(57)【要約】  第１基板と、第２基板と、第１基板および第２基板の間の中間の液晶層と、第１基板に対向する内面、および、外面を有する第１偏光板と、第２基板に配置されて、第１偏光板のそれと直交する偏光面を有する第２偏光板とを備え、内面および／または外面が、それ自体の対流冷却を可能とするために露出されるように、第１偏光子の内面は第１基板から離れている液晶表示装置。【選択図】図２
2018521341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の間の液晶層と、
前記第１基板に対向する内面、および外面を有する第１偏光子と、
前記第２基板の上に配置され、かつ、前記第１偏光子の偏光面と直交する偏光面を有する第２偏光子と、
を備え、
前記第１偏光子の前記内面は、前記内面および／または前記外面が露出されて当該面の対流冷却を可能とするように前記第１基板から離間している、
液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１基板の上に、硬質で、かつ、透明または半透明の裏板層を備える、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１基板の上に配置された第３偏光子を備え、前記第３偏光子は、前記第１偏光子と同じ偏光面を有する、
請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１偏光子は、前記透明または半透明の裏板層の上に配置されている、
請求項２または３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１偏光子は、二色性偏光子である、
請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
重合性材料を含めるための硬化容積を有する光造形装置のための硬化装置であって、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液晶表示装置と、
前記液晶表示装置を通って前記硬化容積を照射するための照射源と、
を備える、
硬化装置。
【請求項７】
前記液晶表示装置の前記第１偏光子の前記内面および／または前記外面を対流冷却するための冷却手段を備える、
請求項６に記載の硬化装置。
【請求項８】
第１基板と、第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の間の液晶層と、第１偏光子と、前記第１偏光子の偏光面と直交する偏光面を有する第２偏光子とを備える液晶表示装置の構成要素を配置する方法であって、
前記第２偏光子を前記第２基板の上に配置することと、
前記第１偏光子を前記第１基板から離間することと、
を備え、
前記第１偏光子の内面は、前記第１偏光子の前記内面および／または外面が露出されて当該面の対流冷却を可能とするように前記第１基板に対向している、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置および液晶表示装置の構成要素の配置方法に関する。他の状況でも本発明が使用され得ることは理解されるであろうが、液晶プロジェクタ、光造形装置などへの応用において、実施形態は有用である。
【背景技術】
【０００２】
典型的には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は一対のガラスフィルタの間に挟み込まれた液晶材料を備える。各ガラスフィルタの上には、偏光材料のシートが配置されている。これらのシートは、互いに直交する偏光面をそれぞれに有している。
【０００３】
ＬＣＤに用いられる偏光子は、典型的には吸収型偏光子であり、例えば、ヨウ素ドープＰＶＡ（ポリビニルアルコール）で構成されている。これによって、高い消光比が得られ、そしてその故に、高いコントラストが得られる。偏光子におけるこの特性により、ＬＣＤのバックライトとして用いられる照射光の強度が増加すれば、偏光子によって吸収される光の量も比例して増加する。これは、例えばデスクトップまたはラップトップのコンピュータ用の、表示スクリーンとして用いられるＬＣＤにおいては、ＬＣＤ偏光子に落ちる光の強度が比較的小さいため、典型的には問題にならない。しかし、光の強度がずっと大きい（数十乃至数百ワット毎平方センチメートルのオーダー）応用においては、バックライトの強度が、温度を著しく上昇させるに十分である。この問題は、３８０ｎｍ乃至４２０ｎｍの間の波長を有する光がＬＣＤに入射する場合にも拡大される。より短い波長のために、偏光シートによって光は容易に散乱して吸収される。高い強度の光は、光子ごとにより多くのエネルギーを運び、そしてこのエネルギーは、偏光子に吸収される際に熱に変換される。入射光の強度および波長に依存する温度は、液晶パネルの動作温度よりも上昇し得る。このようなシナリオにおいて、液晶は、その液体状態に恒久的に変化するかも知れず、電流が流れた際に入射光の偏光を変更しなくなるかも知れず、したがって効果的にその機能を果たさなくなるかも知れない。
【０００４】
例えば、寸法が１インチ未満の小さなＬＣＤを３枚内蔵し、これらに数百ワットの光を集光するＬＣＤ方式のプロジェクタでは、エネルギーが集中する非常な小さな領域があり、その約５０パーセントが偏光子によって吸収される。吸収されたエネルギーは熱に変換され、それによってＬＣＤパネルが熱に晒される。これらのプロジェクタは、温度を制御するための冷却装置を有するが、その有効性はプロジェクタの内部空間によって限定され、冷却を実施出来る度合いは動作中に許容可能な騒音レベルによって限定される。プロジェクタにおいて、過熱は一般的な故障の仕方である。
【０００５】
ＬＣＤの加熱が問題となる別の状況としては、光硬化型樹脂に向けて紫外線バックライトＬＣＤが連続的な画像を投影することによって樹脂を一層ごとに硬化させて立体物を生成する積層造形の工程がある。この場合のＬＣＤディスプレイは、プラスチック材料から生成されて厚く透明な裏板に取り付けられている。この透明な裏板は、熱伝導体として劣っているため、ＬＣＤの効果的な冷却を妨げる。この種の積層造形装置では、ＬＣＤに落ちる光の強度が、ＬＣＤプロジェクタのそれよりも低いものの、光のほぼ全てが紫外線スペクトルに含まれており、偏光子によって容易に吸収され、したがって温度を大幅に上昇させる。
【０００６】
過去に、能動的および受動的な冷却方法の両方が、熱問題に対処する目的で考えられている。例えば、特許文献１では、ＬＣＤプロジェクタ内の各ＬＣＤパネルにウォータージャケットを実装してこれらのパネルを冷却している。しかし、水冷方式には、水漏れ、水の定期的な交換が必要である、そして冷却アセンブリがかさばる、などの欠点がある。別の例では、パネルを対流冷却するために、ＬＣＤプロジェクタの筐体の内蔵ファンが使用可能である。しかし、ＬＣＤプロジェクタには小さなフォームファクタが求められている以上、例えば、必要な空気流量を供給できるように十分大きく、かつ、プロジェクタがホームエンタテインメント用に使用されている際に音響品質に影響するほどには煩くないファンを取り付けることは、困難である。
【０００７】
上記の困難を考慮すれば、冷却の影響をより受けやすい液晶表示装置を提供すること、または、少なくとも既知の液晶表示装置の有用な代替物を提供することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７，１２３，３３４号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ある観点において提供された液晶表示装置（ａｓｓｅｍｂｌｙ）は、
第１基板と、第２基板と、第１基板および第２基板の間の液晶層と、
第１基板に対向する内面、および外面を有する第１偏光子と、
第２基板の上に配置され、かつ、第１偏光子の偏光面と直交する偏光面を有する第２偏光子と、
を備え、
第１偏光子の内面は、内面および／または外面が露出されて当該面の対流冷却を可能とするように第１基板から離間している。
【００１０】
好ましくは、第１偏光子の内面を第１基板から離すことによって、第１偏光子のより広い表面積が露出し、したがって、第１偏光子が照射を受ける際の対流冷却を容易にし、液晶層の劣化の可能性を低減する。
【００１１】
第１偏光子および装置の残りの部分の間に空隙があり、内面および外面の両方が対流冷却にさらされるように、第１偏光子は装置の残りの部分から完全に分離されていても良い。
【００１２】
いずれかの実施形態では、例えば、液晶表示装置が積層造形装置における動的マスクとして用いられる際に、硬質、かつ、透明または半透明の裏板層が、第１基板の上に配置されていても良い。このような実施形態において、第１偏光子は、透明または半透明の裏板層の上に配置されていても良いし、または、第１偏光子と、透明または半透明の裏板層との間に空隙があるように、それから離されていても良い。
【００１３】
いずれかの実施形態では、液晶表示装置は、第１基板の上に配置された第３偏光子を備えていても良い。第３偏光子は、第１偏光子と同じ偏光面を有する。第１偏光子は、二色性偏光子であっても良い。
【００１４】
好ましくは、偏光面が第２偏光子と同じである第３偏光子を提供することによって、もし第１偏光子を透過した光の偏光が、この光が装置を通って伝搬する際に影響を受けたなら、この光が再偏光されることを第３偏光子が保証する。これにより、ＬＣＤ装置によって生成される画像のコントラス比が高くなる。
【００１５】
別の観点では、重合性材料を含めるための硬化容積を有する光造形装置のための硬化装置（ａｓｓｅｍｂｌｙ）が提供され、この硬化装置は、
上記いずれかの実施形態に記載の液晶表示装置と、
液晶表示装置を通って硬化容積を照射するための照射源と、
を備える。
【００１６】
硬化装置は、液晶表示装置の第１偏光子の内面および／または外面を対流冷却するための冷却手段を備えていても良い。
【００１７】
さらなる観点では、液晶表示装置の構成要素を配置する方法が提供され、この液晶表示装置は、第１基板と、第２基板と、第１基板および第２基板の間の液晶層と、第１偏光子と、第１偏光子の偏光面と直交する偏光面を有する第２偏光子とを備え、この方法は、
第２偏光子を第２基板の上に配置することと、
第１偏光子を第１基板から離間することと、
を含み、
第１偏光子の内面は、第１偏光子の内面および／または外面が露出されて当該面の対流冷却を可能とするように第１基板に対向している。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、先行技術による液晶表示装置の断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態による液晶表示装置の断面図である。
【図３】図３は、本発明の他の実施形態による液晶表示装置の断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態による液晶表示装置を有する積層造形装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
添付図面を参照して、本発明の実施形態を、非限定的な例としてのみ、以下に説明する。
【００２０】
本発明の実施形態は、特に従来の、すなわち伝導および対流による冷却方法ではＬＣＤが直接的にはアクセス不能な状況において、液晶パネルの温度を、このパネルにおける特定の動作温度に積極的に維持しようとするものである。
【００２１】
図１を参照すると、紫外線スペクトルから赤外線スペクトルまでの電磁放射に対して透明である硬質のプラットフォーム６に取り付けられたＬＣＤパネル７を有する、先行技術による液晶表示装置５が図示されている。プラットフォーム６は、装置が垂直の荷重を受けた際にＬＣＤガラス１２、１４が構造的に曲がるのを防ぐに十分な硬さを有する任意の材質でできていても良い。ＬＣＤパネル７は、第１基板１２の上に配置された第１偏光子１を備える。第１基板１２および第２基板１４は、液晶材料の層３を挟み込んでいる。第２偏光子２は、第２基板１４の上に配置されている。第１基板１２および第２基板１４は、装置に剛性を与える働きをしており、この技術分野で知られている他の機能を実行しても良い。例えば、各基板１２、１４は、ガラスで形成されていても良いし、液晶３を整列させるための表面レリーフ構造を有していても良い。典型的には、電極層など、そして液晶層３の領域を電子的にアドレス指定できるようにする電子部品（図示せず）などの、他の層が存在する。第１偏光子１および第２偏光子２は、二色性偏光フィルムである。第２偏光子２の偏光面は、第１偏光子１のそれに対して直交している。
【００２２】
液晶表示装置５は、積層造形装置用の硬化装置の一部である。使用時には、第２偏光子２が、光重合性樹脂を含有する容器に対向するように、装置５は配置される。高強度電磁照射を、例えば紫外線スペクトル、赤外線スペクトル、またはその間のどこかにおいて放出可能な照射源４は、透明なプラットフォーム６を通って装置５を照らすために使用されても良い。照射源４がオンになっており、かつ、液晶ディスプレイが白黒画像を表示するようにアドレス指定されているとき、ＬＣＤパネル７は、画像の白い領域では照射光を通過させ、その一方で、画像の黒い領域では照射光を全て遮る。パネル７を通過する照射光は、容器の中の樹脂に当たることによって、樹脂を硬化させる。このように、ＬＣＤパネル７は、画像のとおりに樹脂を硬化させる動的マスクとして動作する。
【００２３】
ＬＣＤの「黒い」領域によって通過させられなかった照射光は、偏光子２によって吸収され、その結果、ＬＣＤパネル７の温度を上昇させる。この構成では、数秒の露光でＬＣＤの温度が４０度上昇し得ることが見出されている。一般的に、この温度上昇は、例えばＬＣＤ７の後部に冷たい空気を吹き付けることによって達成され得る、対流によるＬＣＤパネル７の直接冷却を用いて制御される。しかしながら、この構成では、ＬＣＤパネル７の後部が、パネル７のプラットフォーム６への取り付け面であり、そのため、ＬＣＤパネル７が送風機に本質的にアクセス不能であるので、対流冷却はもはや有効ではなくなる。
【００２４】
上記の問題を軽減するために、図２に示す本発明の第１実施形態では、第１偏光子を、少なくともその外面が送風機などの対流冷却手段にアクセス出来るように、第１基板から離間する。図２に示す液晶表示装置２００は、図１の硬質支持部材６に相当する、硬質で、かつ透明な支持部材２０６の上に配置された、第１偏光子２０１を備える。次に、支持部材２０６は、第２基板２１２とともに液晶層２０３（およびその他の、この技術分野では標準的な、電極およびその他の電子部品などの構成要素）を挟み込む第１基板２１１（例えば、ガラス基板）の上に配置されている。第２偏光子２０２は、第２基板２１２の上に配置されている。第２偏光子２０２の偏光方向は、第１偏光子２０１のそれと直交している。したがって、偏光子２０１の方向が保たれ、偏光子が入射照射光の光路上に留まり、かつ、軸流／遠心ファンなどの従来的な冷却システムによって偏光子が積極的に冷却され得るように、第１偏光子２０１はＬＣＤパネル２１１、２０３、２１２、２０２の残りから効果的に離れて動く。入射光が偏光していない場合には、吸収されるエネルギーのほぼ半分が第１偏光子２０１によって吸収されるので、液晶層２０３が受ける熱量はこれで実質的に減少する。さらに、この構成では、入射照射光を効果的に偏光する動作が妨げられるほどに照射光によってその偏光性能が十分に劣化した際に、偏光子２０１の交換が容易となる。
【００２５】
図３に示す別の実施形態では、図１の硬質支持部材６または図２の硬質支持部材２０６に相当する、硬質で透明な支持部材３０６の上に、第１偏光子３０１が配置されている。液晶材料層３０３は、第１基板３１１および第２基板３１２の間に挟み込まれている。第１基板３１１および第２基板３１２は、上述のとおり、典型的にはガラス基板である。第１偏光子３０１は、介在する支持部材３０６によって、第１基板３１１から離間されている。第２偏光子３０２は、第２基板３１２の上に配置されている。第２偏光子３０２の偏光方向は、第１偏光子３０１のそれに直交している。さらに、第３偏光子３２０が、支持部材３０６および第１偏光子３０１の中間で、第１基板の上に配置されている。第３偏光子３２０は、第１偏光子３０１と同じ偏光方向を有している。
【００２６】
ここで、図４を参照すると、図２の液晶表示装置２００を内蔵する積層造形装置４００が示されている。液晶表示装置２００は、照射源４５０をさらに含む硬化装置の一部である。照射源４５０は、例えば、紫外線ランプであっても良い。
【００２７】
積層造形装置４００は、硬化容積４１２に重合性材料４１４を含めるための容器４１０を備える。容器４１０は、透明な下壁４０２と、側壁４０４と、容器４１０の透明な下壁４０２および側壁４０４の間のシールとを有する。このシールは、その場で硬化して容器を封止するエポキシなどの材料で生成されていても良いが、ゴム（例えば、ニトリルまたはバイトン）製のオーリングまたはガスケットなどの固体シールであっても良い。容器４１０は、長方形または正方形の内部領域を定義する４枚の側壁を有することが好ましいが、もちろん、円筒形で単独の側壁または他の構成を有していても良い。
【００２８】
液晶表示装置２００は、偏光子２０２が下壁４０２に接触するように、下壁４０２の下に配置される。硬質で透明な部材２０６は、液晶表示装置２００が下壁４０２に接触しているとき、他の層２０２、２１２、２０３、２１１を支持する。いずれかの実施形態において、液晶表示装置は、容器４１０の下壁４０２に取り付けられていても良い。しかし、他の実施形態において、液晶表示装置２００は、容器４１０に内蔵されていても良いし、または一体化されていても良い。
【００２９】
装置４００は、造形面４２２を有する造形プラットフォーム４２０を備える。造形面４２２は、容器４１０の下壁４０２に対向している。造形プラットフォーム４２０は、下壁４０２および液晶表示装置２００の上方で、容器４１０の内側に吊り下げられている。
【００３０】
ボールネジ、リードスクリュー、ベルト駆動機構、チェーンおよびスプロケットの機構、またはこれらの組み合わせ、および精密ステッピングモータを含み得る機械装置によって、造形プラットフォーム４２０は、下壁４０２の上方で、容器４１０に対して垂直方向に上下に移動可能であり、または移動させられ得る。好ましい実施形態において、この移動機構は、装置４００の制御システムのマイクロコントローラ（図示せず）によって駆動される、ネジ付きロッド４３０およびステッピングモータを備える。
【００３１】
造形動作中に使用される硬化装置の照射源４５０は、液晶表示装置２００を照射する。容器４１０の中の樹脂４１４は、液晶ディスプレイ２０３のアクティブなピクセルのパターンに依存するレイヤパターンに対応して、一層ごとに硬化される。その一方で、照射源４５０に面する液晶表示装置２００の表面上にある偏光子２０１に冷却空気流を提供するために、送風機または他の対流冷却装置などの冷却装置４４０を使っても良い。
【００３２】
これらの開示により、本発明の範囲から逸脱しない様々な他の変形および変更は、この技術分野における当業者にとって明白であろう。以降の請求項は、ここに記載した特定の実施形態、ならびに、変形した形態、変更した形態および相当する形態を包含することを意図している。
【００３３】
（付記）
（付記１）
第１基板と、第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の間の液晶層と、
前記第１基板に対向する内面、および外面を有する第１偏光子と、
前記第２基板の上に配置され、かつ、前記第１偏光子の偏光面と直交する偏光面を有する第２偏光子と、
を備え、
前記第１偏光子の前記内面は、前記内面および／または前記外面が露出されて当該面の対流冷却を可能とするように前記第１基板から離間している、
液晶表示装置。
【００３４】
（付記２）
前記第１基板の上に、硬質で、かつ、透明または半透明の裏板層を備える、
付記１に記載の液晶表示装置。
【００３５】
（付記３）
前記第１基板の上に配置された第３偏光子を備え、前記第３偏光子は、前記第１偏光子と同じ偏光面を有する、
付記１または２に記載の液晶表示装置。
【００３６】
（付記４）
前記第１偏光子は、前記透明または半透明の裏板層の上に配置されている、
付記２または３に記載の液晶表示装置。
【００３７】
（付記５）
前記第１偏光子は、二色性偏光子である、
付記３に記載の液晶表示装置。
【００３８】
（付記６）
重合性材料を含めるための硬化容積を有する光造形装置のための硬化装置であって、
付記１乃至５のいずれか一つに記載の液晶表示装置と、
前記液晶表示装置を通って前記硬化容積を照射するための照射源と、
を備える、
硬化装置。
【００３９】
（付記７）
前記液晶表示装置の前記第１偏光子の前記内面および／または前記外面を対流冷却するための冷却手段を備える、
付記６に記載の硬化装置。
【００４０】
（付記８）
第１基板と、第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の間の液晶層と、第１偏光子と、前記第１偏光子の偏光面と直交する偏光面を有する第２偏光子とを備える液晶表示装置の構成要素を配置する方法であって、
前記第２偏光子を前記第２基板の上に配置することと、
前記第１偏光子を前記第１基板から離間することと、
を備え、
前記第１偏光子の内面は、前記第１偏光子の前記内面および／または外面が露出されて当該面の対流冷却を可能とするように前記第１基板に対向している、
方法。
【図１】
2018521341.tif 000003
【図２】
2018521341.tif 000004
【図３】
2018521341.tif 000005
【図４】
2018521341.tif 000006
【国際調査報告】
2018521341.tif 000007
2018521341.tif 000008
2018521341.tif 000009
2018521341.tif 000010
2018521341.tif 000011
2018521341.tif 000012
2018521341.tif 000013
2018521341.tif 000014