JPH08146378A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プロジェクタ等に組み込まれる液晶パネルの
冷却構造を固体化し、信頼性及び生産性を高める。 【構成】 液晶表示装置は液晶パネル１と冷却器２とを
一体化した構成を有している。液晶パネル１は一対のガ
ラス基板３，４の間隙に液晶を保持しており、光透過性
の表示領域１１を有する。冷却器２は光源光の照射によ
り表示領域１１に発生する熱を除去する。冷却器２は表
示領域１１に面接合した透明固体からなる熱交換媒体５
を有しており、表示領域１１から直接熱を吸収する。こ
の透明固体は一方のガラス基板３よりも厚い他方のガラ
ス基板４の肉厚部自体で構成されている。あるいは、ガ
ラス基板４の外面に板ガラスを密接して熱交換媒体５と
しても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプロジェクタ等に組み込
まれる液晶表示装置に関する。より詳しくは、液晶パネ
ルの冷却構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６を参照して従来の液晶プロジェクタ
の構造を簡潔に説明する。液晶プロジェクタは光源２０
１を備えており、例えば強力な光源光を発するメタルハ
ライドランプ２０２と回転楕円体型の反射鏡２０３とを
有している。光源２０１の前方には順に熱線カットフィ
ルタ２０４、入射側偏光板２０５、集光レンズ２０６が
配置している。さらに、集光レンズ２０６の前方には液
晶パネル２０７、出射側偏光板２０８、投影レンズ２０
９が配列している。メタルハライドランプ２０２から出
射した強力な光源光は熱線カットフィルタ２０４を通過
し不要な赤外線を除去する。さらに、入射側偏光板２０
５を通過した後集光レンズ２０６により集光され、液晶
パネル２０７に入射する。液晶パネル２０７から出射し
光は出射側偏光板２０８を通過した後投影レンズ２０９
により拡大投影され、前方のスクリーン等に画像が映し
出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】液晶パネル２０７の厚
みは１〜２mm程度であり比較的薄い。この為、光源光の
強度分布にむらがあった場合等局部的に光が集中し液晶
パネルが部分的に過熱され所謂ホットスポットが発生す
る。このホットスポットは周囲と透過率が異なる為拡大
投影された画像の品位を著しく損なう。又、光源からの
輻射熱により液晶パネルの温度が上昇し、それに伴ない
液晶の特性劣化が起る。

【０００４】その為、液晶プロジェクタでは従来から液
晶パネルを冷却する機構が組み込まれている。冷却方式
としては空冷型と液冷型が採用されている。しかしなが
ら、空冷型は騒音とダスト付着の問題がある。十分な冷
却効果を得る為送風量を増すと、ファンの高速回転によ
り騒音が激しくなる。静かな室内で映画等を観賞するプ
ロジェクタには適していない。又、送風による冷却なの
で装置内でダストが舞い液晶パネルやレンズに付着する
と画質の面で問題となる。一方、液冷方式については例
えば特公平６−５８４７４号公報に開示がある。液冷方
式では熱交換媒体となる液体を封入するので、温度上昇
時の圧力抜き、気泡発生、混入異物及び冷却液漏れ等信
頼性の点で種々の問題が発生する。又、冷却液材料の屈
折率や透過率等諸光学特性の合わせ込みが必要であり、
材料選択の観点から製造上種々の制約がある。なお、上
述した様に液晶パネルの厚みは１〜２mm程度と薄い為冷
却機構なしで蓄積した熱を液晶パネルの端面から自然放
熱させる事は不可能である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明は取り扱いが容易であり信頼性が高く
製造コスト的にも有利な液晶パネルの冷却構造を提供す
る事を目的とする。かかる目的を達成する為に以下の手
段を講じた。即ち、本発明にかかる液晶表示装置は基本
的に液晶パネルと冷却器とを一体化した構成を有してい
る。液晶パネルは一対のガラス基板の間隙に液晶を保持
しており、光透過性の表示領域を有する。冷却器は光源
光の照射により該表示領域に発生した熱を除去する。特
徴事項として、前記冷却器は該表示領域に面接合した透
明固体からなる熱交換媒体を有しており、該表示領域か
ら直接熱を吸収する。具体的には、前記透明固体は一方
のガラス基板よりも厚い他方のガラス基板の肉厚部自体
で構成されている。あるいは、前記透明固体はガラス基
板の外面に密接した板ガラスであっても良い。好ましく
は、前記冷却器は該熱交換媒体の周端部に接続した放熱
部材を含んでおり、該熱交換媒体が吸収した熱を外部に
放散する。

【０００６】

【作用】過熱し液晶パネルの有効表示領域から直接熱を
放散するには、液晶パネルの表示領域に何等かの熱交換
媒体を取り付ける必要がある。しかしながら、熱交換媒
体には熱伝導性の他、光透過率や屈折率等適正な光学諸
特性が要求される。そこで、本発明では光学特性や熱伝
導性の面で有利なガラス等透明固体からなる熱交換媒体
を利用して冷却を行なう。具体的には、液晶を封止して
いるガラス基板を厚くし、表示領域に入射する光源光を
遮る事なく液晶部分から直接熱を取り出す。あるいは、
液晶を封止しているガラス基板に同材質の板ガラスを貼
り合わせる事により、表示領域に入射する光源光を遮る
事なく液晶部分から直接熱を取り出す。さらに、ガラス
基板自体又は貼着された板ガラスの厚みを増す事によっ
て液晶パネルの側面部面積が増加する。これに放熱部材
を接続し外部への放熱を図っている。これらの手段によ
って液晶パネルの耐熱性向上を図るものである。厚いガ
ラス等からなる透明固体を使用する事で、液晶パネルの
表示領域から直接熱を取り出す。又、透明固体が厚い分
だけ液晶パネルの端面部面積が増加し、これに対して冷
却フィン等の取り付けが可能になる。又、透明固体とし
てガラスを用いるので諸光学特性の合わせ込みが不要で
あり製造が容易となる。加えて、強力な光源光により発
生するホットスポットを厚いガラス等の透明固体により
緩和可能である。

【０００７】

【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図１は本発明にかかる液晶表示装置の
一実施例を表わしている。（Ａ）は本液晶表示装置の側
面図である。図示する様に、本液晶表示装置は液晶パネ
ル１と冷却器２とを一体化したパッケージ構造を有して
いる。液晶パネル１は一対のガラス基板３，４の間隙に
液晶を保持しており、光透過性の表示領域を有する。一
方、冷却器２は表示領域に発生する熱を除去する。本発
明の特徴事項として冷却器２は表示領域に面接合した透
明固体からなる熱交換媒体５を有しており、表示領域か
ら直接熱を吸収する。本例では上述した透明固体が、一
方のガラス基板３よりも厚い他方のガラス基板４の肉厚
部自体である。これに代えて、ガラス基板４の外面に板
ガラスを密接させ、透明固体からなる熱交換媒体５とし
ても良い。前者はガラス基板自体に熱交換媒体としての
機能を持たせているのに対し、後者はガラス基板に板ガ
ラスを密接させこれに熱交換媒体としての機能を持たせ
ている。何れの場合もガラス基板４と同質のガラス透明
固体が熱交換媒体となっており、諸光学特性の合わせ込
み等に何等困難性が生じない。なお、熱交換媒体５が設
けられていない一方のガラス基板３には外部接続用のフ
レキシブルコネクタ６が取り付けられている。

【０００８】冷却器２は熱交換媒体５の周端部を囲むア
ルミニウム枠７を備えており、放熱部材として機能し熱
交換媒体５が吸収した熱を外部に放散する。さらに、冷
却効果を高める為アルミニウム枠７にはヒートシンク８
やヒートパイプ９が取り付けられている。ヒートシンク
８はアルミニウム枠７の一面に羽状部材あるいは針状部
材を植設した構成を有し、外部空気との接触面積を高め
て所望の放熱効果を得ている。一方、ヒートパイプ９は
内部に水等の冷却材を収納しており、その蒸発作用によ
りアルミニウム枠７に伝達された熱を吸収する。なお、
アルミニウム枠７の一面にはカバー１０が取り付けられ
ている。

【０００９】図１の（Ｂ）はカバー１０側から見た本液
晶表示装置の平面形状を表わしている。カバー１０の窓
内には液晶パネルの表示領域１１が現われている。この
表示領域１１に重ねて熱交換媒体が配置している。前述
した様に、熱交換媒体はガラス等の透明固体からなる
為、表示領域１１の視認性を何等損なうものではない。

【００１０】図２は、図１に示した冷却器２の外観形状
を表わしている。アルミニウム枠７は略矩形形状を有し
ており、内部に液晶パネル（図示せず）を収納可能であ
る。前述した様に、アルミニウム枠７の一面側にはヒー
トシンク８が取り付けられている。又、アルミニウム枠
７の側面部にはヒートパイプ９が取り付けられている。

【００１１】図３は、放熱部材の他の例を示す模式図で
ある。（Ａ）の例では、液晶パネル１の側面部に冷却フ
ィン１２が取り付けられており放熱部材を構成する。前
述した様に、液晶パネル１にはガラス等の透明固体が熱
交換媒体として一体化している為、その側面は比較的大
きな端面積を有する。従って、この側面部に対して冷却
フィン等を直接もしくはアルミニウム枠を介して接続す
る事が可能である。（Ｂ）の例では、冷却フィンに代え
て複数のヒートパイプ９を液晶パネル１の側面部に取り
付けている。

【００１２】図４は本発明にかかる冷却器の冷却効果を
測定した結果を表わすグラフである。（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）の何れのグラフについても、縦軸に液晶部温度を
とり、横軸に熱交換媒体厚みをとってある。液晶部温度
は液晶パネルにセンサを取り付け直接モニタしたもので
ある。先ず（Ａ）のグラフについて説明すると、液晶パ
ネル単体にヒータ等定熱源を接触させ、定常状態で液晶
部温度を点Ｒで示す様に１６０℃に維持する。この加熱
条件で液晶パネルにアルミニウム枠を装着すると点Ｓに
示す様に液晶部温度が１４０℃まで低下した。即ち、ア
ルミニウム枠の冷却効果は２０℃程度である。次に、ア
ルミニウム枠の中に石英ガラス板からなる透明固体の熱
交換媒体を嵌め込み、液晶部温度を測定した。その結果
がカーブＧで表わされている。この際、熱交換媒体の厚
みを換えて液晶部温度を逐次測定している。カーブＧか
ら明らかな様に、石英ガラス板の厚みを１〜２mmに設定
すると、液晶部温度はアルミニウム枠のみの場合に比べ
２０℃程度低下している。従って、アルミニウム枠と透
明固体からなる熱交換媒体を組み合わせた冷却器を用い
る事により、液晶部温度を４０℃程度下げる事が可能に
なり、大きな冷却効果を得る事ができた。一方、カーブ
Ｗは透明固体に代え透明液体である水をアルミニウム枠
に満たした場合の液晶部温度変化を表わしている。カー
ブＷとカーブＧを比較すれば明らかな様に、熱交換媒体
として板ガラスを用いた場合水に比べ略遜色のない冷却
効果が得られている。

【００１３】（Ｂ）のグラフは液晶パネル単体での液晶
部温度を点Ｒに示す様に１４０℃弱に設定した場合を表
わしている。他の条件は（Ａ）のグラフと同様である。
この初期設定条件から液晶パネルにアルミニウム枠のみ
を取り付けると点Ｓに示す様に液晶部温度は１２０℃弱
まで約２０℃低下する。さらに、１〜２mmの厚みの石英
ガラスを熱交換媒体としてアルミニウム枠に組み込む
と、液晶部温度が１００℃程度まで低下する。

【００１４】（Ｃ）のグラフでは、さらに液晶パネル単
体での液晶部温度を点Ｒに示す様に１２０℃となる様に
定熱源の出力を設定している。この場合、液晶パネルに
アルミニウム枠のみを装着すると、点Ｓに示す様に液晶
部温度は１００℃まで低下する。さらに、１〜２mm程度
の厚みを有する石英ガラス板をアルミニウム枠に組み込
むと液晶部温度が８０℃強まで低下する。

【００１５】最後に図５を参照して液晶パネルの一例を
説明する。図示する様に、液晶パネルはガラス等からな
る駆動基板１０１と同じくガラス等からなる対向基板１
０２と両者の間に保持された液晶１０３とから構成され
ている。駆動基板１０１には画素アレイ部１０４と駆動
回路部とが集積形成されている。駆動回路部は垂直駆動
回路１０５と水平駆動回路１０６とに分れている。又、
駆動基板１０１の周辺部上端には外部接続用の端子部１
０７が形成されている。端子部１０７は配線１０８を介
して垂直駆動回路１０５及び水平駆動回路１０６に接続
している。画素アレイ部１０４は互いに交差したゲート
ライン１０９と信号ライン１１０を備えている。両ライ
ン１０９，１１０の交差部には画素電極１１１とこれを
駆動する薄膜トランジスタ１１２とが集積形成されてい
る。一方、対向基板１０２の内表面には図示しないが対
向電極やカラーフィルタが形成されている。

【００１６】本発明の特徴事項として、例えば対向基板
１０２の外面に板ガラス１１３が接合しており、画素ア
レイ部１０４（表示領域）に蓄積した熱を吸収する。駆
動基板１０１は例えば０．８mm程度の厚みを有する。対
向基板１０２は例えば１．１mm程度の厚みを有する。両
者を合わせて液晶パネルの総厚は２mm程度である。この
液晶パネルに例えば１〜２mm程度の厚みを有する板ガラ
ス１１３を貼り付け全体の厚みを増加させている。これ
により、側面部端面積が増大する為、液晶パネルに蓄積
した熱を側面部から効果的に取り除く事ができる。液晶
パネルをプロジェクタに組み込んだ場合、強力な光源光
の照射を受ける為、何等冷却機構を設けなかった場合、
液晶１０３は例えば１００℃程度まで昇温する。このま
までは液晶１０３の液化温度を超える場合があり、表示
機能が失われる。そこで、板ガラス１１３を含めた冷却
器を液晶パネルに一体化させ所望の冷却を行なってい
る。板ガラス１１３とアルミニウム枠を組み合わせれば
４０℃程度に及ぶ冷却効果が得られる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、冷
却器は液晶パネルの表示領域に面接合した透明固体から
なる熱交換媒体を備えており、表示領域から直接熱を吸
収する事ができる。熱交換媒体として用いる透明固体は
ガラス等を利用できる為、液晶パネルと同質材料であり
光学特性等が良好である。又、固体部品を使用する為製
造が容易である。熱交換媒体として固体を用いるので、
液体冷却や気体冷却の様にダスト発生に考慮をはらう必
要がない。熱交換媒体として取り付けられるガラス材料
が十分な厚みを有しており、液晶パネル側面に冷却フィ
ン、ヒートシンク、ヒートパイプ等の放熱部材を取り付
ける事が可能である。又、強力な光源光により発生する
液晶パネルのホットスポットを厚いガラスにより緩和可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる液晶表示装置の一例を示す側面
図及び平面部である。

【図２】図１に示した液晶表示装置に組み込まれる放熱
部材の構成を示す斜視図である。

【図３】放熱部材の他の例を示す模式的な平面図であ
る。

【図４】液晶部温度と熱交換媒体厚みとの関係を示すグ
ラフである。

【図５】本発明にかかる液晶表示装置に組み込まれる液
晶パネルの一例を示す模式的な斜視図である。

【図６】従来の液晶プロジェクタの一般的な構成を示す
模式図である。

【符号の説明】

１ 液晶パネル ２ 冷却器 ３ ガラス基板 ４ ガラス基板 ５ 熱交換媒体 ７ アルミニウム枠 ８ ヒートシンク ９ ヒートパイプ １０ カバー １１ 表示領域

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対のガラス基板の間隙に液晶を保持し
   ており光透過性の表示領域を有する液晶パネルと、光源
   光により該表示領域に発生する熱を除去する冷却器とを
   一体化した液晶表示装置であって、 前記冷却器は該表示領域に面接合した透明固体からなる
   熱交換媒体を有しており、該表示領域から直接熱を吸収
   する事を特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記透明固体は、一方のガラス基板より
   も厚い他方のガラス基板の肉厚部自体である事を特徴と
   する請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記透明固体は、ガラス基板の外面に密
   接した板ガラスである事を特徴とする請求項１記載の液
   晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記冷却器は、該熱交換媒体の周端部に
   接続した放熱部材を含んでおり、該熱交換媒体が吸収し
   た熱を外部に放散する事を特徴とする請求項１記載の液
   晶表示装置。