JP2009109738A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の液晶パネル素子を効率よくバランス良く冷却することで、高画質を得る。
【解決手段】投射型表示装置１は、光源３からの光を赤、緑、青の３色に分解する色分解光学系５と、分解された光束を前記３つの各色用の液晶パネル素子７，９，１１に照射し、前記各液晶パネル素子からの変調出射光を合成する合成光学系１３と、この合成光学系１３で合成された光束をスクリーンに投射する投射光学系１７と、前記色分解光学系５と合成光学系１３と投射光学系１７のうちの少なくとも合成光学系１３を構成する光学部材を組み立てたベース部材１９と、を備えている。前記３つの各液晶パネル素子７，９，１１を冷却すべく、各液晶パネル素子７，９，１１と前記ベース部材１９を第１熱伝導シート４１で連結配置したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、投射型表示装置に関し、特に液晶変調素子を用いて変調した画像をスクリーンに結像させて画像表示を行なうもので、液晶パネル素子を冷却することで高画質の画像表示を行なう投射型表示装置に関する。

従来、投射型表示装置としては、例えば液晶プロジェクタが普及している。

図７（Ａ），（Ｂ）を参照するに、投射型表示装置１０１としての例えば液晶プロジェクタは、光源としての照明系光源１０３からの光束（白色光）を赤（Ｒ），縁（Ｇ），青（Ｂ）の３原色に分解する色分解光学系１０５と、分解された光束を赤色用，緑色用，青色用の３つの液晶パネル素子１０７，１０９，１１１に照射し、前記各液晶パネル素子１０７，１０９，１１１をテレビジョン信号やパソコン等からの情報信号に基づいて駆動することで、液晶パネル素子１０７，１０９，１１１から変調された光束を出射し、この変調光束を合成する合成光学系１１３と、この合成光学系１１３で合成された光束を投射レンズ１１５を介してスクリーンに拡大投射する投射光学系１１７と、を備えているものであった。

なお、上記の液晶パネル素子１０７，１０９，１１１としては反射型液晶パネル素子が使用されている。また、上記の前記色分解光学系１０５と合成光学系１１３と投射光学系１１７を構成する各光学部材は、図７（Ａ），（Ｂ）の紙面奥側でベースプレート１１９に固定されている。

上記の色分解光学系１０５としては、照明系光源１０３から出射された白色光ＷＬが、インテグレータ光学系１２１で均一化されると共にＳ偏光光に変換されてから出射される。この出射された白色光ＷＬのうちの赤色成分の光（以下、「赤色光ＲＬ」という）と縁色成分の光（以下、「緑色光ＧＬ」という）が、選択的に偏光面を９０度変換するカラー偏光子１２３を透過し、このカラー偏光子１２３で、前記白色光ＷＬのうちのＳ偏光の青色成分の光（以下、「青色光ＢＬ」という）と、Ｐ偏光の赤色光ＲＬ及び緑色光ＧＬに分解される。

そして、前記青色光ＢＬが偏光ビームスプリッター１２５（以下、「ＰＢＳ」という）で入射光と直交する方向に反射され、一方、赤色光ＲＬ及び緑色光ＧＬがＰＢＳ１２５を透過することで、青色光ＢＬと、赤色光ＲＬ及び緑色光ＧＬに分離される。

さらに、上記のＰＢＳ１２５を透過した緑色光ＧＬ及び赤色光ＲＬは、緑色光ＧＬの偏光面を９０度変換するカラー偏光子１２７で、Ｓ偏光光の緑色光ＧＬとＰ偏光光の赤色光ＲＬに分解される。

ＰＢＳ１２９では、入射光のうちのＳ偏光光の緑色光ＧＬが入射光と直交する方向に反射され、一方、赤色光ＲＬがＰＢＳ１２９を透過することで、緑色光ＧＬと赤色光ＲＬに分離される。

なお、色分解光学系１０５を構成する光学部材として、赤、緑、青の色（Ｒ、Ｇ、Ｂ光）を色分解するために機能する部材をいい、例えばインテグレータ光学系１２１、カラー偏光子１２３、偏光ビームスプリッター１２５、カラー偏光子１２７、ＰＢＳ１２９等の部材をいう。

合成光学系１１３としては、前記ＰＢＳ１２５にて反射分離された青色光ＢＬは、ＰＢＳ１３１の一主面から入射した後、Ｓ偏光成分を反射する偏光分離面にて入射光と直交する方向に反射されて青色用の反射型液晶パネル素子１１１に入射する。青色用の反射型液晶パネル素子１１１では、テレビジョン信号やパソコン等からの青色の画像情報に基づいて、青色に表示すべき部分の画素に入射した青色光ＢＬの偏光方向を９０度回転し、すなわちＰ偏光光に変換して反射する。

そのため、再度ＰＢＳ１３１に入射した青色光ＢＬのうちのＰ偏光の成分が、偏光分離面を透過してから、波長板１３３で偏光面を９０度変換され、Ｓ偏光光として色合成用ＰＢＳ１３５の第一の主面に入射される。

一方、前記ＰＢＳ１２９にて反射分離されたＳ偏光光の緑色光ＧＬは、上述した青色光ＢＬと同様に、テレビジョン信号やパソコン等からの緑色の画像情報に基づいて、緑色用の反射型液晶パネル素子１０９にて緑色に表示すべき部分の画素がＰ偏光に変換された後、入射光と直交する方向から出射され、カラー偏光子１３７に入射する。

さらに、ＰＢＳ１２９を透過したＰ偏光光の赤色光ＲＬは、上述した青色光ＢＬや緑色光ＧＬと同様に、テレビジョン信号やパソコン等からの赤色の画像情報に基づいて、赤色用の反射型液晶パネル素子１０７にて赤色に表示すべき部分の画素がＳ偏光光に変換された後、入射光と直交する方向から出射され、前記緑色光ＧＬと一緒にカラー偏光子１３７に入射する。

カラー偏光子１３７では、赤色光ＲＬの偏光面を９０度変換し、緑色光ＧＬと同じＰ偏光光として色合成用のＰＢＳ１３５の第２主面に入射される。

なお、合成光学系１１３を構成する光学部材としては、赤・緑・青の光（Ｒ、Ｇ、Ｂ光）を合成するために機能する部材をいい、例えば上記の反射型液晶パネル素子１０７，１０９，１１１、ＰＢＳ１２９，１３１、波長板１３３、カラー偏光子１３７、色合成用ＰＢＳ１３５等の部材をいう。

投射光学系１１７としては、上記の色合成用ＰＢＳ１３５の第１及び第２の主面から入射した赤・緑・青の光（ＲＧＢ光）のうち、Ｓ偏光光の青色光ＢＬは入射光と直交する方向に反射され、Ｐ偏光光の緑色光ＧＬ及び赤色光ＲＬは直進透過して赤・緑・青の３原色として第３の主面から出射される。そして、投射レンズ１１５から出射されて、図示しないスクリーンにカラー画像が表示される。

なお、投射光学系１１７を構成する光学部材としては、投射レンズ１１５等の部材をいう。

以上のように赤・緑・青の３原色に分解して各液晶パネル素子１０７，１０９，１１１に照射した光束においては、透過型液晶パネル素子の場合は殆どが透過し、あるいは反射型液晶パネル素子の場合は殆どが反射するが、照射された一部の光束は、各液晶パネル素子１０７，１０９，１１１あるいはその周辺の光学部材を含む液晶パネル素子１０７，１０９，１１１に吸収されるために発熱することになる。

図８を併せて参照するに、反射型液晶パネル素子１０７，１０９，１１１（ＬＣＯＳ）は、一般的には、液晶素子駆動ＩＣとしての例えばシリコンベース１３９と、このシリコンベース１３９の裏面を熱伝導ジェル１４１を介して熱結合で取り付けた液晶素子支持体１４３とからなる構造である。

より詳しくは、シリコンベース１３９には電極としての例えばフレキシブルケーブル１４５が接続されており、液晶素子支持体１４３の表面側には前記シリコンベース１３９を収納するためのＩＣ収納溝部１４７が設けられており、このＩＣ収納溝部１４７の底部に前記シリコンベース１３９の裏面が熱伝導ジェル１４１を介して熱結合されている。また、シリコンベース１３９の表面は封止ガラス１４９で覆われた状態であり、前記封止ガラス１４９が液晶素子支持体１４３の表面に固定部材１５１で固定されている。また、フレキシブルケーブル１４５は液晶素子支持体１４３の表面にフレキ固定部材１５３で固定されている。

さらに、上記の液晶素子支持体１４３は、その裏面側に熱放出の効率を上げるためのフィン１５５が一体的に設けられており、強力な照明光によるシリコンベース１３９の温度上昇を抑えるためのヒートシンクと、シリコンベース１３９の支持体とを兼ねた構造体となっている。

したがって、各反射型液晶パネル素子１０７，１０９，１１１（ＬＣＯＳ）は、シリコンベース１３９の熱が熱伝導ジェル１４１を経て液晶素子支持体１４３に伝導し、この液晶素子支持体１４３のフィン１５５から放出される構成である。

また、上記の３つの各液晶パネル素子１０７，１０９，１１１の温度上昇は、使用する照明系光源１０３の輝度分布、あるいは３原色に分解するカラー偏光子１２３，１２７，１３７（フイルター）の特性や各液晶パネル素子１０７，１０９，１１１の光吸収特性等の理由から、それぞれ違った温度になる。例えば、赤・緑・青の３原色を合成して白色を出すためにレベルを合わせると、通常は青色が最も温度が高く、次に緑色、赤色の順に低くなる。

そこで、赤色用，緑色用，青色用の各液晶パネル素子１０７，１０９，１１１を含む周辺の光学部材を効率良く所定の温度以下にするために、各液晶パネル素子１０７，１０９，１１１における液晶素子支持体１４３のフィン１５５を冷却する風量の配分を変えることで、冷却風量を調節（制御）していた。つまり、図７（Ａ）、（Ｂ）では図示省略されているが、上記の光学部材を固定するためのベースプレート１１９側（紙面奥側）に冷却ファンと導風ダクトを設け、液晶素子支持体１４３の近傍に冷却風吹き出し口を設け、赤色用，緑色用，青色用の各液晶パネル素子１０７，１０９，１１１を所定の温度に冷却していた。

また、他の従来例では、特許文献１に示されているように、合成光学系の近傍に冷却ファンを設置し、赤色用，緑色用，青色用の各液晶パネル素子の近傍にそれぞれ冷却風吹き出し口を設け、液晶パネル素子の周辺に冷却風を当てて冷却していた。

また、別の従来例では、特許文献２に示されているように、赤色用，緑色用，青色用の各液晶パネル素子１０７，１０９，１１１に該当する複数の液晶ライトバルブが高熱電導性部材を介して相互に接続される構成である。
登録特許第２７０７５９９号公報 特開平１１−１３３３８９公報

ところで、従来の投射型表示装置１０１においては、前述したように、３つの液晶パネル素子１０７，１０９，１１１を効率良く冷却して所定の温度以下にするために、各液晶パネル素子１０７，１０９，１１１を冷却する風量の配分を変えることで、冷却風量を調節（制御）していた。

しかし、近年、液晶パネル素子の改良が進んで、テレビジョン信号やパソコン等からの駆動信号に対する液晶パネル素子の応答特性が高速になるにつれて、赤色用，緑色用，青色用の液晶パネル素子１０７，１０９，１１１の応答特性の差が問題となってきた。そこで、従来では、上記の３つの液晶パネル素子１０７，１０９，１１１の応答特性を合わせるために、駆動電圧波形に高電圧パルスを重畳したり、電気的な遅延を変化させたりしていたが、３色の応答を合わせるのが難しいという問題点があった。

そのために、赤色用，緑色用，青色用の液晶パネル素子１０７，１０９，１１１の応答特性に差があると、静止画像では全く問題は発生しないが、動画像を投射したときは著しく画像品位を落とすことになる。すなわち、投射画面上で動く画像があると、例えば動画像のリーディングエッジに色付きが出る現象となる。その理由としては、一般の物質（液体）では、温度が高くなるにつれて粘性が下がり、低温域では液体の粘性が上がる。同様に、液晶パネル素子１０７，１０９，１１１に使用している液晶も、高温では粘性が下がり、低温では粘性が上がる。そのため、低温では応答が遅くなり、高温では応答が速くなるという現象が生じる。

したがって、赤色用，緑色用，青色用の各液晶パネル素子１０７，１０９，１１１はできるだけ同じ温度になるように制御するのが望ましいのである。換言すれば、図７（Ａ）、（Ｂ）や特許文献１における従来の投射型表示装置１０１において、各液晶パネル素子１０７，１０９，１１１を冷却する風量の配分を変えることで冷却風量を調節するものでは、動画像の画質に対して不十分であるという問題点があった。

また、赤色用，緑色用，青色用の各液晶パネル素子１０７，１０９，１１１は、投射した赤，緑，青を投射画面上で合わせるために、それぞれ個々に微調整（レジストレーション調整）する必要があるために、構造上の理由からベースプレート１１９に直接固定することができないものであった。

さらに、特許文献２における従来の投射型表示装置においては、複数の液晶ライトバルブが高熱電導性部材を介して相互に接続される構成であるが、単に高熱電導性部材で相互に接続するだけでは、上述した動画像の画質に対しては不十分であるという問題点があった。

また、図８の従来の反射型液晶パネル素子１０７，１０９，１１１（ＬＣＯＳ）の構造で冷却効率を上げるためには、金属に比べて熱伝導率が低い熱伝導ジェル１４１を極力薄くしてシリコンベース１３９の熱を液晶素子支持体１４３側に逃がす必要がある。しかし、熱伝導ジェル１４１の量を少なくして熱伝導ジェル１４１を薄くすると、液晶パネル素子１０７，１０９，１１１を構成する封止ガラス１４９に応力が掛かり、封止ガラス１４９の複屈折が発生する。液晶パネル素子１０７，１０９，１１１は偏光光で照射・投影するので、光束の光路に複屈折が生じると面像の一様性が失われるためにシェーディングが発生するという問題点があった。そのため、熱伝導ジェル１４１の厚さは０．３〜０．５ｍｍとしていた。

ちなみに、熱伝導ジェル１４１の熱伝導率は、一例を上げると、０．５〜０．７Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であり、一般のヒートシンク材料である金属よりかなり小さいものである。ただし、空気の熱伝導率は０．０３７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるので、何も無い状態に比較して、少しはましな程度である。

この発明は、複数の液晶パネル素子を効率よくバランス良く冷却することで、例えば動画像に対しても高画質を得ることを目的とし、また、シリコンベースの熱は液晶パネル素子を構成する液晶素子支持体の側に効率良く逃がすことで、シリコンベースに応力を与えずに効率良く冷却することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明の投射型表示装置は、光源からの光を赤、緑、青の３色に分解する色分解光学系と、分解された光束を前記３つの各色用の液晶パネル素子に照射し、前記各液晶パネル素子からの変調出射光を合成する合成光学系と、この合成光学系で合成された光束をスクリーンに投射する投射光学系と、前記色分解光学系と合成光学系と投射光学系のうちの少なくとも前記合成光学系を構成する光学部材を組み立てたベース部材と、を備えた投射型表示装置において、
前記３つの各液晶パネル素子を冷却すべく、各液晶パネル素子と前記ベース部材を第１熱伝導シートで連結配置したことを特徴とするものである。

また、この発明の投射型表示装置は、赤、緑、青の３色の光源と、前記３色の光源からの光束を前記３つの各色用の液晶パネル素子に照射し、前記各液晶パネル素子からの変調出射光を合成する合成光学系と、この合成光学系で合成された光束をスクリーンに投射する投射光学系と、前記色分解光学系と合成光学系と投射光学系のうちの少なくとも前記合成光学系を構成する光学部材を組み立てたベース部材と、を備えた投射型表示装置において、
前記３つの各液晶パネル素子を冷却すべく、各液晶パネル素子と前記ベース部材を第１熱伝導シートで連結配置したことを特徴とするものである。

また、この発明の投射型表示装置は、前記投射型表示装置において、前記３つの液晶パネル素子のうちの少なくとも２つの液晶パネル素子が、１枚の第１熱伝導シートで前記ベース部材と連結配置されていることが好ましい。

また、この発明の投射型表示装置は、前記投射型表示装置において、前記各液晶パネル素子は、液晶素子駆動ＩＣの裏面に第２熱伝導シートの一端側の表面を貼り付け、この第２熱伝導シートの一端側の裏面を熱伝導ジェルで液晶素子支持体に結合して取り付けると共に、前記第２熱伝導シートの他端側を前記液晶素子支持体に接合して連結されていることが好ましい。

また、この発明の投射型表示装置は、前記投射型表示装置において、前記各液晶パネル素子は、液晶素子駆動ＩＣの裏面に第２熱伝導シートの一端側の表面を貼り付け、この第２熱伝導シートの一端側の裏面を熱伝導ジェルで液晶素子支持体に結合して取り付けると共に、前記３つの液晶パネル素子のうちの少なくとも２つの液晶パネル素子の前記第２熱伝導シートの他端側同士を結合して連結されていることが好ましい。

以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明によれば、３つの各色用の各液晶パネル素子をそれぞれ単独に冷却するのではなく、可撓性を有する第１熱伝導シートで熱容量の大きなベース部材に熱を移動させ、ベース部材を冷却することになる。その結果、各液晶パネル素子に付けていた従来の冷却用の液晶素子支持体に比較して大きな熱容量のベース部材をヒートシンクにするので、温度上昇を低く抑えることができる。また、ベース部材全体を冷却するので、シンプルなダクトで冷却風を導くことができ、低速風でも効率よく冷却することができるので、低騒音に抑えることができる。

また、可撓性を有する第１熱伝導シートを用いたので、３つの各色用の各液晶パネル素子はそれぞれ個々に微調整（レジストレーション調整）を容易に行うことができる。あるいは、個々に微調整を行った後に、第１熱伝導シートを液晶パネル素子とベース部材に貼り付けることができる。

さらに、各液晶パネル素子を第１熱伝導シートで熱結合することにより、各液晶パネル素子の温度を近づけるため、液晶の応答特性を合わせることができる。その結果、複数の液晶パネル素子を効率よくバランス良く冷却することで、例えば動画像に対しても高画質を得ることができる。

また、各液晶パネル素子に設けていた従来の冷却用の液晶素子支持体をベース部材に置き換えることで、軽量化と小型化を図ることができ、３つの液晶パネル素子の相対位置が変動（経時変化・環境変化等による）して発生するレジストレーション（コンバージェンス）のずれを防ぐ効果もある。

また、液晶素子駆動ＩＣと液晶素子支持体が第２熱伝導シートで連結されているので、強力な照明光の入射光による液晶素子駆動ＩＣの発熱の多くを第２熱伝導シートを経由して液晶素子支持体に逃がすことができる。また、液晶素子駆動ＩＣの熱の一部を熱伝導ジェルを介して液晶素子支持体に逃がすことができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１（Ａ），（Ｂ）を参照するに、この実施の形態に係る投射型表示装置１としては、例えば液晶プロジェクタがあり、光源としての照明系光源３からの光束（白色光）を赤（Ｒ），縁（Ｇ），青（Ｂ）の３原色に分解する色分解光学系５と、分解された光束を赤色用，緑色用，青色用の３つの液晶パネル素子７，９，１１に照射し、前記各液晶パネル素子７，９，１１をテレビジョン信号やパソコン等からの情報信号に基づいて駆動することで、液晶パネル素子７，９，１１から変調された光束を出射し、この変調光束を合成する合成光学系１３と、この合成光学系１３で合成された光束を投射レンズ１５を介してスクリーンに拡大投射する投射光学系１７と、を備えているものである。なお、上記の液晶パネル素子７，９，１１としては反射型液晶パネル素子が使用されている。また、上記の３つの色分解光学系５と合成光学系１３と投射光学系１７を構成する光学部材は、図１（Ａ），（Ｂ）の紙面奥側でベース部材としての例えばベースプレート１９に固定されている。なお。図１（Ａ），（Ｂ）では、３つの色分解光学系５と合成光学系１３と投射光学系１７を構成する光学部材がベースプレート１９に固定されているが、少なくとも合成光学系１３を構成する光学部材がベースプレート１９に固定されている必要がある。

上記の色分解光学系５としては、光源３から出射された白色光ＷＬが、インテグレータ光学系２１で均一化されると共にＳ偏光光に変換されてから出射される。この出射された白色光ＷＬのうちの赤色成分の光（以下、「赤色光ＲＬ」という）と縁色成分の光（以下、「緑色光ＧＬ」という）が、選択的に偏光面を９０度変換するカラー偏光子２３を透過し、このカラー偏光子２３で、前記白色光ＷＬのうちのＳ偏光の青色成分の光（以下、「青色光ＢＬ」という）と、Ｐ偏光の赤色光ＲＬ及び緑色光ＧＬに分解される。

そして、前記青色光ＢＬが偏光ビームスプリッター２５（以下、「ＰＢＳ」という）で入射光と直交する方向に反射され、一方、赤色光ＲＬ及び緑色光ＧＬがＰＢＳ２５を透過することで、青色光ＢＬと、赤色光ＲＬ及び緑色光ＧＬに分離される。

さらに、上記のＰＢＳ２５を透過した緑色光ＧＬ及び赤色光ＲＬは、緑色光ＧＬの偏光面を９０度変換するカラー偏光子２７で、Ｓ偏光光の緑色光ＧＬとＰ偏光光の赤色光ＲＬに分解される。

ＰＢＳ２９では、入射光のうちのＳ偏光光の緑色光ＧＬが入射光と直交する方向に反射され、一方、赤色光ＲＬがＰＢＳ２９を透過することで、緑色光ＧＬと赤色光ＲＬに分離される。

なお、色分解光学系５を構成する光学部材としては、赤、緑、青の色（Ｒ、Ｇ、Ｂ光）を色分解するために機能する部材をいい、例えばインテグレータ光学系２１、カラー偏光子２３、偏光ビームスプリッター２５、カラー偏光子２７、ＰＢＳ２９等の部材をいう。

合成光学系１３としては、前記ＰＢＳ２５にて反射分離された青色光ＢＬは、ＰＢＳ３１の一主面から入射した後、Ｓ偏光成分を反射する偏光分離面にて入射光と直交する方向に反射されて青色用の反射型液晶パネル素子１１に入射する。青色用の反射型液晶パネル素子１１では、テレビジョン信号やパソコン等からの青色の画像情報に基づいて、青色に表示すべき部分の画素に入射した青色光ＢＬの偏光方向を９０度回転し、すなわちＰ偏光光に変換して反射する。

そのため、再度ＰＢＳ３１に入射した青色光ＢＬのうちのＰ偏光の成分が、偏光分離面を透過してから、波長板３３で偏光面を９０度変換され、Ｓ偏光光として色合成用ＰＢＳ３５の第一の主面に入射される。

一方、前記ＰＢＳ２９にて反射分離されたＳ偏光光の緑色光ＧＬは、上述した青色光ＢＬと同様に、テレビジョン信号やパソコン等からの緑色の画像情報に基づいて、緑色用の反射型液晶パネル素子９にて緑色に表示すべき部分の画素がＰ偏光に変換された後、入射光と直交する方向から出射され、カラー偏光子３７に入射する。

さらに、ＰＢＳ２９を透過したＰ偏光光の赤色光ＲＬは、上述した青色光ＢＬや緑色光ＧＬと同様に、テレビジョン信号やパソコン等からの赤色の画像情報に基づいて、赤色用の反射型液晶パネル素子７にて赤色に表示すべき部分の画素がＳ偏光光に変換された後、入射光と直交する方向から出射され、前記緑色光ＧＬと一緒にカラー偏光子３７に入射する。

カラー偏光子３７では、赤色光ＲＬの偏光面を９０度変換し、緑色光ＧＬと同じＰ偏光光として色合成用のＰＢＳ３５の第２主面に入射される。

なお、合成光学系１３を構成する光学部材としては、赤・緑・青の光（ＲＧＢ光）を合成するために機能する部材をいい、例えば上記の反射型液晶パネル素子７，９，１１、ＰＢＳ２９，３１、波長板３３、カラー偏光子３７、色合成用ＰＢＳ３５等の部材をいう。

投射光学系１７としては、上記の色合成用ＰＢＳ３５の第１及び第２の主面から入射した赤・緑・青の光（ＲＧＢ光）のうち、Ｓ偏光光の青色光ＢＬは入射光と直交する方向に反射され、Ｐ偏光光の緑色光ＧＬ及び赤色光ＲＬは直進透過して赤・緑・青の３原色として第３の主面から出射される。そして、投射レンズ１５から出射されて、図示しないスクリーンにカラー画像が表示される。

なお、投射光学系１７を構成する光学部材としては、投射レンズ１５等の部材をいう。

以上のように赤・緑・青の３原色に分解して各液晶パネル素子７，９，１１に照射した光束においては、透過型液晶パネル素子の場合は殆どが透過し、あるいは反射型液晶パネル素子の場合は殆どが反射するが、照射された一部の光束は、各液晶パネル素子７，９，１１あるいはその周辺の光学部材を含む液晶パネル素子７，９，１１に吸収されるために発熱することになる。

また、上記の３つの各液晶パネル素子７，９，１１の温度上昇は、使用する光源３の輝度分布、あるいは３原色に分解するカラー偏光子２３，２７，３７（フイルター）の特性や各液晶パネル素子７，９，１１の光吸収特性等の理由から、それぞれ違った温度になる。

そこで、前記色分解光学系５と合成光学系１３と投射光学系１７のうちの合成光学系１３を構成する各光学部材を冷却する冷却手段３９が備えられている。

図２及び図３を併せて参照するに、この実施の形態の冷却手段３９としては、赤色用，緑色用，青色用の各液晶パネル素子７，９，１１を含む周辺の光学部材を効率良く所定の温度以下にするために、各液晶パネル素子７，９，１１の片面に第１熱伝導シートとしての例えば熱伝導シート４１の一端側を熱結合で連結配置し、かつ、前記熱伝導シート４１の他端側をベースプレート１９に熱結合で連結配置している。図２及び図３では液晶パネル素子７，９とベースプレート１９が熱伝導シート４１Ａ，４１Ｂの端部で熱結合されている状態が示されているが、同様に、液晶パネル素子１１も熱伝導シート４１Ｃの端部で熱結合されている。

この実施の形態では、上記の熱伝導シート４１としては、一般にグラファイトシートと呼ばれているものを使用しており、グラファイトシートは炭素原子が規則的に並んだ結晶構造を持ったシートであり、横方向の熱伝導が極めて高いもので、例えばアルミニウムの３倍以上の熱伝導率を有している。

このグラファイトシートは例えば松下産業株式会社の「“ＰＧＳ”グラファイトシート」を用いることができる。このグラファイトシートは、高分子フィルムを熱分解によりグラファイト化するというもので、単結晶に近い構造を持つ「高配向性」グラファイトで、高い熱伝導性とフレキシブルなどの特長を持った熱伝導シートである。

また、ベースプレート１９としては、熱容量が大きく、かつ、熱伝導性が良好な材料としての例えばアルミニウム合金あるいはセラミック等の材料で構成されている。

上記構成により、例えば、液晶パネル素子９は、図示しない照射光や素子駆動電力による発熱で高温となるが、この熱は図２の破線の矢印で示されているように、熱伝導シート４１Ｂを熱伝導してベースプレート１９の側に移動する。ベースプレート１９は熱容量が大きいので、液晶パネル素子９の熱量が伝導しても温度上昇を低く抑えることができる。また、この実施の形態では、大型のベースプレート１９の全体を冷却する冷却方式であるため、比較的弱い冷却風でも効率よく冷却することができる。つまり、各液晶パネル素子７，９，１１をバランスよく冷却することができる。

図４及び図５を参照するに、他の実施例としては、２つの液晶パネル素子７，９とベースプレート１９を一枚の熱伝導シート４１Ｄ又は４１Ｅで熱結合するものである。熱伝導シート４１Ｄは２つの液晶パネル素子７，９の側で一体的になっており、熱伝導シート４１Ｅはベースプレート１９側で一体的になっている。これにより、２つの液晶パネル素子７，９の熱がベースプレート１９に移動すると共に、２つの液晶パネル素子７，９の間の熱移動を容易にするので、前述した図３のように各液晶パネル素子毎に熱伝導シート４１Ａ，４１Ｂでベースプレート１９と連結する場合より、液晶パネル素子７，９の間の温度差を小さくすることができる。

また、前述した実施の形態では２つの液晶パネル素子７，９を１枚の熱伝導シート４１Ｄで結合した場合であるが、これに限定されることなく、赤，緑，青の液晶パネル素子７，９，１１を図示しない一枚の熱伝導シート４１で結合しても良い。これにより、３つの液晶パネル素子７，９，１１の間の温度差をより一層小さくすることができ、一枚の熱伝導シート４１であるので安価となる。

また、前述した実施の形態では、４つのＰＢＳ２５，２９，３１，３５を用いた方式にて行なったが、この方式に限定するものでなく、複数の液晶パネル素子７，９，１１を使用するシステムには、反射型液晶パネル素子、透過型液晶パネル素子等の方式の全てに応用が可能である。

さらに光源として、赤、緑、青の３原色光であるＬＥＤ（発光ダイオード）をそれぞれ各色に独立に用いた場合は、色分解系は必要ではなく、各色毎に対応する色の液晶パネル素子に入射させるように構成してもよい。

図６を併せて参照するに、反射型液晶パネル素子７，９，１１（ＬＣＯＳ）は、液晶素子駆動ＩＣとしての例えばシリコンベース４３の裏面に第２熱伝導シート４５の一端側の表面を貼り付け、この第２熱伝導シート４５の一端側の裏面を熱伝導ジェル４７で液晶素子支持体４９に熱結合して取り付ける。さらに、前記第２熱伝導シート４５の他端側を液晶素子支持体４９に接合した構造である。

より詳しくは、液晶素子支持体４９は液晶パネル素子７，９，１１の構造物である封止ガラス５１の支持体を兼ねており、熱容量が大きく、かつ、熱伝導性が良好な材料としての例えばアルミニウム合金あるいはセラミック等で構成されている。また、液晶はシリコンベース４３と封止ガラス５１の間に所定の隙間を形成して封入されている。また、シリコンベース４３の表面上には、素子駆動の半導体回路及び反射電極が形成されており、電極としての例えばフレキシブルケーブル５３を介して図示しない外部駆動回路に結合されており、フレキシブルケーブル５３により制御信号が電送される。

また、液晶素子支持体４９の表面側には前記シリコンベース４３を収納するためのＩＣ収納溝部５５が設けられており、前記シリコンベース４３の裏面に貼り付けた第２熱伝導シート４５の一端側が熱伝導ジェル４７を介して前記ＩＣ収納溝部５５の底部に熱結合されている。なお、この実施の形態では第２熱伝導シート４５には前述したようにアルミニウムの３倍以上の熱伝導率を有するグラファイトシートが使用されている。

なお、シリコンベース４３と第２熱伝導シート４５の接着は、粘着接着剤で接着してシリコンベース４３の側に応力が加わらないよう配慮している。また、シリコンベース４３の表面は封止ガラス５１で覆われた状態であり、封止ガラス５１の外部からシリコンベース４３に加えられる応力を極力減らすため、前記封止ガラス５１は、硬化後も柔らかい接着剤である固定部材５７で液晶素子支持体４９の表面に固定されている。また、フレキシブルケーブル５３は液晶素子支持体４９の表面にフレキ固定部材５９で固定されている。

以上のことから、この実施の形態の投射型表示装置１は、下記に示す効果を奏する。

赤色用，緑色用，青色用の各液晶パネル素子７，９，１１をそれぞれ単独に冷却するのではなく、可撓性を有する熱伝導シート４１で熱容量の大きなベースプレート１９に熱を移動させ、このベースプレート１９を冷却するので、各液晶パネル素子７，９，１１の冷却用の液晶素子支持体４９に比較して大きな熱容量のベースプレート１９をヒートシンクとするので、温度上昇を低く抑えることができる。

また、ベースプレート１９の全体を冷却するので、シンプルなダクトで冷却風を導くことができ、低速風でも効率よく冷却することができるので、低騒音に抑えることができる。

さらに、各液晶パネル素子７，９，１１を熱伝導シート４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃで熱結合することにより、各液晶パネル素子７，９，１１の温度を近づけるため、つまり、各液晶パネル素子７，９，１１の温度差を小さくできるので、液晶の応答特性を合わせることができる。その結果、複数の液晶パネル素子７，９，１１を効率よくバランス良く冷却することで、例えば動画像に対しても高画質を得ることができる。

また、各液晶パネル素子７，９，１１に設けていた従来のヒートシンクとしての液晶素子支持体４９が大きな熱容量のベースプレート１９に置き換えられることで、軽量化と小型化を図ることができ、３つの液晶パネル素子の相対位置が変動（経時変化・環境変化等による）して発生するレジストレーション（コンバージェンス）のずれを防ぐ効果もある。

また、赤色用，緑色用，青色用の各液晶パネル素子７，９，１１は、それぞれ個々に微調整（レジストレーション調整）する必要があるために、ベースプレート１９に直接固定することができないが、フレキシブルな熱伝導シート４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃで液晶パネル素子７，９，１１をベースプレート１９に連結することで、上記の微調整を阻害することなく、冷却効率を向上させることができる。あるいは、各液晶パネル素子７，９，１１は個々に微調整を行った後に、熱伝導シート４１を液晶パネル素子７，９，１１とベースプレート１９に容易に貼り付けることで、冷却効率を向上させることができる。

さらに、シリコンベース４３と液晶素子支持体４９が第２熱伝導シート４５で連結されているので、強力な照明光の入射光によるシリコンベース４３の発熱の多くは第２熱伝導シート４５を経由して液晶素子支持体４９に逃がされる。また、シリコンベース４３の熱の一部は熱伝導ジェル４７を介して液晶素子支持体４９に逃がされる。しかも、液晶素子支持体４９に移動した熱は、前述したように熱伝導シート４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃを経て効率よくベースプレート１９に移動することになる。この結果、反射型液晶パネル素子７，９，１１の冷却効率は大幅に改善される。

しかも、熱伝導ジェル４７の厚さを変えることなく、第２熱伝導シート４５による簡単な構造でシリコンベース４３の熱を効率よく冷却できるので、封止ガラス５１に応力をかけることなく冷却効率を上げることができ、装置の小型化、低コスト化、高輝度化等を実現することができる。

また、他の実施の形態としては、前記３つの液晶パネル素子７，９，１１のうちの少なくとも２つの液晶パネル素子の前記第２熱伝導シート４５の他端側同士を結合することができる。これによりシリコンベース４３の冷却効率を上げることができる。

（Ａ）は、この発明の実施の形態の投射型表示装置の平面図で、（Ｂ）は、（Ａ）の斜視図である。 図１の投射型表示装置における液晶パネル素子の冷却手段の一部を示す断面図である。 図２の一例を示す斜視図である。 図２の他の例を示す斜視図である。 図２の別の例を示す斜視図である。 （Ａ）は、この発明の実施の形態の液晶パネル素子の構造を示す平面図で、（Ｂ）は、（Ａ）の矢視ＶＩ−ＶＩ線の断面図である。 （Ａ）は、従来の投射型表示装置の平面図で、（Ｂ）は、（Ａ）の斜視図である。この発明の実施の形態を示すもので、図である。 （Ａ）は、従来の液晶パネル素子の構造を示す平面図で、（Ｂ）は、（Ａ）の矢視ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線の断面図である。

符号の説明

１ 投射型表示装置
３ 照明系光源（光源）
５ 色分解光学系
７ 赤色用の液晶パネル素子
９ 緑色用の液晶パネル素子
１１ 青色用の液晶パネル素子
１３ 合成光学系
１５ 投射レンズ
１７ 投射光学系
１９ ベースプレート（ベース部材）
２１ インテグレータ光学系
２３，２７，３７ カラー偏光子
２５，２９，３１ 偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）
３３ 波長板
３５ 色合成用ＰＢＳ
３９ 冷却手段
４１，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅ 第１熱伝導シート
４３ シリコンベース（液晶素子駆動ＩＣ）
４５ 第２熱伝導シート
４７ 熱伝導ジェル
４９ 液晶素子支持体
５１ 封止ガラス
５３ フレキシブルケーブル（電極）

Claims (5)

1. 光源からの光を赤、緑、青の３色に分解する色分解光学系と、分解された光束を前記３つの各色用の液晶パネル素子に照射し、前記各液晶パネル素子からの変調出射光を合成する合成光学系と、この合成光学系で合成された光束をスクリーンに投射する投射光学系と、前記色分解光学系と合成光学系と投射光学系のうちの少なくとも前記合成光学系を構成する光学部材を組み立てたベース部材と、を備えた投射型表示装置において、
   前記３つの各液晶パネル素子を冷却すべく、各液晶パネル素子と前記ベース部材を第１熱伝導シートで連結配置したことを特徴とする投射型表示装置。
2. 赤、緑、青の３色の光源と、前記３色の光源からの光束を前記３つの各色用の液晶パネル素子に照射し、前記各液晶パネル素子からの変調出射光を合成する合成光学系と、この合成光学系で合成された光束をスクリーンに投射する投射光学系と、前記色分解光学系と合成光学系と投射光学系のうちの少なくとも前記合成光学系を構成する光学部材を組み立てたベース部材と、を備えた投射型表示装置において、
   前記３つの各液晶パネル素子を冷却すべく、各液晶パネル素子と前記ベース部材を第１熱伝導シートで連結配置したことを特徴とする投射型表示装置。
3. 前記３つの液晶パネル素子のうちの少なくとも２つの液晶パネル素子が、１枚の第１熱伝導シートで前記ベース部材と連結配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の投射型表示装置。
4. 前記各液晶パネル素子は、液晶素子駆動ＩＣの裏面に第２熱伝導シートの一端側の表面を貼り付け、この第２熱伝導シートの一端側の裏面を熱伝導ジェルで液晶素子支持体に結合して取り付けると共に、前記第２熱伝導シートの他端側を前記液晶素子支持体に接合して連結されていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の投射型表示装置。
5. 前記各液晶パネル素子は、液晶素子駆動ＩＣの裏面に第２熱伝導シートの一端側の表面を貼り付け、この第２熱伝導シートの一端側の裏面を熱伝導ジェルで液晶素子支持体に結合して取り付けると共に、前記３つの液晶パネル素子のうちの少なくとも２つの液晶パネル素子の前記第２熱伝導シートの他端側同士を結合して連結されていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の投射型表示装置。

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