(57)【要約】【課題】  成形性の向上と共に高い冷却性を実現することができるＬＣＤパネルのハウジングを提供する。【解決手段】  液晶を挟んで対向させたＴＦＴ基板５と対向基板４とを有するＬＣＤパネル６を取り付けるＬＣＤパネルのハウジング７において、このハウジングをカーボンフィラーを５０ｗｔ％含有させ、熱伝導率を１２Ｗ／ｍ・Ｋに調整したポリフェニレンサルファイド樹脂によって成形する。【選択図】    図１
2006113126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶を挟んで対向させた駆動基板と対向基板とを有する液晶表示パネルを取り付ける液晶表示パネルの枠体において、
前記枠体は、熱伝導率が３〜３０Ｗ／ｍ・Ｋの樹脂材料からなる
ことを特徴とする液晶表示パネルの枠体。
【請求項２】
前記樹脂材料は、カーボン系フィラーまたは金属系フィラーの少なくとも一方を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネルの枠体。
【請求項３】
前記枠体の表面領域は、同枠体の中心領域よりも前記フィラーの含有濃度が低い
ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示パネルの枠体。
【請求項４】
液晶を挟んで対向させた駆動基板と対向基板とを有する液晶表示パネルと、
該液晶表示パネルを取り付ける枠体とを備える液晶表示装置において、
前記枠体は、熱伝導率が３〜３０Ｗ／ｍ・Ｋの樹脂材料からなる
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
前記樹脂材料は、カーボン系フィラーまたは金属系フィラーの少なくとも一方を含む
ことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記枠体の表面領域は、同枠体の中心領域よりも前記フィラーの含有濃度が低い
ことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示パネルの枠体及び液晶表示装置に関する。詳しくは、所定の熱伝導率を有する樹脂材料を用いることで、成形性の向上と共に高い冷却特性を実現しようとした液晶表示パネルの枠体及び液晶表示装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示パネル（ＬＣＤパネル）を用いて構成された液晶表示装置（例えば、液晶プロジェクター）が一般的に知られている。
そして、液晶プロジェクターは、光源からＬＣＤパネルに光を当てるための集光光学系と、ＬＣＤパネルを透過した光をスクリーンなどの投射面に投射して拡大画像を形成するための拡大投射光学系とが設けられており、集光光学系により集光された光がＬＣＤパネルを透過することによって所定の画像が形成され、これが拡大投射光学系によりスクリーン等に投射されることによって画像表示を行なっている。
【０００３】
ここで、近年のＬＣＤパネルの高輝度化に伴う入射光量の増大により、ＬＣＤパネルの冷却が重要となってきており、ＬＣＤパネルの温度上昇を低減するために、図４で示す様に、フレキ基板１０１を取り付け、低反射膜付き防塵ガラス１０２を対向基板１０３及びＴＦＴ基板１０４に貼り合せたＬＣＤパネル１０５を金属製のハウジング１０６に高熱伝導性モールド樹脂で固着している。
【０００４】
また、特許文献１には、０．８ｍｍ前後のＰｅｒｍａｎｅｎｔ  ａｌｌｏｙ（通称Ｐｅｒｍａｌｌｏｙ  パーマロイＰＢ：ＮｉとＦｅの合金）またはＳＵＳ３０４（ステンレス鋼板）等の金属薄板を成形し、ＬＣＤパネルをその中に位置せしめた後にＲＴＶ（Ｒｏｏｍ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｖｕｌｃａｎｉｚｉｎｇ：シリコン一体型ＲＴＶゴム）等の固定用注入材を金属枠とＬＣＤパネルの間に流し込んで室温または加熱硬化する方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１８０９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、金属製ハウジングは線膨張率が大きいために、低温及び高温環境下で使用するとＬＣＤパネルとの膨張（収縮）率の差からＬＣＤパネルの駆動表示領域内に応力が加わり、画質に悪影響を与える恐れがある。
【０００７】
また、金属製ハウジングは、溶けたアルミニウムの射出成形等により成形するのであるが、ダイキャスト等の射出成形法による金属成形は２次加工が必要になると共に、薄肉部や細部に割れや欠けが生じる可能性が高く、歩留り悪化を招いてコスト高となってしまう。
【０００８】
更に、特許文献１に記載の方法では、金属薄膜を金属プレスで成形して金属枠を製作するので、金型磨耗により精度がバラツキ易く、また金型寿命が短いのでコストアップとなり易い。
【０００９】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであって、成形性の向上と共に高い冷却性を実現できるＬＣＤパネルの枠体及びこうした枠体を用いた液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示パネルの枠体は、液晶を挟んで対向させた駆動基板と対向基板とを有する液晶表示パネルを取り付ける液晶表示パネルの枠体において、前記枠体を、熱伝導率が３〜３０Ｗ／ｍ・Ｋの樹脂材料によって形成する。
【００１１】
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、液晶を挟んで対向させた駆動基板と対向基板とを有する液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを取り付ける枠体とを備える液晶表示装置において、前記枠体を、熱伝導率が３〜３０Ｗ／ｍ・Ｋの樹脂材料によって形成する。
【００１２】
ここで、枠体が樹脂材料により形成されたことによって、金型成形が容易で品質バラツキ、歩留りバラツキが少ない。また、形状の自由度が高く、更に枠体の軽量化を図ることができる。
【００１３】
また、樹脂材料が３〜３０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有することによって、金属製枠体と略同等の冷却性能を保持することができる。以下、熱伝導率の数値的限定理由について説明する。
【００１４】
（１）熱伝導率の下限について
先ず、ハウジングの冷却性能を調べるために、図５で示す様に、液晶表示装置１１１内のハウジング取り付け板１１２にＬＣＤパネルを固着したハウジング１０６を取り付けると共に、遮光板１１３、偏光板１１４及び位相差板１１５を取り付け、冷却ファンによって導風口１１６からエアを供給しながらＬＣＤパネルに入射光を照射して、ハウジングを構成する材料の熱伝導率とＬＣＤパネルの駆動表示領域温度との関係を調べた。なお、図５中の矢印は冷却ファンからのエアの流れを示している。
【００１５】
ここで、入射光の熱量は、ハウジングの熱伝導率が９０Ｗ／ｍ・Ｋとした場合（アルミニウムの場合を想定）に、ＬＣＤパネルの駆動表示領域の中心温度が５５℃となるような発熱量である１．２Ｗとし、冷却ファンからは温度３０℃、風速７ｍ／ｓのエアを供給した。なお、これらの条件は標準的な液晶プロジェクターの内部環境と同様である。
【００１６】
上記の様な方法によって得られたハウジングを構成する材料の熱伝導率とＬＣＤパネルの駆動表示領域温度との関係を図６に示す。
図６から、熱伝導率が３Ｗ／ｍ・Ｋ以上になると温度の低減が急激に緩やかになっており、熱伝導率を３Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすれば、その後いくら熱伝導率を上げたとしても駆動表示領域温度は３〜４℃程度しか下がらないことが分かる。このことは、熱伝導率を上げたとしてもハウジングの放熱性能が飽和しているためであると考えられる。
以上から、枠体を構成する樹脂材料の熱伝導率の下限を３Ｗ／ｍ・Ｋと規定した。
【００１７】
なお、一般的に用いられているハウジング用の樹脂材料（フィラーを含有しないもの）の熱伝導率は、図６中符号ａで示す０．１〜０．５Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、金属製のハウジング（アルミニウム製ハウジング、マグネシウム製ハウジング等）の熱伝導率は、図６中符号ｂで示す５０〜２００Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。
【００１８】
（２）熱伝導率の上限について
樹脂材料から成る枠体の熱伝導率を向上させるためには、カーボン系フィラーや金属系フィラーを含有させることが一般的であるが、フィラーを多く含有させ過ぎると機械的強度が著しく低下して脆くなってしまう。
従って、枠体を構成する樹脂材料の熱伝導率の上限を３０Ｗ／ｍ・Ｋと規定した。
なお、図４から、熱伝導率が３０Ｗ／ｍ・Ｋを過ぎると、その後いくら熱伝導率を上げたとしても駆動表示領域温度を１℃程度しか下がらないことが分かる。
【００１９】
上記（１）及び（２）から、樹脂材料の熱伝導率を図６中符号ｃで示す３〜３０Ｗ／ｍ・Ｋに限定した。
【発明の効果】
【００２０】
本発明を適用した液晶表示パネルの枠体及び本発明を適用した液晶表示装置に用いている枠体は、樹脂材料によって形成されているために成形性の向上を図ることができると共に、３〜３０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有するために金属製の枠体と略同等の高い冷却性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明の実施例であるＬＣＤパネルのハウジングを使用した透過型液晶表示装置を説明するための模式図であり、本実施例では、フレキ基板２を取り付け、低反射膜付き防塵ガラス３を対向基板４及びＴＦＴ基板５に貼り合せたＬＣＤパネル６を、カーボンフィラーを５０ｗｔ％含有させたＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）やカーボンフィラー及びアルミニウムフィラーを６０ｗｔ％含有させたＰＰＳ樹脂等の高分子材料から成るハウジング７に高熱伝導性モールド樹脂で固着している。
【００２２】
また、上記したハウジングは射出成形によって形成するのであるが、金型温度、射出時の樹脂温度、射出速度等の最適化を図り、金型内での樹脂材料の流動速度を向上させて、ハウジングの最表面にスキン層（フィラーを含まない層、もしくはフィラーの含有量が低下している層）を形成している。
【００２３】
更に、一般的なハウジングの射出成形は、図２（ａ）で示す様に、金型８の一方側に設けられたゲート入口９から樹脂材料を注入して行なうのであるが、上記した本実施例のハウジングの射出成形は、図２（ｂ）で示す様に、金型の両方側に設けられたゲート入口から樹脂材料を注入したり、図２（ｃ）で示す様に、金型の底面４箇所に設けられたゲート入口から樹脂材料を注入したりして行なう。なお、図２中の矢印はゲート入口から注入された樹脂材料の流れを示している。
【００２４】
なお、フィラーを含有しないＰＰＳ樹脂の熱伝導率は０．１〜０．５Ｗ／ｍ・Ｋであるが、カーボンフィラーを５０ｗｔ％含有させることで熱伝導率は１２Ｗ／ｍ・Ｋとなり、カーボンフィラー及びアルミニウムフィラーを６０ｗｔ％含有させることで熱伝導率は２０Ｗ／ｍ・Ｋとなる。
【００２５】
ここで、本実施例のハウジングは最表面にスキン層を形成しているが、ハウジングの成形性を向上させると共に冷却性の向上を図るためには熱伝導率が３〜３０Ｗ／ｍ・Ｋの樹脂材料でハウジングを形成すれば充分であり、必ずしもハウジングの最表面にスキン層を形成する必要は無い。
但し、以下の理由により、ハウジングの最表面にはスキン層を形成した方が好ましい。
【００２６】
即ち、液晶表示装置におけるゴミ（ダスト）の問題に着目してみると、液晶表示装置は液晶パネルで形成した画像を１００倍程度に拡大してスクリーンに投影するために、液晶パネルに付着したゴミ（ダスト）も同倍率で拡大されてスクリーン上に投影されてしまうこととなる。つまり、液晶パネルに付着したゴミ（ダスト）は液晶表示装置にとって大きな問題となる。
【００２７】
そして、本発明の実施例であるＬＣＤパネルのハウジング材料は、熱伝導率を向上させるために多量のフィラーを含有させているために、ハウジングの表面層よりカーボンフィラー等が脱落し、液晶パネルに付着する恐れがある。
【００２８】
従って、この様なフィラー等の脱落に起因する液晶パネルへのゴミ（ダスト）付着を低減するためには、上記した様に、ハウジングの最表面にスキン層を形成して、ハウジングの表面からのフィラーの脱落を抑制できる構造とした方が好ましい。
【００２９】
なお、ハウジングの射出成形に使用する金型内壁の仕上げ面を表面粗さ２０μｍ以下にすることによって、ハウジングの耐摩耗性が更に向上し、より一層フィラーの脱落を抑制することができる。
【００３０】
但し、ハウジングの最表面にスキン層を形成したとしても完全にフィラーの脱落を無くすことはできないので、液晶表示装置の用途によって完全にフィラーの脱落を無くす必要がある場合には、ハウジングの表面に薄膜コーティングを施したり、金属めっきを施したりしてフィラーの脱落を防止する必要がある。
【００３１】
また、本実施例のハウジングの射出成形は図２（ｂ）で示す様に、金型の両方側に設けられたゲート入口から樹脂材料を注入したり、図２（ｃ）で示す様に、金型の底面４箇所に設けられたゲート入口から樹脂材料を注入したりして行なっているが、必ずしもこれらの射出成形方法によってハウジングを成形する必要は無く、図２（ａ）で示す様に金型の一方側に設けられたゲート入口から樹脂材料を注入しても良い。
但し、以下の理由により、図２（ｂ）や図２（ｃ）で示す方法で樹脂材料を注入した方が好ましい。
【００３２】
即ち、本実施例のハウジングはＰＰＳ樹脂にフィラーを含有させることで熱伝導率を向上させているのであるが、ＰＰＳ樹脂にフィラーを含有させると少なからず機械的強度が低下して材質的には脆くなってしまう。
【００３３】
そして、ハウジングを液晶表示装置内に取り付ける際には、ネジを用いて固定することが多いのであるが、ハウジングを構成する樹脂材料自体が脆いとネジ締め時にヒビが入ったり、割れが生じたりする可能性がある。特に、ネジを挿通する取付け穴１０付近がハウジングの最薄部となるために、取付け穴付近にヒビが入ったり、割れが生じたりする可能性が高い。
【００３４】
また、金型に注入した樹脂材料が衝突する領域である図２中符号ｄで示すウェールド領域は、衝突の影響で樹脂材料の密度が小さくなってしまい、他の領域よりも機械的強度が乏しいことが知られている。
【００３５】
従って、ウェールド領域がハウジングの最薄部である取付け穴付近とならない様に、ハウジングの射出成形は、上記した様に、図２（ｂ）や図２（ｃ）で示す方法で行なう方が好ましい。
【００３６】
本発明を適用したＬＣＤパネルのハウジングは、カーボンフィラーまたは熱伝導性の良い金属フィラーを熱伝導率が３〜３０Ｗ／ｍ・Ｋとなる様に含有させた高分子材料を用いることにより、熱伝導率の高い金属製のハウジングと同等の冷却性能を確保することができる。
【００３７】
また、従来の金属製のハウジングでは、高温及び低温環境下で使用すると、ＬＣＤパネルとハウジングとの膨張率（収縮率）の差からＬＣＤパネルに応力が加わり、画質に悪影響を与えることがあった。
これに対して、本発明を適用したＬＣＤパネルのハウジングは、金属製のハウジングと比べると、ハウジングを構成する材料のヤング率及び線膨張率を低下させることができ、高温及び低温環境下でのハウジングの熱変形を抑制できるために、ＬＣＤパネルとハウジングの間のひずみから生じる応力を緩和することができ、高温及び低温環境下においても画質が乱れることなく安定した画像を投影することができる。
【００３８】
更に、本発明を適用したＬＣＤパネルのハウジングは樹脂材料から構成されているために、金属製ダイキャストと比べると成形性が格段に増し、ハウジング形状の自由度も大幅に向上する。
その一例として、図３（ａ）で示す様に、ハウジングの底面に突起部１１を設けることが可能になる。そして、ハウジングを取り付ける液晶表示装置内の取付板１２の穴部１３にハウジングの底面に設けた突起部を挿入し、接着剤により固定するといったハウジングの取付け形態が実現する（図３（ａ）参照）。これにより、図３（ｂ）で示す従来のネジによる固定方式と比較して、ネジを挿通する取付け穴をハウジングに設ける必要が無くなり、ハウジングの大幅な小型化が可能となり、液晶表示装置の小型化に大きく貢献することができる。
【００３９】
また、本発明を適用したＬＣＤパネルのハウジングは樹脂材料から構成されており、樹脂成形の場合には、金型寿命についても金属ダイキャストと比較すると約５倍程度伸びること、成形時の歩留りが良いこと、金属ダイキャストの様な二次加工が不要なこと等のコストメリットが大きく、液晶表示装置の低コスト化に大きく貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例であるＬＣＤパネルのハウジングを使用した透過型液晶表示装置を説明するための模式図である。
【図２】ハウジングの射出成形を説明するための模式図である。
【図３】ハウジングの取付け方法を説明するための模式図である。
【図４】従来の透過型液晶表示装置を説明するための模式図である。
【図５】ハウジングの冷却性能を調べるための条件を説明するための模式図である。
【図６】ハウジングを構成する材料の熱伝導率とＬＣＤパネルの駆動表示領域温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
２    フレキ基板
３    防塵ガラス
４    対向基板
５    ＴＦＴ基板
６    ＬＣＤパネル
７    ハウジング
８    金型
９    ゲート入口
１０    取付け穴
１１    突起部
１２    取付板
１３    穴部
【図１】
2006113126.tif 000003
【図２】
2006113126.tif 000004
【図３】
2006113126.tif 000005
【図４】
2006113126.tif 000006
【図５】
2006113126.tif 000007
【図６】
2006113126.tif 000008