(57)【要約】【課題】熱の影響を低減して、高い画質の画像を得ることのできる液晶表示装置を得る。【解決手段】液晶パネル２７の両側に透明板（白板ガラス）４１、４２が近接して配置され、更にその外側に近接して入射偏光板３０、出射偏光板３３が配置される。白板ガラス４１、４２、入射偏光板３０、出射偏光板３３は、これらが嵌合する溝が設けられた外枠５１によって固定される。すなわち、外枠５１は、入射偏光板３０と白板ガラス４１、白板ガラス４２と出射偏光板３３を非接触の状態で所定の間隔を設けて固定する。冷却風を図２の黒矢印の通りに流すことにより、白板ガラス４１、４２によって、入射側偏光板３０、出射側偏光板３３の発熱による影響は低減される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルと、該液晶パネルに光が入射する側及び／又は光が出射する側に無機偏光板が設置されている液晶表示装置であって、
前記無機偏光板と前記液晶パネルとの間に前記無機偏光板及び前記液晶パネルと非接触の状態で透明板が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記透明板は白板ガラス、水晶板、サファイア板のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記透明板は光学補償板であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記光学補償板は、白板ガラス、水晶板、サファイア板のいずれかからなる基板上に光学補償層が形成されて構成されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記無機偏光板と前記透明板との間、及び前記透明板と前記液晶パネルとの間を通過する冷却風を発生させる冷却ファンを具備することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
液晶プロジェクタであることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項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、液晶パネルを利用して画像を表示する液晶表示装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルを利用して画像を表示させる液晶表示装置においては、光の偏光状態を変調して画像を生成させる液晶パネルの前後に、特定の方向に偏光された光を選択的に透過させる偏光板が設置される。この構成においては、ある一方向（例えば水平方向）に偏光した光が液晶パネルに入射し、液晶パネルにおける各画素の画像信号強度に応じてその偏光方向が変化する。従って、この光におけるある特定の方向の偏光成分を取り出せば、その強度が画像信号に応じて変調されている画像を得ることができる。液晶プロジェクタでは更にこの光信号が光学系を通して拡大されて投射される。
【０００３】
この際、偏光板としては、透明な白板ガラス基板上に有機偏光フィルムを形成した有機偏光板を用いることができる。この構造の偏光板は低コストで構成できるため、低価格であるというメリットがあるが、有機偏光フィルムの材料は一般には耐熱性が低い。一方、有機偏光板においては、これを透過しない偏光成分の光は吸収され熱になるため、この熱によって有機材料が劣化して光の透過特性に悪影響が出て、画像にむらが発生する等の劣化が発生することがある。このため、特に画像の高輝度化を図る場合、前記のような構造では放熱性が悪く、この熱による劣化が発生する。特に液晶プロジェクタにおいては、光源となる水銀ランプの光強度が高く、液晶パネルの大きさが小さいために光の照射エネルギー密度が高くなるため、この影響が大きくなる。
【０００４】
従って、液晶プロジェクタにおいては、有機偏光板を液晶パネルの前後に複数枚ずつ用いてこの熱負荷を分散し、かつこれらの間に冷却風を導入する構成が採用されている。この液晶プロジェクタにおける液晶パネル近傍の構造を示す構成図が図４である。図において、液晶パネル７１の前後にそれぞれ有機偏光板７２〜７７が配されており、入射側の有機偏光板７２〜７４によって例えば水平方向の偏光成分の光を透過させ、出射側の有機偏光板７５〜７７によって例えば垂直方向の偏光成分の光を透過させる。ここで、各有機偏光板においては、これを透過しなかった光は各有機偏光板（有機偏光フィルム）中で吸収されて熱になるため、この熱負荷を分散させるために、入射側では、有機偏光板７２〜７４によって水平方向以外の偏光成分をもつ光を徐々に吸収させることによって、水平方向に偏光した光を選択的に透過させる。出射側でも同様に、垂直偏光成分以外の光を有機偏光板７５〜７７によって徐々に吸収させることによって、垂直方向に偏光した光を選択的に透過させる。この構成によって、ある特定の有機偏光板の温度が上昇することが抑制できる。
【０００５】
また、有機偏光板７２〜７４、７５〜７７は、これらが嵌合する溝が設けられた外枠７８（図４において破線で表示）によって固定されている。従って、有機偏光板は、隣接する他の有機偏光板及び隣接する液晶パネル７１との間に所定の間隔が設けられて設置されている。また、外枠７８における有機偏光板の間隔内には、開口７９が設けられている。なお、図示を省略しているが、同様の構造の外枠は図中下側にも同様に設けられている。また、有機偏光板７４と液晶パネル７１間及び液晶パネル７１と有機偏光板７５間は、外枠７８とは別体の固定枠（図示せず）で同様に所定の間隔を保った状態で固定されている。なお、図４中の白矢印は光の透過方向を示し、入射側（左側）には入射光学系（図示せず）が更に設けられ、出射側（右側）には出射光学系（図示せず）が設けられている。また、この構成はＲＧＢの各色毎に設けられている。
【０００６】
また、これらを冷却（空冷）するためのファン（図示せず）が設けられており、これによって図中の黒矢印で示されているように、冷却風が下側の開口７９（図示せず）を通り、各有機偏光板間、及び有機偏光板と液晶パネル７１間を流れることによって、これらを冷却し、上側の開口７９を通って外部に流れる。これによって、有機偏光板７２〜７７の冷却が効率的に行われる。
【０００７】
この場合、冷却効率は有機偏光板の枚数、間隔に依存し、充分な冷却効率を得るためには、有機偏光板の枚数を多くし、その間隔を広くすることが必要になる。従って、発熱による有機偏光板の劣化を抑制するためには、部品点数が増加し、液晶プロジェクタの小型化も困難となる。あるいは、小型化をした場合には、冷却ファンの回転数を高めて冷却効率を高めることが必要になり、消費電力や騒音が大きくなる。
【０００８】
一方、有機偏光板以外にも、例えばワイヤーグリッド構造を白色ガラス上に設けた無機偏光板（反射型無機偏光板）やガラスの光学特性を利用した無機偏光板（吸収型無機偏光板）が存在する。これらは、有機偏光板と比べて高価ではあるものの、その耐熱性は充分に高く、これを用いた場合にはその使用枚数を少なくすることができる。ここで、無機偏光板からの反射光による悪影響を防止するために、特に出射側においては反射型無機偏光板よりも吸収型無機偏光板が好ましく用いられる。吸収型無機偏光板においては、高温による劣化はないものの、光が吸収されるために、やはり前記の有機偏光板と同様に高温になることには変わりがない。無機偏光板の温度が上昇した場合には、ここからの輻射によって、近接する液晶パネルの温度が上昇する。液晶パネルの温度が上昇すると、液晶が熱による悪影響を受け、やはり画像に劣化が発生する。
【０００９】
この問題を低減し、耐熱性と放熱性を高める構造として、液晶パネルにおける液晶封入基板と無機偏光板とを一体にした構造をもつ液晶表示装置が特許文献１に記載されている。
【００１０】
この構造においては、液晶パネルにおける液晶封入基板と無機偏光板とを一体にした構造の外側に熱伝導率の高い金属等で形成された外枠を設け、この部分での遮光と放熱を行っていた。この構造により、熱の問題を低減し、かつ省スペース化が図れた液晶表示装置が得られた。
【特許文献１】特開２００４−２７９９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、一般に無機偏光板はガラス材料の基板で構成されるため、その熱伝導率は低く、この一体化された構造自身の表面から充分に放熱を行うことは困難である。従って、上記の構造によっても、特にこの液晶表示装置を高輝度にした場合には、やはり液晶パネルが熱による悪影響を受けることになった。この影響を低減するためには、空冷ファンの冷却効率を高くすることが有効であるが、その場合には騒音や消費電力が大きくなるため、一般に使用される液晶表示装置として使用される場合には好ましくない。
【００１２】
すなわち、熱の影響を低減して、冷却ファンの回転数を高くすることなく高い画質の画像を得ることのできる液晶表示装置を得ることは困難であった。
【００１３】
本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明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】
【００１４】
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の液晶表示装置は、液晶パネルと、該液晶パネルに光が入射する側及び／又は光が出射する側に無機偏光板が設置されている液晶表示装置であって、前記無機偏光板と前記液晶パネルとの間に前記無機偏光板及び前記液晶パネルと非接触の状態で透明板が設けられていることを特徴とする。
本発明の液晶表示装置において、前記透明板は白板ガラス、水晶板、サファイア板のいずれかであることを特徴とする。
本発明の液晶表示装置において、前記透明板は光学補償板であることを特徴とする。
本発明の液晶表示装置において、前記光学補償板は、白板ガラス、水晶板、サファイア板のいずれかからなる基板上に光学補償層が形成されて構成されていることを特徴とする。
本発明の液晶表示装置は、前記無機偏光板と前記透明板との間、及び前記透明板と前記液晶パネルとの間を通過する冷却風を発生させる冷却ファンを具備することを特徴とする。
本発明の液晶表示装置は、液晶プロジェクタであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は以上のように構成されているので、熱の影響を低減して、高い画質の画像を得ることのできる液晶表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態となる液晶表示装置について説明する。この液晶表示装置は、液晶プロジェクタであり、液晶パネルを用いて生成した光学信号を拡大して投影する。この液晶プロジェクタ１０の構成図が図１である。
【００１７】
この液晶プロジェクタ１０においては、ランプ１１から発した白色光はコンデンサレンズ１２、フライアイレンズ１３、１４を介して偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１５に入射する。その後、コンデンサレンズ１６を通り、ダイクロイックミラー１７〜２１によってＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの３原色に分離され、それぞれコンデンサレンズ２２〜２６を用いて液晶パネル（Ｂｌｕｅ）２７、液晶パネル（Ｇｒｅｅｎ）２８、液晶パネル（Ｒｅｄ）２９上に集光される。各液晶パネルの入射側には入射偏光板３０、３１、３２が、出射側には出射偏光板３３、３４、３５がそれぞれ設置される。入射偏光板３０、３１、３２は水平方向の偏光成分の光を選択的に透過させ、出射偏光板３３、３４、３５は垂直方向の偏光成分の光を選択的に透過させる。この構成により、各液晶パネルには一様な強度の水平偏光の光が入射し、各液晶パネルの画度毎に偏光方向が変調される。この光が各出射偏光板を出射後には偏光方向に応じて光強度が変調され、各色毎の光信号が出力される。この光信号はダイクロイックプリズム３６で合成され、投射レンズ３７を通じて拡大されて投影され、カラー画像を形成する。上記の構成及び機能は従来より知られる液晶プロジェクタと同様である。
【００１８】
ここで、この液晶プロジェクタ１０における入射偏光板３０、３１、３２、及び出射偏光板３３、３４、３５には、無機偏光板が用いられ、それぞれの入射偏光板と液晶パネルとの間、及びそれぞれの液晶パネルと出射偏光板との間には透明板４１〜４６が間隔をおいて設置されている。
【００１９】
以降では、この液晶プロジェクタ１０における液晶パネル（Ｂｌｕｅ）２７付近の構成について特に説明する。この構成は他の液晶パネル２８、２９付近についても同様である。この構成の詳細を示したのが図２である。ここで、便宜上図１とは左右が逆向きの関係となっている。
【００２０】
ここでは、液晶パネル２７の両側に透明板（白板ガラス）４１、４２が近接して配置され、更にその外側に近接して入射偏光板３０、出射偏光板３３が配置される。白板ガラス４１、４２、入射偏光板３０、出射偏光板３３は、これらが嵌合する溝が設けられた外枠５１（図２中で破線で表示）によって固定される。すなわち、外枠５１は、入射偏光板３０と白板ガラス４１、白板ガラス４２と出射偏光板３３を非接触の状態で所定の間隔を設けて固定する。また、外枠５１におけるこの所定の間隔内において、開口５２が設けられている。なお、図示を省略しているが、同様の構造の外枠は図中下側にも同様に設けられている。また、図示していないが、白板ガラス４１と液晶パネル２７間及び液晶パネル２７と白板ガラス４２間は、外枠５１とは別体の固定枠（図示せず）で同様に所定の間隔を保った状態で固定されている。
【００２１】
なお、Ｂｌｕｅ照明光は入射偏光板３０の左側からコンデンサレンズ２２を通して入射し、出射偏光板３３からＢｌｕｅ信号光となって右側にあるダイクロイックプリズム３６に入射する。
【００２２】
また、冷却ファン（図示せず）が設けられ、図中の黒矢印で示されるように、これによって発生した冷却風が下側の開口５２（図示せず）を通り、入射偏光板３０と白板ガラス４１間、及び白板ガラス４１と液晶パネル２７間、液晶パネル２７と白板ガラス４２間、及び白板ガラス４２と出射偏光板３３間を流れることによって、これらを冷却し、上側の開口５２を通って外部に流れる。これによって、各偏光板、各白板ガラス、及び液晶パネル２７の冷却が効率的に行われる。
【００２３】
液晶パネル２７は、例えば液晶封入基板間に液晶材料が封入された構成からなる。液晶封入基板の対向面の一方には透明電極が形成され、他方には画素電極及びＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板が形成されている。この構成により、各透明電極間の画素の液晶に電圧が印加されることによって、液晶の配向が変化し、これに応じて、透過する光の偏光方向が変化する。なお、液晶においては、光の偏光方向が変えられるだけで、光の吸収量自体は小さいために、光を吸収することによる液晶パネル２７の発熱量は無視できる。以上の構成は一般的な構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００２４】
透明板である白板ガラス４１、４２は、光透過率の高いガラス板である。上記の通り、白板ガラス４１は液晶パネル２７及び入射偏光板３０とは非接触の状態で設置され、白板ガラス４２は液晶パネル２７及び出射偏光板３３とは非接触の状態で設置される。なお、入射側の白板ガラス４１と出射側の白板ガラス４２の材質、厚さは同一である必要はない。
【００２５】
入射偏光板３０は水平方向、出射偏光板３３は垂直方向の偏光成分の光をそれぞれ選択的に透過させる無機偏光板である。無機偏光板としては、例えば白板ガラス４１、４２と同様の光透過率の高いガラス板表面に無機材料のワイヤーグリッド構造や多層膜構造が設けられた構造の反射型偏光板、あるいはガラス材質自身の光学特性を利用した吸収型偏光板が用いられる。前者においては、これを透過しない偏光成分の光は反射され、後者においては吸収されることにより、所定の偏光方向の光が選択的に透過する。ここで、特に出射偏光板３３において反射光が発生して液晶パネル２７側に戻ると光信号に悪影響を与えるため、特に出射側偏光板３３としては反射光を発生しない吸収型偏光板を用いることが好ましい。
【００２６】
外枠５１は、入射偏光板３０と白板ガラス４１との間隔、及び白板ガラス４２と出射偏光板３３との間隔を設定し、これらを固定するために用いられる。外枠５１に設けられた開口５２は、冷却風を充分に導入、排出できる構成であれば任意である。また、外枠５１を構成する材料は、これらを機械的に充分な強度で固定でき、入射偏光板３０及び出射偏光板３３からの熱伝導を抑制できる材料であれば任意である。白板ガラス４１と液晶パネル２７間及び液晶パネル２７と白板ガラス４２間を固定する固定枠についても同様である。
【００２７】
ここで用いられている偏光板は、入射側に１枚（入射偏光板３０）、出射側に１枚（出射偏光板３３）の１枚ずつである。前者においては、水平方向、後者においては垂直方向の偏光成分の光以外は反射・吸収されることになるため、これによる発熱が発生する。特に、後者において吸収型偏光板が用いられる場合には、その発熱は大きい。しかしながら、有機偏光板と異なり、これらの耐熱性は高いため、この発熱によって温度が上昇しても、これらの光透過特性に悪影響が出ることはない。ただし、これら無機偏光板自身の温度が上昇するために、これらからの輻射や熱伝導によって、その周囲にもこの影響が出ることがある。
【００２８】
このため、前記の通り、液晶パネル２７が入射偏光板３０、出射偏光板３３の発熱の影響を受けることがある。しかしながら、この構成においては、これらと液晶パネル２７との間には白板ガラス４１、４２が存在する。白板ガラス４１、４２は石英ガラスで構成されるため、入射偏光板３０、出射偏光板３３からの熱輻射はこれにより遮断される。また、白板ガラス４１、４２はそれぞれ入射偏光板３０、出射偏光板３３と直接接しておらず、これらを介した熱伝導も抑制される。従って、冷却風を図２の黒矢印の通りに流すことにより、白板ガラス４１、４２によって、入射側偏光板３０、出射側偏光板３３の発熱による影響は低減される。
【００２９】
従って、図２の構成においては、入射側偏光板３０、出射側偏光板３３は発熱するものの、これによる入射側偏光板３０、出射側偏光板３３、及び液晶パネル２７の劣化は発生しない。従って、この液晶プロジェクタ１０は発熱による特性の劣化がない液晶表示装置となる。
【００３０】
この構成においては、入射偏光板３０，出射偏光板３３の温度が高くなっても特性に悪影響が出ないために、偏光板を光の入射側と出射側の１枚ずつとすることができる。また、これに応じて、白板ガラスは各々の偏光板と液晶パネルとの間に１枚ずつ設ければよい。従って、図４に記載の有機偏光板を用いた場合と比べて、積層枚数を小さくすることができる。特に、前記の通りこの構成はＲＧＢの各色毎に設けられるため、小型化、省スペース化が図れ、偏光板の使用枚数削減による低コスト化も図れる。
【００３１】
また、上記の構成を光の入射側、出射側の一方にのみ設けてもよい。前記の通り、発熱の大きな吸収型偏光板は出射側に設けることが好ましい。また、一般には、表示される画像の黒色表示を良好にするため、出射偏光板３３で充分に光吸収量を大きくする設計とされる。従って、出射偏光板３３の発熱が特に大きくなるため、上記の構造を出射側にのみ設けることができる。すなわち、白板ガラス４１は設けず、入射偏光板３０，出射偏光板３３、白板ガラス４２を用いた構成としてもよい。この場合に、入射偏光板３０の発熱が充分に小さければ、入射偏光板３０としては、安価な有機偏光板を用いてもよい。
【００３２】
この構成の断面図の一例を図３に示す。ここで、入射偏光板３０の記載は省略している。液晶パネル２７と出射偏光板３３との間の間隔Ｄを設け、この間に白板ガラス４２を非接触となるべく外枠５１（図示せず）で固定することができる。同様の構造において白板ガラス４２を挿入しない場合と比べて、液晶パネル２７の温度上昇を低下させることができる。また、液晶パネル２７の温度を同等に制御する場合には、冷却ファンの回転数をその分低下させることができるため、この液晶表示装置の消費電力を低く、騒音を小さくすることができる。
【００３３】
なお、液晶プロジェクタではなく、例えば平面型の液晶ディスプレイにおいては、入射偏光板、ガラス板、液晶パネル、ガラス板、出射偏光板が順次積層された構造は一般的に知られている。しかしながら、この液晶ディスプレイにおいては、この積層構造は薄型化するために用いられており、ガラス板は、液晶パネルにおける透明電極と外部との電気的絶縁を行うために用いられている。このため、これらの間には間隔が設けられておらず、上記の効果は全く得られない。
【００３４】
これに対して、上記の液晶プロジェクタ１０においては、ガラス板と偏光板、及びガラス板と液晶パネルとの間に間隔を設けたことにより、上記の効果が得られ、これらの間に冷却風を通し、かつ偏光板の発熱の影響を抑制することができる。従って、前記の従来より知られる液晶ディスプレイの構造とは白板ガラスの機能、作用が異なる。
【００３５】
なお、図１、２の例では、透明板として白板ガラス４１、４２が用いられていたが、同様に、入射偏光板３０、出射偏光板３３からの輻射熱を遮断でき、光の透過率が高く吸収量が小さく、発生する熱が少ないものを代わりに用いることができる。具体的には、同様に高い光透過率をもつ水晶板、サファイア板等を用いることができる。
【００３６】
また、例えば、この液晶プロジェクタ１０のコントラストを向上させる機能をもつ光学補償板を透明板として白板ガラス４１、４２の代わりに用いることができる。例えば、光学補償板としては、光学補償層を前記の透明板と同様の基板上に形成した構成のものを用いることができる。この場合には、光学補償層は例えば有機偏光板と同様の有機材料で形成されることがあるが、この場合には光学補償層の耐熱性は無機偏光板ほどは高くないため、基板の材料としては熱伝導率が高く放熱性に優れたサファイアが特に好ましく用いられる。こうした構成の光学補償板を液晶パネル２７及び出射偏光板３３と非接触の状態で設置し、前記の透明板（白板ガラス）４２の代わりに用いることもできる。また、入射側においても前記の白板ガラスの代わりに光学補償板を用いることができる。
【００３７】
透明板として光学補償板を設置した構成においては、図１の構造に加えて光学補償板を別途設ける必要がないため、部品点数を節約することができ、この液晶表示装置を更に小型化することができる。
【００３８】
なお、本発明は上記の形態に限られるものではなく、例えば入射偏光板及び出射偏光板において選択される偏光の方向、偏光板の構成、冷却風の向き、透明板の材質等は、上記の作用の範囲内で任意である。また、上記の形態では、入射側及び出射側、あるいは出射側のみに非接触で透明板を設けた液晶表示装置について記載したが、液晶表示装置の設計に応じ、これを入射側にのみ適用してもよい。
【００３９】
また、前記の形態では、冷却ファンが用いられていたが、この液晶表示装置が設置された環境において、冷却ファンによって強制的に冷却風を導入しなくとも充分な冷却効率が得られる場合には、冷却ファンは不要である。この場合には、更なる低騒音化、低消費電力化が図れる。
【００４０】
また、図１の例では、白板ガラスを用いた上記の構成をＲＧＢの各色毎に設けていたが、特に発熱の大きな特定の色に対する光学系のみに設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態となる液晶プロジェクタの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態となる液晶プロジェクタにおける液晶パネル付近の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態となる液晶プロジェクタにおける液晶パネル付近の構成の断面図である。
【図４】従来の液晶プロジェクタにおける液晶パネル付近の構成図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  液晶プロジェクタ
１１  ランプ
１２、１６、２２〜２６  コンデンサレンズ
１３、１４  フライアイレンズ
１５  偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１７〜２１  ダイクロイックミラー
２７  液晶パネル（Ｂｌｕｅ）
２８  液晶パネル（Ｇｒｅｅｎ）
２９  液晶パネル（Ｒｅｄ）
３０〜３２  入射偏光板
３３〜３５  出射偏光板
３６  ダイクロイックプリズム
３７  投射レンズ
４１〜４６  透明板（白板ガラス）
５１、７８  外枠
５２、７９  開口
７１  液晶パネル
７２〜７７  有機偏光板
【図１】
2009265366.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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