JP5817245B2 - 反射型空間変調素子設置装置 - Google Patents

Description

本発明は、反射型空間変調素子を備えた反射型空間変調素子設置装置に関する。

従来、反射型空間変調素子に封入されている液晶は、低温では動作速度が遅くなり、例えば、外気が低温の環境では反射型空間変調素子の動作不良により画質の劣化を招いていた。そこで、反射型空間変調素子を所定の温度にまで上昇させるために、図６に示すように、反射型空間変調素子７の外部にヒータ８を取り付ける構造やヒータ等の加熱装置を反射型空間変調素子に内蔵しているものがある（特許文献1〜3）。図６の１は光源としてのＬＥＤ、２は熱伝導シート、３は放熱部材としてのヒートシンク、４Ａ，４Ｂ，４Ｃはレンズ、５は偏光板としてのダイクロイックミラー、６は投射レンズ、７は反射型空間変調素子、８は加熱装置としてのヒータ、９はベース、Ｃは光路を示す。
一方で、光源からの入射光での反射型空間変調素子の過熱による液晶の劣化を防止するために反射型空間変調素子を冷却する目的で、図７〜８に示すように、反射型空間変調素子７と冷却用ヒートシンク１０の間に熱伝導グリス１６が塗布し、熱を効率良く伝導させる構造や、特許文献２〜３に記載されているように、液晶素子に冷却を行う素子が設置されている構造をもつものがある。

しかし、上記のような構成をとると、反射型空間変調素子７の構造の複雑化や部品点数の増加、さらに消費電力の上昇を招いてしまうことがある。

特開平１１−３０５２０３号公報 特開２００８−８９９０４号公報 特開２００９−４７９６９号公報

反射型空間変調素子を複雑な構成や部品点数の増加させることなく、光源からの入射光と反射型空間変調素子との熱で反射型空間変調素子を適切な環境下で動作させることができる投射型表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、
（１）反射型空間変調素子と、前記反射型空間変調素子を設置したベースと、前記反射型空間変調素子と前記ベースとの間に設けた断熱層とを、備え、前記断熱層は１００Ｐａ以下の真空層であることを特徴とする反射型空間変調素子設置装置を提供する。
（２）上記の反射型空間変調素子設置装置において、ベースまたは反射型空間変調素子から断熱層側に突出した突起を形成したことを特徴とする反射型空間変調素子設置装置を提供する。
（３）上記の反射型空間変調素子設置装置において、断熱層の領域に接する前記ベースの面および前記断熱層の領域に接する前記反射型空間変調素子の面の少なくとも1方の面の放射率が0.06以下であることを特徴とする反射型空間変調素子設置装置を提供する。

本発明の反射型空間変調素子装置によれば、光源からの入射光と反射型空間変調素子の駆動との熱で反射型空間変調素子を適切な環境下で動作させることが可能となるので、反射型空間変調素子の構造の複雑化や部品点数の増加、さらに消費電力の上昇を防止することができる。

本発明の第１〜３の実施形態の反射型空間変調素子設置装置の概略構成図である。 本発明の第１実施形態の反射型空間変調素子設置装置の概略構成図（断面図）である。 本発明の第２実施形態の反射型空間変調素子設置装置の概略構成図（断面図）である。 本発明の第２実施形態の反射型空間変調素子設置装置の概略構成図である。 本発明の第３実施形態の反射型空間変調素子設置装置の断面図である。 従来例の投射型表示装置６０の全体構成図である。 従来例の反射型空間変調素子設置装置１００の概略構成図である。 従来例の反射型空間変調素子設置装置１００の断面図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
図1は反射型空間変調素子設置装置１０１、１０２、１０３の概略構成図である。
なお、図面において、同一の構成であるものは同一符合を付し、説明した符号の詳細な説明は省略する。

［第１実施形態］
図1において、反射型空間変調素子設置装置１０１は反射型空間変調素子７、反射型空間変調素子７を固定するためのベース９、フレキシブルワイヤ１１から構成される。反射型空間変調素子設置装置１０１は、図6に示した投射型表示装置６０においては、反射型空間変調素子７とベース９の部分である。また、反射型空間変調素子７は図２に示す通り、カウンターガラス１２、駆動ＩＣ部１３、液晶１４、液晶シール部材１５からなる。

図２において、反射型空間変調素子設置装置１０１は反射型空間変調素子７をベース９に固定するにあたり、反射型空間変調素子７の駆動ＩＣ部１３のベース９との対向面の外周に沿ってシール材兼接着剤となる樹脂材料１８を細い線状に塗布する。その後、シール材１８で囲まれた空間が真空（100Pa以下）になるように調整して、反射型空間変調素子７とベース９を接着する。例えば、この工程を真空雰囲気中で行うことにより、駆動ＩＣ１３とベース９との隙間のシール材１８で囲まれた空間を真空にすることが可能である。このような構造とすることで、反射型空間変調素子７とベース９との間に真空断熱層１７が形成され、反射型空間変調素子７からのベースへ熱が流入すること減少させることが出来る。従って、光源からの入射光と反射型空間変調素子７の駆動による発熱で反射型空間変調素子７を５０℃以上に加熱することが可能となる。
また、真空断熱層１７を形成するためのシール材１８の熱伝導率は0.5W/m・K以下のものを使用することでシール材を介しての熱伝導も抑えることができる。
また、反射型空間変調素子７を取り付けるためのベース９の材質も熱伝導率0.2W/m・K以下の材料で形成することで、ベース９からの熱伝導による放熱が減少し反射型空間変調素子７の加熱が効率よく行われる。

これにより、反射型空間変調素子７に封入されている液晶１４の温度を高くすることができ、反射型空間変調素子７を高速応答させることができる。このことにより、反射型空間変調素子７の加熱にヒータ等の他の加熱装置が不要となり、その分、部品点数を削減することがでる。さらに、投射型表示装置の小型化を図ることもできる。

この第１実施形態は、真空断熱層を利用し、反射型空間変調素子７の加熱を目的としているため、投射型表示装置の光学系のレイアウトおよび光源については限定されない。

本実施例によれば、反射型空間変調素子７の加熱を光源からの入射光と反射型空間変調素子７の駆動による発熱で行うため、反射型空間変調素子７と反射型空間変調素子７を取り付けるベース９との間に真空断熱層１７を設ける。これにより、反射型空間変調素子７の熱は反射型空間変調素子７を取り付けるベース９へ流入しにくくなるため、従来のように、ヒータ等の加熱なしにＬＥＤやレーザーダイオード等の入射光量の少ない光源でも入射光や駆動による発熱のみで反射型空間変調素子７を加熱することが可能になる。その結果、反射型空間変調素子７を５０℃以上に加熱することができる。また、反射型空間変調素子７の加熱用にヒータ等の加熱装置を必要としないため、部品点数の削減と消費電力の低減につながる。

従来の反射型空間変調素子７を備えた投射型表示装置６０は、反射型空間変調素子７に封入された液晶が低温では動作速度が遅くなり画質劣化の原因になる。また、倍速表示以上で駆動する高速応答素子では、ある程度以上に加熱しておかないと本来の性能で表示ができなくなる。反射型空間変調素子７に封入されている液晶は、低温では動作速度が遅くなり、外気が低温の環境では反射型空間変調素子の動作不良により画質の劣化を招いていた。低温での反射型空間変調素子７の動作不良による画質劣化の代表としては、動画ボケや混色等がある。特に、反射型空間変調素子７が１個でフルカラー表示を行う投射型表示装置では、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色の光を時系列順に切り替えて表示をさせるため、反射型空間変調素子をＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの光に対応するように３個使用する投射型表示装置と比較し、３倍の速度で駆動させる必要がある。光学特性劣化を抑えて表示させるために反射型空間変調素子の液晶の立ち上がり応答速度０.５ｍｓｅｃ以下が必要とされている。反射型空間変調素子の温度を上昇させると応答速度が速くなることが実験により確認されており、光学特性を劣化させずに高速応答を実現させるためには反射型空間変調素子７を５０℃以上に加熱し、液晶の動作速度を低下させないようにする必要があるが、本実施例の形態をとることで、反射型空間変調素子７の温度を５０℃以上に加熱することが可能となり、反射型空間変調素子７の高速応答が維持でき、反射型空間変調素子７を１個使用した投射型表示装置でも光学的特性を劣化させることなく高画質な映像を投影できるようになる。また、反射型空間変調素子７をＲ，Ｇ，Ｂの３色に対応して３個使用した投射型表示装置でも高速応答の実現により２倍速表示や４倍速表示において動画特性の優れた投射装置が実現できる。

［第２実施形態］
図1、図3、図４は本発明の第２実施形態を示す。
図３は反射型空間変調素子設置装置１０２の断面図を表し、図４は反射型空間変調素子設置装置１０２から反射型空間変調素子７とフレキシブルワイヤ１１を取り除いた図である。

この反射型空間変調素子設置装置１０２では、反射型空間変調素子７とベース９の間の真空断熱層１７を形成する領域で、シール材１８を塗布する位置より内側のベースに微小な突起１９を形成する。反射型空間変調素子７がベース９の微小突起１９に接触するように取り付けられることにより、反射型空間変調素子７とベース９間の真空断熱層１７の厚みを一定にするとともに、外気圧による反射型空間変調素子７の撓みも防止することが可能となる。

また、微小突起１９はベース９と一体に形成されるだけでなく、微小突起１９のみで形成され、後から接着材でベース９に設置されてもよい。
また、微小突起１９は駆動ＩＣ１３の基板上に設置され、真空断熱層１７の厚みを一定にするとともに、外気圧による外気圧による反射型空間変調素子７の撓みも防止することも可能である。

一方、微小突起１９の形状は円柱状、円錐状、角柱状、角錐状、球状が該当する。

微小突起１９の数および位置は反射型空間変調素子７の大きさに合わせ、外気圧による撓みを防止する構成となる。また、微小突起１９からベース９へ反射型空間変調素子７の熱の伝導が最小となる値とする形状とすればよい。

［第３実施形態］
図1、図５は本発明の第３実施形態を示す。

この反射型空間変調素子設置装置１０３では、実施例１および実施例２で形成された真空断熱層１７を形成する反射型空間変調素子７と反射型空間変調素子７を取り付けるベース９とがそれぞれが対向する側の表面２０を熱放射が小さくなる放射率0.06以下にし、反射型空間変調素子７とベース９の間で熱放射による熱の授受を抑える。このことにより、反射型空間変調素子７の放熱性を低くし、反射型空間変調素子７の加熱を補助することで反射型空間変調素子７の加熱効率が高まる。

表面を放射率0.06以下にする代表的な方法はメッキ、蒸着、スパッタリングなどによる金属薄膜の形成や放射率0.06以下の表面を持った材料を接着剤や粘着材で貼り付ける方法、表面の研磨加工などがある。しかし、処理方法については限定されない。

１ ＬＥＤ（光源）
２ 熱伝導シート
３ ヒートシンク
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ レンズ
５ ダイクロイックミラー
６ 投射レンズ
７ 反射型空間変調素子
８ ヒータ（加熱装置）
９ ベース
１０ ヒートシンク
６０ 投射型表示装置
１０１、１０２、１０３ 反射型空間変調素子設置装置

Claims (3)

1. 反射型空間変調素子と、
   前記反射型空間変調素子を設置したベースと、
   前記反射型空間変調素子と前記ベースとの間に設けた断熱層とを、
   備え、
   前記断熱層は１００Ｐａ以下の真空層であることを特徴とする反射型空間変調素子設置装置。
2. 前記ベースまたは前記反射型空間変調素子から断熱層側に突出した突起を形成したことを特徴とする請求項１に記載の反射型空間変調素子設置装置。
3. 前記断熱層の領域に接する前記ベースの面および前記断熱層の領域に接する前記反射型空間変調素子の面の少なくとも1方の面の放射率が0.06以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の反射型空間変調素子設置装置。