JP4196691B2 - Liquid crystal display - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、液晶プロジェクタや、液晶テレビジョン、投射型ディスプレイ装置等、液晶表示素子を使用してスクリーン上に任意の映像を投影する液晶表示装置、および、それに用いられる光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子を使用してスクリーン上に映像を投影する表示装置では、液晶パネル等の液晶表示素子に、電球などの光源からの光を当てて、その透過光をスクリーン上に投射する。そして、液晶表示素子において画素毎に偏光量を調整することで、任意の表示を行うことができるようになっている。
【０００３】
このような液晶表示装置において、明るい場所でも良好な投射映像を得たいというユーザの要求から、光源の高輝度化や光利用効率の向上により投射映像の光出力を増す試みが従来よりなされてきた。例えば、特開昭６３−１９７９１３号公報に記載されている技術では、光源からの不定偏光を互いに直交する２つの直線偏光に分離する偏光分離手段と、分離された直線偏光の一方を他方の偏光方向に一致するように回転させる偏光方向回転手段からなる偏光変換素子を用い、光源からの光利用効率を向上させている。
【０００４】
ところで、上記のような液晶表示装置においては、光源から出た光の内、最終的に投射されるもの以外の光は、液晶表示素子やその周辺の光学素子等に吸収されて熱となる。このため、液晶表示素子やその周辺の光学素子等は加熱されることになる。特に、光源の高輝度化や光利用効率の向上を図って、投射光出力を増加させることは、液晶表示素子に入射する光量を増加させ、液晶表示素子および偏光板での発熱を増加させることにつながる。また、光源から入射側偏光素子に至るまでの光学系において偏光変換素子を使用した場合には、偏光が一方向に揃えられるため、全黒表示時等に出射側偏光素子の発熱量が大きくなる。
【０００５】
一方、液晶表示素子は、一般には半導体の駆動素子と液晶等の光学機能材料とにより構成されている。これらは、いずれも正常に動作させるためには、所定の温度以下（例えば６０度以下）に保つ必要がある。このため、液晶表示素子の冷却が必要となる。この種の冷却方式として、種々の提案がなされている。
【０００６】
液晶表示素子の冷却に関する従来技術としては、例えば、特開平３−１７４１３４号公報に記載されている例などが知られている。この従来技術では、一対の偏光板の内の一方と、液晶表示素子である液晶パネルが、冷却液を密封した冷却器に密接して、配置される。冷却器は枠体と枠体の両面を閉塞する２枚の透明板からなる密閉構造となっており、上記の偏光板及び液晶パネルはそれぞれ透明板に密接している。冷却器内部にはヒートパイプが一部挿入されており、ヒートパイプの冷却器外部突出部分には放熱フィンが設けられている。液晶パネル及び偏光板の熱は、冷却器へ伝達し、更に、冷却液、ヒートパイプを経て、放熱フィンから冷却器の外部に放出される。
【０００７】
また、上述の表示装置では、液晶表示素子を通過した光の一部が、液晶表示素子の後方の投射レンズ等の光学素子で反射して、液晶表示素子に戻ることが起こり得る。このような反射光は、コントラストの低下といった投射画像の品質を下げる一因となっている。
【０００８】
液晶表示素子後部の光学素子からの反射光によるコントラスト低下を抑制する従来技術としては、光学素子のコーティングによる透過率の向上策の他に、例えば、特開平６−１１００５５号公報に記載されている技術がある。この従来技術では、出射側の偏光板と投射レンズとの間にλ／４板を配置している。液晶パネルおよび出射側偏光板を通過した光は、λ／４板を経て投射レンズに至る。この入射光の一部は、投射レンズで反射して液晶パネル方向に戻る。この時、反射光は、出射側偏光板を通過してから往復で計２度λ／４板を通過する。このため、再度、出射側偏光板に到達したところでは、先に通過した時に比べ、偏光方向が９０度回転している。そのため、反射光は、出射側偏光板を通過できず、全て吸収される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示素子の加熱を防ぐための上記従来の技術は、一方の偏光板と液晶表示素子とを、冷却液を密封した冷却器の透明板に密接して配置するものであるため、偏光板および液晶表示素子の間には、２枚の透明板と冷却液とが介在することになる。これらの各境界面では屈折率の変化による反射が発生するため、通過光の減衰が生じ易い。
【００１０】
また、この従来の技術は、液晶表示素子からの発熱を、透明板−冷却液−ヒートパイプ−放熱フィン−周辺雰囲気（外部空気）と、多くの熱伝達経路を経て放熱する構成であるため、熱抵抗の積算から冷却性能に制約を受け易く、構造が複雑となる。特に、高輝度化を図る場合には、放熱効率を高める必要があるため、ヒートパイプや放熱フィンの大型化を行わなければならない。
【００１１】
一方、コントラストの低下を抑えるための上記従来の技術では、投射レンズからの反射光を出射側偏光板で吸収する構成であるため、出射側偏光板がより加熱されやすくなる。この加熱は、出射側偏光板の熱劣化（変形など）の要因となる。また、λ／４板の追加により、光学部品数が増加し、構成が複雑になる。
【００１２】
そこで、本発明は、投射映像の高輝度化と、液晶表示素子および偏光素子の温度上昇の抑制とを共に達成でき、小型かつ簡略な構成により実現できる液晶表示装置、および、それに用いられる光学装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、投射光を出射する光源と、前記光源光学系からの光を所定の偏光方向の偏光とするように偏光変換する偏光変換素子と、光源光学系からの出射光を受けて、与えられた駆動信号に応じて投射すべき画像を生成する液晶表示素子と、前記液晶表示素子の入射側に配置され、所定方向と略平行な偏光方向を有する入射側偏光素子と、前記液晶表示素子の出射側に配置され、所定方向と略直交する偏光方向を有する出射側偏光素子と、前記液晶表示素子から出射される光を受ける第１の光学素子を含み、前記液晶表示素子から出射された光を、投射対象に向けて投射する投射光学系と、少なくとも、前記複数の液晶表示素子、前記複数の出射側偏光素子、および、前記第１の光学素子を保持するための保持部材と、冷却のための冷却媒体とを有し、前記液晶表示素子と、前記第１の光学素子と、前記保持部材とは、前記液晶表示素子と前記第１の光学素子との間に空間を構成し、前記冷却媒体を該空間に充填するように構成する
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。以下では、液晶プロジェクタとして機能し得る液晶表示装置を例として述べる。
【００１５】
まず、本発明の第１〜第３の実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
【００１６】
図３は、本実施形態の単板式液晶プロジェクタの光学系の全体構成を示す図である。図３に示す単板式液晶プロジェクタは、メタルハライドランプ等の光源１２と、光源１２より発光した光を一定方向に集光する反射鏡１３と、多数のセルレンズが集合したマルチレンズ１４および１５と、偏光を一方向に揃える偏光変換素子１７と、液晶表示部１１と、投射レンズ群１ｂとを備える。この液晶プロジェクタは、液晶表示部１１において表示される画像を、投射レンズ１ｂによりスクリーン１６に投射して、拡大した画像をスクリーン上に表示させる。
【００１７】
ここで、光源１２から偏光変換素子１７は、液晶表示部１１に入射させる投射光を生成する光源光学系を構成する。また、構造上、液晶表示部１１に含まれる第１レンズ１ａと、投射レンズ群１ｂとにより、投射光学系を形成する。
【００１８】
偏光変換素子１７は、入射された不定偏光光を、特定の偏光成分の光に効率よく変換できるものである。本実施例では、この偏光変換素子１７を、入射側偏光素子３ａの偏光方向に略平行な偏光光を得られるように構成し、配置している。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施形態における液晶表示部の各部構成例を示す断面図である。液晶表示部１１は、液晶表示素子２と、出射側偏光素子３ｂと、第１投射レンズ１ａと、これらを保持すると共に、冷却媒体５を保持するための保持部材６と、入射側偏光素子３ａとを有する。なお、９０は光の進行方向を示している。
【００２０】
第１投射レンズ１ａは、前記投射レンズ群１ｂと共に、投射レンズ群を構成する光学素子であり、投射レンズ群の中で最も液晶表示素子２側に位置する。入射側偏光素子３ａ、液晶表示素子２、出射側偏光素子３ｂ、および、第１投射レンズ１ａは、透光面が互いに略平行（平行を含む）となるように配置されている。
【００２１】
保持部材６は、本実施の形態では、液晶表示素子２と、出射側偏光素子３ｂとを、冷却媒体５に接触させて、冷却させるように保持する機能をも有する。このため、他の部材と共に、冷却媒体５が存在する冷却空間を形成する部材、すなわち、冷却媒体５の容器を構成する部材としても機能する。他の部材としては、本実施の形態では、液晶表示素子２、第１投射レンズ１ａ、調圧用ベローズ９等が、冷却媒体５を囲む冷却空間を形成する部材として機能する。調圧用ベローズ９は、冷却媒体５の体積変化を吸収する。また、この保持部材６には、放熱フィン１９が接続され、冷却媒体５の熱を外部の流体、例えば、空気と熱交換して、冷却媒体５を冷却している。
【００２２】
保持部材６は、凹状の形態を有する第１保持部６１と、平板状の形態を有する第２保持部６２とを有する。第１保持部６１の凹部開口には、Ｏリング７ａを介して第２保持部６２が接合される。また、第２保持部６２には、液晶表示素子２により封止される入射側開口部６２ａが形成されている。また、第１保持部６１には、第１投射レンズ１ａにより封止される出射側開口部６１ａと、調圧用ベローズ９により封止される開口部６１ｂとが形成されている。入射側開口部６２ａおよび出射側開口部６１ａは、共に、液晶表示素子２の入射光および出射光を遮らない大きさとなっている。
【００２３】
入射側開口部６２ａには、液晶表示素子２がはめ込まれ、その隙間に弾性体２０を圧入されている。出射側開口部６１ａには、第１投射レンズ１ａがはめ込まれ、Ｏリング７ｂにより、第１投射レンズ１ａに圧接されている。
【００２４】
入射側偏光素子３ａは、液晶表示素子２との間に一定の距離を空けて配置され、入射側偏光素子保持枠４ａにより支持されている。一方、出射側偏光素子３ｂは、第１投射レンズ１ａの入射面上に配置され、出射側偏光素子保持枠４ｂにより支持されている。ここで、入射側偏光素子保持枠４ａおよび出射側偏光素子保持枠４ｂは、共に、液晶表示素子２の入射光を遮らない形状となっている。
【００２５】
調圧用ベローズ９は、調圧用ベローズ押え板１０により、保持部材６の開口部に取り付けられている。これら液晶表示素子２、保持部材６、第１投影レンズ１ａ、および、調圧用ベローズ９に囲まれた空間は、液密状態となっており、冷却媒体５で満たされている。
【００２６】
上記の各構成要素について、さらに詳しく説明する。
【００２７】
図２に、液晶表示素子２の断面を示す。図示のように、液晶表示素子２は、液晶駆動表示部５０と、ガラス板５１および５２と、液晶表示素子フレーム５３とにより構成される。液晶表示素子２には、液晶表示素子駆動用信号線１８が電気的に接続されている。この液晶表示素子駆動用信号線１８は、接着剤５４により液晶表示素子２に固定されて、図示していない駆動回路より出される駆動信号を伝送する。
【００２８】
入射側偏光素子３ａおよび出射側偏光素子３ｂは、板状に成形されており、片側の表面をガラスまたは樹脂によりコーティングされている。これら、入射側偏光素子３ａおよび出射側偏光素子３ｂは、所望の振動方向の光成分のみを通過させる機能を有する。なお、入射側偏光素子３ａおよび出射側偏光素子３ｂとして、それぞれ、複数の偏光素子を用いるようにしてもよい。
【００２９】
冷却媒体５としては、屈折率が１．２以上、１．７以下となる透光性流体を用いる。屈折率が１．２以上、１．７以下の透光性流体としては、例えば、スリーエム社のフッ素化不活性液（屈折率１．２５〜１．３）、エチレングリコール（屈折率１．４３）や、グリセリン（屈折率１．４７）、これらの水溶液、グリセリン・エチレングリコール混合液、等がある。
【００３０】
望ましくは、冷却媒体５の屈折率は、液晶表示素子２や出射側偏光素子３ｂ等、光路上で冷却媒体５に接触する光学素子の屈折率と略等しくなるようにする。ここで、液晶表示素子２や、出射側偏光素子３ｂ、第１投射レンズ１ａ等に用いられる光学ガラスやプラスチックの屈折率は約１．４〜１．５である。グリセリン・エチレングリコール混合液は、屈折率が１．４５であるため、冷却媒体５として好適である。もちろん、上記条件を満たすものであれば、ここに挙げていないものでも用いることができる。
【００３１】
このように冷却媒体５を選択すると、液晶表示素子２および冷却媒体５の境界面と、冷却媒体５および出射側偏光素子３ｂの境界面とにおける屈折率の差が小さくなる。これにより、これら境界面での反射が抑えられ、反射光が液晶表示素子に戻ることによって発生するコントラストの低下が抑制される。
【００３２】
保持部材６は、例えば、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ等の金属や、それらを含む熱伝達性に優れた材料により形成されている。保持部材６を構成する保持部６２には、液晶表示素子２の表示画素領域より大きな略四角形の入射側開口部が設けられている。この開口部には、液晶表示素子２がはめ込まれ、隙間に弾性体２０を圧入することにより固定される。一方、保持部６１には第１投射レンズ１ａの有効径と略同じ大きさの円形の出射開口部６１ａが設けられている。この開口部６１ａには、第１投射レンズ１ａがはめ込まれる。Ｏリング７ｂを潰すことにより、第１投射レンズ１ａは、第１投射レンズ押え板８に圧接され、固定される。
【００３３】
なお、弾性体２０およびＯリング７の代りに、接着剤や、パテ、硬化樹脂等を用いて液晶表示素子２および第１投射レンズ１ａの固定および封止を行うようにしてもよい。このような構造を有するため、保持部材６が、液晶表示素子２の表示画素領域を通過した表示光の光路を遮ることはない。
【００３４】
また、保持部材６は、保持部６１、６２の２ピース構造としており、この接合部はＯリング７ａを潰すことにより液密状態となる。このように、保持部材を複数ピース構造にすることで、保持部材６の入射側開口部６２ａや出射側開口部６１ａの大きさと、液晶表示素子２から第１投射レンズ１ａまでの光学的距離とに関わらず、冷却媒体５を封止する空間容積を大きく取ることができる。もちろん、保持部材を１ピース構造として、液晶表示部１１の構造を簡略化してもよい。
【００３５】
保持部６１には、調圧用ベローズ９が調圧用ベローズ押え板１０によって固定されている。この調圧用ベローズ９により、冷却媒体５の温度変化による体積変化は、調圧用ベローズ９の膨張収縮または変形によって吸収され、冷却媒体５の圧力は一定に保たれる。
【００３６】
出射側偏光素子３ｂは、出射側偏光素子保持枠４ｂによって保持部６１に固定される。この出射側偏光素子保持枠４ｂは、光路および冷却媒体５の対流を阻害しない形状をしている。
【００３７】
液晶表示素子２で発生した熱は、一部が弾性体２０を介して保持部材６へと伝わり、液晶表示部１１外部へ放出される。他の大部分の熱は、冷却媒体５に吸収され、冷却媒体５の自然対流に伴い移動する。そして、保持部材６の内壁面に伝導して、外部へ放出される。出射側偏光素子３ｂで発生した熱は、その大部分が冷却媒体５に吸収され、外部へ放出される。
【００３８】
このように、保持部材６は、液晶表示部１１で発生した熱を外部に放出する役目を持つ。保持部材６の外壁に放熱フィン１９を設けることで、放熱の効率を高めることができる。空気の自然対流により放熱を行う場合には、放熱フィン１９の放熱面を鉛直方向に略平行となるように配置することが望ましい。なお、図中では、放熱フィン１９は、保持部６１に設けているが、保持部６２または保持部６１、６２両方に設けても構わない。保持部材６を冷却ファン等により強制冷却することで、放熱の効率をより高めることができる。この場合には、放熱フィン１９の放熱面を冷却ファンの空気流の方向に略平行となるように配置することが望ましい。また、本実施例のように自然対流で冷却する場合には、ファン等による騒音の発生しない低騒音冷却を実現できる。
【００３９】
入射側偏光素子３ａで発生した熱は、一部は接触熱伝導により周辺部へ、残りの一部は、周囲雰囲気との間で熱交換される。冷却ファンを用いて入射側偏光素子３ａ表面上に空気流を起して、強制冷却するようにしてもよい。
【００４０】
また、液晶表示部１１全体を保持固定する構造材に、熱伝導性のよい材料、例えば、Ｆｅ、Ａｌ等の金属およびそれらを含む材料を用い、液晶表示部１１外部への接触熱伝導による放熱を促すようにしてもよい。
【００４１】
本実施例においては、液晶表示素子２の少なくとも入射側部分が保持部材６外部に面しているため、液晶表示素子２と液晶表示素子駆動用信号線１８の電気的接合部を保持部材６の外部に設けて、この電気的接合部および液晶表示素子駆動用信号線１８を冷却媒体５に接触させないようにしている。このため、冷却媒体５による侵蝕防止のための対策を行う必要はない。
【００４２】
また、液晶表示素子２の出射面が周囲雰囲気（外部の空気）とは非接触になるため、周囲雰囲気中の塵埃が液晶表示素子２の出射面表面に付着して、投射画像に影を落とす事が無い。
【００４３】
なお、出射側偏光素子３ｂは，本実施例のように１枚である必要はなく、複数枚から構成されるものであってもよく、その複数枚の内の一部が液晶表示素子２に取り付けられている場合でも、本発明の効果は有効である。
【００４４】
以上の構成において、図３に示すように、光源１２から出射した光は、反射鏡１３によりマルチレンズ１４、１５に集光される。ここで、マルチレンズ１４および１５は、液晶表示素子２の表示画素領域の全域に均一に光を入射させる作用を有し、スクリーン１６上の照度の均一化を可能とする。マルチレンズ１４および１５を経た光は、偏光変換素子１７において、入射側偏光素子３の偏光方向に略平行な偏光光に変換された後、液晶表示部１１に入射される。そして、液晶表示部１１に入射した光は、液晶表示部１１において、表示すべき画像対応に画素毎に濃淡を調整されて、投射手段を構成する投射レンズ群を経てスクリーン１６に投射される。
【００４５】
偏光変換素子１７において、入射側偏光素子３の偏光方向に略平行な偏光光を得ることにより、入射側偏光素子３ａにおける透過率が向上し、光源１２の出射光が効率よく液晶表示素子２に到達されるようになる。また、入射側偏光素子３ａでは、吸収する光の量が少ないため、発熱も小さい。
【００４６】
以上で説明したように、本実施形態によれば、投影画像のコントラストの低下を抑制とを共に達成できる。その結果、高輝度な投射映像を得ることができる。しかも、液晶表示素子２および出射側偏光素子３ｂの温度上昇を抑制することができる。しかも、他の特別な光学素子等を必要としないため、液晶表示部１１の簡略化が図れる。また、ヒートパイプ等を用いずに簡略な構成で冷却を行うことができる。
【００４７】
次に、単板式液晶プロジェクタに適用される液晶表示部１１の他の実施形態について、図４〜図６により説明する。なお、以下で用いる図面では、第１の実施形態の構成要素と同じ機能を持つものには同じ符号を付している。また、以下の液晶表示部１１も、例えば、図３に示した単板式液晶プロジェクタに適用される。
【００４８】
図４は、本発明の第２の実施形態における液晶表示部の各部構成例を示す断面図である。
【００４９】
本実施形態は、出射側偏光素子３ｂを液晶表示素子２の出射面に固定している点が、第１の実施形態と異なる。この構成は、液晶表示素子２に対する出射側偏光素子３の偏光透過軸を、予め、高精度に位置決めし、固定することを可能とする。これにより、全白表示時の透過率及び全黒表示時の遮蔽率が向上し、高いコントラストが得られる。
【００５０】
また、本実施例では、液晶表示素子２を開口部６２ａに嵌合する際、保持部６１との接合部を接着剤２１により封止している。
【００５１】
図５は、本発明の第３実施形態における液晶表示部の各部構成例を示す断面図である。
【００５２】
本実施形態は、入射側偏光素子３ａの出射面から第１投射レンズ１ａの入射面までの領域を冷却媒体５で満たし、液晶表示素子２を冷却媒体５内に配置した点が、第１の実施形態と異なる。
【００５３】
図５において、２４は液晶表示素子２を冷却媒体５の中に配置、保持する液晶表示素子保持枠、２５は冷却媒体調圧室、２２は液晶表示素子駆動用信号線１８を保持部材外部に引き出すために設けられた信号線引き出し口である。
【００５４】
入射側偏光素子３ａは、保持部６２の入射側に形成された開口部６２ａ、すなわち入射口を、塞ぐように設置されている。なお、保持部６２との接合部は、接着剤や、パテ、Ｏリングなどで封止される。冷却媒体５は、入射側偏光素子３ａ、保持部材６、調圧用ベローズ９、および、第１投影レンズ１ａにより囲まれた空間に充填される。
【００５５】
液晶表示素子２は、液晶表示素子保持枠２４により支持され、冷却媒体５内に配置される。ここで、冷却媒体５を充填されている領域は、液晶表示素子２の入射面側と出射面側とが繋がっており、冷却媒体５が両領域間を自由に対流できるようになっている。
【００５６】
液晶表示素子駆動用信号線１８は、信号線引き出し口２２から保持部材６外部に引き出される。信号線引き出し口２２は、接着剤や硬化樹脂の充填、または、弾性体の圧入等により封止される。このようにして形成されるシール部により、液漏れをおこすことなく、液晶表示素子駆動用信号線１８を容器外部に引き出すことができる。
【００５７】
調圧用ベローズ９を設置された冷却媒体調圧室２５は、保持部６１内部と連通し、冷却媒体５の圧力を一定に保つ。冷却媒体調圧室２５を保持部材６と別部品とすることで、保持部６１、６２を小型にすることが出来る。
【００５８】
このように、本実施形態によれば、液晶表示素子２の入射面および出射面の双方が冷却媒体５に直接接触されて、冷却されるため、液晶表示素子２の温度上昇をより低減できる。入射側偏光素子３ａでの発熱も冷却媒体５により冷却することができる。さらに、液晶表示素子２の両面が周囲雰囲気（外部空気）と非接触になるため、周囲雰囲気中の塵埃が液晶表示素子２の表面に付着して、投射画像に影を落とす事が無い。
【００５９】
図６は、本発明の第４の実施形態における液晶表示部の各部構成例を示す断面図である。
【００６０】
本実施形態は、液晶表示素子２の、液晶表示素子駆動用信号線１８との接続部を含む一部が、冷却媒体５の充填された保持部材６の外部に出るように構成した点が、第３の実施形態と異なる。
【００６１】
保持部材６の保持部６２には、液晶表示素子２を取付けるための、中空の突出部６２ｂが形成されている。この突出部６２ｂの一部には開口６２ｃが形成されている。液晶表示素子２の一部は、この突出部６２ｂの開口６２ｃに、Ｏリングや、接着剤、パテなどの手段により、液密状態となるように固定される。液晶表示素子２と液晶表示素子駆動用信号線１８との接続部は、突出部内の開口に位置し、冷却媒体５に接触しないようになっている。
【００６２】
本実施形態によれば、第３の実施形態で述べた効果に加え、液晶表示素子駆動用信号線１８と、その液晶表示素子２との接続部の、冷却媒体５に対する耐蝕性や、これによる冷却媒体５への漏電等への配慮が不要になるという効果が得られる。
【００６３】
次に、本発明の第５〜第１１の実施形態について、図面を参照して説明する。これらは、３板式液晶プロジェクタとして用いられる。もちろん、単板式の構成に適用することも可能な場合がある。なお、以下で用いる図面では、上述の実施形態で示した各構成要素と同じ機能を持つものには同じ符号を付している。
【００６４】
図９は、本実施形態の３板式液晶プロジェクタの光学系の全体構成を示す図である。
【００６５】
３板式液晶プロジェクタは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各成分対応の液晶表示部１１Ｒ、１１Ｇおよび１１Ｂと、メタルハライドランプ等の光源１２と、光源１２より出射された光を一定方向に集光する反射鏡１３と、多数のセルレンズが集合して構成されたマルチレンズ１４および１５と、偏光変換素子（偏光変換手段）１７と、偏光を３分割する分離光学系を構成し、入射光をＲ、Ｇ、Ｂの各成分に分離するミラー群３４〜３９と、ＲＧＢ成分の各光を液晶表示部１１Ｒ、１１Ｇおよび１１Ｂに集光して入射させるコンデンサレンズ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂと、液晶表示部１１Ｒ、１１Ｇおよび１１Ｂから出射される光を合成する合成光学素子４１と、合成された映像をスクリーン１６に投射する投射レンズ１とを有する。
【００６６】
ここで、光源１２からコンデンサレンズ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂまでの光学素子により光源光学系が構成される。また、合成光学素子４１、投射レンズ１等の光学素子により、投射光学系が構成される。
【００６７】
次に、本発明の第５の実施の形態について、図８および図７を参照して説明する。
【００６８】
図８は、液晶表示部１１を、各色成分（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対応して設けた構成例を示す図である。なお、図では、放熱フィン１９および調圧室２５の図示を省略している。
【００６９】
図８において、液晶表示部１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂは、液晶表示素子２Ｒ，２Ｇ、２Ｂと、入射側偏光素子３Ｒａ，３Ｇａ，３Ｂａと、出射側偏光素子３Ｒｂ，３Ｇｂ，３Ｂｂと、入射側偏光素子３Ｒａ，３Ｇａ，３Ｂａを保持固定する入射側偏光素子保持枠４Ｒａ，４Ｇａ，４Ｂａと、これらを保持する保持部材６Ｒ，６Ｇ，６Ｂとを備える。なお、５Ｒ，５Ｇ，５Ｂは冷却媒体である。４１は合成光学素子、１は投射レンズである。
【００７０】
液晶表示部１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂは、光多面体である合成光学素子４１の３つの入射面にそれぞれ固定されている。合成光学素子４１は、各液晶表示部１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを通過してきた各色成分の光を合成するためのものである。
【００７１】
後述する分離光学系より分離された各色成分の光は、対応する液晶表示部１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂに入射され、液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを経て画素毎に調光を受ける。調光された各光は、合成光学素子４１によって合成された後、投射レンズ１を介して投射される。
【００７２】
なお、本実施例では、Ｒ、Ｇ、Ｂの３成分に対応させて液晶表示部１１を設けているが、例えば、Ｙ、Ｃとか、Ｇ、Ｒ＋Ｂのような２成分に対応させたり、４成分以上に対応させたりすることも可能である。
【００７３】
図７は、本発明の第５の実施形態における、液晶表示部の詳細な構成を示す断面図である。３板式では、図８に示すように、合成光学素子の３つの入射面に個別に液晶表示部１１を形成する。しかし、それらは、基本的に同一の構成を有するので、ここでは、ＲＧＢの３成分のうちの１成分用の液晶表示部の構成について説明する。従って、符号に関し、ＲＧＢの区別しない場合がある。また、図７の例は、前述した３板式に限らず、単板式に適用してもよい。
【００７４】
図７において、４１は多面体の合成光学素子、１１は液晶表示部である。本実施形態では、入射側偏光素子３ａ、液晶表示素子２、出射側偏光素子３ｂ、および、合成光学素子４１は、透光面が互いに平行となるように配置されている。
【００７５】
本実施の形態では、保持部材６は、凹部形状を有する１ピース構造を採用している。この保持部材には、その凹部の開口である出射側開口部６ｂと、凹部の底面に位置する入射側開口部６ａと、調圧室２５に連通するための連通口６ｃとが設けられている。入射側開口部６ａは、液晶表示素子２が嵌合されて封止される。具体的には、入射側開口部６ａには、液晶表示素子２をはめ込まれ、その隙間に弾性体２０を圧入されている。また、出射側開口部６ｂは、合成光学素子４１が密接して封止される。具体的には、出射側開口部６ｂは、合成光学素子４１の一つの光入射面により覆われ、Ｏリング７により合成光学素子４１に固定されている。入射側開口部６ａおよび出射側開口部６ｂは、共に、液晶表示素子２の入射光および出射光を遮らない大きさとなっている。
【００７６】
保持部材６は、前述したように、熱伝導の良好な材料、例えば、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ等の金属や、それらを含む熱伝達性に優れた材料により形成されており、自分自身が放熱の役割を担う。なお、保持部材６に液晶表示素子２および合成光学素子４１を固定するための手段として、弾性体２０およびＯリング７の代りに、接着剤や、パテ、硬化樹脂等を用いるようにしてもよい。
【００７７】
合成光学素子４１の入射面上には、出射側偏光素子３ｂが接着剤や両面テープなどにより固定されている。入射側偏光素子３ａは、液晶表示素子２との間に一定の距離を空けて配置され、入射側偏光素子保持枠４ａにより支持されている。ここで、入射側偏光素子保持枠４ａは、液晶表示素子２の入射光を遮らない形状となっている。
【００７８】
調圧室２５は、保持部材６内部と連通し、調圧用ベローズ押え板１０により、調圧用ベローズ９を取り付けられている。液晶表示素子２、保持部材６、調圧室２５、調圧用ベローズ９、および、出射側偏光素子３ｂを取り付けられた合成光学素子４１により囲まれる空間は、液密の状態となっており、冷却媒体５で満たされている。このような構造とすることで、液晶表示素子２および出射側偏光素子３ｂが、冷却媒体５に触れる状態で保持されることになる。
【００７９】
冷媒調圧室２５には、調圧用ベローズ９が調圧用ベローズ押え板１０によって固定されている。保持部材６、液晶表示素子２および合成光学素子４１により囲まれた空間と、冷媒調圧室２５および調圧用ベローズ９により囲まれた空間とは連通しており、冷却媒体５が移動可能な状態となっている。冷却媒体５の温度変化による体積変化は、調圧用ベローズ９の膨張収縮または変形によって吸収される。これにより、保持部材６内の圧力は一定に保たれる。
【００８０】
液晶表示素子２で発生した熱は、一部が弾性体２０を介して保持部材６へと伝わり、液晶表示部１１外部へ放出される。他の多くの部分の熱は、冷却媒体５に吸収され、冷却媒体５の自然対流に伴い移動する。そして、保持部材６の内壁面に伝導して、外部へ放出される。同様に、出射側偏光素子３ｂで発生した熱は、その多くが冷却媒体５に吸収され、外部へ放出される。
【００８１】
このように、保持部材６は、それ自身が液晶表示部１１で発生した熱を外部に放出する機能を持つ。このため、ヒートパイプ等の冷却機構が必要なく、簡略な構造となっている。
【００８２】
保持部材６の外壁に放熱フィン１９を設けることで、放熱の効率を高めることができる。空気の自然対流により放熱を行う場合には、放熱フィン１９の放熱面を鉛直方向に略平行となるように配置することが望ましい。保持部材６を冷却ファン等により強制冷却することで、放熱の効率をより高めることができる。この場合には、放熱フィン１９の放熱面を冷却ファンの空気流の方向に略平行となるように配置することが望ましい。
【００８３】
入射側偏光素子３ａで発生した熱は、一部は接触熱伝導により周辺部へ、残りの一部は周囲雰囲気との間で熱交換される。冷却ファンを用いて入射側偏光素子３ａ表面上に空気流を起して、強制冷却するようにしてもよい。
【００８４】
液晶表示部１１を保持および固定する構造材（図示略）として、熱伝導のよい材料、例えば、Ｆｅ、Ａｌ等の金属材料や、それらを含む熱伝達性に優れた材料を用い、液晶表示部１１外部への接触熱伝導による放熱を促すようにしてもよい。
【００８５】
本実施例においては、液晶表示素子２の少なくとも入射側部分が保持部材６外部に面しているため、液晶表示素子２と液晶表示素子駆動用信号線１８の電気的接合部を保持部材６の外部に設けて、この電気的接合部および液晶表示素子駆動用信号線１８を冷却媒体５に接触させないようにしている。このため、冷却媒体５による侵蝕防止のための対策を行うことを要しない。
【００８６】
また、液晶表示素子２の出射面が周囲雰囲気（外部の空気）とは非接触になるため、周囲雰囲気中の塵埃が液晶表示素子２の出射面表面に付着して、投射画像に影を落とすことが無い。
【００８７】
なお、出射側偏光素子３ｂは、本実施例のように１枚である必要はなく、複数枚から構成されるものであってもよく、その複数枚の内の一部が液晶表示素子２に取り付けられている場合でも、本発明の効果は有効である。
【００８８】
以上の構成において、図９に示すように、光源１２から出射した光は、反射鏡１３によりマルチレンズ１４、１５に集光される。ここで、マルチレンズ１４および１５は、液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの表示画素領域の全域に均一に光を入射させる作用を有し、スクリーン１６上の照度の均一化を可能とする。マルチレンズ１４および１５を経た光は、偏光変換素子１７において入射側偏光素子３の偏光方向に略平行な偏光光に変換された後、分離光学系３４〜３９でＲＧＢ成分に分離される。ＲＧＢの各分離光は、それぞれ、コンデンサレンズ４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂを経由して、液晶表示部１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂに入射される。そして、液晶表示部１１において画素毎に濃淡を調整された各ＲＧＢ成分の光は、合成光学系４１において合成された後、投射レンズ１を経てスクリーン１６に投射される。
【００８９】
本実施形態では、偏光変換素子１７を用いることで、各入射側偏光素子３ａで吸収される光の量を小さくしている。これにより、各入射側偏光素子３ａでの発熱量は、偏光変換素子１７を用いない場合に比べ大幅に低減される。
【００９０】
また、液晶表示素子２と出射側偏光素子３ｂとの間に、屈折率がそれらに近い冷却媒体を介在させることで、両者間の光路における反射を低減して、輝度の低下を防いで高輝度化を実現すると共に、投影画像のコントラストの低下を抑制とを共に達成できる。また、液晶表示素子２および出射側偏光素子３ｂが冷却媒体５で冷却されるため、それらの温度上昇が抑えられる。さらに、他の特別な光学素子等を必要としないため、液晶表示部１１の簡略化が図れる。
【００９１】
また、本実施形態によれば、スクリーン１６上の１画素表示について複数の液晶表示素子２を用いて調光を行うため、表示画像の品質を向上させることができる。
【００９２】
図１０は、本発明の第６の実施形態における合成光学素子周辺の液晶表示部構成例を示す略断面図である。
【００９３】
本実施形態は、各液晶表示部１１についての冷却媒体５の封止空間が互いに連結され、保持部材６が、ＲＧＢの各液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂについて１つになっている点、および、出射側偏光素子３Ｒｂ、３Ｇｂ、３Ｂｂが、対応する液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの出射面に設けられている点が、第５の実施形態と異なる。
【００９４】
保持部材６は、全体として箱状に形成され、各液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを嵌合するための入射側開口６Ｒａ、６Ｇａ、６Ｂａと、合成光学素子４１を嵌合するための出射側開口６ｂとが設けられている。合成光学素子４１、保持部材６、複数の液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ、および、合成光学素子４１により囲まれた空間内に、冷却媒体５が充填される。
【００９５】
このような構成から、保持部材６は、少なくとも出射側偏光素子３Ｒｂ、３Ｇｂ、３Ｂｂが冷却媒体５に接して冷却されるように、出射側偏光素子３Ｒｂ、３Ｇｂ、３Ｂｂを各液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを介して保持する。従って、本実施の形態では、出射側偏光素子３Ｒｂ、３Ｇｂ、３Ｂｂが冷却媒体５に接して冷却され、各液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが出射側偏光素子３Ｒｂ、３Ｇｂ、３Ｂｂを介して冷却されることになる。
【００９６】
本実施の形態の場合、表示画像の種類によって一部の液晶表示素子２や出射側偏光素子３の発熱が増加した場合には、この熱が冷却媒体５の対流によって保持部材６で構成される冷却空間内全体に拡散されるため、放熱効率が向上する。
【００９７】
また、この構成によれば、温度変化による冷却媒体の体積変化を吸収する調圧機構（図示略）も１つ設ければよく、装置が簡略化される。
【００９８】
また、本実施形態では、出射側偏光素子３Ｒｂ、３Ｇｂ、３Ｂｂをそれぞれ液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの出射面に固定するため、各液晶表示素子２に対する出射側偏光素子３の偏光透過軸を、高精度に位置決めし、固定することができる。これにより、全白表示時の透過率および全黒表示時の遮蔽率が向上し、高コントラストの表示を行えるようになる。
【００９９】
なお、本実施の形態において、出射側偏光素子３を合成光学素子に固定するようにしてもよい。
【０１００】
図１１は、本発明の第７の実施形態における液晶表示部１１の構成を示す断面図である。図１１において、４１は多面体の合成光学素子、２は液晶表示素子である。本実施形態では、入射側偏光素子３ａ、液晶表示素子２、出射側偏光素子３ｂ、および、合成光学素子４１は、透光面が互いに平行となるように配置されている。
【０１０１】
本実施の形態では、保持部材６は、凹部形状を有する１ピース構造を採用している。この保持部材６には、その凹部の開口である出射側開口部６ｂと、凹部の底面に位置する入射側開口部６ａと、調圧ベローズ９のための開口６ｄと、信号線引き出し口６ｅとが設けられている。入射側開口部６ａは、入射側偏光素子３ａが嵌合されて封止される。また、出射側開口部６ｂは、合成光学素子４１が密接して封止される。具体的には、出射側開口部６ｂは、合成光学素子４１の一つの光入射面により覆われ、Ｏリング７により合成光学素子４１に固定されている。入射側開口部６ａおよび出射側開口部６ｂは、共に、液晶表示素子２の入射光および出射光を遮らない大きさとなっている。開口６ｄには、調圧ベローズ９を取り付けて、封止してある。また、開口６ｅには、信号線１８が挿通され、封止材２２により封止される。
【０１０２】
液晶表示素子駆動用信号線１８は、信号線引き出し口６ｅから保持部材６外部に引き出される。信号線引き出し口６ｅを封止する封止材２２としては、例えば、接着剤や硬化樹脂の充填したもの、弾性体の圧入したもの等がある。このようにして形成されるシール部により、液漏れをおこすことなく、液晶表示素子駆動用信号線１８を容器外部に引き出すことができる。
【０１０３】
冷却媒体５は、入射側偏光素子３ａ、調圧用ベローズ９、および、出射側偏光素子３ｂの固定された合成光学素子４１により囲まれた空間に充填される。本実施形態は、入射側偏光素子３ａの出射面から出射側偏光素子３ｂの入射面までの光の通過領域を、間に液晶表示素子２を挟んで、冷却媒体５で満たしている点が、第５の実施形態と異なる。なお、出射側偏光素子３ｂは、図１０で説明したように、液晶表示素子２の出射面に固定するようにしてもよい。
【０１０４】
図１１において、２４は、保持部材６内部で液晶表示素子２を支持する液晶表示素子保持枠である。液晶表示素子２は、液晶表示素子保持枠２４により、冷却媒体５の中に配置されることになる。ここで、冷却媒体５が充填されている領域は、液晶表示素子２の入射面側と出射面側とが連通している。これにより、冷却媒体５が両領域間を自由に移動でき、液晶表示部２の外側全体に触れて、これを冷却すること構成となっている。
【０１０５】
本実施形態によれば、液晶表示素子２の入射面および出射面の双方が冷却媒体５に直接接触されて、冷却されるため、液晶表示素子２の温度上昇をより低減できる。入射側偏光素子３ａでの発熱も、冷却媒体５により冷却することが可能になる。
【０１０６】
さらに、液晶表示素子２の両面が周囲雰囲気（外部空気）と非接触になるため、周囲雰囲気中の塵埃が液晶表示素子２の表面に付着して、投射画像に影を落とすことが無い。
【０１０７】
図１２は、本発明の第８の実施形態における合成光学素子周辺の液晶表示部構成例を示す略断面図である。
【０１０８】
本実施形態は、前述した図１１に示す第７の実施の形態における保持部材６を、図１０に示すように、ＲＧＢの三成分について共通化した点に特徴がある。すなわち、本実施の形態における保持部材６は、全体として箱状に形成され、各液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに対応する入射側偏光素子３Ｒａ、３Ｇａ、３Ｂａを嵌合するための入射側開口６Ｒａ、６Ｇａ、６Ｂａと、合成光学素子４１を嵌合するための出射側開口６ｂとが設けられている。合成光学素子４１、保持部材６、複数の入射側偏光素子３Ｒａ、３Ｇａ、３Ｂａ、および、合成光学素子４１により囲まれた空間内に、冷却媒体５が充填される。
【０１０９】
このような構成から、保持部材６は、入射側偏光素子３Ｒａ、３Ｇａ、３Ｂａ、液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ、および、出射側偏光素子３Ｒｂ、３Ｇｂ、３Ｂｂが冷却媒体５に接して冷却されるように、これらを保持する。液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ、および、出射側偏光素子３Ｒｂ、３Ｇｂ、３Ｂｂは、図１２では図示を省略しているが、例えば、図１１に示す液晶表示素子保持枠２４により支持される。
【０１１０】
この構成では、冷却媒体５が各液晶表示素子２の間を自由に移動できるため、放熱能力が向上する。また、より多くの冷却媒体５が充填できる。さらに、調圧機構（９，１０）を１つ設ければよい。
【０１１１】
なお、本実施の形態における出射側偏光素子３Ｒｂ、３Ｇｂ、３Ｂｂは、合成光学素子４１に固定する構造としてもよい。
【０１１２】
図１３は、本発明の第９の実施形態における合成光学素子周辺の液晶表示部構成例を示す略断面図である。
【０１１３】
本実施形態では、合成光学素子４１を保持部材６内に配置し、投影手段を構成する第１投影レンズ１により、保持部材６の出射側開口部を封止している点が、第８の実施形態と異なる。その他の構造は、第８の実施の形態と同じである。本実施の形態の構成では、合成光学素子４１の入射面および出射面が冷却媒体５に直接に接し、合成光学素子４１と第１投影レンズ１との間も冷却媒体５で満たされることになる。
【０１１４】
次に、図１４に示す本発明の第１０の実施形態について説明する。本実施の形態は、基本的には、図７に示す第５の実施の形態と同じ構成を有する。相違する点は、出射側偏光素子３ａが独立して固定される点と、調圧室を持たない点である。
【０１１５】
図１４に示すように、本実施形態では、入射側偏光素子３ａ、液晶表示素子２、出射側偏光素子３ｂ、および、合成光学素子４１は、透光面が互いに平行となるように配置されている。
【０１１６】
本実施の形態では、保持部材６は、凹部形状を有する１ピース構造を採用している。この保持部材６には、その凹部の開口である出射側開口部６ｂと、凹部の底面に位置する入射側開口部６ａと、調圧ベローズ９を装着する開口６ｄとが設けられている。入射側開口部６ａは、液晶表示素子２が嵌合されて封止される。具体的には、入射側開口部６ａには、液晶表示素子２がはめ込まれ、その隙間に弾性体２０が圧入されている。また、出射側開口部６ｂは、合成光学素子４１が密接して封止される。具体的には、出射側開口部６ｂは、合成光学素子４１の一つの光入射面により覆われ、Ｏリング７により合成光学素子４１に固定されている。入射側開口部６ａおよび出射側開口部６ｂは、共に、液晶表示素子２の入射光および出射光を遮らない大きさとなっている。
【０１１７】
また、図１４において、４ｂは、出射側偏光素子３ｂを支持するための出射側偏光素子保持枠である。出射側偏光素子３ｂは、液晶表示素子２および合成光学素子４１から一定の距離を空けて配置され、出射側偏光素子保持枠４ｂにより保持部材６に固定されている。ここで、出射側偏光素子保持枠４ｂは、出射側偏光素子３ｂの入射面側と出射面側との間で冷却媒体５が移動できるような形状となっている。この結果、出射側偏光素子３ｂの入射面および出射面が共に冷却媒体５によって冷却されるため、出射側偏光素子３ｂに対する冷却性能を向上させることができる。
【０１１８】
また、本実施形態は、図１４に示すように、冷却媒体５の調圧機構を保持部材６に一体化した構成となっている。すなわち、調圧室の連通口の代りにベローズ挿入口６ｄを保持部材６に設け、そこに調圧用ベローズ９を設置して、調圧用ベローズ押え板１０により固定する。この構成では、調圧室がいらなくなるため、液晶表示部１１の部品点数および製造工程数が削減される。
【０１１９】
図１５は、本発明の第１１の実施形態における液晶表示部の各部構成例を示す断面図である。
【０１２０】
本実施形態は、１ピース構造の保持部材６の底面側の一部に断部６０を設け、この断部６０の壁面６０ａに、液晶表示素子２を固定したものである。壁面６０ａには開口６０ｂが設けられ、液晶表示素子駆動用信号線１８が引き出される。液晶表示素子２の一部は、この断部壁面６０ａに、Ｏリングや、接着剤、パテなどの手段により、液密状態で固定される。液晶表示素子２と液晶表示素子駆動用信号線１８との接続部は、冷却媒体５に接触しないようになっている。
【０１２１】
また、保持部材６の入射側には、前記断部６０の壁面６０ａの近傍に、入射側開口６ａが設けられる。また、保持部材は、全体として凹部形状をなしており、その凹部の開口が出射側開口６ｂとなっている。入射側開口６ａには、入射側偏光素子３ａが嵌合され、冷却媒体５を液密シールしている。また、出射側開口６ｂには、合成光学素子４１が接着剤２１により固定される。この接着剤２１には、保持部材６の内部空間を封止する働きもある。
【０１２２】
本実施形態によれば、前述した第７の実施形態で述べた効果に加え、液晶表示素子駆動用信号線１８と、その液晶表示素子２との接続部の、冷却媒体５に対する耐蝕性や、これによる冷却媒体５への漏電等への配慮が不要になるという効果が得られる。
【０１２３】
また、本実施形態においては、合成光学素子４１を保持部材６の断部壁面６０ａに取り付ける構造としたため、保持部材６に組付けられた液晶表示素子２他の光学素子と合成光学素子４１との位置決めが容易となる。このことにより、他の光学素子に対する合成光学素子４１の光軸合わせなどが容易になる。
【０１２４】
以上に述べたように、本発明の各実施の形態は、出射側偏光素子３ｂが冷却媒体５に接触して冷却され、そこでの発熱が効率的に冷却される。また、液晶表示部２につていも、直接または前記出射側偏光素子３ｂを介して、冷却媒体で冷却される。液晶表示素子が冷却媒体５で直接冷却される場合、最も効率的であるが、出射側偏光素子４ｂを介して冷却される場合でも、出射側偏光素子３ｂの面全体で、厚さ方向に熱伝導が行なわれるので、効率的に冷却することができる。
【０１２５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、投射映像を高輝度化できると共に、液晶表示素子および偏光素子の温度上昇の抑制とが共に達成できる。また、コントラストの低下を抑えることができる。さらに、小型かつ簡略な構成により実現できる液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における液晶表示部の各部構成例を示す断面図。
【図２】本発明に用いる液晶表示素子の構成例を示す断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る短板式液晶プロジェクタの光学系全体を示す説明図。
【図４】本発明の第２の実施形態における液晶表示部の構成例を示す断面図。
【図５】本発明の第３の実施形態における液晶表示部の構成例を示す断面図。
【図６】本発明の第４の実施形態における液晶表示部の構成例を示す断面図。
【図７】本発明の第５の実施形態における液晶表示部の構成例を示す断面図。
【図８】本発明の第５の実施形態における液晶表示部周辺部の構成例を示す断面図。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る３板式液晶プロジェクタの光学系全体を示す説明図。
【図１０】本発明の第６の実施形態における液晶表示部の構成例を示す断面図。
【図１１】本発明の第７の実施形態における液晶表示部の構成例を示す断面図。
【図１２】本発明の第８の実施形態における液晶表示部周辺部の構成例を示す断面図。
【図１３】本発明の第９の実施形態における合成光学素子周辺の液晶表示部構成例を示す略断面図である。
【図１４】 本発明の第１０の実施形態における液晶表示部の構成例を示す断面図。
【図１５】 本発明の第１１の実施形態における液晶表示部周辺の各部構成例を示す略断面図。
【符号の説明】
１…投射レンズ、１ａ…第１投射レンズ、１ｂ…第２投射レンズ以降の投射レンズ群、２…液晶表示素子、３ａ、３Ｒａ、３Ｇａ、３Ｂａ…入射側偏光素子、３ｂ、３Ｒｂ、３Ｇｂ、３Ｂｂ…出射側偏光素子、４ａ、４Ｒａ、４Ｇａ、４Ｂａ…入射側偏光素子保持枠、４ｂ…出射側偏光素子保持枠、５…冷却媒体、６、６１、６２、６Ｒ、６Ｇ、６１…保持部材、７ａ，７ｂ…Ｏリング、８…第１投射レンズ押え板、９…調圧用ベローズ、１０…調圧用ベローズ押え板、１１…液晶表示部、１２…光源、１３…反射鏡、１４、１５…マルチレンズ、１６…スクリーン、１７…偏光変換素子、１８…液晶表示素子駆動用信号線、１９…放熱フィン、２０…冷却媒体封止用弾性体、２１…接着剤、２２…信号線引き出し口、２４、２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂ …液晶表示素子保持枠、２５…冷却媒体調圧室、３４〜３９…分離光学系、４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ…コンデンサレンズ、４１…合成光学系素子、５０…液晶駆動表示部、５１、５２…ガラス板、５３…液晶表示素子フレーム、５４…液晶表示素子駆動用信号線固定用接着剤、９０…光の進行方向。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device that projects an arbitrary image on a screen using a liquid crystal display element, such as a liquid crystal projector, a liquid crystal television, and a projection display device, and an optical device used therefor. is there.
[0002]
[Prior art]
In a display device that uses a liquid crystal display element to project an image on a screen, light from a light source such as a light bulb is applied to the liquid crystal display element such as a liquid crystal panel, and the transmitted light is projected onto the screen. An arbitrary display can be performed by adjusting the amount of polarization for each pixel in the liquid crystal display element.
[0003]
In such a liquid crystal display device, attempts have been made to increase the light output of the projected image by increasing the brightness of the light source and improving the light utilization efficiency in response to the user's request to obtain a good projected image even in a bright place. . For example, in the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-197913, polarization separating means for separating indefinitely polarized light from a light source into two linearly polarized lights orthogonal to each other, and one of the separated linearly polarized lights is converted into the other polarized light. Using a polarization conversion element comprising a polarization direction rotating means that rotates to match the direction, the light utilization efficiency from the light source is improved.
[0004]
By the way, in the liquid crystal display device as described above, light other than the light finally projected from the light emitted from the light source is absorbed by the liquid crystal display element and its surrounding optical elements and becomes heat. For this reason, the liquid crystal display element and its peripheral optical elements are heated. In particular, increasing the projection light output by increasing the brightness of the light source and improving the light utilization efficiency increases the amount of light incident on the liquid crystal display element and increases the heat generation in the liquid crystal display element and the polarizing plate. Leads to. In addition, when a polarization conversion element is used in the optical system from the light source to the incident side polarizing element, since the polarized light is aligned in one direction, the amount of heat generated by the outgoing side polarizing element becomes large when displaying all black. .
[0005]
On the other hand, a liquid crystal display element is generally composed of a semiconductor drive element and an optical functional material such as liquid crystal. In order for these to operate normally, it is necessary to keep them at a predetermined temperature or lower (for example, 60 degrees or lower). For this reason, the liquid crystal display element needs to be cooled. Various proposals have been made for this type of cooling system.
[0006]
As a conventional technique related to cooling of a liquid crystal display element, for example, an example described in JP-A-3-174134 is known. In this prior art, one of a pair of polarizing plates and a liquid crystal panel which is a liquid crystal display element are arranged in close contact with a cooler in which a cooling liquid is sealed. The cooler has a sealed structure composed of a frame and two transparent plates closing both sides of the frame, and the polarizing plate and the liquid crystal panel are in close contact with the transparent plate. A part of the heat pipe is inserted inside the cooler, and a heat radiating fin is provided on a portion of the heat pipe protruding from the cooler. The heat of the liquid crystal panel and the polarizing plate is transmitted to the cooler, and further discharged through the cooling liquid and the heat pipe from the radiating fin to the outside of the cooler.
[0007]
In the above-described display device, part of the light that has passed through the liquid crystal display element may be reflected by an optical element such as a projection lens behind the liquid crystal display element and returned to the liquid crystal display element. Such reflected light contributes to lowering the quality of the projected image such as a decrease in contrast.
[0008]
As a conventional technique for suppressing a decrease in contrast due to reflected light from the optical element at the rear of the liquid crystal display element, in addition to measures for improving the transmittance by coating the optical element, for example, it is described in JP-A-6-110055. There is technology. In this prior art, a λ / 4 plate is disposed between the exit-side polarizing plate and the projection lens. The light that has passed through the liquid crystal panel and the output-side polarizing plate passes through the λ / 4 plate and reaches the projection lens. Part of this incident light is reflected by the projection lens and returns to the liquid crystal panel direction. At this time, the reflected light passes through the outgoing side polarizing plate and then passes through the λ / 4 plate in a total of 2 degrees. For this reason, when the light reaches the output side polarizing plate again, the polarization direction is rotated by 90 degrees as compared with the case where the light passes through the polarizing plate. For this reason, the reflected light cannot pass through the output-side polarizing plate and is all absorbed.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The above conventional technique for preventing heating of the liquid crystal display element is to place one polarizing plate and the liquid crystal display element in close contact with a transparent plate of a cooler in which a cooling liquid is sealed. Two transparent plates and a coolant are interposed between the liquid crystal display elements. Since reflection occurs due to a change in refractive index at each of these boundary surfaces, attenuation of the passing light tends to occur.
[0010]
In addition, this conventional technology is configured to dissipate the heat generated from the liquid crystal display element through a transparent plate-coolant-heat pipe-radiating fin-ambient atmosphere (external air) and many heat transfer paths. The structure is complicated because it is easily limited by cooling performance due to thermal resistance integration. In particular, in order to increase the brightness, it is necessary to increase the heat dissipation efficiency, and thus the size of the heat pipe and the heat dissipation fin must be increased.
[0011]
On the other hand, in the above conventional technique for suppressing the decrease in contrast, the light reflected from the projection lens is absorbed by the output side polarizing plate, so that the output side polarizing plate is more easily heated. This heating causes thermal deterioration (deformation, etc.) of the output side polarizing plate. Further, the addition of the λ / 4 plate increases the number of optical components and complicates the configuration.
[0012]
Therefore, the present invention can achieve both high brightness of a projected image and suppression of temperature rise of a liquid crystal display element and a polarizing element, and a liquid crystal display apparatus that can be realized with a small and simple configuration, and an optical device used therefor The purpose is to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a light source that emits projection light, a polarization conversion element that performs polarization conversion so that light from the light source optical system is polarized in a predetermined polarization direction, and a light source optical system. A liquid crystal display element that receives the emitted light and generates an image to be projected according to a given drive signal, and an incident-side polarization that is disposed on the incident side of the liquid crystal display element and has a polarization direction substantially parallel to a predetermined direction An element, an emission-side polarizing element that is disposed on an emission side of the liquid crystal display element and has a polarization direction substantially orthogonal to a predetermined direction, and a first optical element that receives light emitted from the liquid crystal display element, A projection optical system that projects light emitted from the liquid crystal display element toward a projection target, and holds at least the plurality of liquid crystal display elements, the plurality of emission-side polarizing elements, and the first optical element. Holding member for The liquid crystal display element, the first optical element, and the holding member form a space between the liquid crystal display element and the first optical element. And configured to fill the space with the cooling medium.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Hereinafter, a liquid crystal display device that can function as a liquid crystal projector will be described as an example.
[0015]
First, first to third embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0016]
FIG. 3 is a diagram showing the overall configuration of the optical system of the single-plate liquid crystal projector of this embodiment. A single-plate liquid crystal projector shown in FIG. 3 includes a light source 12 such as a metal halide lamp, a reflecting mirror 13 that condenses light emitted from the light source 12 in a fixed direction, multilenses 14 and 15 in which a large number of cell lenses are assembled, A polarization conversion element 17 that aligns polarized light in one direction, a liquid crystal display unit 11, and a projection lens group 1b are provided. The liquid crystal projector projects an image displayed on the liquid crystal display unit 11 onto the screen 16 by the projection lens 1b, and displays an enlarged image on the screen.
[0017]
Here, the polarization conversion element 17 from the light source 12 constitutes a light source optical system that generates projection light incident on the liquid crystal display unit 11. Further, structurally, the first lens 1a included in the liquid crystal display unit 11 and the projection lens group 1b form a projection optical system.
[0018]
The polarization conversion element 17 can efficiently convert incident indefinitely polarized light into light of a specific polarization component. In the present embodiment, the polarization conversion element 17 is configured and arranged so as to obtain polarized light substantially parallel to the polarization direction of the incident side polarization element 3a.
[0019]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of each part of a liquid crystal display unit in the first embodiment of the present invention. The liquid crystal display unit 11 includes a liquid crystal display element 2, an output side polarizing element 3b, a first projection lens 1a, a holding member 6 for holding the cooling medium 5, and an incident side polarizing element 3a. And have. Reference numeral 90 denotes the traveling direction of light.
[0020]
The 1st projection lens 1a is an optical element which comprises a projection lens group with the said projection lens group 1b, and is located in the liquid crystal display element 2 side most in a projection lens group. The incident-side polarizing element 3a, the liquid crystal display element 2, the outgoing-side polarizing element 3b, and the first projection lens 1a are arranged so that their light-transmitting surfaces are substantially parallel (including parallel) to each other.
[0021]
In the present embodiment, the holding member 6 also has a function of holding the liquid crystal display element 2 and the emission-side polarizing element 3b in contact with the cooling medium 5 so as to be cooled. For this reason, it functions also as a member which forms the cooling space in which the cooling medium 5 exists, ie, the member which comprises the container of the cooling medium 5, with another member. As other members, in the present embodiment, the liquid crystal display element 2, the first projection lens 1 a, the pressure adjusting bellows 9, and the like function as members that form a cooling space surrounding the cooling medium 5. The pressure adjusting bellows 9 absorbs the volume change of the cooling medium 5. Further, the holding member 6 is connected to the radiation fins 19 to cool the cooling medium 5 by exchanging heat of the cooling medium 5 with an external fluid, for example, air.
[0022]
The holding member 6 includes a first holding portion 61 having a concave shape and a second holding portion 62 having a flat plate shape. The second holding part 62 is joined to the recess opening of the first holding part 61 via the O-ring 7a. In addition, the second holding portion 62 is formed with an incident side opening 62 a that is sealed by the liquid crystal display element 2. In addition, the first holding portion 61 is formed with an emission side opening 61 a sealed by the first projection lens 1 a and an opening 61 b sealed by the pressure adjusting bellows 9. Both the incident-side opening 62a and the emission-side opening 61a have a size that does not block the incident light and the emitted light of the liquid crystal display element 2.
[0023]
The liquid crystal display element 2 is fitted into the incident side opening 62a, and the elastic body 20 is press-fitted into the gap. The first projection lens 1a is fitted into the emission side opening 61a and is pressed against the first projection lens 1a by an O-ring 7b.
[0024]
The incident side polarizing element 3a is arranged with a certain distance from the liquid crystal display element 2, and is supported by the incident side polarizing element holding frame 4a. On the other hand, the output side polarizing element 3b is disposed on the incident surface of the first projection lens 1a and supported by the output side polarizing element holding frame 4b. Here, both the incident side polarizing element holding frame 4 a and the outgoing side polarizing element holding frame 4 b have shapes that do not block the incident light of the liquid crystal display element 2.
[0025]
The pressure adjusting bellows 9 is attached to the opening of the holding member 6 by a pressure adjusting bellows pressing plate 10. A space surrounded by the liquid crystal display element 2, the holding member 6, the first projection lens 1 a, and the pressure adjusting bellows 9 is in a liquid-tight state and is filled with the cooling medium 5.
[0026]
Each of the above components will be described in more detail.
[0027]
FIG. 2 shows a cross section of the liquid crystal display element 2. As illustrated, the liquid crystal display element 2 includes a liquid crystal drive display unit 50, glass plates 51 and 52, and a liquid crystal display element frame 53. A liquid crystal display element driving signal line 18 is electrically connected to the liquid crystal display element 2. The liquid crystal display element driving signal line 18 is fixed to the liquid crystal display element 2 by an adhesive 54 and transmits a driving signal output from a driving circuit (not shown).
[0028]
The incident side polarizing element 3a and the outgoing side polarizing element 3b are formed in a plate shape, and the surface of one side is coated with glass or resin. These incident side polarizing element 3a and outgoing side polarizing element 3b have a function of allowing only light components in a desired vibration direction to pass therethrough. A plurality of polarizing elements may be used for each of the incident side polarizing element 3a and the outgoing side polarizing element 3b.
[0029]
As the cooling medium 5, a translucent fluid having a refractive index of 1.2 or more and 1.7 or less is used. Examples of the translucent fluid having a refractive index of 1.2 or more and 1.7 or less include, for example, a fluorinated inert liquid (refractive index of 1.25 to 1.3) manufactured by 3M, ethylene glycol (refractive index of 1.43). ), Glycerin (refractive index 1.47), aqueous solutions thereof, glycerin / ethylene glycol mixed liquid, and the like.
[0030]
Desirably, the refractive index of the cooling medium 5 is made substantially equal to the refractive index of an optical element that contacts the cooling medium 5 on the optical path, such as the liquid crystal display element 2 and the output side polarizing element 3b. Here, the refractive index of the optical glass or plastic used for the liquid crystal display element 2, the output side polarizing element 3b, the first projection lens 1a, etc. is about 1.4 to 1.5. The glycerin / ethylene glycol mixed liquid has a refractive index of 1.45, and thus is suitable as the cooling medium 5. Of course, as long as the above conditions are satisfied, those not listed here can also be used.
[0031]
When the cooling medium 5 is selected in this way, the difference in refractive index between the boundary surface between the liquid crystal display element 2 and the cooling medium 5 and the boundary surface between the cooling medium 5 and the exit-side polarizing element 3b becomes small. Thereby, reflection at these boundary surfaces is suppressed, and a decrease in contrast caused by returning reflected light to the liquid crystal display element is suppressed.
[0032]
The holding member 6 is made of, for example, a metal such as Fe, Cu, Al, or Mg, or a material that includes them and has excellent heat transfer properties. The holding portion 62 constituting the holding member 6 is provided with a substantially rectangular incident side opening larger than the display pixel region of the liquid crystal display element 2. The liquid crystal display element 2 is fitted into this opening, and is fixed by pressing the elastic body 20 into the gap. On the other hand, the holding portion 61 is provided with a circular emission opening 61a having the same size as the effective diameter of the first projection lens 1a. The first projection lens 1a is fitted in the opening 61a. By crushing the O-ring 7b, the first projection lens 1a is pressed against and fixed to the first projection lens presser plate 8.
[0033]
The liquid crystal display element 2 and the first projection lens 1a may be fixed and sealed using an adhesive, putty, cured resin, or the like instead of the elastic body 20 and the O-ring 7. Since it has such a structure, the holding member 6 does not block the optical path of the display light that has passed through the display pixel region of the liquid crystal display element 2.
[0034]
Further, the holding member 6 has a two-piece structure of holding parts 61 and 62, and this joint part becomes liquid-tight by crushing the O-ring 7a. Thus, by making the holding member into a multi-piece structure, the size of the incident side opening 62a and the emission side opening 61a of the holding member 6 and the optical distance from the liquid crystal display element 2 to the first projection lens 1a Regardless, the space volume for sealing the cooling medium 5 can be increased. Of course, the structure of the liquid crystal display unit 11 may be simplified by using a one-piece holding member.
[0035]
A pressure adjusting bellows 9 is fixed to the holding portion 61 by a pressure adjusting bellows pressing plate 10. By the pressure adjusting bellows 9, the volume change due to the temperature change of the cooling medium 5 is absorbed by the expansion and contraction or deformation of the pressure adjusting bellows 9, and the pressure of the cooling medium 5 is kept constant.
[0036]
The output side polarizing element 3b is fixed to the holding portion 61 by the output side polarizing element holding frame 4b. The exit side polarization element holding frame 4 b has a shape that does not hinder the convection of the optical path and the cooling medium 5.
[0037]
A part of the heat generated in the liquid crystal display element 2 is transmitted to the holding member 6 through the elastic body 20 and released to the outside of the liquid crystal display unit 11. Most of the other heat is absorbed by the cooling medium 5 and moves with the natural convection of the cooling medium 5. Then, it is conducted to the inner wall surface of the holding member 6 and released to the outside. The heat generated in the output side polarizing element 3b is large. portion Is absorbed by the cooling medium 5 and released to the outside.
[0038]
As described above, the holding member 6 has a role of releasing heat generated in the liquid crystal display unit 11 to the outside. By providing the heat dissipating fins 19 on the outer wall of the holding member 6, the heat dissipating efficiency can be increased. When heat is radiated by natural convection of air, it is desirable to dispose the heat radiating surface of the heat radiating fin 19 so as to be substantially parallel to the vertical direction. In the drawing, the radiating fin 19 is provided in the holding portion 61, but may be provided in the holding portion 62 or both the holding portions 61 and 62. By forcibly cooling the holding member 6 with a cooling fan or the like, the efficiency of heat dissipation can be further increased. In this case, it is desirable to arrange the heat radiating surface of the heat radiating fin 19 so as to be substantially parallel to the air flow direction of the cooling fan. Further, when cooling by natural convection as in this embodiment, low noise cooling without generating noise by a fan or the like can be realized.
[0039]
A part of the heat generated in the incident side polarizing element 3a is exchanged with the surrounding part by contact heat conduction, and the other part is exchanged with the surrounding atmosphere. An air flow may be generated on the surface of the incident side polarizing element 3a using a cooling fan to perform forced cooling.
[0040]
In addition, a material having good thermal conductivity, for example, a metal such as Fe or Al, and a material containing them is used for the structural material that holds and fixes the entire liquid crystal display unit 11, and heat dissipation by contact heat conduction to the outside of the liquid crystal display unit 11 May be prompted.
[0041]
In this embodiment, since at least the incident side portion of the liquid crystal display element 2 faces the outside of the holding member 6, the electrical junction between the liquid crystal display element 2 and the liquid crystal display element driving signal line 18 is connected to the holding member 6. It is provided outside so that the electrical junction and the liquid crystal display element driving signal line 18 are not brought into contact with the cooling medium 5. For this reason, it is not necessary to take measures to prevent erosion by the cooling medium 5.
[0042]
Further, since the exit surface of the liquid crystal display element 2 is not in contact with the ambient atmosphere (external air), dust in the ambient atmosphere adheres to the exit surface surface of the liquid crystal display element 2 and casts a shadow on the projected image. There is nothing.
[0043]
The exit side polarization element 3b does not have to be a single sheet as in this embodiment, and may be composed of a plurality of sheets, and a part of the plurality of sheets is included in the liquid crystal display element 2. Even if it is attached, the effects of the present invention are effective.
[0044]
In the above configuration, as shown in FIG. 3, the light emitted from the light source 12 is condensed on the multilenses 14 and 15 by the reflecting mirror 13. Here, the multi-lenses 14 and 15 have a function of causing light to uniformly enter the entire display pixel region of the liquid crystal display element 2, and can make the illuminance on the screen 16 uniform. The light that has passed through the multi-lenses 14 and 15 is converted into polarized light that is substantially parallel to the polarization direction of the incident-side polarizing element 3 in the polarization conversion element 17 and then incident on the liquid crystal display unit 11. Then, the light incident on the liquid crystal display unit 11 is projected on the screen 16 through the projection lens group constituting the projection unit in the liquid crystal display unit 11 with the density adjusted for each pixel corresponding to the image to be displayed.
[0045]
By obtaining polarized light substantially parallel to the polarization direction of the incident side polarizing element 3 in the polarization conversion element 17, the transmittance in the incident side polarizing element 3 a is improved, and the light emitted from the light source 12 is efficiently converted into the liquid crystal display element 2. To be reached. In addition, the incident-side polarizing element 3a has a small amount of light to be absorbed and therefore generates less heat.
[0046]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to achieve both the reduction in the contrast of the projected image. As a result, a projected image with high brightness can be obtained. In addition, the temperature rise of the liquid crystal display element 2 and the output side polarizing element 3b can be suppressed. In addition, since no other special optical element or the like is required, the liquid crystal display unit 11 can be simplified. In addition, cooling can be performed with a simple configuration without using a heat pipe or the like.
[0047]
Next, another embodiment of the liquid crystal display unit 11 applied to a single-plate liquid crystal projector will be described with reference to FIGS. In the drawings used below, components having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Further, the following liquid crystal display unit 11 is also applied to, for example, the single-plate liquid crystal projector shown in FIG.
[0048]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration example of each part of the liquid crystal display unit in the second embodiment of the present invention.
[0049]
The present embodiment is different from the first embodiment in that the output-side polarizing element 3b is fixed to the output surface of the liquid crystal display element 2. This configuration makes it possible to position and fix the polarization transmission axis of the emission side polarization element 3 with respect to the liquid crystal display element 2 with high accuracy in advance. Thereby, the transmittance at the time of all white display and the shielding rate at the time of all black display are improved, and a high contrast is obtained.
[0050]
In the present embodiment, when the liquid crystal display element 2 is fitted into the opening 62 a, the bonding portion with the holding portion 61 is sealed with the adhesive 21.
[0051]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration example of each part of the liquid crystal display unit according to the third embodiment of the present invention.
[0052]
In the present embodiment, the region from the exit surface of the incident side polarizing element 3a to the incident surface of the first projection lens 1a is filled with the cooling medium 5, and the liquid crystal display element 2 is disposed in the cooling medium 5 in the first way. Different from the embodiment.
[0053]
In FIG. 5, 24 is a liquid crystal display element holding frame for arranging and holding the liquid crystal display element 2 in the cooling medium 5, 25 is a cooling medium pressure adjusting chamber, and 22 is a liquid crystal display element driving signal line 18 outside the holding member. This is a signal line lead-out port provided for drawing out.
[0054]
The incident-side polarizing element 3a is installed so as to block the opening 62a formed on the incident side of the holding unit 62, that is, the incident port. The joint with the holding portion 62 is sealed with an adhesive, putty, O-ring, or the like. The cooling medium 5 is filled in a space surrounded by the incident side polarizing element 3a, the holding member 6, the pressure adjusting bellows 9, and the first projection lens 1a.
[0055]
The liquid crystal display element 2 is supported by the liquid crystal display element holding frame 24 and is disposed in the cooling medium 5. Here, the region filled with the cooling medium 5 is connected to the incident surface side and the output surface side of the liquid crystal display element 2, so that the cooling medium 5 can freely convect between the two regions.
[0056]
The liquid crystal display element driving signal line 18 is led out of the holding member 6 from the signal line lead-out port 22. The signal line outlet 22 is sealed by filling with an adhesive or a cured resin, or by press-fitting an elastic body. With the seal portion formed in this manner, the liquid crystal display element driving signal line 18 can be drawn out of the container without causing liquid leakage.
[0057]
The cooling medium pressure adjusting chamber 25 in which the pressure adjusting bellows 9 is installed communicates with the inside of the holding unit 61 to keep the pressure of the cooling medium 5 constant. By making the cooling medium pressure adjusting chamber 25 a separate part from the holding member 6, the holding parts 61 and 62 can be made small.
[0058]
Thus, according to this embodiment, since both the entrance surface and the exit surface of the liquid crystal display element 2 are in direct contact with the cooling medium 5 and cooled, the temperature rise of the liquid crystal display element 2 can be further reduced. Heat generated by the incident side polarizing element 3 a can also be cooled by the cooling medium 5. Furthermore, since both surfaces of the liquid crystal display element 2 are not in contact with the surrounding atmosphere (external air), dust in the surrounding atmosphere does not adhere to the surface of the liquid crystal display element 2 and cast a shadow on the projected image.
[0059]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example of each part of a liquid crystal display unit according to the fourth embodiment of the present invention.
[0060]
This embodiment is configured such that a part of the liquid crystal display element 2 including a connection portion with the liquid crystal display element driving signal line 18 comes out of the holding member 6 filled with the cooling medium 5. Different from the third embodiment.
[0061]
The holding portion 62 of the holding member 6 is formed with a hollow protruding portion 62b for mounting the liquid crystal display element 2. An opening 62c is formed in a part of the protrusion 62b. A part of the liquid crystal display element 2 is fixed to the opening 62c of the protrusion 62b so as to be in a liquid-tight state by means such as an O-ring, an adhesive, or a putty. A connecting portion between the liquid crystal display element 2 and the liquid crystal display element driving signal line 18 is located at an opening in the protruding portion so as not to contact the cooling medium 5.
[0062]
According to the present embodiment, in addition to the effects described in the third embodiment, the corrosion resistance of the connection portion between the liquid crystal display element driving signal line 18 and the liquid crystal display element 2 with respect to the cooling medium 5, and thereby The effect that the consideration to the electric leakage etc. to the cooling medium 5 becomes unnecessary is acquired.
[0063]
Next, fifth to eleventh embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. These are used as a three-plate liquid crystal projector. Of course, it may be applicable to a single-plate configuration. In the drawings used below, components having the same functions as those of the components described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0064]
FIG. 9 is a diagram showing the overall configuration of the optical system of the three-plate liquid crystal projector of this embodiment.
[0065]
The three-plate liquid crystal projector includes liquid crystal display units 11R, 11G, and 11B corresponding to R, G, and B components, a light source 12 such as a metal halide lamp, and a reflecting mirror that condenses light emitted from the light source 12 in a certain direction. 13, a multi-lens 14 and 15 configured by assembling a large number of cell lenses, a polarization conversion element (polarization conversion means) 17, and a separation optical system that divides polarized light into three parts. , B to separate the mirror groups 34 to 39, condenser lenses 40R, 40G, and 40B for condensing and incident the RGB light components on the liquid crystal display units 11R, 11G, and 11B, and the liquid crystal display unit 11R, It has the synthetic | combination optical element 41 which synthesize | combines the light radiate | emitted from 11G and 11B, and the projection lens 1 which projects the synthesize | combined image | video on the screen 16. FIG.
[0066]
Here, a light source optical system is configured by optical elements from the light source 12 to the condenser lenses 40R, 40G, and 40B. The projection optical system is configured by optical elements such as the composite optical element 41 and the projection lens 1.
[0067]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0068]
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example in which the liquid crystal display unit 11 is provided corresponding to each color component (R, G, B). In addition, illustration of the radiation fin 19 and the pressure regulation chamber 25 is abbreviate | omitted in the figure.
[0069]
In FIG. 8, liquid crystal display units 11R, 11G, and 11B include liquid crystal display elements 2R, 2G, and 2B, incident-side polarizing elements 3Ra, 3Ga, and 3Ba, outgoing-side polarizing elements 3Rb, 3Gb, and 3Bb, and incident-side polarizing elements. Incident side polarization element holding frames 4Ra, 4Ga, 4Ba for holding and fixing 3Ra, 3Ga, 3Ba, and holding members 6R, 6G, 6B for holding these are provided. Note that 5R, 5G, and 5B are cooling media. 41 is a synthetic optical element, and 1 is a projection lens.
[0070]
The liquid crystal display units 11R, 11G, and 11B are respectively fixed to the three incident surfaces of the composite optical element 41 that is an optical polyhedron. The combining optical element 41 is for combining the light of each color component that has passed through each of the liquid crystal display units 11R, 11G, and 11B.
[0071]
Light of each color component separated by a separation optical system described later is incident on the corresponding liquid crystal display units 11R, 11G, and 11B, and is dimmed for each pixel through the liquid crystal display elements 2R, 2G, and 2B. The dimmed lights are combined by the combining optical element 41 and then projected through the projection lens 1.
[0072]
In this embodiment, the liquid crystal display unit 11 is provided corresponding to the three components R, G, and B. However, for example, the liquid crystal display unit 11 corresponds to two components such as Y, C, G, R + B, and the like. It is also possible to correspond to more than the components.
[0073]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of the liquid crystal display unit in the fifth embodiment of the present invention. In the three-plate type, as shown in FIG. 8, the liquid crystal display unit 11 is individually formed on the three incident surfaces of the composite optical element. However, since they basically have the same configuration, the configuration of the liquid crystal display unit for one component of the three RGB components will be described here. Therefore, there is a case where RGB is not distinguished with respect to codes. Further, the example of FIG. 7 is not limited to the above-described three-plate type, and may be applied to a single-plate type.
[0074]
In FIG. 7, reference numeral 41 denotes a polyhedral synthetic optical element, and 11 denotes a liquid crystal display unit. In the present embodiment, the incident-side polarizing element 3a, the liquid crystal display element 2, the outgoing-side polarizing element 3b, and the combining optical element 41 are arranged so that the light-transmitting surfaces are parallel to each other.
[0075]
In the present embodiment, the holding member 6 employs a one-piece structure having a concave shape. The holding member is provided with an emission side opening 6b which is an opening of the concave portion, an incident side opening 6a located on the bottom surface of the concave portion, and a communication port 6c for communicating with the pressure regulating chamber 25. . The incident side opening 6 a is sealed by fitting the liquid crystal display element 2. Specifically, the liquid crystal display element 2 is fitted into the incident side opening 6a, and the elastic body 20 is press-fitted into the gap. The output side opening 6b is sealed with the synthetic optical element 41 closely. Specifically, the exit side opening 6 b is covered with one light incident surface of the combining optical element 41 and fixed to the combining optical element 41 by the O-ring 7. Both the incident side opening 6a and the emission side opening 6b have a size that does not block the incident light and the emitted light of the liquid crystal display element 2.
[0076]
As described above, the holding member 6 is formed of a material having good heat conduction, for example, a metal such as Fe, Cu, Al, Mg, or the like and a material having excellent heat transfer properties. Plays the role of heat dissipation. In addition, as a means for fixing the liquid crystal display element 2 and the synthetic optical element 41 to the holding member 6, an adhesive, a putty, a cured resin, or the like may be used instead of the elastic body 20 and the O-ring 7. .
[0077]
On the incident surface of the synthetic optical element 41, the output side polarizing element 3b is fixed with an adhesive, a double-sided tape or the like. The incident side polarizing element 3a is arranged with a certain distance from the liquid crystal display element 2, and is supported by the incident side polarizing element holding frame 4a. Here, the incident-side polarizing element holding frame 4 a has a shape that does not block the incident light of the liquid crystal display element 2.
[0078]
The pressure adjusting chamber 25 communicates with the inside of the holding member 6, and the pressure adjusting bellows 9 is attached by the pressure adjusting bellows pressing plate 10. The space surrounded by the synthetic optical element 41 to which the liquid crystal display element 2, the holding member 6, the pressure adjusting chamber 25, the pressure adjusting bellows 9, and the output side polarizing element 3b are attached is in a liquid-tight state. Filled with medium 5. By setting it as such a structure, the liquid crystal display element 2 and the output side polarizing element 3b are hold | maintained in the state which touches the cooling medium 5. FIG.
[0079]
A pressure adjusting bellows 9 is fixed to the refrigerant pressure adjusting chamber 25 by a pressure adjusting bellows pressing plate 10. The space surrounded by the holding member 6, the liquid crystal display element 2, and the composite optical element 41 and the space surrounded by the refrigerant pressure adjusting chamber 25 and the pressure adjusting bellows 9 communicate with each other, and the cooling medium 5 is movable. It has become. The volume change due to the temperature change of the cooling medium 5 is absorbed by the expansion / contraction or deformation of the pressure adjusting bellows 9. Thereby, the pressure in the holding member 6 is kept constant.
[0080]
A part of the heat generated in the liquid crystal display element 2 is transmitted to the holding member 6 through the elastic body 20 and released to the outside of the liquid crystal display unit 11. The heat of many other parts is absorbed by the cooling medium 5 and moves with natural convection of the cooling medium 5. Then, it is conducted to the inner wall surface of the holding member 6 and released to the outside. Similarly, most of the heat generated in the output side polarizing element 3b is absorbed by the cooling medium 5 and released to the outside.
[0081]
Thus, the holding member 6 has a function of releasing the heat generated in the liquid crystal display unit 11 to the outside. For this reason, a cooling mechanism such as a heat pipe is not required, and the structure is simple.
[0082]
By providing the heat dissipating fins 19 on the outer wall of the holding member 6, the heat dissipating efficiency can be increased. When heat is radiated by natural convection of air, it is desirable to dispose the heat radiating surface of the heat radiating fin 19 so as to be substantially parallel to the vertical direction. By forcibly cooling the holding member 6 with a cooling fan or the like, the efficiency of heat dissipation can be further increased. In this case, it is desirable to arrange the heat radiating surface of the heat radiating fin 19 so as to be substantially parallel to the air flow direction of the cooling fan.
[0083]
Part of the heat generated in the incident side polarizing element 3a is exchanged with the surrounding part by contact heat conduction, and the remaining part is exchanged with the surrounding atmosphere. An air flow may be generated on the surface of the incident side polarizing element 3a using a cooling fan to perform forced cooling.
[0084]
As a structural material (not shown) for holding and fixing the liquid crystal display unit 11, a material having good heat conductivity, for example, a metal material such as Fe or Al, or a material including them with excellent heat transfer properties is used. 11 Heat radiation by contact heat conduction to the outside may be promoted.
[0085]
In this embodiment, since at least the incident side portion of the liquid crystal display element 2 faces the outside of the holding member 6, the electrical junction between the liquid crystal display element 2 and the liquid crystal display element driving signal line 18 is connected to the holding member 6. It is provided outside so that the electrical junction and the liquid crystal display element driving signal line 18 are not brought into contact with the cooling medium 5. For this reason, it is not necessary to take measures to prevent erosion by the cooling medium 5.
[0086]
Further, since the exit surface of the liquid crystal display element 2 is not in contact with the ambient atmosphere (external air), dust in the ambient atmosphere adheres to the exit surface surface of the liquid crystal display element 2 and casts a shadow on the projected image. There is nothing.
[0087]
In addition, the output side polarizing element 3b does not need to be a single sheet as in this embodiment, and may be composed of a plurality of sheets, and a part of the plurality of sheets is used as the liquid crystal display element 2. Even if it is attached, the effects of the present invention are effective.
[0088]
In the above configuration, as shown in FIG. 9, the light emitted from the light source 12 is condensed on the multilenses 14 and 15 by the reflecting mirror 13. Here, the multi-lenses 14 and 15 have a function of causing light to uniformly enter the entire display pixel region of the liquid crystal display elements 2R, 2G, and 2B, and can make the illuminance on the screen 16 uniform. The light that has passed through the multi-lenses 14 and 15 is converted into polarized light substantially parallel to the polarization direction of the incident side polarization element 3 by the polarization conversion element 17 and then separated into RGB components by the separation optical systems 34 to 39. The RGB separated lights are incident on the liquid crystal display units 11R, 11G, and 11B via the condenser lenses 40R, 40G, and 40B, respectively. Then, the light of each RGB component whose density is adjusted for each pixel in the liquid crystal display unit 11 is combined in the combining optical system 41 and then projected onto the screen 16 through the projection lens 1.
[0089]
In the present embodiment, the amount of light absorbed by each incident side polarization element 3a is reduced by using the polarization conversion element 17. As a result, the amount of heat generated by each incident-side polarizing element 3a is significantly reduced as compared with the case where the polarization conversion element 17 is not used.
[0090]
Further, by interposing a cooling medium having a refractive index close to those between the liquid crystal display element 2 and the output side polarizing element 3b, reflection in the optical path between them is reduced, and a reduction in luminance is prevented and high luminance is achieved. In addition, it is possible to achieve the reduction of the contrast of the projected image. Moreover, since the liquid crystal display element 2 and the output side polarizing element 3b are cooled by the cooling medium 5, their temperature rise is suppressed. Further, since no other special optical element or the like is required, the liquid crystal display unit 11 can be simplified.
[0091]
In addition, according to the present embodiment, since the dimming is performed using the plurality of liquid crystal display elements 2 for one-pixel display on the screen 16, the quality of the display image can be improved.
[0092]
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a liquid crystal display portion around the synthetic optical element in the sixth embodiment of the present invention.
[0093]
In the present embodiment, the sealing spaces of the cooling medium 5 for each liquid crystal display unit 11 are connected to each other, and the holding member 6 is one for each of the RGB liquid crystal display elements 2R, 2G, and 2B. The point that the exit side polarizing elements 3Rb, 3Gb, 3Bb are provided on the exit surfaces of the corresponding liquid crystal display elements 2R, 2G, 2B is different from the fifth embodiment.
[0094]
The holding member 6 is formed in a box shape as a whole. The holding member 6 has an incident side opening 6Ra, 6Ga, 6Ba for fitting the liquid crystal display elements 2R, 2G, 2B and an emission side for fitting the composite optical element 41. An opening 6b is provided. The cooling medium 5 is filled in a space surrounded by the synthetic optical element 41, the holding member 6, the plurality of liquid crystal display elements 2 R, 2 G, and 2 B and the synthetic optical element 41.
[0095]
With such a configuration, the holding member 6 allows the output-side polarizing elements 3Rb, 3Gb, and 3Bb to be cooled by the liquid crystal display elements 2R, so that at least the output-side polarizing elements 3Rb, 3Gb, and 3Bb are cooled in contact with the cooling medium 5. Hold through 2G, 2B. Therefore, in the present embodiment, the exit side polarization elements 3Rb, 3Gb, 3Bb are cooled in contact with the cooling medium 5, and the liquid crystal display elements 2R, 2G, 2B are cooled via the exit side polarization elements 3Rb, 3Gb, 3Bb. Will be.
[0096]
In the case of the present embodiment, when the heat generation of some liquid crystal display elements 2 and the output side polarization element 3 increases depending on the type of display image, this heat is constituted by the holding member 6 by the convection of the cooling medium 5. Since it is diffused throughout the cooling space, the heat dissipation efficiency is improved.
[0097]
Further, according to this configuration, only one pressure adjusting mechanism (not shown) that absorbs the volume change of the cooling medium due to the temperature change is provided, and the apparatus is simplified.
[0098]
Further, in the present embodiment, since the exit side polarizing elements 3Rb, 3Gb, 3Bb are fixed to the exit surfaces of the liquid crystal display elements 2R, 2G, 2B, respectively, the polarization transmission axis of the exit side polarizing element 3 with respect to each liquid crystal display element 2 is set. Can be positioned and fixed with high precision. Thereby, the transmittance at the time of all white display and the shielding rate at the time of all black display are improved, and high contrast display can be performed.
[0099]
In the present embodiment, the output side polarization element 3 may be fixed to the synthesis optical element.
[0100]
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of the liquid crystal display unit 11 in the seventh embodiment of the present invention. In FIG. 11, 41 is a polyhedral synthetic optical element, and 2 is a liquid crystal display element. In the present embodiment, the incident-side polarizing element 3a, the liquid crystal display element 2, the outgoing-side polarizing element 3b, and the combining optical element 41 are arranged so that the light-transmitting surfaces are parallel to each other.
[0101]
In the present embodiment, the holding member 6 employs a one-piece structure having a concave shape. The holding member 6 includes an exit-side opening 6b which is an opening of the recess, an entrance-side opening 6a located on the bottom surface of the recess, an opening 6d for the pressure adjusting bellows 9, and a signal line outlet 6e. Is provided. The incident side opening 6a is sealed by fitting the incident side polarizing element 3a. The output side opening 6b is sealed with the synthetic optical element 41 closely. Specifically, the exit side opening 6 b is covered with one light incident surface of the combining optical element 41 and fixed to the combining optical element 41 by the O-ring 7. Both the incident side opening 6a and the emission side opening 6b have a size that does not block the incident light and the emitted light of the liquid crystal display element 2. A pressure adjusting bellows 9 is attached to the opening 6d and sealed. Further, the signal line 18 is inserted into the opening 6 e and sealed with the sealing material 22.
[0102]
The liquid crystal display element driving signal line 18 is led out of the holding member 6 from the signal line lead-out port 6e. Examples of the sealing material 22 for sealing the signal line lead-out port 6e include a material filled with an adhesive or a cured resin, and a material in which an elastic body is press-fitted. With the seal portion formed in this manner, the liquid crystal display element driving signal line 18 can be drawn out of the container without causing liquid leakage.
[0103]
The cooling medium 5 is filled in a space surrounded by the combining optical element 41 to which the incident side polarizing element 3a, the pressure adjusting bellows 9, and the output side polarizing element 3b are fixed. In the present embodiment, the light passing region from the exit surface of the incident side polarizing element 3a to the incident surface of the exit side polarizing element 3b is filled with the cooling medium 5 with the liquid crystal display element 2 interposed therebetween. Different from the fifth embodiment. In addition, you may make it the output side polarizing element 3b fix to the output surface of the liquid crystal display element 2, as demonstrated in FIG.
[0104]
In FIG. 11, reference numeral 24 denotes a liquid crystal display element holding frame that supports the liquid crystal display element 2 inside the holding member 6. The liquid crystal display element 2 is arranged in the cooling medium 5 by the liquid crystal display element holding frame 24. Here, in the region filled with the cooling medium 5, the entrance surface side and the exit surface side of the liquid crystal display element 2 communicate with each other. Thereby, the cooling medium 5 can freely move between both regions, and the entire outside of the liquid crystal display unit 2 is touched to cool it.
[0105]
According to the present embodiment, both the incident surface and the exit surface of the liquid crystal display element 2 are directly contacted with the cooling medium 5 to be cooled, so that the temperature rise of the liquid crystal display element 2 can be further reduced. Heat generated by the incident side polarizing element 3a can also be cooled by the cooling medium 5.
[0106]
Furthermore, since both surfaces of the liquid crystal display element 2 are not in contact with the surrounding atmosphere (external air), dust in the surrounding atmosphere does not adhere to the surface of the liquid crystal display element 2 and cast a shadow on the projected image.
[0107]
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of the liquid crystal display portion around the synthetic optical element in the eighth embodiment of the present invention.
[0108]
The present embodiment is characterized in that the holding member 6 in the seventh embodiment shown in FIG. 11 described above is shared for the three components of RGB as shown in FIG. That is, the holding member 6 in the present embodiment is formed in a box shape as a whole, and the incident side opening for fitting the incident side polarizing elements 3Ra, 3Ga, 3Ba corresponding to the liquid crystal display elements 2R, 2G, 2B. 6Ra, 6Ga, 6Ba and an exit side opening 6b for fitting the synthetic optical element 41 are provided. The cooling medium 5 is filled in a space surrounded by the combining optical element 41, the holding member 6, the plurality of incident-side polarizing elements 3 Ra, 3 Ga, 3 Ba, and the combining optical element 41.
[0109]
With such a configuration, the holding member 6 is cooled by the incident side polarizing elements 3Ra, 3Ga, 3Ba, the liquid crystal display elements 2R, 2G, 2B and the outgoing side polarizing elements 3Rb, 3Gb, 3Bb being in contact with the cooling medium 5. Hold these so that. Although not shown in FIG. 12, the liquid crystal display elements 2R, 2G, and 2B and the output side polarizing elements 3Rb, 3Gb, and 3Bb are supported by, for example, the liquid crystal display element holding frame 24 shown in FIG.
[0110]
In this configuration, since the cooling medium 5 can freely move between the liquid crystal display elements 2, the heat dissipation capability is improved. Further, more cooling medium 5 can be filled. Furthermore, one pressure adjusting mechanism (9, 10) may be provided.
[0111]
Note that the output-side polarizing elements 3Rb, 3Gb, and 3Bb in the present embodiment may be configured to be fixed to the combining optical element 41.
[0112]
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a liquid crystal display portion around the synthetic optical element in the ninth embodiment of the present invention.
[0113]
In the present embodiment, the synthetic optical element 41 is disposed in the holding member 6, and the emission side opening of the holding member 6 is sealed by the first projection lens 1 constituting the projection means. Different from the embodiment. Other structures are the same as those in the eighth embodiment. In the configuration of the present embodiment, the entrance surface and the exit surface of the combining optical element 41 are in direct contact with the cooling medium 5, and the space between the combining optical element 41 and the first projection lens 1 is also filled with the cooling medium 5. .
[0114]
Next, a tenth embodiment of the present invention shown in FIG. 14 will be described. This embodiment basically has the same configuration as that of the fifth embodiment shown in FIG. The difference is that the output-side polarizing element 3a is fixed independently, and there is no pressure adjusting chamber.
[0115]
As shown in FIG. 14, in this embodiment, the incident side polarizing element 3a, the liquid crystal display element 2, the output side polarizing element 3b, and the composite optical element 41 are arranged so that the light transmitting surfaces thereof are parallel to each other. Yes.
[0116]
In the present embodiment, the holding member 6 employs a one-piece structure having a concave shape. The holding member 6 is provided with an emission side opening 6b which is an opening of the concave portion, an incident side opening 6a located on the bottom surface of the concave portion, and an opening 6d for mounting the pressure adjusting bellows 9. The incident side opening 6 a is sealed by fitting the liquid crystal display element 2. Specifically, the liquid crystal display element 2 is fitted into the incident side opening 6a, and the elastic body 20 is press-fitted into the gap. The output side opening 6b is sealed with the synthetic optical element 41 closely. Specifically, the exit side opening 6 b is covered with one light incident surface of the combining optical element 41 and fixed to the combining optical element 41 by the O-ring 7. Both the incident side opening 6a and the emission side opening 6b have a size that does not block the incident light and the emitted light of the liquid crystal display element 2.
[0117]
In FIG. 14, reference numeral 4b denotes an output side polarizing element holding frame for supporting the output side polarizing element 3b. The exit side polarization element 3b is arranged at a certain distance from the liquid crystal display element 2 and the combining optical element 41, and is fixed to the holding member 6 by the exit side polarization element holding frame 4b. Here, the output side polarizing element holding frame 4b is shaped such that the cooling medium 5 can move between the incident surface side and the output surface side of the output side polarizing element 3b. As a result, since both the incident surface and the exit surface of the exit side polarization element 3b are cooled by the cooling medium 5, the cooling performance for the exit side polarization element 3b can be improved.
[0118]
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 14, the pressure regulating mechanism for the cooling medium 5 is integrated with the holding member 6. That is, a bellows insertion port 6d is provided in the holding member 6 instead of the communication port of the pressure regulating chamber, and a pressure regulating bellows 9 is installed there and fixed by the pressure regulating bellows pressing plate 10. In this configuration, the pressure regulating chamber is not required, and thus the number of parts and the number of manufacturing processes of the liquid crystal display unit 11 are reduced.
[0119]
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a configuration example of each part of the liquid crystal display unit according to the eleventh embodiment of the present invention.
[0120]
In the present embodiment, a cut portion 60 is provided on a part of the bottom surface side of the holding member 6 having a one-piece structure, and the liquid crystal display element 2 is fixed to a wall surface 60 a of the cut portion 60. An opening 60b is provided in the wall surface 60a, and the liquid crystal display element driving signal line 18 is drawn out. A part of the liquid crystal display element 2 is fixed to the cut wall surface 60a in a liquid-tight state by means such as an O-ring, an adhesive, or a putty. A connecting portion between the liquid crystal display element 2 and the liquid crystal display element driving signal line 18 is not in contact with the cooling medium 5.
[0121]
Further, on the incident side of the holding member 6, an incident side opening 6 a is provided in the vicinity of the wall surface 60 a of the cut portion 60. Further, the holding member has a concave shape as a whole, and the opening of the concave portion is an emission side opening 6b. The incident side polarizing element 3a is fitted in the incident side opening 6a, and the cooling medium 5 is liquid-tightly sealed. Further, the synthetic optical element 41 is fixed to the emission side opening 6 b by the adhesive 21. The adhesive 21 also functions to seal the internal space of the holding member 6.
[0122]
According to the present embodiment, in addition to the effects described in the seventh embodiment, the corrosion resistance of the connection portion between the liquid crystal display element driving signal line 18 and the liquid crystal display element 2 to the cooling medium 5, As a result, it is possible to obtain an effect that it is not necessary to consider electric leakage to the cooling medium 5.
[0123]
In the present embodiment, since the synthetic optical element 41 is attached to the cut wall surface 60 a of the holding member 6, the liquid crystal display element 2 assembled to the holding member 6 and the other optical elements and the synthetic optical element 41 are combined. Positioning is easy. This facilitates the optical axis alignment of the composite optical element 41 with respect to other optical elements.
[0124]
As described above, in each embodiment of the present invention, the exit side polarization element 3b is cooled by contacting the cooling medium 5, and the heat generation therein is efficiently cooled. Further, the liquid crystal display unit 2 is also cooled by a cooling medium directly or via the emission-side polarizing element 3b. When the liquid crystal display element is directly cooled by the cooling medium 5, it is most efficient. However, even when the liquid crystal display element is cooled via the output side polarizing element 4b, the entire surface of the output side polarizing element 3b is heated in the thickness direction. Since conduction is performed, cooling can be performed efficiently.
[0125]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to increase the brightness of the projected image and to suppress the temperature rise of the liquid crystal display element and the polarizing element. In addition, a decrease in contrast can be suppressed. Furthermore, a liquid crystal display device that can be realized with a small and simple configuration can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of each part of a liquid crystal display unit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a liquid crystal display element used in the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the entire optical system of the short plate type liquid crystal projector according to the first embodiment of the invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a liquid crystal display unit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a liquid crystal display unit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example of a liquid crystal display unit according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a liquid crystal display unit according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a peripheral portion of a liquid crystal display unit according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the entire optical system of a three-plate liquid crystal projector according to a fifth embodiment of the invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a liquid crystal display unit according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a liquid crystal display unit according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration example of the periphery of a liquid crystal display unit in an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a liquid crystal display portion around a synthetic optical element in a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a configuration example of a liquid crystal display unit according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of each part around a liquid crystal display unit in an eleventh embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projection lens, 1a ... 1st projection lens, 1b ... Projection lens group after 2nd projection lens, 2 ... Liquid crystal display element, 3a, 3Ra, 3Ga, 3Ba ... Incident side polarizing element, 3b, 3Rb, 3Gb, 3Bb ... Exit-side polarizing element, 4a, 4Ra, 4Ga, 4Ba ... Incident-side polarizing element holding frame, 4b ... Exit-side polarizing element holding frame, 5 ... Cooling medium, 6, 61, 62, 6R, 6G, 61 ... Holding member, 7a, 7b ... O-ring, 8 ... first projection lens pressing plate, 9 ... pressure adjusting bellows, 10 ... pressure adjusting bellows pressing plate, 11 ... liquid crystal display, 12 ... light source, 13 ... reflecting mirror, 14, 15 ... multi Lens: 16 ... Screen, 17 ... Polarization conversion element, 18 ... Signal line for driving liquid crystal display element, 19 ... Radiation fin, 20 ... Elastic body for cooling medium sealing, 21 ... Adhesive, 22 ... Signal line outlet, 24 , 24R, 24G 24B ... Liquid crystal display element holding frame, 25 ... Cooling medium pressure adjusting chamber, 34 to 39 ... Separation optical system, 40R, 40G, 40B ... Condenser lens, 41 ... Synthetic optical system element, 50 ... Liquid crystal drive display unit, 51, 52 ... Glass plate 53. Liquid crystal display element frame 54. Liquid crystal display element driving signal line fixing adhesive 90. Light traveling direction.

Claims (4)

投射対象に向けて光を投射して、当該投射対象上に画像を表示する液晶表示装置であって、
投射光を出射する光源と、
前記光源からの光を所定の偏光方向の偏光光とするように偏光変換する偏光変換素子と、
前記光源からの出射光を受けて、与えられた駆動信号に応じて投射すべき画像を生成する複数の液晶表示素子と、
前記光源から出射される光を分割して前記複数の液晶表示素子に向けて出射する分離光学系と、
前記複数の液晶表示素子各々の入射側に配置され、所定方向と略平行な偏光方向を有する複数の入射側偏光素子と、
前記複数の液晶表示素子各々の出射側に配置され、所定方向と略直交する偏光方向を有する複数の出射側偏光素子と、
前記複数の液晶表示素子から出射された光を合成する第１の光学素子と、
前記合成された光を投射する第２の光学素子と、
少なくとも、前記複数の液晶表示素子、前記複数の出射側偏光素子、および、前記第１の光学素子を冷却する冷却媒体と、
当該冷却媒体が充填される箱状の形状を形成する保持部材と
を有し、
前記複数の出射側偏光素子は各々の対応する前記複数の液晶表示素子の出射側の面に固定され、
当該保持部材の入射側の開口に前記複数の液晶表示素子が嵌合され、
当該保持部材の出射側の開口に前記第１の光学素子が嵌合されて、前記保持部材を含んで形成される箱状の形状の内部に、前記複数の液晶表示素子、前記複数の出射側偏光素子、および、前記第１の光学素子が保持され、
前記保持部材を含んで形成される箱状の形状の内部であって、
前記複数の液晶表示素子と、前記複数の出射側偏光素子と、前記第１の光学素子と、前記保持部材との間の空間に前記冷却媒体が充填されることを特徴とする液晶表示装置。A liquid crystal display device that projects light toward a projection target and displays an image on the projection target,
A light source that emits projection light;
A polarization conversion element for polarization conversion light of the light source or al to the predetermined polarization direction of polarized light,
A plurality of liquid crystal display device receives the light emitted from the light the light source or, et al., To generate an image to be projected according to a given drive signal,
A separation optical system that divides the light emitted from the light source and emits the light toward the plurality of liquid crystal display elements;
A plurality of incident-side polarizing elements disposed on the incident side of each of the plurality of liquid crystal display elements and having a polarization direction substantially parallel to a predetermined direction;
A plurality of output-side polarizing elements disposed on the output side of each of the plurality of liquid crystal display elements and having a polarization direction substantially orthogonal to a predetermined direction;
A first optical element that combines light emitted from the plurality of liquid crystal display elements;
A second optical element for projecting the combined light,
A cooling medium that cools at least the plurality of liquid crystal display elements, the plurality of output-side polarizing elements, and the first optical element;
A holding member to which the cooling medium to form a box-like shape to be filled has a <br/>,
The plurality of exit-side polarizing elements are fixed to the exit-side surfaces of the corresponding liquid crystal display elements, respectively.
The plurality of liquid crystal display elements are fitted into the incident side opening of the holding member,
The plurality of liquid crystal display elements and the plurality of emission sides are disposed inside a box-like shape formed by fitting the first optical element into the opening on the emission side of the holding member and including the holding member. A polarizing element and the first optical element are held;
Inside the box-like shape formed including the holding member,
A liquid crystal display device comprising the plurality of liquid crystal display element, wherein a plurality of the exit-side polarizing element, said first optical element, that you said cooling medium in the space between the retaining member is filled . 投射対象に向けて光を投射して、当該投射対象上に画像を表示する液晶表示装置であって、
投射光を出射する光源と、
前記光源からの光を所定の偏光方向の偏光光とするように偏光変換する偏光変換素子と、
前記光源からの出射光を受けて、与えられた駆動信号に応じて投射すべき画像を生成する複数の液晶表示素子と、
前記光源から出射される光を分割して前記複数の液晶表示素子に向けて出射する分離光学系と、
前記複数の液晶表示素子各々の入射側に配置され、所定方向と略平行な偏光方向を有する複数の入射側偏光素子と、
前記複数の液晶表示素子各々の出射側に配置され、所定方向と略直交する偏光方向を有する複数の出射側偏光素子と、
前記複数の液晶表示素子から出射された光を合成する第１の光学素子と、
前記合成された光を投射する第２の光学素子と、
少なくとも、前記複数の液晶表示素子、前記複数の出射側偏光素子、前記第１の光学素子、および、前記第２の光学素子を冷却する冷却媒体と、
当該冷却媒体が充填される箱状の形状を形成する保持部材と
を有し、
前記複数の出射側偏光素子は各々の対応する前記複数の液晶表示素子の出射側の面に固定され、
当該保持部材の入射側の開口に前記複数の入射側偏光素子が嵌合され、
当該保持部材の出射側の開口に前記第２の光学素子が嵌合されて、前記保持部材を含んで形成される箱状の形状の内部に、前記第１の光学素子が保持され、
また、前記保持部材を含んで形成される箱状の形状の内部に、当該保持部材が有する液晶表示素子保持枠によって前記複数の液晶表示素子が支持され、
前記保持部材を含んで形成される箱状の形状の内部であって、
前記入射側偏光素子と、前記複数の液晶表示素子と、前記複数の出射側偏光素子と、前記第１の光学素子と、前記第２の光学素子と、前記保持部材との間の空間に前記冷却媒体が充填されることを特徴とする液晶表示装置。A liquid crystal display device that projects light toward a projection target and displays an image on the projection target,
A light source that emits projection light;
A polarization conversion element for polarization conversion light of the light source or al to the predetermined polarization direction of polarized light,
A plurality of liquid crystal display device receives the light emitted from the light the light source or, et al., To generate an image to be projected according to a given drive signal,
A separation optical system that divides the light emitted from the light source and emits the light toward the plurality of liquid crystal display elements;
A plurality of incident-side polarizing elements disposed on the incident side of each of the plurality of liquid crystal display elements and having a polarization direction substantially parallel to a predetermined direction;
A plurality of output-side polarizing elements disposed on the output side of each of the plurality of liquid crystal display elements and having a polarization direction substantially orthogonal to a predetermined direction;
A first optical element that combines light emitted from the plurality of liquid crystal display elements;
A second optical element for projecting the combined light,
A cooling medium that cools at least the plurality of liquid crystal display elements, the plurality of output-side polarizing elements , the first optical element , and the second optical element;
A holding member to which the cooling medium to form a box-like shape to be filled has a <br/>,
The plurality of exit-side polarizing elements are fixed to the exit-side surfaces of the corresponding liquid crystal display elements, respectively.
The plurality of incident-side polarizing elements are fitted into the incident-side opening of the holding member,
The second optical element is fitted in the opening on the exit side of the holding member, and the first optical element is held inside a box shape formed including the holding member,
The plurality of liquid crystal display elements are supported by a liquid crystal display element holding frame of the holding member inside a box-like shape formed including the holding member,
Inside the box-like shape formed including the holding member ,
And the incident side polarizing element, wherein a plurality of liquid crystal display element, wherein a plurality of the exit-side polarizing element, said first optical element, and the second optical element, wherein the space between the holding member the liquid crystal display device which a cooling medium, characterized that you are filled. 投射光を出射する光源と、
前記光源からの光を所定の偏光方向の偏光光とするように偏光変換する偏光変換素子と、
前記光源からの出射光を受けて、与えられた駆動信号に応じて投射すべき画像を生成する複数の液晶表示素子と、
前記複数の液晶表示素子の各々の入射側に配置され、所定方向と略平行な偏光方向を有する複数の入射側偏光素子と、
前記複数の液晶表示素子の各々の出射側に配置され、所定方向と略直交する偏光方向を有する複数の出射側偏光素子と、
前記複数の液晶表示素子から出射される光を受ける第１の光学素子を含み、前記複数の液晶表示素子から出射された光を、前記投射対象に向けて投射する投射光学系と、
少なくとも、前記複数の液晶表示素子、前記複数の出射側偏光素子、および、前記第１の光学素子を冷却する冷却媒体と、
当該冷却媒体が充填される箱状の形状を形成する保持部材と
を有し、
前記複数の出射側偏光素子は各々の対応する前記複数の液晶表示素子の出射側の面に固定され、
当該保持部材の入射側の開口に前記入射側偏光素子が嵌合され、
当該保持部材の出射側の開口に前記第１の光学素子が嵌合されて、前記保持部材を含んで形成される箱状の形状の内部に、前記複数の液晶表示素子、前記複数の出射側偏光素子、および、前記第１の光学素子が保持され、
前記保持部材を含んで形成される箱状の形状の内部であって、
前記入射側偏光素子と、前記複数の液晶表示素子と、前記複数の出射側偏光素子と、前記第１の光学素子と、および、前記保持部材との間の空間に前記冷却媒体が充填されることを特徴とする液晶表示装置。A light source that emits projection light;
A polarization conversion element for polarization conversion light of the light source or al to the predetermined polarization direction of polarized light,
A plurality of liquid crystal display device receives the light emitted from the light the light source or, et al., To generate an image to be projected according to a given drive signal,
A plurality of incident-side polarizing elements disposed on the incident side of each of the plurality of liquid crystal display elements and having a polarization direction substantially parallel to a predetermined direction;
A plurality of output-side polarizing elements disposed on the output side of each of the plurality of liquid crystal display elements and having a polarization direction substantially orthogonal to a predetermined direction;
Comprises a first optical element for receiving light emitted from the plurality of liquid crystal display device, the light emitted from the plurality of liquid crystal display elements, and a projection optical system that projects toward the projection subject,
A cooling medium that cools at least the plurality of liquid crystal display elements, the plurality of output-side polarizing elements, and the first optical element ;
A holding member to which the cooling medium to form a box-like shape to be filled has a <br/>,
The plurality of exit-side polarizing elements are fixed to the exit-side surfaces of the corresponding liquid crystal display elements, respectively.
The incident-side polarizing element is fitted into the incident-side opening of the holding member,
The plurality of liquid crystal display elements and the plurality of emission sides are disposed inside a box-like shape formed by fitting the first optical element into the opening on the emission side of the holding member and including the holding member. A polarizing element and the first optical element are held;
Inside the box-like shape formed including the holding member,
And the incident side polarizing element, wherein a plurality of liquid crystal display element, wherein a plurality of the exit-side polarizing element, said first optical element, and wherein the cooling medium is Ru is filled in a space between the holding member A liquid crystal display device characterized by the above. 請求項１乃至３に記載の液晶表示装置において、The liquid crystal display device according to claim 1,
前記複数の出射側偏光素子が、前記複数の液晶表示素子の出射側の面に固定されるのに代えて、前記第１の光学素子における各々の対応する入射面に固定されることを特徴とする液晶表示装置。The plurality of output-side polarizing elements are fixed to the corresponding incident surfaces of the first optical element instead of being fixed to the output-side surfaces of the plurality of liquid crystal display elements. Liquid crystal display device.
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