JP2005208165A - Liquid crystal display element and liquid crystal projector using the display element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示素子及び同素子を用いた液晶プロジェクタ装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display element and a liquid crystal projector apparatus using the element.
従来、液晶表示素子に所要の画像を表示させ、この液晶表示素子の一方から光を照射することによって画像を投影する液晶プロジェクタ装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a liquid crystal projector device that displays a required image on a liquid crystal display element and projects an image by irradiating light from one of the liquid crystal display elements.
このような液晶プロジェクタ装置では、昨今、画質向上の要求にともなって光源にメタルハライドランプやキセノンランプ等の高出力のランプが使用されており、光の照射にともなって液晶表示素子及び光路上に位置するレンズや偏光板等の透光体が加熱して特性低下が生じることを抑制するために、液晶プロジェクタ装置の内部を冷却する冷却手段が設けられている。 In such a liquid crystal projector apparatus, a high-power lamp such as a metal halide lamp or a xenon lamp is used as a light source in response to a request for improving image quality, and the liquid crystal projector element is positioned on the optical path along with light irradiation. In order to suppress the deterioration of characteristics due to heating of the light transmitting body such as the lens and the polarizing plate, a cooling means for cooling the inside of the liquid crystal projector device is provided.
このような冷却手段の一つとして、冷却ファンにより熱を帯びた空気を排気したり、あるいは液晶表示素子等の所要の透光体に冷却風を送気したりして冷却する方法があるが、光源のランプの高出力化にともなって冷却ファンだけの冷却能力では不十分となっていた。 As one of such cooling means, there is a method of cooling by exhausting heated air with a cooling fan or sending cooling air to a required light transmitting body such as a liquid crystal display element. With the increase in the output of the lamp of the light source, the cooling capacity of only the cooling fan has been insufficient.
そこで、透光体に熱伝導率の大きい放熱ガラス等を用いることにより放熱性を向上させることが行われており、特に、放熱ガラスとして酸化物結晶体であるサファイア透光体を用いた場合には、このサファイア透光体の熱伝導率が約４２Ｗ／ｍ・Ｋと極めて大きいことによって効率よく冷却可能としている（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、単結晶のサファイア透光体のような熱伝導率の大きい放熱ガラスを用いた場合であっても、光源の出力がさらに大きくなった場合には冷却能力が不十分となるおそれがあり、さらなる冷却能力の向上が望まれていた。 However, even when using a heat-dissipating glass with a large thermal conductivity such as a single crystal sapphire translucent body, if the output of the light source is further increased, the cooling capacity may be insufficient, Further improvement in cooling capacity has been desired.
そこで、本発明者は、冷却能力のさらなる向上を図るべく研究開発を行い、本発明を成すに至ったものである。 Therefore, the present inventor has conducted research and development to further improve the cooling capacity, and has achieved the present invention.
本発明の液晶表示素子では、液晶を挟んで対向させた駆動基板と対向基板とに防塵基板を貼着した液晶表示素子において、少なくとも一方の防塵基板にダイヤモンド被膜を設けた。 In the liquid crystal display element of the present invention, a diamond coating is provided on at least one dustproof substrate in a liquid crystal display element in which a dustproof substrate is bonded to a driving substrate and a counter substrate that are opposed to each other with a liquid crystal interposed therebetween.
また、本発明の液晶プロジェクタ装置では、透光体を透過させた光を照射して画像を投影する液晶プロジェクタ装置において、透光体にダイヤモンド被膜を設けた。 In the liquid crystal projector device of the present invention, in the liquid crystal projector device that projects an image by irradiating light transmitted through the light transmitting body, a diamond coating is provided on the light transmitting body.
さらに、以下の点にも特徴を有するものである。すなわち、
（１）透光体は、光路上に設けたレンズ、偏光子支持基板、または液晶表示素子の駆動基板、対向基板、防塵基板の少なくともいずれか一つであること。
（２）透光体は、液晶表示素子の少なくとも入射側に設けた防塵基板であること。
（３）透光体は、高熱伝導性透光体で構成したこと。
（４）透光体に設けたダイヤモンド被膜のうち、少なくとも光が入射する面に設けたダイヤモンド被膜の上面に反射防止膜を設けたこと。
Furthermore, the following points are also characteristic. That is,
(1) The light transmitting body is at least one of a lens, a polarizer support substrate, a driving substrate for the liquid crystal display element, a counter substrate, and a dustproof substrate provided on the optical path.
(2) The light transmitting body is a dust-proof substrate provided on at least the incident side of the liquid crystal display element.
(3) The translucent body is composed of a highly thermally conductive translucent body.
(4) An antireflection film is provided on the upper surface of the diamond coating provided on at least the light incident surface of the diamond coating provided on the light transmitting body.
請求項１記載の発明によれば、液晶を挟んで対向させた駆動基板と対向基板とに防塵基板を貼着した液晶表示素子において、少なくとも一方の防塵基板にダイヤモンド被膜を設けたことによって、輝度を低下させることなく防塵基板の放熱性を向上させることができ、冷却効率を向上させることができる。したがって、液晶表示素子の長寿命化及び高輝度化を図ることができる。 According to the first aspect of the present invention, in the liquid crystal display element in which the dust-proof substrate is attached to the driving substrate and the counter substrate that are opposed to each other with the liquid crystal sandwiched therebetween, the diamond coating is provided on at least one of the dust-proof substrates. The heat dissipation of the dustproof substrate can be improved without lowering the temperature, and the cooling efficiency can be improved. Therefore, the life of the liquid crystal display element can be extended and the luminance can be increased.
請求項２記載の発明によれば、透光体を透過させた光を照射して画像を投影する液晶プロジェクタ装置において、透光体にダイヤモンド被膜を設けたことによって、輝度を低下させることなく透光体の放熱性を向上させることができ、透光体を効率よく冷却することができる。したがって、製造コストの高騰をまねくことなく液晶プロジェクタ装置の高輝度化を図ることができる。 According to the second aspect of the present invention, in the liquid crystal projector device that projects the image by irradiating the light transmitted through the translucent body, the translucent body is provided with the diamond coating, so that the transmissivity is not reduced. The heat dissipation of the light body can be improved, and the light transmitting body can be efficiently cooled. Therefore, it is possible to increase the brightness of the liquid crystal projector device without increasing the manufacturing cost.
請求項３記載の発明によれば、ダイヤモンド被膜を設けた透光体を、光路上に設けたレンズ、偏光子支持基板、または液晶表示素子の駆動基板、対向基板、防塵基板の少なくともいずれか一つとしたことによって、透光体の冷却効率の向上にともなって画質劣化が生じることを抑制できる。 According to the third aspect of the present invention, at least one of a lens, a polarizer support substrate, a liquid crystal display element driving substrate, a counter substrate, and a dust-proof substrate provided on a light path with a transparent body provided with a diamond coating. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the image quality due to the improvement of the cooling efficiency of the light transmitting body.
請求項４記載の発明によれば、ダイヤモンド被膜を設けた透光体を、液晶表示素子の少なくとも入射側に設けた防塵基板としたことによって、液晶表示素子において最も高温となる領域の放熱性を向上させて液晶表示素子を冷却することができ、液晶表示素子を効率よく冷却することができる。
According to the invention described in
請求項５記載の発明によれば、ダイヤモンド被膜を設けた透光体を、高熱伝導性透光体で構成したことによって、高熱伝導性透光体の放熱性と、ダイヤモンド被膜の放熱性との相乗効果で透光体の放熱性をさらに向上させることができ、透光体をさらに効率よく冷却することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the translucent body provided with the diamond coating is composed of the high thermal conductivity translucent body, whereby the heat dissipation of the high thermal conductivity translucent body and the heat dissipation of the diamond coating are obtained. The heat dissipation of the light transmitting body can be further improved by a synergistic effect, and the light transmitting body can be further efficiently cooled.
請求項６記載の発明によれば、透光体に設けたダイヤモンド被膜のうち、少なくとも光が入射する面に設けたダイヤモンド被膜の上面に反射防止膜を設けたことによって、照射された光の反射による損失を低減させて可視光領域以上の直線透過率を高めることができるとともに、高熱伝導性透光体が変質を生じやすい材料である場合に、変質が生じることを抑制できる。 According to the sixth aspect of the present invention, the reflection of the irradiated light is achieved by providing the antireflection film on at least the diamond coating provided on the light incident surface among the diamond coating provided on the light transmitting body. It is possible to increase the linear transmittance above the visible light region by reducing the loss due to the above, and to suppress the occurrence of alteration when the high thermal conductivity light-transmitting material is a material that easily undergoes alteration.
本発明の液晶表示素子及び同素子を用いた液晶プロジェクタ装置では、光が透過する透光体の表面にダイヤモンド被膜を設けているものである。ダイヤモンド被膜は熱伝導率が極めて高いので、透光体表面にダイヤモンド被膜を形成するだけで透光体の放熱性を向上させることができ、輝度を低下させることなく透光体の冷却効率を向上させることができる。 In the liquid crystal display element of the present invention and the liquid crystal projector device using the element, a diamond film is provided on the surface of a transparent body through which light is transmitted. Since the diamond coating has extremely high thermal conductivity, it is possible to improve the heat dissipation of the transparent body simply by forming the diamond film on the surface of the transparent body, and improve the cooling efficiency of the transparent body without reducing the luminance. Can be made.
すなわち、透光体表面にダイヤモンド被膜を形成することによって、ダイヤモンド被膜よりも熱伝導率の低い透光体を介して熱を伝えるよりも、透光体表面のダイヤモンド被膜にできるだけはやく熱を伝えて、ダイヤモンド被膜によって熱を伝達する方が効率的となるために、冷却効率を高めることができるものである。つまり、ダイヤモンド被膜が一種の高放熱体として作用していると考えることができる。 In other words, by forming a diamond coating on the surface of the translucent body, heat can be transferred to the diamond coating on the surface of the translucent body as quickly as possible rather than transferring heat through the translucent body having a lower thermal conductivity than the diamond coating. Since it is more efficient to transfer heat by the diamond coating, the cooling efficiency can be increased. That is, it can be considered that the diamond coating acts as a kind of high heat radiator.
透光体とは、光路上に設けたレンズ、偏光子支持基板、若しくは液晶表示素子の駆動基板、対向基板、防塵基板等の光を透過させる透明材料であって、これらの少なくともいずれか一つにダイヤモンド被膜を設けて放熱性を向上させることにより、その透光体の冷却効率を向上させて画質劣化が生じることを抑制できる。 The translucent body is a transparent material that transmits light such as a lens, a polarizer support substrate, or a driving substrate of a liquid crystal display element, a counter substrate, or a dustproof substrate provided on an optical path, and at least one of them. By providing a diamond coating on the surface to improve heat dissipation, it is possible to improve the cooling efficiency of the translucent body and suppress deterioration in image quality.
特に、液晶表示素子の入射側に設けた防塵基板表面にダイヤモンド被膜を設けた場合には、液晶表示素子において最も高温となる領域の放熱性を向上させて液晶表示素子を冷却することができ、液晶表示素子を効率よく冷却して液晶表示素子の長寿命化を図ることができる。 In particular, when a diamond coating is provided on the surface of the dust-proof substrate provided on the incident side of the liquid crystal display element, the liquid crystal display element can be cooled by improving the heat dissipation of the highest temperature region in the liquid crystal display element, The liquid crystal display element can be efficiently cooled to extend the life of the liquid crystal display element.
しかも、透光体を高熱伝導性透光体で構成した場合には、高熱伝導性透光体の放熱性と、ダイヤモンド被膜の放熱性との相乗効果で透光体の放熱性をさらに向上させることができる。 In addition, when the light transmitting body is composed of a highly heat conductive light transmitting body, the heat dissipation performance of the light transmitting body is further improved by a synergistic effect of the heat dissipation performance of the high heat conductive light transmitting body and the heat dissipation performance of the diamond coating. be able to.
そして、これらを組み合わせることにより、次のような液晶プロジェクタ装置を実現できる。
（１）入射側より、反射防止膜及びダイヤモンド被膜を設けた高熱伝導性透光体の防塵基板／透光性の対向基板／液晶層／透光性の駆動基板／反射防止膜及びダイヤモンド被膜を設けた高熱伝導性透明体の防塵基板を順次設けた液晶表示素子の透過型液晶プロジェクタ装置。
（２）入射側より、反射防止膜及びダイヤモンド被膜を設けた高熱伝導性透明体の防塵基板／透光性の対向基板／液晶層／非透光性の駆動基板を順次設けた液晶表示素子の反射型液晶プロジェクタ装置。
Then, by combining these, the following liquid crystal projector device can be realized.
(1) From the incident side, a dust-proof substrate / translucent counter substrate / liquid crystal layer / translucent driving substrate / anti-reflection coating and diamond coating of a high thermal conductivity translucent body provided with an anti-reflection coating and a diamond coating A transmissive liquid crystal projector device for a liquid crystal display element, which is provided with a provided high heat conductive transparent dust-proof substrate.
(2) A liquid crystal display element in which a dust-proof substrate / translucent counter substrate / liquid crystal layer / non-translucent drive substrate of a high thermal conductive transparent body provided with an antireflection film and a diamond coating are sequentially provided from the incident side. Reflective liquid crystal projector.
ここで、高熱伝導性透光体としては、単結晶のサファイア、水晶、MgO、Y2O3等、あるいは単結晶または多結晶のYAGやMgAl2O4等、あるいはネオセラム、クリアセラム、ゼロデュア等の透明結晶化ガラス等を用いることができる。 Here, as the high thermal conductivity transparent body, single crystal sapphire, crystal, MgO, Y 2 O 3 or the like, or single crystal or polycrystalline YAG or MgAl 2 O 4 or the like, or neo-serum, clear serum, zerodur, etc. The transparent crystallized glass can be used.
たとえば、高熱伝導性透光体として単結晶MgO等を用いた場合には、次のような構成による高輝度、高精細、高品質の液晶プロジェクタ装置を実現できる。
（１）入射側より、反射防止膜及びダイヤモンド被膜を設けた単結晶MgO等からなる防塵ガラス／石英ガラスまたは透明結晶化ガラスからなる対向基板／液晶層／石英ガラスからなる駆動基板／反射防止膜及びダイヤモンド被膜を設けた単結晶MgO等からなる防塵ガラスを順次設けた液晶表示素子の透過型液晶プロジェクタ装置。
（２）入射側より、反射防止膜及びダイヤモンド被膜を設けた単結晶MgO等からなる防塵ガラス／石英ガラスまたは透明結晶化ガラスからなる対向基板／液晶層／単結晶Siからなる駆動基板を順次設けた液晶表示素子の反射型液晶プロジェクタ装置。
For example, when single crystal MgO or the like is used as the high thermal conductivity translucent material, a high-brightness, high-definition, high-quality liquid crystal projector device having the following configuration can be realized.
(1) From the incident side, an anti-reflection film and a counter substrate made of quartz glass or transparent crystallized glass made of single-crystal MgO or the like provided with a diamond film / liquid crystal layer / driving substrate made of quartz glass / anti-reflection film And a liquid crystal display device of a liquid crystal display element provided with a dust-proof glass made of single crystal MgO or the like provided with a diamond coating in sequence.
(2) From the incident side, an anti-reflection film and a counter substrate made of quartz glass or transparent crystallized glass made of single-crystal MgO or the like provided with an antireflection film and a diamond coating / liquid crystal layer / drive substrate made of single-crystal Si are sequentially provided. Reflective liquid crystal projector device with a liquid crystal display element.
以下において、図面に基づいて本発明の実施形態を詳説する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本実施形態の液晶プロジェクタ装置の概略説明図である。液晶プロジェクタ装置には、光源となるメタルハライドランプやキセノンランプ等の高出力のランプ１と、このランプ１から照射された光をグリーン(Green)光、レッド(Red)光、ブルー(Blue)光に分離するダイクロイックミラー２と、このダイクロイックミラー２で分離された各光の透光・遮光を制御して所要の画像を形成する画像形成部３と、この画像形成部３でそれぞれ形成された画像を合成するダイクロイックプリズム４と、このダイクロイックプリズム４で合成された画像を拡大投射する投射レンズ５とを設け、これらを所要のケーシング内に収容して液晶プロジェクタ装置を構成している。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of the liquid crystal projector device of the present embodiment. In the liquid crystal projector device, a high-power lamp 1 such as a metal halide lamp or a xenon lamp as a light source, and light emitted from the lamp 1 is converted into green light, red light, and blue light. The
さらに、ランプ１から照射された光の光路上には、必要に応じて光の単位面積あたりの光量を均一化するインテグレータレンズ６、及びインテグレータレンズ６で均一化された光の偏光をそろえるＰＳ分離合成板７を設けており、必要に応じて光路上に適宜のレンズを設けてもよい。図１中、８は所要の光をそれぞれ屈折させるミラーである。
Further, on the optical path of the light emitted from the lamp 1, an integrator lens 6 for making the light amount per unit area of light uniform as necessary, and PS separation for making the polarization of the light made uniform by the integrator lens 6 uniform. A composite plate 7 is provided, and an appropriate lens may be provided on the optical path as necessary. In FIG. 1,
また、図示していないが、液晶プロジェクタ装置のケーシング内には、ケーシング内の熱を帯びた空気を排気する冷却ファン、またはケーシング内に外気を吸引してケーシング内部を冷却する冷却ファンを設けている。 Although not shown, a cooling fan that exhausts the heat in the casing is provided in the casing of the liquid crystal projector device, or a cooling fan that sucks outside air into the casing and cools the inside of the casing. Yes.
画像形成部３は、液晶表示素子3aと、この液晶表示素子3aの入射側に設けた入射側偏光板3bと、液晶表示素子3aの出射側に設けた出射側偏光板3cとで構成しており、液晶表示素子3aは、図示していない制御部から入力された制御信号に基づいて液晶による偏光状態を変化させることにより透光・遮光を制御している。
The image forming unit 3 includes a liquid
入射側偏光板3b及び出射側偏光板3cは、それぞれ所要の向きに偏光軸を有する偏光子を透明な偏光子支持基板に装着して構成している。
The incident
図２は、液晶表示素子3aの断面模式図であり、液晶表示素子3aは、液晶10を挟んで対向させた駆動基板11と対向基板12と、駆動基板11に透明接着剤を介して貼着した駆動基板側防塵基板13と、対向基板12に透明接着剤を介して貼着した対向基板側防塵基板14と、このように駆動基板側防塵基板13、駆動基板11、対向基板12、対向基板側防塵基板14を重合させた重合体を収容する金属製の支持フレーム15とで構成している。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the liquid
石英ガラス材で構成した駆動基板11には、図示しない所要の回路、画素電極及び液晶配向膜を形成し、必要に応じて液晶配向膜の液晶配向処理を行っている。 On the drive substrate 11 made of a quartz glass material, necessary circuits, pixel electrodes, and a liquid crystal alignment film (not shown) are formed, and a liquid crystal alignment process is performed on the liquid crystal alignment film as necessary.
また、石英ガラス材や透明結晶化ガラス（日本電気硝子製ネオセラム（登録商標）等）材等で構成した対向基板12には、図示しない共通電極層及び液晶配向膜を形成し、必要に応じて液晶配向膜の液晶配向処理を行っている。
In addition, a common electrode layer and a liquid crystal alignment film (not shown) are formed on the
そして、駆動基板11と対向基板12とを所定の間隔で重ね合わせてシールすることにより空セルを形成し、この空セルに液晶を注入して封止した後に、必要に応じて液晶を所要の配向状態とする配向液晶配向熱処理を行って液晶パネルを形成している。
Then, the driving substrate 11 and the
この液晶パネルの駆動基板11にはフレキシブル基板で構成した配線基板16を接続して、この配線基板16を介して図示しない制御部から出力された制御信号を駆動基板11に入力し、この制御信号に基づいて駆動基板11に設けた画素電極と、対向基板12に設けた共通電極層との間に所要の電位を印加して、駆動基板11と対向基板12との間に封入した液晶10の液晶分子を駆動させている。
A
図２中、17は駆動基板側防塵基板13を駆動基板11に貼着した際に硬化した透明接着剤からなる第１接着層であり、18は対向基板側防塵基板14を対向基板12に貼着した際に硬化した透明接着剤からなる第２接着層である。
In FIG. 2, reference numeral 17 denotes a first adhesive layer made of a transparent adhesive that is cured when the drive substrate side dustproof substrate 13 is attached to the drive substrate 11, and 18 denotes the counter substrate
上記した液晶プロジェクタ装置において、インテグレータレンズ６、偏光子支持基板、駆動基板11、対向基板12、駆動基板側防塵基板13、対向基板側防塵基板14等の透光体、さらには、ダイクロイックミラー２やミラー８にダイヤモンド被膜を設けるだけで、それぞれの冷却効率を向上させることができる。
In the liquid crystal projector described above, the integrator lens 6, the polarizer support substrate, the driving substrate 11, the
なお、ダイヤモンド被膜を設ける透光体は、上記の透光体のうち、冷却することが要求される少なくともいずれか一つであってもよいし、必要であればすべての透光体にダイヤモンド被膜を設けてもよい。 The translucent body on which the diamond coating is provided may be at least one of the above translucent bodies that is required to be cooled, and if necessary, all the translucent bodies may have a diamond coating. May be provided.
しかも、透光体自体を高熱伝導性透光体で構成した場合には、高熱伝導性透光体からなる透光体自体の放熱性とダイヤモンド被膜の放熱性との相乗効果によって透光体の冷却効率をさらに向上させることができる。 In addition, when the light transmitting body itself is composed of a highly heat conductive light transmitting body, the light transmitting body itself is composed of a high heat conductive light transmitting body, and the heat dissipation of the diamond coating is combined with the heat dissipation performance of the diamond coating. The cooling efficiency can be further improved.
高熱伝導性透光体としては、単結晶のサファイア、水晶、MgO、Y2O3等、あるいは単結晶または多結晶のYAGやMgAl2O4等、あるいはネオセラム、クリアセラム、ゼロデュア等の透明結晶化ガラス等を用いることができる。 High thermal conductivity translucent materials include single crystal sapphire, crystal, MgO, Y 2 O 3 etc., or single crystal or polycrystal YAG or MgAl 2 O 4 etc., or transparent crystal such as neo-serum, clear serum, zerodur, etc. A vitrified glass or the like can be used.
なお、サファイア及び水晶にはそれぞれ複屈折があるので、サファイアあるいは水晶で構成した透光体を用いる場合には、透光体を構成している結晶体のＣ軸方向またはＣ軸投影方向と透過すべき偏光透過軸との成す角度が±２°以内、好ましくは±１°以内となるように、透光体を組み付けることが望ましい。あるいは、Ｃ軸と直行する軸と透過すべき偏光透過軸との成す角度が±２°以内、好ましくは±１°以内としてもよく、さらには、Ｃ面と透過すべき偏光の透過方向に垂直な面との成す角度が±２°以内、好ましくは±１°以内としてもよい。 Since sapphire and quartz have birefringence, when a transparent body made of sapphire or quartz is used, the crystal body constituting the transparent body has a C-axis direction or a C-axis projection direction and transmission. It is desirable to assemble the translucent body so that the angle formed with the polarization transmission axis to be within ± 2 °, preferably within ± 1 °. Alternatively, the angle formed between the axis orthogonal to the C axis and the polarization transmission axis to be transmitted may be within ± 2 °, preferably within ± 1 °, and further perpendicular to the transmission direction of the C plane and the polarized light to be transmitted. The angle formed with the flat surface may be within ± 2 °, preferably within ± 1 °.
サファイア及び水晶以外の上記した高熱伝導性透光体には複屈折がないので、透光体の所定位置への組み付け作業において複屈折の生起を考慮することなく組み付け作業を行うことができ、液晶プロジェクタ装置の製造コストを低減させることができる。 Since the above-described highly heat-conductive light-transmitting materials other than sapphire and quartz have no birefringence, the assembling work can be performed without considering the occurrence of birefringence in the assembling work of the light-transmitting material at a predetermined position. The manufacturing cost of the projector device can be reduced.
本実施形態では、駆動基板側防塵基板13及び対向基板側防塵基板14には、MgO単結晶体を平板状に形成した単結晶MgO板を用いている。単結晶MgO板の表面には後述するダイヤモンド膜形成方法によってダイヤモンド被膜19,20をそれぞれ形成している。
In the present embodiment, the driving substrate side dustproof substrate 13 and the counter substrate
さらに、ダイヤモンド被膜19,20をそれぞれ形成した駆動基板側防塵基板13及び対向基板側防塵基板14の少なくとも一方の表面、特に、少なくとも光が入射する面の表面には、SiO2膜、TiO2膜、ZrO2膜、MgF2膜等の屈折率の異なる薄膜を1/4波長厚（0.1〜0.3μm）の厚みとして積層することにより反射防止膜21,22を形成している。この反射防止膜21,22の反射率は、波長４５０〜６３０ｎｍの範囲において０．８％以下が好ましい。
Further, at least one surface of the driving substrate side dustproof substrate 13 and the counter substrate
反射防止膜21,22を形成したことによって、液晶表示素子3aに照射された光の反射による損失を低減させて可視光領域以上の直線透過率を高めることができる。また、単結晶MgO板のように空気中の水分あるいは炭酸ガス等と接触することにより変質が生じやすい材料の場合には、ダイヤモンド被膜19,20及び反射防止膜21,22で単結晶MgO板を被覆して空気中の水分あるいは炭酸ガス等との接触を遮断することによって単結晶MgO板が変質することを抑制し、単結晶MgO板の安定化を図ることができる。
By forming the
上記した駆動基板側防塵基板13及び対向基板側防塵基板14を、駆動基板11及び対向基板12にそれぞれ貼着する際に使用する透明接着剤には、ショアＡ硬度が３０以下、望ましくは１０〜２５のものを使用し、第１接着層17及び第２接着層18の厚みが５〜５０μｍ、望ましくは１０〜２０μｍとなるようにしている。
The transparent adhesive used when adhering the drive substrate side dustproof substrate 13 and the counter substrate
したがって、熱膨張係数が比較的大きい単結晶MgO板からなる駆動基板側防塵基板13及び対向基板側防塵基板14を駆動基板11及び対向基板12にそれぞれ貼着しても液晶ギャップのニュートンリング変動を抑制することができる。
Therefore, even if the drive substrate side dustproof substrate 13 and the counter substrate
なお、MgO結晶体以外の高熱伝導性透光体を用いて駆動基板側防塵基板13及び対向基板側防塵基板14を形成した場合にも、これらの高熱伝導性透光体が単結晶MgO板と同様に熱膨張係数が大きいので、上記した接着条件と同じ接着条件とすることが望ましい。
In addition, even when the driving substrate side dustproof substrate 13 and the counter substrate
このように反射防止膜及び低ショアＡ硬度透明接着剤のそれぞれの効果、さらにはそれらの相乗効果により、高輝度、高画質、高信頼性の液晶プロジェクタ装置を実現することができる。 Thus, a liquid crystal projector device with high brightness, high image quality, and high reliability can be realized by the effects of the antireflection film and the low Shore A hardness transparent adhesive, and further their synergistic effects.
なお、透明接着剤には、紫外線照射硬化型接着剤、低温硬化併用の紫外線照射硬化型接着剤、可視光照射硬化型接着剤、低温硬化併用の可視光照射硬化型接着剤、低温硬化型接着剤等のいずれを用いてもよい。 Transparent adhesives include UV irradiation curable adhesives, UV irradiation curable adhesives combined with low temperature curing, visible light irradiation curable adhesives, visible light irradiation curable adhesives combined with low temperature curing, and low temperature curable adhesives. Any of such agents may be used.
上記したように、駆動基板側防塵基板13、駆動基板11、対向基板12、対向基板側防塵基板14を重合させた重合体を支持フレーム15に収容する場合には、高熱伝導性モールド樹脂23を用いて重合体を支持フレーム15装着し、収容している。
As described above, when the polymer obtained by polymerizing the drive substrate side dustproof substrate 13, the drive substrate 11, the
したがって、駆動基板側防塵基板13及び対向基板側防塵基板14の熱は、冷却ファンで生起した空気流動によって放熱されるとともに、高熱伝導性モールド樹脂23を介して金属製の支持フレーム15に伝えられ、支持フレーム15によって放熱されることにより速やかに冷却することができ、冷却効率を向上させることができる。
Therefore, the heat of the drive substrate side dust proof substrate 13 and the counter substrate side
上記した実施形態では、駆動基板側防塵基板13と対向基板側防塵基板14の両方に、少なくとも一方の表面に反射防止膜及びダイヤモンド被膜を設けた単結晶MgO板を用いているが、液晶表示素子3aにおいて最も高温となる入射側の防塵基板、すなわち対向基板側防塵基板14だけに、少なくとも一方の表面に反射防止膜及びダイヤモンド被膜を設けた単結晶MgO板を用い、駆動基板側防塵基板13には少なくとも一方の表面に反射防止膜を設けた石英ガラス板を用いることによって製造コストの低減を図ってもよい。
In the embodiment described above, a single crystal MgO plate provided with an antireflection film and a diamond coating on at least one surface is used for both the driving substrate side dustproof substrate 13 and the counter substrate
すなわち、一般に駆動基板は石英ガラス材を用いて構成されることが多く、熱膨張係数の差による熱ストレスの低減の観点から、駆動基板に貼り合せる防塵基板として、少なくとも一方の表面に反射防止膜を設けた石英ガラスとすることも可能である。 That is, in general, the drive substrate is often made of quartz glass material, and from the viewpoint of reducing thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient, an antireflection film is formed on at least one surface as a dust-proof substrate to be bonded to the drive substrate. It is also possible to use quartz glass provided with.
特に、少なくとも入射側の防塵基板に、少なくとも一方の表面に反射防止膜及びダイヤモンド被膜を設けた単結晶MgO板を用いることによって、大きな製造コスト増をまねくことなく液晶表示素子3aにおいて最も高温となる領域の放熱性を向上させて液晶表示素子3aを冷却することができ、液晶表示素子3aを効率よく冷却することができる。なお、単結晶MgO板の代わりにMgO結晶体以外の高熱伝導性透光体を用いて防塵基板を構成してもよい。
In particular, by using a single crystal MgO plate having an antireflection film and a diamond coating on at least one surface on at least a dust-proof substrate on the incident side, the liquid
インテグレータレンズ６とした単結晶MgO板の少なくとも一方の表面にダイヤモンド被膜及び反射防止膜を設けた場合には、インテグレータレンズ６の放熱性を向上させることができ、より高出力の光源が用いられてもインテグレータレンズ６に加熱にともなう光学性能の劣化が生じることを抑制できる。したがって、画質劣化が生じることを抑制し、液晶プロジェクタ装置の高輝度化を図ることができる。 When a diamond film and an antireflection film are provided on at least one surface of the single crystal MgO plate used as the integrator lens 6, the heat dissipation of the integrator lens 6 can be improved, and a higher output light source is used. In addition, it is possible to suppress the deterioration of the optical performance caused by the heating of the integrator lens 6. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of image quality deterioration and increase the brightness of the liquid crystal projector device.
また、偏光子支持基板とした単結晶MgO板の少なくとも一方の表面にダイヤモンド被膜及び反射防止膜を設けた場合にも、偏光子支持基板の放熱性を向上させることができ、より高出力の光源が用いられても偏光子支持基板に加熱にともなう変形が生じることを抑制できる。したがって、画質劣化が生じることを抑制し、液晶プロジェクタ装置の高輝度化を図ることができる。 Also, when a diamond coating and an antireflection film are provided on at least one surface of a single crystal MgO plate used as a polarizer support substrate, the heat dissipation of the polarizer support substrate can be improved, and a higher output light source Even if is used, it is possible to suppress deformation of the polarizer support substrate due to heating. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of image quality deterioration and increase the brightness of the liquid crystal projector device.
なお、偏光子支持基板をサファイアあるいは水晶で構成した場合には、上記したようにサファイア及び水晶にはそれぞれ複屈折があるので、偏光子支持基板に偏光フィルムを貼着する際には、サファイアあるいは水晶のＣ軸方向またはＣ軸投影方向と透過すべき偏光透過軸との成す角度が±２°以内、好ましくは±１°以内となるように、または、Ｃ軸と直行する軸と透過すべき偏光透過軸との成す角度が±２°以内、好ましくは±１°以内となるように、若しくは、Ｃ面と透過すべき偏光の透過方向に垂直な面との成す角度が±２°以内、好ましくは±１°以内となるように偏光フィルムを貼着することが望ましい。 When the polarizer support substrate is made of sapphire or quartz, since sapphire and quartz have birefringence as described above, sapphire or quartz is attached to the polarizer support substrate. It should be transmitted so that the angle formed between the crystal C-axis direction or the C-axis projection direction and the polarization transmission axis to be transmitted is within ± 2 °, preferably within ± 1 °, or with an axis perpendicular to the C-axis. The angle formed with the polarization transmission axis is within ± 2 °, preferably within ± 1 °, or the angle between the C plane and the plane perpendicular to the transmission direction of the polarized light to be transmitted is within ± 2 °, It is desirable to stick the polarizing film so that it is preferably within ± 1 °.
最後にダイヤモンド被膜の形成方法について説明する。説明の便宜上、ダイヤモンド被膜が形成される単結晶透光体は高熱伝導性透光体の酸化物結晶体である単結晶MgO板（以下、単に「MgO板」と称する）とする。しかも、このMgO板は、光学研磨仕上げが成されたものであって、１２ｍｍ×１５ｍｍ×１．１ｍｍのサイズであるとする。 Finally, a method for forming a diamond coating will be described. For convenience of explanation, the single crystal light transmitting body on which the diamond film is formed is a single crystal MgO plate (hereinafter simply referred to as “MgO plate”) which is an oxide crystal of a high thermal conductivity light transmitting body. Moreover, this MgO plate is optically polished and has a size of 12 mm × 15 mm × 1.1 mm.
形成するダイヤモンド被膜は、下地の透光体の結晶状態及び成膜条件によって単結晶膜或いは微結晶含む多結晶膜となり、触媒ＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、あるいは触媒ＣＶＤ法とプラズマジェットＣＶＤ法の連続処理等を用いることができる。以下において、代表的な形成方法について詳細に説明する。 The diamond film to be formed becomes a single crystal film or a polycrystalline film containing microcrystals depending on the crystal state and film forming conditions of the underlying light transmitting body, and is a catalytic CVD method, a microwave plasma CVD method, or a catalytic CVD method and a plasma jet CVD method. Or the like can be used. Hereinafter, typical formation methods will be described in detail.
触媒ＣＶＤ法について
触媒ＣＶＤ法でダイヤモンド被膜を形成する場合には、フィラメント温度を約２１００℃、基板温度を約８００℃とし、水素流量を約４００sccm、メタン流量を約５sccm、ガス圧力を約１０６hPaとして、約３時間の合成を行うことにより、MgO板の表面に３〜４μｍのダイヤモンド被膜を形成することができる。このようにして形成したダイヤモンド被膜の熱伝導率は約１０００Ｗ／ｍ・Ｋである。
Catalytic CVD method When a diamond film is formed by catalytic CVD, the filament temperature is about 2100 ° C., the substrate temperature is about 800 ° C., the hydrogen flow rate is about 400 sccm, the methane flow rate is about 5 sccm, and the gas pressure is about 106 hPa. By performing the synthesis for about 3 hours, a 3 to 4 μm diamond film can be formed on the surface of the MgO plate. The diamond film thus formed has a thermal conductivity of about 1000 W / m · K.
マイクロ波プラズマＣＶＤ法について
マイクロ波プラズマＣＶＤ法でダイヤモンド被膜を形成する場合には、マイクロ波パワーを約３ＫＷ、基板温度を約８００℃とし、水素流量を約５００sccm、メタン流量を約１５sccm、酸素流量を約２sccm、ガス圧力を約１２０hPaとして、約３時間の合成を行うことにより、MgO板の表面に３〜４μｍのダイヤモンド被膜を形成することができる。このようにして形成したダイヤモンド被膜の熱伝導率は約１６００Ｗ／ｍ・Ｋである。
About microwave plasma CVD method When diamond film is formed by microwave plasma CVD method, microwave power is about 3kW, substrate temperature is about 800 ℃, hydrogen flow rate is about 500sccm, methane flow rate is about 15sccm, oxygen flow rate. Is about 2 sccm, gas pressure is about 120 hPa, and synthesis is performed for about 3 hours to form a 3-4 μm diamond film on the surface of the MgO plate. The diamond film thus formed has a thermal conductivity of about 1600 W / m · K.
触媒ＣＶＤ法とプラズマジェットＣＶＤ法の連続処理について
触媒ＣＶＤ法とプラズマジェットＣＶＤ法の連続処理を行う場合には、まず、触媒ＣＶＤ法を、フィラメント温度を約２１００℃、基板温度を約７００℃とし、水素流量を約４００sccm、メタン流量を約１０sccm、ガス圧力を約４０hPaとして、さらに基板バイアスを約−２００Ｖ印加して約２０分間行うことにより、ダイヤモンド被膜形成のための核結晶をMgO板の表面に形成する。
About continuous processing of catalytic CVD method and plasma jet CVD method When performing continuous processing of catalytic CVD method and plasma jet CVD method, first, the filament temperature is about 2100 ° C and the substrate temperature is about 700 ° C. Then, a hydrogen flow rate of about 400 sccm, a methane flow rate of about 10 sccm, a gas pressure of about 40 hPa, and a substrate bias of about −200 V are applied for about 20 minutes to form a nucleus crystal for forming a diamond film on the surface of the MgO plate. To form.
次いで、プラズマジェットＣＶＤ法を、基板温度を約８００℃とし、水素流量を約２０００sccm、メタン流量を約４５sccm、アルゴン流量を約５０００sccm、ガス圧力を約７hPaとして、約２時間行うことにより、MgO板の表面に３〜４μｍのダイヤモンド被膜を形成することができる。このようにして形成したダイヤモンド被膜の熱伝導率は約２０００Ｗ／ｍ・Ｋである。 Next, the plasma jet CVD method is performed by setting the substrate temperature at about 800 ° C., the hydrogen flow rate at about 2000 sccm, the methane flow rate at about 45 sccm, the argon flow rate at about 5000 sccm, and the gas pressure at about 7 hPa for about 2 hours. A diamond film of 3 to 4 μm can be formed on the surface. The diamond film thus formed has a thermal conductivity of about 2000 W / m · K.
上記したようにダイヤモンド被膜を形成することができ、ダイヤモンド被膜が形成される基材、あるいは必要となるダイヤモンド被膜の熱伝導率に応じて、適宜の形成方法を用いてダイヤモンド被膜を形成してよい。 A diamond film can be formed as described above, and the diamond film may be formed using an appropriate formation method depending on the base material on which the diamond film is formed or the thermal conductivity of the required diamond film. .
なお、MgO板の場合には、ダイヤモンド被膜の形成前に、ＣＶＤ装置内において、１０-2〜１０-3Pa程度の真空状態で、MgO板を１５０〜３００℃程度に加熱して３０〜６０分程度のベーキングを行うことによりMgO板の表面を良好に改質することができ、MgO板を安定化させた後にダイヤモンド被膜を形成してMgO板をダイヤモンド被膜でコーティングすることにより、空気中の水分あるいは炭酸ガス等によるMgOの変質を抑制できる。 In the case of an MgO plate, the MgO plate is heated to about 150 to 300 ° C. in a vacuum state of about 10 −2 to 10 −3 Pa in a CVD apparatus before the diamond coating is formed. The surface of the MgO plate can be satisfactorily modified by baking for about a minute. After stabilizing the MgO plate, a diamond coating is formed and the MgO plate is coated with the diamond coating, so that Alteration of MgO due to moisture or carbon dioxide can be suppressed.
したがって、インテグレータレンズ６や偏光子支持基板をMgO結晶体で構成する場合には、ダイヤモンド被膜を設けることによって冷却効率を向上させることができるだけでなく、MgOの変質を抑制できる。 Therefore, when the integrator lens 6 and the polarizer support substrate are made of MgO crystal, not only the cooling efficiency can be improved by providing the diamond coating, but also the deterioration of MgO can be suppressed.
１ ランプ
２ ダイクロイックミラー
３ 画像形成部
3a 液晶表示素子
3b 入射側偏光板
3c 出射側偏光板
４ ダイクロイックプリズム
５ 投射レンズ
６ インテグレータレンズ
７ ＰＳ分離合成板
８ ミラー
10 液晶
11 駆動基板
12 対向基板
13 駆動基板側防塵基板
14 対向基板側防塵基板
15 支持フレーム
16 配線基板
17 第１接着層
18 第２接着層
19 ダイヤモンド被膜
20 ダイヤモンド被膜
21 反射防止膜
22 反射防止膜
23 高熱伝導性モールド樹脂
1
3a LCD device
3b Incident side polarizing plate
3c Output
10 LCD
11 Drive board
12 Counter substrate
13 Dust-proof board on drive board side
14 Dust-proof substrate on the opposite substrate
15 Support frame
16 Wiring board
17 First adhesive layer
18 Second adhesive layer
19 Diamond coating
20 Diamond coating
21 Anti-reflective coating
22 Anti-reflective coating
23 High thermal conductive mold resin
Claims (6)
少なくとも一方の前記防塵基板にダイヤモンド被膜を設けたことを特徴とする液晶表示素子。 In a liquid crystal display element in which a dust-proof substrate is attached to a drive substrate and a counter substrate that face each other with a liquid crystal sandwiched between them,
A liquid crystal display element, wherein a diamond film is provided on at least one of the dustproof substrates.
前記透光体にダイヤモンド被膜を設けたことを特徴とする液晶プロジェクタ装置。 In a liquid crystal projector that projects an image by irradiating light transmitted through a translucent body,
A liquid crystal projector device comprising a diamond film provided on the translucent body.
The antireflection film is provided on at least the upper surface of the diamond coating provided on the light incident surface of the diamond coating provided on the light transmitting body. Liquid crystal projector device.
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