JP3372482B2 - 透過型液晶表示装置 - Google Patents

透過型液晶表示装置

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、液晶プロジェクタ
や液晶テレビ等に用いて好適な透過型液晶表示装置に関
し、より詳細には、液晶パネル及び該液晶表示パネルの
出射側に設けられた偏光板を、効率良く放熱することが
可能な透過型液晶表示装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来のこの種の透過型液晶表示装置を、
例えば液晶プロジェクタについて、図3及び図4ととも
に説明する。ここで、図3は従来の液晶プロジェクタの
概略構成を示す平面断面図、図4は従来の液晶プロジェ
クタにおける液晶パネル周辺部を示す要部平面図であ
る。 【0003】従来の液晶プロジェクタは、図3に示すよ
うに、メタルハライドランプ等の強力な光源光を発する
光源11と、該光源11からの光を反射する反射鏡12
と、前記光源11から出射した光源光及び前記反射鏡1
2からの反射光から不要な赤外線を除去する熱線カット
フィルタ13と、該熱線カットフィルタ13を透過した
光を集光する集光レンズ14とを備えている。 【0004】また、前記集光レンズ14で集光された光
を表示画像に応じて透過する液晶表示パネル15と、ポ
リカーボネイト(PC)等の樹脂により形成され、前記
液晶表示パネル15を直接支持する支持フレーム16
と、前記液晶表示パネル15を透過した光を拡大投影す
る投影レンズ17と、前記液晶表示パネル15及び該液
晶表示パネル15の出射側に直接貼設された偏光板19
を冷却するための電動ファン19とを備えている。 【0005】上記のように構成してなる液晶プロジェク
タにおいては、まず、熱線カットフィルタ13により、
光源11からの光源光及び反射鏡12からの反射光のう
ち不要な赤外線を除去し、集光レンズ14で集光した
後、液晶表示パネル15に出射する。液晶表示パネル1
5には、映像信号や走査パルスが加えられ、集光レンズ
14からの光が透過することで、該液晶表示パネル15
上に画像を表示する。 【0006】液晶表示パネル15より出射した出射光
は、偏光板19で反射光を減少された後、投影レンズ1
7にて拡大投影され、不図示のスクリーン上に写し出さ
れる。尚、電動ファン18により、液晶表示パネル15
や偏光板19を強制冷却することにより、これらの温度
上昇を抑制している。 【0007】以上のように、小面積の液晶表示パネル1
5上の表示画像を、十分な照度を持たせて大面積のスク
リーン(図示せず)上に投影する必要があるため、この
種の液晶プロジェクタにおいては、メタルハライドラン
プ等の強力な光源光を発する光源11が用いられてい
る。 【0008】ここで、高出力の光源光束が小面積の液晶
表示パネル15を透過するため、この光束に含まれる熱
線によって、液晶表示パネル15の温度は上昇すること
となる。この液晶表示パネル15の温度上昇を抑えるた
めに、上述したように、熱線カットフィルタ13にて不
要な赤外線を除去したり、電動ファン18にて強制冷却
を行っている。 【0009】尚、一般的な液晶の動作保証温度の上限は
約70℃であり、周囲環境温度の上限を40℃とする
と、液晶表示パネル15の温度上昇を30℃以内に抑え
る必要がある。 【0010】以上は、1枚の液晶表示パネル15を用い
た単板式の液晶プロジェクタについての説明であるが、
RBGの三原色の光源光に対応した3枚の液晶表示パネ
ルを用いた3板式の液晶プロジェクタについても、基本
動作は同様であるため、その説明は省略する。 【0011】次に、液晶表示パネル15の周辺部につい
て、図4とともに、詳しく説明する。この種の液晶プロ
ジェクタに用いられる液晶表示パネル15としては、ア
クティブマトリクス方式のものが良く用いられており、
駆動基板は、製造プロセスが高精細化され、小型サイズ
に多くの画素数を配置でき、開口率を向上させることが
可能であるという理由から、近年、アモルファスシリコ
ン基板から小型のポリシリコン基板に移行してきてい
る。 【0012】尚、製法にもよるが、高温のポリシリコン
基板は、液晶表示パネル15の出射側からのTFT(薄
膜トランジスタ)への反射光に対する遮光対策が困難で
あり、TFTのリーク電流によりクロストーク減少が発
生し、画質に悪影響を及ぼすことが知られている。 【0013】そのため、液晶表示パネル15の出射側
に、入射光に対し直交偏光された光を透過し、平行偏光
された光を遮断する偏光板19を貼設することにより、
反射光を減少させている。ところが、映像信号の低輝度
時などにおいて、偏光板19では光の遮断(吸収)によ
る発熱が生じ、その熱が液晶表示パネル15に伝達さ
れ、液晶表示パネル15の温度上昇を招いている。 【0014】また、特開昭63−39365号公報に
は、電極により発生するジュール熱によって特性が変動
したり、劣化をすることのない高信頼性の高速液晶プリ
ンタ用液晶シャッタアレイを提供するため、一方の面に
偏光板が貼設された透明基板の他方の面上に、放熱層と
してダイヤモンド状薄膜(DLC薄膜)を形成し、この
ダイヤモンド状薄膜を透明電極に直接接合したものが記
載されている。 【0015】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3及
び図4とともに上述した従来の透過型液晶表示装置にお
いては、熱線カットフィルタ13による熱線の低減は十
分ではなく、光源11の出力を抑える、或いは電動ファ
ン18の冷却能力を増大する等の対策が必要であった。 【0016】光源11の出力を抑えた場合には、サイズ
の大きいスクリーン上に画像を投影した時の照度が不足
するため、液晶プロジェクタの性能が制限させるという
問題があった。 【0017】また、電動ファン18の冷却能力を増大し
た場合には、電動ファン18を大型化または回転数を上
昇させなければならず、液晶プロジェクタ自体の大型
化、それに伴うコストの上昇を招来するとともに、大き
な騒音が発生するという問題があった。 【0018】さらに、特開昭63−39365号公報に
記載のものの場合、透明基板上に形成されたダイヤモン
ド状薄膜は、配向積層されていないため、結晶成長の方
向性がまちまちであり、半透明な膜となってしまい透過
率が低くなるという問題がある。また、このダイヤモン
ド状薄膜に拡散された熱は放射されないため、液晶セル
の温度上昇を効率的に抑制することができないという問
題があった。 【0019】本発明は、上述したような点に鑑みてなさ
れたものであり、液晶表示パネル及び偏光板にて発生す
る熱を、配向積層されたダイヤモンド薄膜コーティング
層から支持フレームに放熱することにより、効率的に冷
却することができる透過型液晶表示装置を提供すること
を目的とする。 【0020】 【課題を解決するための手段】本発明においては、表示
画像を形成する液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを
支持する熱伝導率の高い支持フレームと、該液晶表示パ
ネルの出射側に設けられた偏光板とを備えた透過型液晶
表示装置において、配向積層されたダイヤモンド薄膜コ
ーティング層および支持フレームを用いることを特徴と
する。 【0021】すなわち、液晶表示パネル及び偏光板にて
発生する熱を、配向積層されたダイヤモンド薄膜コーテ
ィング層から支持フレームに放熱することができ、効率
的に液晶表示パネル及び偏光板を冷却することができ
る。また、配向積層されたダイヤモンド薄膜コーティン
グ層を用いているので、高透過率を得ることが可能とな
が、本発明ではさらに、下記のように構成した。 【0022】本発明に係る透過型液晶表示装置は、表示
画像を形成する液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを
支持する熱伝導率の高い支持フレームと、該液晶表示パ
ネルの出射側に設けられた偏光板とを備えた透過型液晶
表示装置において、前記液晶表示パネルの出射側に、配
向積層されたダイヤモンド薄膜コーティング層を挟持し
た誘電体多層膜を設けるとともに、該誘電体多層膜を、
前記支持フレームに接合した手段を設けたことを特徴と
る。 【0023】これによって、液晶表示パネル及び偏光板
にて発生する熱を、配向積層されたダイヤモンド薄膜コ
ーティング層、誘電体多層膜から支持フレームに放熱す
ることにより、効率的に液晶表示パネル及び偏光板を冷
却することができる。また、配向積層されたダイヤモン
ド薄膜コーティング層を用いているので、高透過率を得
ることが可能となる。 【0024】さらに、偏光板から液晶表示パネルへの熱
伝導を抑制することができるとともに、ダイヤモンド薄
膜コーティング面での反射光の発生を抑えて、さらに高
い透過率を実現することが可能となる。 【0025】 【発明の実施の形態】以下、本発明の透過型液晶表示装
置の第1実施形態を、例えば液晶プロジェクタについ
て、図1とともに説明するが、上記従来例と同一部分に
は同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図1
は本実施形態の透過型液晶表示装置における液晶パネル
周辺部を示す要部平面図である。 【0026】本実施形態の液晶プロジェクタは、図1に
示すように、液晶表示パネル15の出射側に、ダイヤモ
ンド薄膜コーティング層21を形成し、該ダイヤモンド
薄膜コーティング層21を、液晶表示パネル15を支持
するための支持フレーム16に接合して構成している。
ここで、支持フレーム16は、例えばアルミなどの熱伝
導率の良い金属材料により形成される。 【0027】また、ダイヤモンド薄膜コーティング層2
1の液晶表示パネル15と反対側に、液晶表示パネル1
5で直交偏光された光を透過し、平行偏光された光を遮
断する偏光板19を直接貼り付けて、液晶表示パネル1
5と偏向板19とを一体構造としている。 【0028】尚、図示してはいないが、液晶表示パネル
15の温度上昇を抑えるため、光源と集光レンズとの間
に熱線カットフィルタを設けたり、電動ファンで強制冷
却することは、上述した従来例と同様である。 【0029】上記構成において、液晶表示パネル15及
び偏光板19にて発生する熱を吸収・放熱するためのダ
イヤモンド薄膜コーティング層21としては、熱伝導率
及び透過率の高い特性が要求される。 【0030】一般的に、ダイヤモンド薄膜コーティング
は、イオン蒸着法やスパッタリング法により成膜され、
摩擦表面の耐摩擦性やスティフネスの改善に用いられて
いるが、高い熱伝導率及び透過率は得られない。また、
配向積層されていないDLCも同様である。 【0031】そこで、本実施形態におけるダイヤモンド
薄膜コーティング層21は、配向積層されたものを用い
ることにより、高熱伝導率及び高透過率を実現してい
る。尚、成膜はプラズマCVDにて施している。さら
に、成膜工程は量産に適しており、薄膜基板も結晶粒子
の揃った単結晶シリコンかポリシリコン基板が望まし
い。 【0032】ここで、液晶プロジェクタの小型化に伴
い、近年の液晶表示パネル15の駆動基板は高温ポリシ
リコンが主流となっている。このポリシリコン基板にダ
イヤモンド薄膜をコーティングすることによって、ダイ
ヤモンド構造を規則的に配列することができ、高透過率
を実現することが可能となっている。 【0033】また、ダイヤモンド薄膜コーティング層2
1の厚みは、理論上数十μmまで成膜することが可能で
あるが、現状の成膜技術では、約10μmが限界であ
り、10μm程度としている。 【0034】10μm程度のダイヤモンド薄膜コーティ
ング層21でも、約800W/mKの高熱伝導率(金属
アルミの2〜3倍の熱伝導率)が得られ、ポリシリコン
の熱伝導率が1.4W/mKであることから、放熱効果
は充分である。そして、このダイヤモンド薄膜コーティ
ング層21に金属アルミ製の支持フレーム16を接合さ
せることにより、さらに放熱効果を高めている。 【0035】次に、本発明の透過型液晶表示装置の第2
実施形態を、例えば液晶プロジェクタについて、図2と
ともに説明するが、上記第1実施形態と同一部分には同
一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図2は本
実施形態の透過型液晶表示装置における液晶パネル周辺
部を示す要部平面図である。 【0036】本実施形態の液晶プロジェクタは、図2に
示すように、上述した第1実施形態におけるダイヤモン
ド薄膜コーティング層21を、ダイヤモンドの屈折率
(nd=2.42)に対応したARコート干渉膜22で
サンドイッチ状に成膜し、該ARコート干渉膜22を、
液晶表示パネル15を支持するための支持フレーム16
に接合して構成している。 【0037】上記構成において、ARコート干渉膜22
は、主にTiO2,SiO2から構成されており、誘電
体多層膜であるため、偏向板19の放熱効果は多少劣る
が、ダイヤモンド薄膜コーティング層21と液晶表示パ
ネル15のポリシリコン基板との屈折率差による反射を
抑えて、100%近い透過率を確保することができる。 【0038】さらに、ARコート干渉膜22により、液
晶表示パネル15と偏向板19とを断熱することができ
るため、偏向板19から液晶表示パネル15への熱伝導
を抑制して、液晶表示パネル15の温度上昇を抑えるこ
とが可能となっている。尚、ARコート干渉膜22の厚
みを可変することにより、断熱、放熱の度合いを任意に
調整することができる。 【0039】 【0040】本発明に係る透過型液晶表示装置は、液晶
表示パネル及び偏光板にて発生する熱を、配向積層され
たダイヤモンド薄膜コーティング層、誘電体多層膜から
支持フレームに放熱することにより、効率的に液晶表示
パネル及び偏光板を冷却することができる。また、配向
積層されたダイヤモンド薄膜コーティング層を用いてい
るので、高透過率を得ることが可能となる。 【0041】さらに、偏光板から液晶表示パネルへの熱
伝導を抑制することができるとともに、ダイヤモンド薄
膜コーティング面での反射光の発生を抑えて、さらに高
い透過率を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の透過型液晶表示装置の第1実施形態に
おける液晶パネル周辺部を示す要部平面図である。 【図2】本発明の透過型液晶表示装置の第2実施形態に
おける液晶パネル周辺部を示す要部平面図である。 【図3】従来の液晶プロジェクタの概略構成を示す平面
断面図である。 【図4】従来の液晶プロジェクタにおける液晶パネル周
辺部を示す要部平面図である。 【符号の説明】 15 液晶表示パネル 16 支持フレーム 19 偏向板 21 ダイヤモンド薄膜コーティング層 22 ARコート干渉膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1333 G02F 1/1335 G02F 1/13 505 G09F 9/00 - 9/46

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 表示画像を形成する液晶表示パネルと、 該液晶表示パネルを支持する熱伝導率の高い支持フレー
    ムと、 該液晶表示パネルの出射側に設けられた偏光板とを備え
    た透過型液晶表示装置において、 前記液晶表示パネルの出射側に、配向積層されたダイヤ
    モンド薄膜コーティング層を挟持した誘電体多層膜を設
    けるとともに、 該誘電体多層膜を、前記支持フレームに接合したことを
    特徴とする透過型液晶表示装置。
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