JP2018036447A - Display device and display apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、表示デバイス及び表示装置に関する。 The present invention relates to a display device and a display device.
近年では、小型の反射型液晶表示デバイス等の表示デバイスを用いて、画像を高コントラストで拡大投影するプロジェクタ等の表示装置が注目されている。光源から照射された照明光を表示デバイスで光変調して反射させることにより、スクリーン等に画像を拡大投影させることができる。 In recent years, a display device such as a projector that enlarges and projects an image with high contrast using a display device such as a small reflective liquid crystal display device has attracted attention. By illuminating the illumination light emitted from the light source with a display device and reflecting it, the image can be projected on a screen or the like.
画像を高コントラストで拡大投影させるためには、表示画像の外周領域の黒レベルを下げることが重要である。特許文献1には、表示デバイスの表示画素領域以外の領域を遮光板で遮光することが記載されている。
In order to enlarge and project an image with high contrast, it is important to lower the black level of the outer peripheral area of the display image.
画像を高コントラストで拡大投影するために、高エネルギの照明光が表示デバイスに照射される。高エネルギの照明光は遮光板にも照射される。高エネルギの照明光が照射されることにより、表示デバイス及び遮光板の温度は上昇する。また、近年では、表示デバイスの小型化及び高解像度により、表示デバイスを駆動させることで発生する熱も増大している。 In order to enlarge and project an image with high contrast, a display device is irradiated with high-energy illumination light. High energy illumination light is also applied to the light shielding plate. By irradiation with high-energy illumination light, the temperature of the display device and the light shielding plate rises. In recent years, the heat generated by driving the display device is increasing due to the miniaturization and high resolution of the display device.
従って、表示デバイスの温度は、照明光が照射されることにより発生する熱と、表示デバイスを駆動させることにより発生する熱と、遮光板から伝導される熱とによって上昇する。表示デバイスの温度上昇は、表示画像の品位を悪化させたり、表示デバイスの動作を不安定にさせたり、表示デバイスの寿命を短くさせたりする要因となる。 Therefore, the temperature of the display device rises due to heat generated by irradiation of illumination light, heat generated by driving the display device, and heat conducted from the light shielding plate. The increase in the temperature of the display device becomes a factor that deteriorates the quality of the display image, makes the operation of the display device unstable, and shortens the life of the display device.
本発明は、表示デバイスの温度上昇を従来よりも抑制することができる表示デバイス及び表示装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the display device and display apparatus which can suppress the temperature rise of a display device rather than before.
本発明は、画像を表示するための複数の画素で構成された表示画素領域を有する液晶表示素子と、前記液晶表示素子で発生した熱が伝導されるヒートシンクと、前記液晶表示素子の前記表示画素領域以外の領域を遮光する遮光部材とを備え、前記遮光部材と前記ヒートシンクとによって外周部が構成された筒状の通風路を有することを特徴とする表示デバイスを提供する。 The present invention provides a liquid crystal display element having a display pixel region composed of a plurality of pixels for displaying an image, a heat sink through which heat generated in the liquid crystal display element is conducted, and the display pixel of the liquid crystal display element There is provided a display device comprising: a light shielding member that shields light other than the region; and a cylindrical ventilation path having an outer peripheral portion constituted by the light shielding member and the heat sink.
また、本発明は、照明光を射出する光源と、前記照明光が照射される表示デバイスとを備え、前記表示デバイスは、複数の画素で構成され、前記照明光を画素毎に光変調させる表示画素領域を有する液晶表示素子と、前記液晶表示素子で発生した熱が伝導されるヒートシンクと、前記液晶表示素子の前記表示画素領域以外の領域を遮光する遮光部材とを備え、前記遮光部材と前記ヒートシンクとによって外周部が構成された筒状の通風路を有することを特徴とする表示装置を提供する。 In addition, the present invention includes a light source that emits illumination light and a display device that is irradiated with the illumination light, and the display device includes a plurality of pixels, and the illumination light is modulated for each pixel. A liquid crystal display element having a pixel region; a heat sink through which heat generated in the liquid crystal display element is conducted; and a light shielding member that shields a region other than the display pixel region of the liquid crystal display element; Provided is a display device characterized by having a cylindrical ventilation path whose outer peripheral portion is constituted by a heat sink.
本発明の表示デバイス及び表示装置によれば、表示デバイスの温度上昇を従来よりも抑制することができる。 According to the display device and the display device of the present invention, it is possible to suppress the temperature increase of the display device as compared with the conventional case.
図1〜図3を用いて、一実施形態の表示デバイス1の構成例を説明する。表示デバイス1として、反射型液晶表示デバイスを例に挙げて説明する。図1は表示デバイス1を表示画素領域14側から見た状態を示している。図2は表示デバイス1を分解した状態の各構成部を示している。図3は図1のA−Aで切断した表示デバイス1の断面を示している。
A configuration example of the
図1または図2に示すように、表示デバイス1は、液晶表示ユニット10と、ヒートシンク20と、遮光部材30と、断熱部材40とを備える。液晶表示ユニット10は、液晶表示素子11と、フレキシブル配線板12と、コネクタ13とを有する。
As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the
液晶表示素子11は、画像を表示するための複数の画素で構成された表示画素領域14を有する。液晶表示素子11としてLCOS(Liquid Crystal On Silicon)素子を用いてもよい。液晶表示素子11とコネクタ13とはフレキシブル配線板12を介して電気的に接続されている。
The liquid
外部からコネクタ13及びフレキシブル配線板12を介して液晶表示素子11を駆動することにより、表示画素領域14に照射された照明光L1は、画素毎に光変調されて反射し、画像光L2となる。
By driving the liquid
ヒートシンク20には、照明光L1が液晶表示素子11に照射されることにより発生する熱、及び、液晶表示素子11を駆動させることにより発生する熱が伝導される。ヒートシンク20は、液晶表示素子11から伝導された熱を外部へ放出することにより、液晶表示素子11の温度上昇を抑制する。ヒートシンク20は、凹部21と、凸部22と、放熱フィン23とを有する。凸部22には例えば円柱状の位置決めピン24が形成されている。
Heat generated by the illumination light L1 being applied to the liquid
ヒートシンク20の材料としてアルミニウム合金(例えばA6063(材料記号))を使用してもよい。A6063は、マグネシウムとケイ素とを含有するアルミニウム合金であり、入手しやすく、被切削性が良好である。A6063の熱伝導率は220W/(m×℃)である。
An aluminum alloy (for example, A6063 (material symbol)) may be used as the material of the
例えば、液晶表示素子11の外周面とヒートシンク20の凹部21の内周面とを位置決めすることにより、液晶表示素子11とヒートシンク20とを精度よく位置合わせすることができる。フレキシブル配線板12は、押さえ板2がフレキシブル配線板12を介してヒートシンク20に螺子3で固定されることにより、ヒートシンク20に固定される。
For example, the liquid
遮光部材30は、位置決め孔31と、開口部32とを有する。遮光部材30は、開口部APa,APbが形成された筒形状を有する。遮光部材30は、照明光L1が照射されることによって発生する熱を効率的に放出できるように、熱伝導率が高く、薄板材により形成されていることが好ましい。遮光部材30の材料としてアルミニウム系材料(例えばA1050(材料記号))を使用してもよい。A1050は、板厚が0.1mm単位で入手可能であり、熱伝導率は230W/(m×℃)である。遮光部材30の厚さは例えば0.5mmである。
The
遮光部材30は、断熱部材40よりも高い熱伝導率を有するものであれば、他の材料であってもよい。遮光部材30の材料として、例えば入手が容易なアルミニウム系材料のA5052(材料記号)を使用する場合、A5052の熱伝導率は138W/(m×℃)である。後述するように断熱部材40の材料としてSUS304(材料記号)を使用する場合、SUS304の熱伝導率は167W/(m×℃)である。即ち、遮光部材30の材料であるA1050及びA5052の熱伝導率は、断熱部材40の材料であるSUS304の熱伝導率よりも小さい。
As long as the
遮光部材30の断熱部材40との接触面を、例えばエンボス処理等の表面処理により凹凸形状にしてもよい。遮光部材30の表面を凹凸形状にすることにより、断熱部材40との接触面積を減らすことができるので、遮光部材30から断熱部材40への熱伝導を抑えることができる。
You may make the contact surface with the
断熱部材40は、位置決め孔41と、開口部42とを有する。断熱部材40の厚さは例えば0.2mmである。断熱部材40は、遮光部材30と液晶表示素子11との間に介在している。断熱部材40が厚いと、遮光部材30と液晶表示素子11との間隔が広くなるため、不要光が液晶表示素子11に入射しやすくなる。一方、断熱部材40が薄いと、断熱部材40を取り扱うときの作業性が悪化する。これらの兼ね合いにより断熱部材40の厚さを決定することが望ましい。
The
遮光部材30及び断熱部材40は、ヒートシンク20の凸部22に螺子3で共締めされることにより、ヒートシンク20に固定される。位置決め孔31及び位置決め孔41と位置決めピン24とを嵌め合わせることにより、遮光部材30及び断熱部材40とヒートシンク20とを精度よく位置合わせすることができる。
The
図3は、液晶表示素子11、断熱部材40、及び、遮光部材30がヒートシンク20に固定されている状態を示している。液晶表示素子11は、放熱ゲル等の熱伝導部材25を介して、ヒートシンク20の凹部21の底面21aに固定されている。液晶表示素子11で発生した熱を、熱伝導部材25を介してヒートシンク20に効率的に伝導させることができる。液晶表示素子11で発生した熱を効率的に伝導させるため、凹部21の底面21aは平滑であることが好ましい。
FIG. 3 shows a state in which the liquid
遮光部材30は、液晶表示素子11の表示画素領域14以外の領域を遮光する。これにより、照明光L1は、液晶表示素子11の表示画素領域14に照射され、表示画素領域14以外の領域に対しては遮光部材30により遮断される。照明光L1が反射することによって発生する不要光を防止するために、遮光部材30の表面を黒色アルマイト処理することが好ましい。遮光部材30の断熱部材40との接触面をアルマイト処理することにより、遮光部材30から断熱部材40への熱伝導を抑えることができる。
The
断熱部材40は、遮光部材30と液晶表示素子11及びヒートシンク20との間隙に配置されている。断熱部材40を介在させることにより、遮光部材30で発生した熱が液晶表示素子11及びヒートシンク20へ伝導されることを防止する。従って、前述のように断熱部材40は、遮光部材30と比較して、熱伝導率の低い材料で形成されている。
The
断熱部材40の材料としてステンレス鋼(例えばSUS304)を使用してもよい。SUS304は、材料の強度が高く、耐食性も高いため、表面処理を施さなくても使用することができる。また、SUS304は、板厚が0.1mm単位で入手可能であり、板金加工等の外形加工を容易に行うことができる。なお、断熱部材40の材料は、遮光部材30を構成する材料と比較して、熱伝導率の低い材料であればステンレス鋼以外であってもよい。
Stainless steel (for example, SUS304) may be used as the material of the
断熱部材40の遮光部材30との接触面を、例えばエンボス処理等の表面処理により凹凸形状にしてもよい。断熱部材40の表面を凹凸形状にすることにより、遮光部材30との接触面積を減らすことができるので、遮光部材30から断熱部材40への熱伝導を抑えることができる。
The contact surface of the
遮光部材30の開口部32、及び、断熱部材40の開口部42は、液晶表示素子11の表示画素領域14に対応する位置に形成されている。液晶表示素子11、遮光部材30、及び断熱部材40とヒートシンク20とを精度よく位置合わせすることにより、開口部32及び開口部42と表示画素領域14とを精度よく位置合わせすることができる。
The
照明光L1が液晶表示素子11に照射されると、表示画素領域14に照射された照明光L1は、表示画素領域14で画素毎に光変調され、画像光L2となる。表示画素領域14以外の領域に照射される照明光L1は、遮光部材30により遮断される。
When the illumination light L1 is applied to the liquid
ヒートシンク20の凸部22の高さは、遮光部材30及び断熱部材40が液晶表示素子11の近傍に位置するように設計されている。遮光部材30を液晶表示素子11の近傍に配置することにより、表示画像の品位を悪化させる要因となる迷光の入射を低減することができる。
The height of the
遮光部材30は、断熱部材40を介してヒートシンク20の凸部22に固定されている。そのため、断熱部材40は、高エネルギの照明光L1が遮光部材30に照射されることによって発生した熱がヒートシンク20及び液晶表示素子11へ伝導することを防止することができる。遮光部材30からヒートシンク20への熱伝導をより効果的に防止するためには、断熱部材40はヒートシンク20の側面20aを覆う形状であることが好ましい。
The
また、遮光部材30で発生した熱の一部が断熱部材40を介してヒートシンク20へ伝導したとしても、断熱部材40がヒートシンク20の一部の領域(具体的には凸部22の上面)のみと接触しているため、ヒートシンク20への熱伝導を抑制することができる。
Even if a part of the heat generated in the
表示デバイス1は、遮光部材30とヒートシンク20(具体的には放熱フィン23)とによって外周部が構成された筒状の通風路ADを有する。通風路AD内に風を送る、または通風路AD内を排気して外部から空気を導入することにより、送風方向を安定させ、ヒートシンク20及び遮光部材30を効率的に冷却することができる。
The
例えば、図1において、開口部APaから開口部APbに向かって通風路AD内に風を送る、または開口部APaから通風路AD内を排気して開口部APbから空気を導入することにより、送風方向を安定させ、ヒートシンク20及び遮光部材30を効率的に冷却することができる。
For example, in FIG. 1, air is sent from the opening APa toward the opening APb into the ventilation path AD, or exhausted through the ventilation path AD from the opening APa and air is introduced from the opening APb. The direction can be stabilized and the
なお、通風路ADは、ヒートシンク20及び遮光部材30を冷却するための通風路として機能すれば、隙間CRや孔があってもよい。また、隙間CRや孔をテープ等で塞ぐようにしてもよい。
The ventilation path AD may have a gap CR or a hole as long as it functions as a ventilation path for cooling the
図3に示すように、遮光部材30に遮光部材30を冷却するための放熱フィン33を形成してもよい。放熱フィン33を通風路AD内に配置して、通風路AD内に風を送る、または通風路AD内を排気して外部から空気を導入することで、遮光部材30をより効率的に冷却することができる。
As shown in FIG. 3,
図4を用いて、一実施形態の表示装置50の構成例を説明する。表示装置50は、光源51と、ダイクロイックミラー52,53と、反射ミラー54と、光均一化光学系55,56と、偏光ビームフィルタ57R,57G,57Bと、合成光学系58と、投射レンズ59と、ファン60と、3つの表示デバイス1とを備える。3つの表示デバイス1を区別するために、赤色画像を生成するための表示デバイスを1R、緑色画像を生成するための表示デバイスを1G、青色画像を生成するための表示デバイスを1Bと付す。
A configuration example of the
光源51から射出された照明光L1は、ダイクロイックミラー52に照射される。ダイクロイックミラー52は、照明光L1の青色成分を反射させて青色照明光L1Bとする。ダイクロイックミラー52は、照明光L1の赤色成分と緑色成分とを含む黄色成分を透過させて黄色照明光L1Yとする。
The illumination light L1 emitted from the
青色照明光L1Bは、反射ミラー54により反射され、光均一化光学系55に入射する。光均一化光学系55は、青色照明光L1Bの照明分布を均一化し、偏光状態を最適化する。光均一化光学系55を、インテグレータまたはライトパイプと、偏光板または偏光変換素子(PCS(Polarization Conversion System))とを有する構成としてもよい。インテグレータ及びライトパイプは、青色照明光L1Bの照明分布を均一化する。偏光板及びPCSは、青色照明光L1Bの偏光状態を最適化する。光均一化光学系55は、青色照明光L1Bをp偏光にする。
The blue illumination light L <b> 1 </ b> B is reflected by the
光均一化光学系55から射出された青色照明光L1Bは、偏光ビームフィルタ57Bに照射される。例えば偏光ビームフィルタ57Bは、p偏光を透過させ、s偏光を反射させる。p偏光とされた青色照明光L1Bは、偏光ビームフィルタ57Bを透過して表示デバイス1Bに照射される。表示デバイス1Bは、青色照明光L1Bをs偏光の青色画像光L2Bに光変調する。青色画像光L2Bは、偏光ビームフィルタ57Bにより反射され、合成光学系58に入射する。
The blue illumination light L1B emitted from the light homogenizing
黄色照明光L1Yは、光均一化光学系56に入射される。光均一化光学系56は、黄色照明光L1Yの照明分布を均一化し、偏光状態を最適化する。光均一化光学系56を、インテグレータまたはライトパイプと、偏光板またはPCSとを有する構成としてもよい。インテグレータ及びライトパイプは、黄色照明光L1Yの照明分布を均一化する。偏光板及びPCSは、黄色照明光L1Yの偏光状態を最適化する。光均一化光学系56は、黄色照明光L1Yをp偏光にする。
The yellow illumination light L1Y is incident on the light uniformizing
光均一化光学系56から射出された黄色照明光L1Yは、ダイクロイックミラー53に照射される。ダイクロイックミラー53は、黄色照明光L1Yの緑色成分を反射させて緑色照明光L1Gとする。ダイクロイックミラー53は、黄色照明光L1Yの赤色成分を透過させて赤色照明光L1Rとする。
The yellow illumination light L <b> 1 </ b> Y emitted from the light homogenizing
緑色照明光L1Gは、偏光ビームフィルタ57Gに照射される。偏光ビームフィルタ57Gは、p偏光を透過させ、s偏光を反射させる。p偏光である緑色照明光L1Gは、偏光ビームフィルタ57Gを透過して表示デバイス1Gに照射される。表示デバイス1Gは、緑色照明光L1Gをs偏光の緑色画像光L2Gに光変調する。緑色画像光L2Gは、偏光ビームフィルタ57Gにより反射され、合成光学系58に入射する。
The green illumination light L1G is applied to the
赤色照明光L1Rは、偏光ビームフィルタ57Rに照射される。偏光ビームフィルタ57Rは、p偏光を透過させ、s偏光を反射させる。p偏光である赤色照明光L1Rは、偏光ビームフィルタ57Rを透過して表示デバイス1Rに照射される。表示デバイス1Rは赤色照明光L1Rをs偏光の赤色画像光L2Rに光変調する。赤色画像光L2Rは、偏光ビームフィルタ57Rにより反射され、合成光学系58に入射する。
The red illumination light L1R is applied to the
合成光学系58は、赤色画像光L2Rと緑色画像光L2Gと青色画像光L2Bとを合成する。投射レンズ59は、合成光学系58により合成された赤色画像光L2R、緑色画像光L2G、及び青色画像光L2Bを、フルカラー画像としてスクリーン等へ拡大投射させる。
The combining
ファン60は、表示デバイス1(1R,1G,1B)の通風路AD内に風を送る、または通風路AD内を排気して外部から空気を導入する。これにより、送風方向を安定させ、ヒートシンク20及び遮光部材30を効率的に冷却することができる。
The
上述した表示デバイス1及び表示装置50は、遮光部材30とヒートシンク20とによって外周部が構成された筒状の通風路ADを有する。通風路AD内に風を送る、または通風路AD内を排気して外部から空気を導入することにより、送風方向を安定させ、ヒートシンク20及び遮光部材30を効率的に冷却することができる。
The
また、表示デバイス1及び表示装置50は、遮光部材30と液晶表示素子11及びヒートシンク20との間隙に断熱部材40が配置された構成を有する。断熱部材40を介在させることにより、遮光部材30で発生した熱が液晶表示素子11及びヒートシンク20へ伝導されることを抑制することができる。
Further, the
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、表示装置50内の表示デバイス1の近傍に他の構成部品が配置されている場合には、遮光部材30を、図1に示す形状にすることができない場合がある。このような場合、図5に示すように、遮光部材30を、他の構成部品を回避する形状としてもよい。
For example, when other components are arranged in the vicinity of the
また、遮光部材30を複雑な形状にしなければならない場合、複数の部材で遮光部材30を構成するようにしてもよい。複数の部材同士を、プラスチックリベット、ファスナ、またはテープ等を用いて固定するようにしてもよい。
Further, when the
1 表示デバイス
11 液晶表示素子
14 表示画素領域
20 ヒートシンク
30 遮光部材
40 断熱部材
AD 通風路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記液晶表示素子で発生した熱が伝導されるヒートシンクと、
前記液晶表示素子の前記表示画素領域以外の領域を遮光する遮光部材と
を備え、
前記遮光部材と前記ヒートシンクとによって外周部が構成された筒状の通風路を有する
ことを特徴とする表示デバイス。 A liquid crystal display element having a display pixel region composed of a plurality of pixels for displaying an image;
A heat sink through which heat generated in the liquid crystal display element is conducted;
A light shielding member that shields a region other than the display pixel region of the liquid crystal display element,
A display device comprising a cylindrical ventilation path having an outer peripheral portion constituted by the light shielding member and the heat sink.
ことを特徴とする請求項1に記載の表示デバイス。 The display device according to claim 1, further comprising a heat insulating member arranged in a gap between the light shielding member, the liquid crystal display element, and the heat sink.
前記照明光が照射される表示デバイスと
を備え、
前記表示デバイスは、
複数の画素で構成され、前記照明光を画素毎に光変調させる表示画素領域を有する液晶表示素子と、
前記液晶表示素子で発生した熱が伝導されるヒートシンクと、
前記液晶表示素子の前記表示画素領域以外の領域を遮光する遮光部材と
を備え、
前記遮光部材と前記ヒートシンクとによって外周部が構成された筒状の通風路を有する
ことを特徴とする表示装置。 A light source that emits illumination light;
A display device irradiated with the illumination light,
The display device is
A liquid crystal display element composed of a plurality of pixels and having a display pixel region for optically modulating the illumination light for each pixel;
A heat sink through which heat generated in the liquid crystal display element is conducted;
A light shielding member that shields a region other than the display pixel region of the liquid crystal display element,
A display device comprising a cylindrical ventilation path having an outer peripheral portion constituted by the light shielding member and the heat sink.
ことを特徴とする請求項3に記載の表示装置。 The display device according to claim 3, further comprising a heat insulating member disposed in a gap between the light shielding member, the liquid crystal display element, and the heat sink.
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