縮を図る場合もある。例えば特許文献１に示すように、導電性透明フィルムなどの加熱装置を取り付けることによって液晶パネルを加熱する手法が記載されている。ベンド転移は温度が高いほど速く進行するため、加熱によって転移時間を短縮することができる。

一方、液晶テレビジョンのバックライトや液晶プロジェクタの光源などから液晶装置に光が入射すると液晶パネルの温度が上昇し、液晶分子が劣化してしまうという問題があるため、液晶パネルにファンなどの冷却装置を設ける場合がある（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００２−２５０９０９号公報 特開２００５−１６４９０８号公報

しかしながら、加熱装置と冷却装置とをそれぞれ別個に設ける場合、液晶装置が大型化・複雑化してしまうという問題がある。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、装置の大型化・複雑化を回避することができる液晶装置、液晶装置の駆動方法、プロジェクタ及び電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る液晶装置は、対向配置された一対の基板と前記一対の基板に挟持された液晶層とを有する液晶パネルを備え、前記液晶層の液晶分子の配向状態をスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示又は光変調を行う液晶装置であって、前記液晶パネルを加熱及び冷却すると共に、当該加熱及び冷却を切替可能な加熱冷却手段が前記液晶パネルに設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、液晶パネルを加熱及び冷却すると共に、当該加熱及び冷却を切替可能な加熱冷却手段がこの液晶パネルに設けられているので、加熱装置と冷却装置とを別々に設けることなく、液晶パネルの加熱及び冷却を行うことができる。これにより、装置の大型化・複雑化を回避することができる。

上記液晶装置は、前記加熱冷却手段がペルチェ素子であり、前記ペルチェ素子が前記液晶パネルの表示面の反対面に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、加熱冷却手段がペルチェ素子であるため、加熱・冷却の際の騒音が発生することは無い。また、従来のように加熱装置として導電性透明フィルムを用いる場合、液晶パネルの表示面に貼り付けるように設けるため、光が当該導電性透明フィルムによって吸収されてしまい、液晶パネルの光透過率が低下という問題があった。これに対して、本発明では、ペルチェ素子が液晶パネルの表示面の反対面に設けられているので、液晶パネルの光透過率を低下させることなく加熱・冷却を行うことができる。

上記液晶装置は、前記液晶パネルの画像が表示される表示領域の周辺領域のうち少なくとも一部にヒートスプレッダが設けられており、前記加熱冷却手段が前記ヒートスプレッダに設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、液晶パネルの画像が表示される表示領域の周辺領域のうち少なくとも一部にヒートスプレッダが設けられており、加熱冷却手段がこのヒートスプレッダを加熱及び冷却するように設けられているので、液晶パネルはヒートスプレッダを介して加熱・冷却されることになる。ヒートスプレッダを介することにより、液晶パネルを均一かつ効率的に加熱・冷却することができる。

上記液晶装置は、前記加熱冷却手段が、前記液晶パネルに設けられ、液体を流通させる流路と、前記流路に液体を流通させる手段と、前記液体を加熱及び冷却する手段とを有することを特徴とする。
本発明によれば、加熱冷却手段が、液晶パネルに設けられ液体を流通させる流路と、この流路に液体を流通させる手段と、この液体を加熱及び冷却する手段とを有するので、実際に液晶パネルを加熱・冷却する場合には、液晶パネルの近傍に流路のみが設けられていれば良いことになる。これにより、液晶パネルに対する他の構成要素の配置の制約が小さくなり、液晶装置全体としてより効率的な配置が可能となる。

上記液晶装置は、前記液晶分子の配向状態をベンド配向に転移するベンド転移の開始前に前記液晶パネルを加熱するように前記加熱冷却手段を制御すると共に、前記ベンド転移の終了前に前記液晶パネルを冷却するように切り替えて前記加熱冷却手段を制御する制御部を更に具備することを特徴とする。
本発明によれば、ベンド転移の開始前に液晶パネルが加熱され、ベンド転移の終了前に液晶パネルが冷却されることになる。加熱・冷却開始から液体の温度が変化するまでにはある程度の時間が必要になるが、本発明では、この必要時間を考慮して早めに加熱から冷却に切り替えることができるので、液晶パネルの温度が上昇し過ぎるのを抑えることができる。

上記液晶装置は、前記制御部が、前記液晶パネルが起動するのとほぼ同時に、前記液晶パネルに光を照射する光源を起動するように制御することを特徴とする。
本発明によれば、加熱冷却手段による加熱に加えて、光源からの光によっても液晶パネルを加熱することができるので、加熱に要する時間を短時間に抑えることができる。

本発明に係る液晶装置の駆動方法は、対向配置された一対の基板と前記一対の基板に挟持された液晶層とを有する液晶パネルを備え、前記液晶層の液晶分子の配向状態をスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示又は光変調を行う液晶装置の駆動方法であって、前記液晶パネルを加熱及び冷却すると共に、当該加熱及び冷却を切替可能な加熱冷却手段が前記液晶パネルに設けられており、前記液晶分子の配向状態をベンド配向に転移するベンド転移の開始前に前記液晶パネルを加熱するように前記加熱冷却手段を制御し、前記ベンド転移の終了前に前記液晶パネルを冷却するように前記加熱冷却手段を切り替えて制御することを特徴とする。
本発明によれば、ベンド転移の開始前に液晶パネルが加熱され、ベンド転移の終了前に液晶パネルが冷却されることになる。加熱・冷却開始から熱が移動するまでにはある程度の時差が必要になるが、本発明では、この時差を考慮して早めに加熱から冷却に切り替えることができるので、液晶パネルの温度が上昇し過ぎるのを抑えることができる。

本発明に係るプロジェクタは、上記の液晶装置を搭載したことを特徴とする。
本発明によれば、小型で装置構成の複雑でない液晶装置を搭載したので、コンパクトで設置スペースが小さくて済むプロジェクタを得ることができる。

本発明に係る電子機器は、上記の液晶装置を搭載したことを特徴とする。
本発明によれば、小型で装置構成の複雑でない液晶装置を搭載したので、小型で軽量な電子機器を得ることができる。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を図面に基づき説明する。以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
図１は、本実施形態に係る液晶装置１の全体構成を示す図である。
同図に示すように、液晶装置１は、液晶パネル１００と、ヒートスプレッダ３０と、ペルチェ素子４０と、ヒートシンク７０と、電圧源９０と、スイッチ部８０と、コントロールボックス６０とを主体として構成されている。

液晶パネル１００は、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）を画素スイッチング素子として用いたＴＦＴアクティブマトリクス方式のＯＣＢモード液晶パネルである。液晶パネル１００は、外光を反射して表示面１００ａに静止画や動画などの画像を表示する反射型の液晶パネルである。

図２（ａ）は液晶パネル１００の平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＨ−Ｈ線に沿った構成を示す図である。図３は液晶パネル１００の等価回路図である。
図２に示すように、本実施形態の液晶パネル１００は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とがシール材５２によって貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に液晶層５０が封入されている。液晶層５０は、正の誘電率異方性を有する液晶から構成されており、初期状態ではスプレイ配向、表示動作時にはベンド配向を呈するものとなっている。シール材５２の形成領域の内側の領域に、遮光性材料からなる遮光膜（周辺見切り）５３が形成されている。シール材５２の外側の周辺回路領域には、データ線駆動回路１０１および外部回路実装端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路１０４の間を接続するための複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板２０の角部においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材１０６が配設されている。

図３の等価回路図に示すように、液晶パネルの表示領域を構成すべくマトリクス状に配置された複数の画素には、画素電極９がそれぞれ形成されている。また、その画素電極９の側方には、当該画素電極９への通電制御を行う画素スイッチング素子であるＴＦＴ素子２９が形成されている。ＴＦＴ素子２９のソースには、データ線６ａが電気的に接続されている。各データ線６ａには画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが供給される。なお画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、各データ線６ａに対してこの順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線６ａに対してグループ毎に供給してもよい。

ＴＦＴ素子２９のゲートには、走査線３ａが電気的に接続されている。走査線３ａには、所定のタイミングでパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが供給される。なお、走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍは、各走査線３ａに対してこの順に線順次で印加される。また、ＴＦＴ素子２９のドレインには、画素電極９が電気的に接続されている。そして、走査線３ａから供給された走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍにより、スイッチング素子であるＴＦＴ素子２９を一定期間だけオン状態にすると、データ線６ａから供給された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが、各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれる。

液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極９と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防止するため、画素電極９と容量線３ｂとの間に蓄積容量２８が形成され、液晶容量と並列に接続されている。このように、液晶に電圧が印加されると、その電圧レベルにより液晶分子のベンド配向状態が変化する。これにより、液晶に入射した光が変調されて階調表示が可能となる。

図４は、ＯＣＢモードの液晶パネル１００における液晶の配向状態の説明図である。ＯＣＢモードの液晶パネル１００では、その初期状態（非動作時）において、図４（ａ）に示すように液晶分子５１の配向がスプレイ状に開いた状態（スプレイ配向）になっており、表示動作時には、図４（ｂ）に示すように液晶分子５１の配向が弓なりに曲がった状態（ベンド配向）になる。

図１に戻って、ヒートスプレッダ３０は、例えば銅やアルミニウム等の熱伝導性及び光反射率の高い金属からなる板状の熱伝導部材であり、液晶パネル１００の表示面１００ａの反対面１００ｂに例えば熱伝導グリスなどを介して接触するように設けられている。ヒートスプレッダ３０は、液晶パネル１００に接触する接触面３０ａが平坦に設けられている。接触面３０ａの面積は、液晶パネル１００の表示面１００ａの面積よりも大きくなっている。ヒートスプレッダ３０は、反射型表示を行う液晶パネル１００の反射面も兼ねている。

ペルチェ素子４０は、面４０ａがヒートスプレッダ３０のうち上記の接触面３０ａの反対面３０ｂに接触すると共に面４０ｂがヒートシンク７０に接触するように設けられている。面４０ａ及び面４０ｂは、例えば熱伝導グリスなどを介して接触されている。ペルチェ素子４０は、ヒートスプレッダ３０を介して液晶パネル１００を加熱・冷却する加熱冷却手段を構成している。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、ペルチェ素子４０の構成を模式的に示す図である。
ペルチェ素子４０は、半導体層４１と金属電極４２とを主体として構成されている。半導体層４１は、Ｐ型半導体層４１ｐとＮ型半導体層４１ｎとが交互に配列されてなる。金属電極４２は、Ｐ型半導体層４１ｐとＮ型半導体層４１ｎとが交互に接続されるように半導体層４１を直列に接続している。

図５（ａ）に示すように、図中右端のＰ型半導体層４１ｐ側をプラスとし、図中左端のＮ型半導体層４１ｎ側をマイナスとして電圧を印加すると、面４０ａ側が加熱され、面４０ｂ側が冷却される。図５（ｂ）に示すように、図中右端のＰ型半導体層４１ｐ側をマイナスとし、図中左端のＮ型半導体層４１ｎ側をプラスとして電圧を印加すると、面４０ａ側が冷却され、面４０ｂ側が加熱される。このように、ペルチェ素子４０に印加する電圧の向きを切り替えることによって、面４０ａ側に接触するヒートスプレッダ３０を加熱したり冷却したりすることができる。

図１に戻って、ヒートシンク７０は、例えばヒートスプレッダ３０と同様に銅やアルミニウム等の熱伝導性の高い金属からなる放熱部材である。ヒートシンク７０は、ペルチェ素子４０の面４０ｂに接触する接触面７０ａが平坦に設けられており、接触面７０ａの反対面側には櫛歯状の凸部７０ｂが設けられている。この凸部７０ｂによって表面積を大きくし放熱効率を高めている。

電圧源９０のプラス極側には配線９１が接続されており、電圧源９０のマイナス極側には配線９２が接続されている。配線９１及び配線９２はスイッチ部８０に接続されている。スイッチ部８０は、第１スイッチ部８１と第２スイッチ部８２とを有している。第１スイッチ部８１にはスイッチＳ１とスイッチＳ２とが設けられており、第１スイッチ部８１にはスイッチＳ３とスイッチＳ４とが設けられている。

第１スイッチ部８１では、配線９１に接続された電極８３をスイッチＳ１及びスイッチＳ２に切り替えて接続することができるようになっている。第２スイッチ部８２では、配線９２に接続された電極８４をスイッチＳ３及びスイッチＳ４に切り替えて接続することができるようになっている。電極８３がスイッチＳ１に接続され電極８４がスイッチＳ３に接続されているときにはペルチェ素子４０の面４０ａ側が加熱され、電極８３がスイッチＳ２に接続され電極８４がスイッチＳ４に接続されているときにはペルチェ素子４０の面４０ａ側が冷却されるようになっている。

コントロールボックス６０は、例えば液晶パネル１００の外部回路実装端子１０２及びスイッチ部８０に接続されている。コントロールボックス６０は、液晶パネル１００の外部回路実装端子１０２を介して液晶パネル１００に制御信号を供給する。また、コントロールボックス６０は、第１スイッチ部８１に設けられた電極８３をスイッチＳ１とスイッチＳ２とで切り替えて接続するよう制御すると共に、第２スイッチ部８２に設けられた電極８４をスイッチＳ３とスイッチＳ４とで切り替えて接続するよう制御する。

次に、上記のように構成された液晶装置１の駆動方法を説明する。ここでは、液晶装置１が例えばプロジェクタなどの投射型表示装置に搭載される場合を例に挙げて説明する。この場合、図１に破線で示した光源１５０から光が照射され、この光を液晶パネルによって変調して投射することで例えば図示しないスクリーンに画像が表示されることになる。光源１５０のオン・オフの制御については、例えば上述したコントロールボックス６０によって行われる。

図６は、投射型表示装置の駆動の一例を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、主電源をオンにしてからスイッチ部８０を接続し、その後でベンド転移を開始する場合の駆動を説明するものである。
同図に示すように、主電源をオンにしたとき、コントロールボックス６０は光源１５０がオンになるように制御する。同時に、コントロールボックス６０は、第１スイッチ部８１の電極８３がスイッチＳ１に接続され、第２スイッチ部８２の電極８４がスイッチＳ３に接続されるように、スイッチ部８０を制御する。この制御により、光源１５０から液晶パネル１００に光が照射されると共にペルチェ素子４０の面４０ａがヒートスプレッダ３０を加熱することになる。光源１５０からの光とヒートスプレッダ３０からの熱とによって液晶パネル１００の温度が上昇する。

主電源をオンにしてから所定の時間が経過したら、コントロールボックス６０は、液晶パネル１００の液晶層５０に所定の電圧が印加されるように液晶パネル１００に制御信号を供給する。この制御により、ベンド転移が開始される。

ベンド転移が開始されてから所定の時間が経過したら、コントロールボックス６０は、第１スイッチ部８１の電極８３の接続をスイッチＳ１からスイッチＳ２に切り替えると共に、第２スイッチ部８２の電極８４の接続をスイッチＳ３からスイッチＳ４に切り替えるように制御する。この制御により、ペルチェ素子４０の面４０ａが加熱から冷却に切り替わり、ヒートスプレッダ３０が冷却される。冷却されたヒートスプレッダ３０を介して液晶パネル１００が冷却される。

スイッチ部８０の接続を切り替えた後、コントロールボックス６０は、液晶パネル１００の液晶層５０に印加されていたベンド転移の電圧を解除する。この制御により、ベンド転移が終了する。ベンド転移が終了したら、コントロールボックス６０は、液晶パネル１００に画像信号が供給されるように制御する。この制御により、液晶パネル１００が光変調を行い、スクリーンに画像が表示される。

図７は、投射型表示装置の駆動の他の例を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、主電源をオンにする前にスイッチ部８０を接続した状態で待機し、主電源をオンにすると同時にベンド転移を開始する場合の駆動を説明するものである。
同図に示すように、待機状態において、コントロールボックス６０は、第１スイッチ部８１の電極８３がスイッチＳ１に接続され、第２スイッチ部８２の電極８４がスイッチＳ３に接続されるように、スイッチ部８０を制御する。この制御により、ペルチェ素子４０の面４０ａがヒートスプレッダ３０を加熱した状態で待機することになる。

この状態で主電源をオンにすると、コントロールボックス６０は、液晶パネル１００の液晶層５０に所定の電圧が印加されるように液晶パネル１００に制御信号を供給する。同時に、コントロールボックス６０は、光源１５０がオンになるように制御する。この制御により、光源１５０から液晶パネル１００に光が照射されると共に、液晶パネル１００においてはベンド転移が開始される。

主電源をオンにしてから所定の時間が経過したら、コントロールボックス６０は、第１スイッチ部８１の電極８３の接続をスイッチＳ１からスイッチＳ２に切り替えると共に、第２スイッチ部８２の電極８４の接続をスイッチＳ３からスイッチＳ４に切り替えるように制御する。この制御により、ペルチェ素子４０の面４０ａが加熱から冷却に切り替わり、ヒートスプレッダ３０を介して液晶パネルが冷却される。

スイッチ部８０の接続を切り替えた後、コントロールボックス６０は、液晶パネル１００の液晶層５０に印加されていたベンド転移の電圧を解除する。この制御により、ベンド転移が終了する。ベンド転移が終了したら、コントロールボックス６０は、液晶パネル１００に画像信号が供給されるように制御する。この制御により、液晶パネル１００が光変調を行い、スクリーンに画像が表示される。

本実施形態によれば、液晶パネル１００を加熱及び冷却すると共に、当該加熱及び冷却を切替可能なペルチェ素子４０がヒートスプレッダ３０を介してこの液晶パネル１００に設けられているので、加熱装置と冷却装置とを別々に設けることなく、液晶パネル１００の加熱及び冷却を行うことができる。これにより、装置の大型化・複雑化を回避することができる。

また、本実施形態によれば、液晶パネル１００に設けられる加熱冷却手段がペルチェ素子４０であるため、加熱・冷却の際の騒音が発生することは無い。また、従来のように加熱装置として導電性透明フィルムを用いる場合、液晶パネルの表示面に貼り付けるように設けるため、光が当該導電性透明フィルムによって吸収されてしまい、液晶パネルの光透過率が低下という問題があった。これに対して、本実施形態では、ペルチェ素子４０が液晶パネル１００の表示面１００ａの反対面１００ｂに設けられているので、液晶パネル１００の光透過率を低下させることなく加熱・冷却を行うことができる。

また、本実施形態によれば、ベンド転移を開始する前に液晶パネル１００が加熱され、ベンド転移の終了前に液晶パネル１００が冷却されるように制御することとした。加熱・冷却開始から液晶パネル１００の温度が変化するまでにはある程度の時間が必要になるが、本発明では、この時差を考慮して早めに加熱から冷却に切り替えることができるので、液晶パネル１００の温度が上昇し過ぎるのを抑えることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第１実施形態と同一の構成要素については、その説明を省略する。本実施形態では、加熱冷却手段の構成が第１実施形態とは異なっているので、かかる点を中心に説明する。

図８は、本実施形態に係る液晶装置２０１の全体構成を模式的に示す図である。図９は、液晶装置２０１のうち液晶パネル２００の近傍の構成を示す図であり、図９（ａ）が正面図、図９（ｂ）が側面図である。
図８に示すように、液晶装置２０１は、液晶パネル２００と、ヒートスプレッダ２３０と、ペルチェ素子２４０と、ヒートシンク２７０と、スイッチ部２８０と、電圧源２９０と、コントロールボックス２６０とを主体として構成されている。液晶パネル２００は、第１実施形態と同様、ＯＣＢモードの液晶パネルが用いられており、第１実施形態における液晶パネル１００とほぼ同一の構成になっている。

本実施形態では、液晶パネル２００は、光源からの光を透過する透過型の液晶パネルとして用いられる。図８、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、液晶パネル２００の中央部には、表示や光変調を行う表示変調領域２００ａが設けられている。
ヒートスプレッダ２３０は、例えば銅やアルミニウム等の金属からなり、液晶パネル２００の周辺領域、すなわち、表示変調領域２００ａの外側の領域を覆って保持するフレーム部２３０ａと、ペルチェ素子２４０が接触するための接触部２３０ｂとが設けられている。

フレーム部２３０ａは開口部２３０ｃを有しており、液晶パネル２００の表示変調領域２００ａを露出するようになっている。図８及び図９（ａ）に示すように、接触部２３０ｂの幅（液晶パネル２００の長手方向と同一方向の寸法）がフレーム部２３０ａの幅よりも広くなるように設けられている。図９（ｂ）に示すように、接触部２３０ｂは、フレーム部２３０ａに対して、光の透過する方向と同一方向に張り出すように設けられている。このように、接触部２３０ｂの表面積を大きくすることにより、熱容量が大きくなるように構成されている。

ペルチェ素子２４０は、一方の面がヒートスプレッダ３００の接触部２３０ｂに接触し、他方の面がヒートシンク２７０に接触するように配置されている。第１実施形態と同様、ペルチェ素子２４０にはスイッチ部２８０を介して電圧源２９０が電気的に接続されており、スイッチ部２８０にはコントロールボックス２６０が接続されている。

このように、本実施形態によれば、液晶パネル２００の画像が表示される表示変調領域２００ａの周辺領域のうち少なくとも一部にヒートスプレッダ２３０が設けられており、加熱冷却手段としてのペルチェ素子２４０がこのヒートスプレッダ２３０を加熱及び冷却するように設けられているので、液晶パネル２００はヒートスプレッダ２３０を介して加熱・冷却されることになる。ヒートスプレッダ２３０を介することにより、液晶パネル２００を均一に加熱・冷却することができる。しかも、ヒートスプレッダ２３０が表示変調領域２００ａを露出するように設けられているので、透過型の液晶装置においても適用が可能となる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第１実施形態と同一の構成要素については、その説明を省略する。本実施形態では、加熱冷却手段の構成及び液晶装置の駆動方法が第１実施形態とは異なっているので、かかる点を中心に説明する。

図１０は、本実施形態に係る液晶装置３０１の構成を模式的に示す図である。
同図に示すように、液晶装置３０１は、液晶パネル３００と、ヒートスプレッダ３３０と、液体流通機構３１０と、ペルチェ素子３４０と、ヒートシンク３７０と、ファン３２０と、スイッチ部３８０と、電圧源３９０と、コントロールボックス３６０とを主体として構成されている。

液晶パネル３００は、第１実施形態と同様、ＯＣＢモードの液晶パネルが用いられており、第１実施形態における液晶パネル１００とほぼ同一の構成になっている。ヒートスプレッダ３００は、例えば銅やアルミニウム等の金属からなり、液晶パネル３００の表示変調領域３００ａの周辺領域を覆うように液晶パネル３００を保持している。

液体流通機構３１０は、リザーブタンク３１１と、流路３１２と、マイクロポンプ３１３とを有している。リザーブタンク３１１は、流路３１２を流れる液体を供給する液体供給源である。流路３１２は、例えばヒートスプレッダ３３０と同様の材料、銅やアルミニウム等の金属からなり、液体が流通可能となるように管状に設けられている。流路３１２は、ヒートスプレッダ３３０の内部を通るように設けられており、リザーブタンク３１１とヒートスプレッダ３３０内とを接続している。マイクロポンプ３１３は、流路３１２上に設けられており、リザーブタンク３１１とヒートスプレッダ３３０内との間に液体を循環させることができるようになっている。

ペルチェ素子３４０は、リザーブタンク３１１に面３４０ａが接触するように配置されており、リザーブタンク３１１を介して流路３１２内の液体を加熱・冷却できるようになっている。ヒートシンク３７０は、ペルチェ素子３４０の面３４０ｂ（面３４０ａの反対面）に接触するように設けられており、放熱を効率的に行うための凸部３７０ａが設けられている。

ファン３２０は、ヒートシンク３７０の凸部３７０ａの先端部分に設けられており、ヒートシンク３７０の凸部３７０ａに気体を送ることによりヒートシンク３７０を冷却可能になっている。このファン３２０の回転数は、従来の液晶パネル冷却に用いられたファンの回転数に比べて極めて低い値にすることができるので、騒音の発生が少なくて済むようになっている。スイッチ部３８０、電圧源３９０の構成及び接続関係については第１実施形態と同様になっているため、ここでは詳細な説明を省略する。

コントロールボックス３６０は、第１実施形態と同様、例えば液晶パネル３００の外部回路実装端子（図示しない）、スイッチ部３８０、マイクロポンプ３１３に接続されている。コントロールボックス３６０は、第１スイッチ部３８１に設けられた電極３８３をスイッチＳ１とスイッチＳ２とで切り替えて接続するよう制御すると共に、第２スイッチ部３８２に設けられた電極３８４をスイッチＳ３とスイッチＳ４とで切り替えて接続するよう制御する。また、コントロールボックス３６０は、マイクロポンプの駆動のオン・オフを制御する。

次に、上記のように構成された液晶装置３０１の駆動方法を説明する。ここでは、第１実施形態と同様、液晶装置３０１が例えばプロジェクタなどの投射型表示装置に搭載される場合を例に挙げて説明する。この場合、図１０に破線で示した光源３５０から光が照射され、この光を液晶パネルによって変調して投射することで図示しないスクリーンに画像が表示されることになる。光源３５０のオン・オフの制御については、例えば上述したコントロールボックス３６０によって行われる。

図１１は、投射型表示装置の駆動の一例を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、主電源をオンにしてからスイッチ部３８０を接続し、その後でベンド転移を開始する場合の駆動を説明するものである。
同図に示すように、主電源をオンにしたとき、コントロールボックス３６０は光源３５０がオンになるように制御する。同時に、コントロールボックス３６０は、第１スイッチ部３８１の電極３８３がスイッチＳ１に接続され、第２スイッチ部３８２の電極３８４がスイッチＳ３に接続されるように、スイッチ部３８０を制御する。また、これらと同時にマイクロポンプ３１３をオンにする。

この制御により、光源３５０から液晶パネル３００に光が照射され、ペルチェ素子３４０の面３４０ａがリザーブタンク３１１を加熱すると共に、液体が流路３１２内を流通する。リザーブタンク３１１を加熱することで当該リザーブ内の液体が加熱され、加熱された液体が流路３１２を流通してヒートスプレッダ３３０を加熱する。結果として、光源３５０からの光とヒートスプレッダ３３０からの熱とによって液晶パネル３００の温度が上昇する。

主電源をオンにしてから所定の時間が経過したら、コントロールボックス３６０は、液晶パネル３００の液晶層に所定の電圧が印加されるように、液晶パネル３００に制御信号を供給する。同時に、コントロールボックス３６０は、スイッチ部３８０を制御して、第１スイッチ部３８１の電極３８３の接続をスイッチＳ１からスイッチＳ２に切り替えると共に、第２スイッチ部３８２の電極３８４の接続をスイッチＳ３からスイッチＳ４に切り替える。この制御により、ベンド転移が開始されると共に、リザーブタンク３１１が冷却される。一旦加熱された液体を冷却するにはある程度の時間が必要であるため、リザーブタンク３１１が冷却されてから流路３１２を流通する液体が冷却されるまでの間には時差が生じる。すなわち、このときには流路３１２を流れる液体はまだ加熱された状態のままになっている。

ベンド転移が開始されてから所定の時間が経過したら、コントロールボックス３６０は、液晶パネル３００の液晶層に印加されていたベンド転移の電圧を解除するように液晶パネル３００に制御信号を供給する。この制御により、ベンド転移が終了する。ベンド転移を終了したら、コントロールボックス３６０は、液晶パネル１００に画像信号が供給されるように制御する。この制御により、液晶パネル１００が光変調を行い、スクリーンに画像が表示される。また、流路３１２を流通する液体は、ペルチェ素子３４０の冷却作用によって徐々にされ、ヒートスプレッダ３３０を冷却する。液晶パネル３００はヒートスプレッダ３３０を介して冷却される。

図１２は、投射型表示装置の駆動の他の例を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、主電源をオンにする前にスイッチ部３８０を接続した状態で待機し、主電源をオンにすると同時にベンド転移を開始する場合の駆動を説明するものである。
同図に示すように、待機状態において、コントロールボックス３６０は、第１スイッチ部３８１の電極３８３がスイッチＳ１に接続され、第２スイッチ部８２の電極８４がスイッチＳ３に接続されるように制御する。この制御により、ペルチェ素子４０の面４０ａがリザーブタンク３１１を加熱した状態で待機することになる。

この状態で主電源をオンにすると、コントロールボックス３６０は、液晶パネル３００の液晶層に所定の電圧が印加されるように液晶パネル３００に制御信号を供給する。同時に、コントロールボックス３６０は、光源３５０がオンになるように制御する。また、これらと同時に、コントロールボックス３６０は、第１スイッチ部３８１の電極３８３の接続をスイッチＳ１からスイッチＳ２に切り替えると共に、第２スイッチ部３８２の電極３８４の接続をスイッチＳ３からスイッチＳ４に切り替えるように制御する。この制御により、光源３５０から液晶パネル３００に光が照射され、液晶パネル３００においてはベンド転移が開始されると共に、リザーブタンク３１１が冷却される。一旦加熱された液体を冷却するにはある程度の時間が必要であるため、リザーブタンク３１１が冷却されてから流路３１２を流通する液体が冷却されるまでの間には時差が生じる。すなわち、この時間は液体はまだ加熱された状態にある。

主電源をオンにしてから所定の時間が経過したら、コントロールボックス３６０は、液晶パネル３００の液晶層に印加されていたベンド転移の電圧を解除する。この制御により、ベンド転移が終了する。ベンド転移を終了したら、コントロールボックス６０は、液晶パネル１００に画像信号が供給されるように制御する。この制御により、液晶パネル１００が光変調を行い、スクリーンに画像が表示される。また、流路３１２を流通する液体は、ペルチェ素子３４０の冷却作用によって徐々にされ、ヒートスプレッダ３３０を冷却する。液晶パネル３００はヒートスプレッダ３３０を介して冷却される。

このように、本実施形態によれば、加熱冷却手段として、液体を流通させる流路３１２と、この流路３１２に液体を流通させるマイクロポンプ３１３と、この液体を供給するリザーブタンク３１１を加熱及び冷却するペルチェ素子３４０とを有するので、実際に液晶パネル３００を加熱・冷却する場合には、液晶パネル３００の近傍に流路３１２のみが設けられていれば良いことになる。これにより、液晶パネル３００に対する他の構成要素の配置の制約が小さくなり、液晶装置３０１全体としてより効率的な配置が可能となる。

また、本実施形態によれば、ベンド転移の開始前に液晶パネル３００が加熱され、ベンド転移の開始と同時に液晶パネル３００が冷却されることになる。特に液体の場合は加熱・冷却開始から温度が変化するまでには上記第１実施形態、第２実施形態の場合に比べてある程度長い時間が必要になるが、本実施形態では、この必要時間を考慮してベンド転移の開始時に加熱から冷却に切り替えることとしたので、液晶パネル３００の温度が上昇し過ぎるのを抑えることができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態を説明する。本実施形態では、上記の液晶装置を光変調手段として備えた投射型表示装置（プロジェクタ）４００の構成について、図１３を参照して説明する。図１３は、上記実施形態の液晶装置を光変調装置として用いたプロジェクタ４００の要部を示す概略構成図である。図１３において、４１０は光源、４１３、４１４はダイクロイックミラー、４１５、４１６、４１７は反射ミラー、４１８は入射レンズ、４１９はリレーレンズ、４２０は出射レンズ、４２２、４２３、４２４は液晶光変調装置、４２５はクロスダイクロイックプリズム、４２６は投写レンズを示す。

光源４１０はメタルハライド等のランプ４１１とランプの光を反射するリフレクタ４１２とからなる。青色光、緑色光反射のダイクロイックミラー４１３は、光源４１０からの光束のうちの赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー４１７で反射されて、上述の本発明の一例たる液晶装置を備えた赤色光用液晶光変調装置４２２に入射される。

一方、ダイクロイックミラー４１３で反射された色光のうち緑色光は緑色光反射のダイクロイックミラー４１４によって反射され、上述の本発明の一例たる液晶装置を備えた緑色光用液晶光変調装置４２３に入射される。なお、青色光は第２のダイクロイックミラー４１４も透過する。青色光に対しては、光路長が緑色光、赤色光と異なるのを補償するために、入射レンズ４１８、リレーレンズ４１９、出射レンズ４２０を含むリレーレンズ系からなる導光手段４２１が設けられ、これを介して青色光が上述の本発明の一例たる液晶装置を備えた青色光用液晶光変調装置４２４に入射される。

各光変調装置により変調された３つの色光はクロスダイクロイックプリズム４２５に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投写光学系である投写レンズ４２６によってスクリーン４２７上に投写され、画像が拡大されて表示される。
本実施形態によれば、小型で装置構成の複雑でない液晶装置１〜３０１を搭載したので、コンパクトで設置スペースが小さくて済むプロジェクタ４００を得ることができる。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態を説明する。本実施形態では携帯電話を例に挙げて説明する。
図１４は、携帯電話５００の全体構成を示す斜視図である。
携帯電話５００は、筺体５０１、複数の操作ボタンが設けられた操作部５０２、画像や動画、文字等を表示する表示部５０３を主体として構成されている。表示部５０３には、上記第６実施形態に係る液晶装置１〜３０１が搭載される。
このように、本実施形態では、小型で装置構成の複雑でない液晶装置１〜３０１を搭載したので、小型で軽量な表示部を有する電子機器を得ることができる。

上記各実施の形態の液晶表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、小型で軽量な表示部とすることが可能になっている。
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
上記第１実施形態では、主電源をオンにした後でベンド転移を開始するように説明したが、例えば主電源をオンにすると同時にベンド転移を開始するように制御しても勿論構わない。

本発明の第１実施形態に係る液晶装置の構成を示す図。 本実施形態に係る液晶パネルの構成を示す図。 本実施形態に係る液晶パネルの等価回路図。 ＯＣＢモードの液晶パネルの動作を示す図。 ペルチェ素子の構成を示す図。 本実施形態に係る液晶装置の駆動を示すタイミングチャート。 同、タイミングチャート。 本発明の第２実施形態に係る液晶装置の構成を示す図。 本実施形態に係る液晶装置の構成を示す図。 本発明の第３実施形態に係る液晶装置の構成を示す図。 本実施形態に係る液晶装置の駆動を示すタイミングチャート。 同、タイミングチャート。 本発明の第４実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図。 本発明の第５実施形態に係る携帯電話の構成を示す図。

符号の説明

１、２０１、３０１…液晶装置 ３０、２３０、３３０…ヒートスプレッダ ４０、２４０、３４０…ペルチェ素子 ６０、２６０、３６０…コントロールボックス ７０、２７０、３７０…ヒートシンク ８０、２８０、３８０…スイッチ部 ９０、２９０、３９０…電圧源 １００、２００、３００…液晶パネル １５０、２５０、３５０…光源 ３１０…液体流通機構 ３１１…リザーブタンク ３１２…流路 ３１２…ヒートスプレッダ ３１３…マイクロポンプ ３２０…ファン ４００…プロジェクタ ５００…携帯電話

Claims (9)

1. 対向配置された一対の基板と前記一対の基板に挟持された液晶層とを有する液晶パネルを備え、前記液晶層の液晶分子の配向状態をスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示又は光変調を行う液晶装置であって、
   前記液晶パネルを加熱及び冷却すると共に、当該加熱及び冷却を切替可能な加熱冷却手段が前記液晶パネルに設けられている
   ことを特徴とする液晶装置。
2. 前記加熱冷却手段がペルチェ素子であり、
   前記ペルチェ素子が前記液晶パネルの表示面の反対面に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記液晶パネルの画像が表示される表示領域の周辺領域のうち少なくとも一部にヒートスプレッダが設けられており、
   前記加熱冷却手段が前記ヒートスプレッダを加熱及び冷却するように設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
4. 前記加熱冷却手段が、
   前記液晶パネルに設けられ、液体を流通させる流路と、
   前記流路に液体を流通させる手段と、
   前記液体を加熱及び冷却する手段と
   を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
5. 前記液晶分子の配向状態をベンド配向に転移するベンド転移の開始前に前記液晶パネルを加熱するように前記加熱冷却手段を制御すると共に、前記ベンド転移の終了前に前記液晶パネルを冷却するように切り替えて前記加熱冷却手段を制御する制御部を更に具備することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項に記載の液晶装置。
6. 前記制御部が、
   前記液晶パネルが起動するのとほぼ同時に、前記液晶パネルに光を照射する光源を起動するように制御する
   ことを特徴とする請求項５に記載の液晶装置。
7. 対向配置された一対の基板と前記一対の基板に挟持された液晶層とを有する液晶パネルを備え、前記液晶層の液晶分子の配向状態をスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示又は光変調を行う液晶装置の駆動方法であって、
   前記液晶パネルを加熱及び冷却すると共に、当該加熱及び冷却を切替可能な加熱冷却手段が前記液晶パネルに設けられており、
   前記液晶分子の配向状態をベンド配向に転移するベンド転移の開始前に前記液晶パネルを加熱するように前記加熱冷却手段を制御し、
   前記ベンド転移の終了前に前記液晶パネルを冷却するように前記加熱冷却手段を切り替えて制御する
   ことを特徴とする液晶装置の駆動方法。
8. 請求項１乃至請求項６のうちいずれか一項に記載の液晶装置を搭載したことを特徴とするプロジェクタ。
9. 請求項１乃至請求項６のうちいずれか一項に記載の液晶装置を搭載したことを特徴とする電子機器。

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