(57)【要約】【課題】表示デバイスの温度上昇を従来よりも抑制することができる表示デバイスを提供する。【解決手段】表示デバイス１は、液晶表示素子１１と、ヒートシンク２０と、遮光部材３０とを備える。液晶表示素子１１は、画像を表示するための複数の画素で構成された表示画素領域１４を有する。ヒートシンク２０には、液晶表示素子１１で発生した熱が伝導される。遮光部材３０は、液晶表示素子１１の表示画素領域１４以外の領域を遮光する。表示デバイス１は、遮光部材３０とヒートシンク２０とによって外周部が構成された筒状の通風路ＡＤを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示するための複数の画素で構成された表示画素領域を有する液晶表示素子と、
前記液晶表示素子で発生した熱が伝導されるヒートシンクと、
前記液晶表示素子の前記表示画素領域以外の領域を遮光する遮光部材と
を備え、
前記遮光部材と前記ヒートシンクとによって外周部が構成された筒状の通風路を有する
ことを特徴とする表示デバイス。
【請求項２】
前記遮光部材と前記液晶表示素子及び前記ヒートシンクとの間隙に配置された断熱部材をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の表示デバイス。
【請求項３】
照明光を射出する光源と、
前記照明光が照射される表示デバイスと
を備え、
前記表示デバイスは、
複数の画素で構成され、前記照明光を画素毎に光変調させる表示画素領域を有する液晶表示素子と、
前記液晶表示素子で発生した熱が伝導されるヒートシンクと、
前記液晶表示素子の前記表示画素領域以外の領域を遮光する遮光部材と
を備え、
前記遮光部材と前記ヒートシンクとによって外周部が構成された筒状の通風路を有する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
前記遮光部材と前記液晶表示素子及び前記ヒートシンクとの間隙に配置された断熱部材をさらに備える
ことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示デバイス及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、小型の反射型液晶表示デバイス等の表示デバイスを用いて、画像を高コントラストで拡大投影するプロジェクタ等の表示装置が注目されている。光源から照射された照明光を表示デバイスで光変調して反射させることにより、スクリーン等に画像を拡大投影させることができる。
【０００３】
画像を高コントラストで拡大投影させるためには、表示画像の外周領域の黒レベルを下げることが重要である。特許文献１には、表示デバイスの表示画素領域以外の領域を遮光板で遮光することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４３４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
画像を高コントラストで拡大投影するために、高エネルギの照明光が表示デバイスに照射される。高エネルギの照明光は遮光板にも照射される。高エネルギの照明光が照射されることにより、表示デバイス及び遮光板の温度は上昇する。また、近年では、表示デバイスの小型化及び高解像度により、表示デバイスを駆動させることで発生する熱も増大している。
【０００６】
従って、表示デバイスの温度は、照明光が照射されることにより発生する熱と、表示デバイスを駆動させることにより発生する熱と、遮光板から伝導される熱とによって上昇する。表示デバイスの温度上昇は、表示画像の品位を悪化させたり、表示デバイスの動作を不安定にさせたり、表示デバイスの寿命を短くさせたりする要因となる。
【０００７】
本発明は、表示デバイスの温度上昇を従来よりも抑制することができる表示デバイス及び表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、画像を表示するための複数の画素で構成された表示画素領域を有する液晶表示素子と、前記液晶表示素子で発生した熱が伝導されるヒートシンクと、前記液晶表示素子の前記表示画素領域以外の領域を遮光する遮光部材とを備え、前記遮光部材と前記ヒートシンクとによって外周部が構成された筒状の通風路を有することを特徴とする表示デバイスを提供する。
【０００９】
また、本発明は、照明光を射出する光源と、前記照明光が照射される表示デバイスとを備え、前記表示デバイスは、複数の画素で構成され、前記照明光を画素毎に光変調させる表示画素領域を有する液晶表示素子と、前記液晶表示素子で発生した熱が伝導されるヒートシンクと、前記液晶表示素子の前記表示画素領域以外の領域を遮光する遮光部材とを備え、前記遮光部材と前記ヒートシンクとによって外周部が構成された筒状の通風路を有することを特徴とする表示装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の表示デバイス及び表示装置によれば、表示デバイスの温度上昇を従来よりも抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態の表示デバイスを示す斜視図である。
【図２】一実施形態の表示デバイスの分解図である。
【図３】図１のＡ−Ａで切断した表示デバイス１の断面図である。
【図４】一実施形態の表示装置を示す構成図である。
【図５】他の実施形態の表示デバイスを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１〜図３を用いて、一実施形態の表示デバイス１の構成例を説明する。表示デバイス１として、反射型液晶表示デバイスを例に挙げて説明する。図１は表示デバイス１を表示画素領域１４側から見た状態を示している。図２は表示デバイス１を分解した状態の各構成部を示している。図３は図１のＡ−Ａで切断した表示デバイス１の断面を示している。
【００１３】
図１または図２に示すように、表示デバイス１は、液晶表示ユニット１０と、ヒートシンク２０と、遮光部材３０と、断熱部材４０とを備える。液晶表示ユニット１０は、液晶表示素子１１と、フレキシブル配線板１２と、コネクタ１３とを有する。
【００１４】
液晶表示素子１１は、画像を表示するための複数の画素で構成された表示画素領域１４を有する。液晶表示素子１１としてＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）素子を用いてもよい。液晶表示素子１１とコネクタ１３とはフレキシブル配線板１２を介して電気的に接続されている。
【００１５】
外部からコネクタ１３及びフレキシブル配線板１２を介して液晶表示素子１１を駆動することにより、表示画素領域１４に照射された照明光Ｌ１は、画素毎に光変調されて反射し、画像光Ｌ２となる。
【００１６】
ヒートシンク２０には、照明光Ｌ１が液晶表示素子１１に照射されることにより発生する熱、及び、液晶表示素子１１を駆動させることにより発生する熱が伝導される。ヒートシンク２０は、液晶表示素子１１から伝導された熱を外部へ放出することにより、液晶表示素子１１の温度上昇を抑制する。ヒートシンク２０は、凹部２１と、凸部２２と、放熱フィン２３とを有する。凸部２２には例えば円柱状の位置決めピン２４が形成されている。
【００１７】
ヒートシンク２０の材料としてアルミニウム合金（例えばＡ６０６３（材料記号））を使用してもよい。Ａ６０６３は、マグネシウムとケイ素とを含有するアルミニウム合金であり、入手しやすく、被切削性が良好である。Ａ６０６３の熱伝導率は２２０Ｗ／（ｍ×℃）である。
【００１８】
例えば、液晶表示素子１１の外周面とヒートシンク２０の凹部２１の内周面とを位置決めすることにより、液晶表示素子１１とヒートシンク２０とを精度よく位置合わせすることができる。フレキシブル配線板１２は、押さえ板２がフレキシブル配線板１２を介してヒートシンク２０に螺子３で固定されることにより、ヒートシンク２０に固定される。
【００１９】
遮光部材３０は、位置決め孔３１と、開口部３２とを有する。遮光部材３０は、開口部ＡＰａ，ＡＰｂが形成された筒形状を有する。遮光部材３０は、照明光Ｌ１が照射されることによって発生する熱を効率的に放出できるように、熱伝導率が高く、薄板材により形成されていることが好ましい。遮光部材３０の材料としてアルミニウム系材料（例えばＡ１０５０（材料記号））を使用してもよい。Ａ１０５０は、板厚が０．１ｍｍ単位で入手可能であり、熱伝導率は２３０Ｗ／（ｍ×℃）である。遮光部材３０の厚さは例えば０．５ｍｍである。
【００２０】
遮光部材３０は、断熱部材４０よりも高い熱伝導率を有するものであれば、他の材料であってもよい。遮光部材３０の材料として、例えば入手が容易なアルミニウム系材料のＡ５０５２（材料記号）を使用する場合、Ａ５０５２の熱伝導率は１３８Ｗ／（ｍ×℃）である。後述するように断熱部材４０の材料としてＳＵＳ３０４（材料記号）を使用する場合、ＳＵＳ３０４の熱伝導率は１６７Ｗ／（ｍ×℃）である。即ち、遮光部材３０の材料であるＡ１０５０及びＡ５０５２の熱伝導率は、断熱部材４０の材料であるＳＵＳ３０４の熱伝導率よりも小さい。
【００２１】
遮光部材３０の断熱部材４０との接触面を、例えばエンボス処理等の表面処理により凹凸形状にしてもよい。遮光部材３０の表面を凹凸形状にすることにより、断熱部材４０との接触面積を減らすことができるので、遮光部材３０から断熱部材４０への熱伝導を抑えることができる。
【００２２】
断熱部材４０は、位置決め孔４１と、開口部４２とを有する。断熱部材４０の厚さは例えば０．２ｍｍである。断熱部材４０は、遮光部材３０と液晶表示素子１１との間に介在している。断熱部材４０が厚いと、遮光部材３０と液晶表示素子１１との間隔が広くなるため、不要光が液晶表示素子１１に入射しやすくなる。一方、断熱部材４０が薄いと、断熱部材４０を取り扱うときの作業性が悪化する。これらの兼ね合いにより断熱部材４０の厚さを決定することが望ましい。
【００２３】
遮光部材３０及び断熱部材４０は、ヒートシンク２０の凸部２２に螺子３で共締めされることにより、ヒートシンク２０に固定される。位置決め孔３１及び位置決め孔４１と位置決めピン２４とを嵌め合わせることにより、遮光部材３０及び断熱部材４０とヒートシンク２０とを精度よく位置合わせすることができる。
【００２４】
図３は、液晶表示素子１１、断熱部材４０、及び、遮光部材３０がヒートシンク２０に固定されている状態を示している。液晶表示素子１１は、放熱ゲル等の熱伝導部材２５を介して、ヒートシンク２０の凹部２１の底面２１ａに固定されている。液晶表示素子１１で発生した熱を、熱伝導部材２５を介してヒートシンク２０に効率的に伝導させることができる。液晶表示素子１１で発生した熱を効率的に伝導させるため、凹部２１の底面２１ａは平滑であることが好ましい。
【００２５】
遮光部材３０は、液晶表示素子１１の表示画素領域１４以外の領域を遮光する。これにより、照明光Ｌ１は、液晶表示素子１１の表示画素領域１４に照射され、表示画素領域１４以外の領域に対しては遮光部材３０により遮断される。照明光Ｌ１が反射することによって発生する不要光を防止するために、遮光部材３０の表面を黒色アルマイト処理することが好ましい。遮光部材３０の断熱部材４０との接触面をアルマイト処理することにより、遮光部材３０から断熱部材４０への熱伝導を抑えることができる。
【００２６】
断熱部材４０は、遮光部材３０と液晶表示素子１１及びヒートシンク２０との間隙に配置されている。断熱部材４０を介在させることにより、遮光部材３０で発生した熱が液晶表示素子１１及びヒートシンク２０へ伝導されることを防止する。従って、前述のように断熱部材４０は、遮光部材３０と比較して、熱伝導率の低い材料で形成されている。
【００２７】
断熱部材４０の材料としてステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）を使用してもよい。ＳＵＳ３０４は、材料の強度が高く、耐食性も高いため、表面処理を施さなくても使用することができる。また、ＳＵＳ３０４は、板厚が０．１ｍｍ単位で入手可能であり、板金加工等の外形加工を容易に行うことができる。なお、断熱部材４０の材料は、遮光部材３０を構成する材料と比較して、熱伝導率の低い材料であればステンレス鋼以外であってもよい。
【００２８】
断熱部材４０の遮光部材３０との接触面を、例えばエンボス処理等の表面処理により凹凸形状にしてもよい。断熱部材４０の表面を凹凸形状にすることにより、遮光部材３０との接触面積を減らすことができるので、遮光部材３０から断熱部材４０への熱伝導を抑えることができる。
【００２９】
遮光部材３０の開口部３２、及び、断熱部材４０の開口部４２は、液晶表示素子１１の表示画素領域１４に対応する位置に形成されている。液晶表示素子１１、遮光部材３０、及び断熱部材４０とヒートシンク２０とを精度よく位置合わせすることにより、開口部３２及び開口部４２と表示画素領域１４とを精度よく位置合わせすることができる。
【００３０】
照明光Ｌ１が液晶表示素子１１に照射されると、表示画素領域１４に照射された照明光Ｌ１は、表示画素領域１４で画素毎に光変調され、画像光Ｌ２となる。表示画素領域１４以外の領域に照射される照明光Ｌ１は、遮光部材３０により遮断される。
【００３１】
ヒートシンク２０の凸部２２の高さは、遮光部材３０及び断熱部材４０が液晶表示素子１１の近傍に位置するように設計されている。遮光部材３０を液晶表示素子１１の近傍に配置することにより、表示画像の品位を悪化させる要因となる迷光の入射を低減することができる。
【００３２】
遮光部材３０は、断熱部材４０を介してヒートシンク２０の凸部２２に固定されている。そのため、断熱部材４０は、高エネルギの照明光Ｌ１が遮光部材３０に照射されることによって発生した熱がヒートシンク２０及び液晶表示素子１１へ伝導することを防止することができる。遮光部材３０からヒートシンク２０への熱伝導をより効果的に防止するためには、断熱部材４０はヒートシンク２０の側面２０ａを覆う形状であることが好ましい。
【００３３】
また、遮光部材３０で発生した熱の一部が断熱部材４０を介してヒートシンク２０へ伝導したとしても、断熱部材４０がヒートシンク２０の一部の領域（具体的には凸部２２の上面）のみと接触しているため、ヒートシンク２０への熱伝導を抑制することができる。
【００３４】
表示デバイス１は、遮光部材３０とヒートシンク２０（具体的には放熱フィン２３）とによって外周部が構成された筒状の通風路ＡＤを有する。通風路ＡＤ内に風を送る、または通風路ＡＤ内を排気して外部から空気を導入することにより、送風方向を安定させ、ヒートシンク２０及び遮光部材３０を効率的に冷却することができる。
【００３５】
例えば、図１において、開口部ＡＰａから開口部ＡＰｂに向かって通風路ＡＤ内に風を送る、または開口部ＡＰａから通風路ＡＤ内を排気して開口部ＡＰｂから空気を導入することにより、送風方向を安定させ、ヒートシンク２０及び遮光部材３０を効率的に冷却することができる。
【００３６】
なお、通風路ＡＤは、ヒートシンク２０及び遮光部材３０を冷却するための通風路として機能すれば、隙間ＣＲや孔があってもよい。また、隙間ＣＲや孔をテープ等で塞ぐようにしてもよい。
【００３７】
図３に示すように、遮光部材３０に遮光部材３０を冷却するための放熱フィン３３を形成してもよい。放熱フィン３３を通風路ＡＤ内に配置して、通風路ＡＤ内に風を送る、または通風路ＡＤ内を排気して外部から空気を導入することで、遮光部材３０をより効率的に冷却することができる。
【００３８】
図４を用いて、一実施形態の表示装置５０の構成例を説明する。表示装置５０は、光源５１と、ダイクロイックミラー５２，５３と、反射ミラー５４と、光均一化光学系５５，５６と、偏光ビームフィルタ５７Ｒ，５７Ｇ，５７Ｂと、合成光学系５８と、投射レンズ５９と、ファン６０と、３つの表示デバイス１とを備える。３つの表示デバイス１を区別するために、赤色画像を生成するための表示デバイスを１Ｒ、緑色画像を生成するための表示デバイスを１Ｇ、青色画像を生成するための表示デバイスを１Ｂと付す。
【００３９】
光源５１から射出された照明光Ｌ１は、ダイクロイックミラー５２に照射される。ダイクロイックミラー５２は、照明光Ｌ１の青色成分を反射させて青色照明光Ｌ１Ｂとする。ダイクロイックミラー５２は、照明光Ｌ１の赤色成分と緑色成分とを含む黄色成分を透過させて黄色照明光Ｌ１Ｙとする。
【００４０】
青色照明光Ｌ１Ｂは、反射ミラー５４により反射され、光均一化光学系５５に入射する。光均一化光学系５５は、青色照明光Ｌ１Ｂの照明分布を均一化し、偏光状態を最適化する。光均一化光学系５５を、インテグレータまたはライトパイプと、偏光板または偏光変換素子（ＰＣＳ（Polarization Conversion System））とを有する構成としてもよい。インテグレータ及びライトパイプは、青色照明光Ｌ１Ｂの照明分布を均一化する。偏光板及びＰＣＳは、青色照明光Ｌ１Ｂの偏光状態を最適化する。光均一化光学系５５は、青色照明光Ｌ１Ｂをｐ偏光にする。
【００４１】
光均一化光学系５５から射出された青色照明光Ｌ１Ｂは、偏光ビームフィルタ５７Ｂに照射される。例えば偏光ビームフィルタ５７Ｂは、ｐ偏光を透過させ、ｓ偏光を反射させる。ｐ偏光とされた青色照明光Ｌ１Ｂは、偏光ビームフィルタ５７Ｂを透過して表示デバイス１Ｂに照射される。表示デバイス１Ｂは、青色照明光Ｌ１Ｂをｓ偏光の青色画像光Ｌ２Ｂに光変調する。青色画像光Ｌ２Ｂは、偏光ビームフィルタ５７Ｂにより反射され、合成光学系５８に入射する。
【００４２】
黄色照明光Ｌ１Ｙは、光均一化光学系５６に入射される。光均一化光学系５６は、黄色照明光Ｌ１Ｙの照明分布を均一化し、偏光状態を最適化する。光均一化光学系５６を、インテグレータまたはライトパイプと、偏光板またはＰＣＳとを有する構成としてもよい。インテグレータ及びライトパイプは、黄色照明光Ｌ１Ｙの照明分布を均一化する。偏光板及びＰＣＳは、黄色照明光Ｌ１Ｙの偏光状態を最適化する。光均一化光学系５６は、黄色照明光Ｌ１Ｙをｐ偏光にする。
【００４３】
光均一化光学系５６から射出された黄色照明光Ｌ１Ｙは、ダイクロイックミラー５３に照射される。ダイクロイックミラー５３は、黄色照明光Ｌ１Ｙの緑色成分を反射させて緑色照明光Ｌ１Ｇとする。ダイクロイックミラー５３は、黄色照明光Ｌ１Ｙの赤色成分を透過させて赤色照明光Ｌ１Ｒとする。
【００４４】
緑色照明光Ｌ１Ｇは、偏光ビームフィルタ５７Ｇに照射される。偏光ビームフィルタ５７Ｇは、ｐ偏光を透過させ、ｓ偏光を反射させる。ｐ偏光である緑色照明光Ｌ１Ｇは、偏光ビームフィルタ５７Ｇを透過して表示デバイス１Ｇに照射される。表示デバイス１Ｇは、緑色照明光Ｌ１Ｇをｓ偏光の緑色画像光Ｌ２Ｇに光変調する。緑色画像光Ｌ２Ｇは、偏光ビームフィルタ５７Ｇにより反射され、合成光学系５８に入射する。
【００４５】
赤色照明光Ｌ１Ｒは、偏光ビームフィルタ５７Ｒに照射される。偏光ビームフィルタ５７Ｒは、ｐ偏光を透過させ、ｓ偏光を反射させる。ｐ偏光である赤色照明光Ｌ１Ｒは、偏光ビームフィルタ５７Ｒを透過して表示デバイス１Ｒに照射される。表示デバイス１Ｒは赤色照明光Ｌ１Ｒをｓ偏光の赤色画像光Ｌ２Ｒに光変調する。赤色画像光Ｌ２Ｒは、偏光ビームフィルタ５７Ｒにより反射され、合成光学系５８に入射する。
【００４６】
合成光学系５８は、赤色画像光Ｌ２Ｒと緑色画像光Ｌ２Ｇと青色画像光Ｌ２Ｂとを合成する。投射レンズ５９は、合成光学系５８により合成された赤色画像光Ｌ２Ｒ、緑色画像光Ｌ２Ｇ、及び青色画像光Ｌ２Ｂを、フルカラー画像としてスクリーン等へ拡大投射させる。
【００４７】
ファン６０は、表示デバイス１（１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ）の通風路ＡＤ内に風を送る、または通風路ＡＤ内を排気して外部から空気を導入する。これにより、送風方向を安定させ、ヒートシンク２０及び遮光部材３０を効率的に冷却することができる。
【００４８】
上述した表示デバイス１及び表示装置５０は、遮光部材３０とヒートシンク２０とによって外周部が構成された筒状の通風路ＡＤを有する。通風路ＡＤ内に風を送る、または通風路ＡＤ内を排気して外部から空気を導入することにより、送風方向を安定させ、ヒートシンク２０及び遮光部材３０を効率的に冷却することができる。
【００４９】
また、表示デバイス１及び表示装置５０は、遮光部材３０と液晶表示素子１１及びヒートシンク２０との間隙に断熱部材４０が配置された構成を有する。断熱部材４０を介在させることにより、遮光部材３０で発生した熱が液晶表示素子１１及びヒートシンク２０へ伝導されることを抑制することができる。
【００５０】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【００５１】
例えば、表示装置５０内の表示デバイス１の近傍に他の構成部品が配置されている場合には、遮光部材３０を、図１に示す形状にすることができない場合がある。このような場合、図５に示すように、遮光部材３０を、他の構成部品を回避する形状としてもよい。
【００５２】
また、遮光部材３０を複雑な形状にしなければならない場合、複数の部材で遮光部材３０を構成するようにしてもよい。複数の部材同士を、プラスチックリベット、ファスナ、またはテープ等を用いて固定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  表示デバイス
１１  液晶表示素子
１４  表示画素領域
２０  ヒートシンク
３０  遮光部材
４０  断熱部材
ＡＤ  通風路
【図１】
2018036447.tif 000003
【図２】
2018036447.tif 000004
【図３】
2018036447.tif 000005
【図４】
2018036447.tif 000006
【図５】
2018036447.tif 000007