专利名称：液晶面板装置及利用它的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶面板装置的冷却结构，特别是涉及例如液晶投影机用液晶面板等伴随其内部发热的液晶面板装置的冷却结构，还涉及利用这样的液晶面板装置的设备。
背景技术：
在利用液晶面板的各种设备中，例如在液晶投影机等中使用的液晶面板中，使来自光源的光透过时，由于在其内部遮挡和吸收光而发热，存在使液晶的寿命缩短等问题。因此，迄今为了保护液晶面板装置免受这样的发热的损害，而设有冷却装置。另外，作为这样的液晶面板用的冷却结构，特别是作为冷却效率好的冷却方式，如以下的专利文献1中所述，已知一种使填充并密封了冷却液的冷却液收容体紧密地接合在液晶面板上的方式。另外，如以下的专利文献2中所述，还已知一种使透明的片状的冷却液收容器紧密地接合在液晶面板装置和入射侧或出射侧的偏振片之间的结构等。
日本专利申请特开平5-107519号公报[专利文献2]日本专利申请特开平7-248480号公报另外，作为另一种冷却结构，例如以下的专利文献3中所述，已知将液晶面板单元紧密接合地夹持在分别由两片透明玻璃构成、而且将冷却介质封入了其内部的两组密封容器之间，进行冷却的结构。
日本专利申请特开11-202411号公报另外，如以下的专利文献4中所述，还知道这样一种液晶投影机，该液晶投影机具有将透明的密封容器分别紧密地配置在构成投射装置中的多个液晶光阀的液晶面板的光源侧，使液体在其内部循环，吸收液晶面板的热，从设置在液晶面板外部的热交换器放热的冷却结构。
日本专利申请特开平5-264947号公报可是，在上述的现有技术中，只是宏观地捕捉液晶面板装置中产生的热量，而未将液晶面板作为发热体考虑。即，在上述的现有技术中，未充分考虑液晶投影机等中的液晶面板部的发热的机理，因此，达到使液晶面板装置高效率地冷却不充分。
这里，在本发明中，鉴于上述的现有技术中的问题，即，其目的在于微观地捕捉液晶面板装置中的发热位置及其机理，通过使该情况下的发热位置冷却，能效率更高地进行冷却，由此提供一种可靠性高的液晶面板装置，另外，还提供一种利用这样的液晶面板装置的耐热性好的设备。
发明内容
为了达到上述的目的，如果采用本发明，则首先提供一种液晶面板装置，具有在其表面上形成了多个半导体部和图形层的基板；与该基板上形成了该半导体部和图形层的面相对配置的对置基板；以及被封装在上述基板和上述对置基板之间的液晶层，且在其内部形成有多个液晶单元，在上述对置基板的与上述液晶层相对的表面上，对应于在上述基板上形成的半导体部而形成有隔热层；且在向该装置入射的光的入射路径的上游侧还具有与上述对置基板相对的透明板，其特征在于至少接近上述隔热层，在上述对置基板的与形成了上述隔热层的表面相反一侧的表面上且有在其内部收容冷却介质的空间。
而且，如果采用本发明，则在上述的液晶面板装置中，上述冷却介质是液体，或者也可以是液体和气体的混合相，另外，上述冷却介质可以被密闭在上述收容空间内，或者也可以从上述收容空间引导到装置的外部。另外，特别是在液体和气体的混合相的情况下，最好对接近其内部收容冷却介质的上述空间的上述隔热层部分的表面进行亲水性处理，同时对剩余的部分进行疏水性处理。
另外，上述冷却介质被收容在上述对置基板和在上述光的输入路径的上游侧相对配置的透明板之间形成的间隙的内部，或者也可以收容在上述对置基板的表面上、与在上述光的输入路径的上游侧相对配置的透明板的相对面上形成的槽的内部。另外，最好在上述对置基板的表面上，沿着上述隔热层，沿垂直或/及水平方向形成上述槽。
另外，如果采用本发明，则在上述的液晶面板装置中，上述基板、上述对置基板、封装在它们之间的上述液晶层、以及上述透明板利用框体覆盖外周，而且，在上述框体的至少上边的内部，也可以形成与上述空间连接的槽，此外，在其内部形成了槽的上述框体的一部分上也可以形成制冷剂在其内部流通的开口部，或者也可以在上述框体的外周的一部分上形成冷却风扇。
而且，如果采用本发明，则在上述的液晶面板装置中，提供一种在上述对置基板的形成了上述隔热层的表面上还形成了热电元件的液晶面板装置，另外，沿上述隔热层配置上述热电元件。
另外，如果采用本发明，则仍然能达到上述目的，即，作为利用液晶面板装置的设备，提供一种作为液晶投影机用的液晶面板使用的液晶面板装置。在此情况下，该液晶面板装置最好在其前后表面上相接触地安装入射偏振片和出射偏振片。
另外，如果采用本发明，则除此以外，还能设计得将液晶面板装置作为个人计算机用的显示装置使用，或者作为电视机用的显示装置使用。
如果采用上述的本发明，则在液晶面板装置中，能有效地防止构成液晶面板的多个单元中的局部的温度上升，因此，能发挥延长液晶面板的寿命，同时能提高其可靠性的良好的效果。
另外，在上述的本发明中，如果将冷却液以气相和液相的状态封入，则除了上述的效果以外，还能更快地冷却。
另外，在上述的本发明中，由于在液晶面板装置的内部形成热电元件，所以能将构成面板的各单元内产生的热量更积极且有效地转移到外部。而且，除了上述的效果以外，特别是作为液晶投影机的液晶面板，包括安装在其两面上的偏振片的发热在内，能发挥控制其温度的效果。
图1是应用了本发明的液晶面板装置的液晶投影机的内部结构的详细斜视图。
图2是说明上述液晶投影机中的液晶面板的外围结构的侧视图。
图3是表示上述图2所示的液晶面板的结构的平面图。
图4是表示上述图2所示的液晶面板的结构的侧视剖面图。
图5是表示构成上述图2所示的液晶面板的单元结构的平面图及侧视剖面图。
图6是表示本发明的一实施方式的液晶面板装置的局部放大垂直剖面图。
图7是表示本发明的一实施方式的液晶面板装置的结构的上述图6的A-A剖面图。
图8是表示上述本发明的液晶面板装置的变形例的结构的局部放大垂直剖面图。
图9是表示本发明的液晶面板装置的变形例的上述图8的A-A剖面图。
图10是表示本发明的液晶面板装置的变形例的上述图9的B-B剖面图。
图11是表示上述本发明的液晶面板装置的另一变形例的结构的局部放大垂直剖面图。
图12是表示上述本发明的液晶面板装置的另一变形例的结构的上述图11的A-A剖面图。
图13是表示上述本发明的液晶面板装置的另一变形例的结构的上述图12的B-B剖面图。
图14是表示上述本发明的液晶面板装置的结构中的槽的变形例的局部放大剖面图。
图15是表示本发明的另一实施方式的液晶面板的结构的局部放大垂直剖面图。
图16是表示上述本发明的另一实施方式的液晶面板的第一变形例的结构的局部放大垂直剖面图。
图17是表示上述本发明的另一实施方式的液晶面板的第二变形例的结构的局部放大垂直剖面图。
图18是表示上述本发明的又一实施方式的液晶面板的结构的局部放大垂直剖面图。
图19是表示上述本发明的又一实施方式的液晶面板的结构的局部放大垂直剖面图。
图20是表示上述本发明的又一实施方式的液晶面板的结构的上述图19的A-A剖面图。
图21是表示上述本发明的又一实施方式的液晶面板的结构的上述图20的B-B剖面图。
图22是表示上述本发明的又一实施方式的液晶面板中的单元的结构的包括剖面的局部放大斜视图。
图23是表示上述本发明的又一实施方式的液晶面板中的单元的结构的局部放大剖面图。
图24是表示上述本发明的又一实施方式的液晶面板中的控制的一例的框图。
图25是表示在上述液晶投影机的液晶面板中采用上述本发明的另一实施方式的液晶面板时的结构的局部放大垂直剖面图。
具体实施例方式
以下，参照附图详细说明本发明的各种实施方式。
首先，图1中作为利用液晶面板装置的设备，示出了例如液晶投影机中采用了本发明的实施方式的一例。图中，液晶投影机1具有作为光源的灯2，从该灯射出的光例如通过棱镜和反射镜，变换成红(R)、绿(G)、蓝(B)色光，从而被引导到由三个液晶面板装置10构成的面板部3上，此后，例如通过投射透镜，如图中的箭头7所示，被投射到屏幕等上，形成规定的图像。
另外，在液晶投影机的内部，与向装置的各元件供电的电源部4一起，还设有将上述灯部2的热量除去用的风扇5等。另外，特别是在上述的面板部3上设有散热用的风扇6。另外，这些风扇根据通风量和总体压损的平衡，例如从包括西洛科(シロッコ)风扇和螺旋桨风扇等的各种风扇中选择适当的风扇，在该图1所示的例子中，特别示出了作为上述风扇5使用西洛科式的风扇，而作为上述面板部3的散热用的风扇6使用螺旋桨式的风扇的例子。
另外，利用上述面板部散热用的风扇6从装置的侧面吸入的、用图中的箭头8表示的冷却风通过上述的面板部3，被液晶投影机1的框体顶板阻挡后，再利用与上述风扇2相邻设置的风扇5，被排放到装置外部。另外，从液晶投影机1的正面侧进入的、图中同样用两个箭头8表示的冷却风通过电源部4、风扇5，再通过风扇2后，被排放到装置外部。
这样，例如在上述的液晶投影机中，用各种风扇从外部吸入冷却风进行冷却。其理由是因为特别是在作为液晶投影机1的心脏部的液晶面板部3中，一旦在其内部产生温度分布，在其投射光中就会产生色斑驳或色偏移等现象。因此，在这些液晶面板部3中，使其温度分布均匀变得很重要。
其次，图2是表示在上述图1中示出了其内部结构的液晶投影机的侧视图，特别是表示其液晶面板部3及其周围的构成部件的侧视图。图中，来自上述灯部2的光7通过入射偏振片16、液晶面板10、以及出射偏振片18，例如用棱镜进行聚光，然后，例如投射到上述的屏幕上。另外，通过了这些入射偏振片16、液晶面板10、以及出射偏振片18的光7具有一定的角度(偏向角)，该角度由形成了视频的色调决定。
另外，附图3是从该光的照射方向看到的上述液晶面板10的平面图。通常，例如上述的液晶投影机等的液晶面板10由多个单元21(像素)构成。例如，在SVGA方式的情况下，由480×640个单元构成。以下还将说明这样的多个单元21的集合体，它被封装在矩形安装框22的内部，其前后面上安装着入射侧防尘玻璃23和出射侧防尘玻璃40。图4表示上述图3所示的液晶面板10的侧视剖面图。来自上述灯部2的光7首先通过上述入射侧的防尘玻璃23，再通过多个单元21、然后通过出射侧的防尘玻璃40，从液晶面板10射出。另外，如上所述，在液晶面板10中，多个单元21排列且被固定在其安装框22的内部。
其次，在以上说明的构成液晶面板10的多个单元中，例如只取构成上述图4所示的液晶面板10中的一个单元21，将从其光的入射侧看到的平面图示于附图5(a)中，另外，将其侧视剖面示于附图5(b)中。另外，该一个单元21的外形尺寸例如为15～20微米见方。
从这些图可知，该一个单元21，在其最外部设有例如由硅构成的薄的透明对置基板29，在其内侧面上，大致呈日文“ㄑ”字状形成遮挡来自外部的热和光用的隔热层31。该隔热层31的作用，特别是在上述的液晶投影机中，是为了防止例如来自上述灯2的强光照射在将液晶层27夹在其中间配置的半导体部24上，因此，该隔热层31被设置在与在上述TFT基板30上形成的半导体部24对应的位置上。更具体地说，形成该隔热层31的区域与在透明的TFT基板30上形成的半导体部24的区域大致相同。
而且，如图5(b)所示，上面说明过，来自上述灯2的光7首先入射到对置基板29上，然后，到达液晶层27。这时，在该对置基板29与液晶层27接触的面上形成上面说明过的隔热层31。即，该隔热层31具有防止来自灯的光透射到其下游侧的作用。另外，在上述的隔热层31以外的区域中，通过了液晶层27的光7接着到达在上述TFT基板30上形成的图形层28上。另外，与该图形层28相邻地设有上述大致呈日文“ㄑ”字状的半导体部24，因此，液晶层27中的光的角度(偏向角)随着该半导体部24的工作而变化。此后，通过了该图形层28的光通过对上述半导体部24通电的TFT基板30。
接着，在附图6中，作为铅直方向的放大剖面，示出了本发明的一实施例的液晶面板装置10中的一部分、即液晶面板的水平方向的中央部、且是其上部附近的部分。在该图中，上述的多个单元21的集合体被封装在安装框22、入射侧的防尘玻璃23、以及出射侧的防尘玻璃40的内部。另外，从图可知，在该入射侧的防尘玻璃23和单元21之间，例如设有数微米至数百微米左右的间隙11，而且在该间隙11中例如填充了乙二醇或丙二醇等由不冻液构成的所谓冷却液110。另外，在包围着上述多个单元21的安装框22的内部，还形成槽221，其内部也填充了由不冻液构成的冷却液110。另外，图中的标记26表示在上述的槽221内且在冷却液的上方形成的空气层26。即，被填充在上述的防尘玻璃23和单元21之间的间隙11及上述槽221内的冷却液110能在其内部自由地循环移动。
而且，如果采用上述的液晶面板装置10的结构，则来自灯的光7的大半部分首先通过入射侧的防尘玻璃23，接着通过被填充在间隙11内的冷却液11的层、构成单元21的对置基板29、液晶层27、图形层28、以及TFT基板30，再通过出射侧的防尘玻璃40后，出射到外部。这里，图中的标记46是为了将上述对置基板29和TFT基板30固定成一体并将液晶层27封入其间，而涂敷在外侧端面上硬化了的封装树脂。
可是，用上述图5(b)说明过，出于防止来自外部的光7照射在图形层28内的半导体部24上的目的，在该光的路径上的液晶层27的上游侧、具体地说在上述对置基板29与液晶层27接触的面上设有上述的隔热层31。因此，来自上述灯的强光7被该隔热层31阻挡，在这里变换成热。因此，上述单元21发热，特别是液晶层27的温度上升。另外，在上述的液晶投影机中使用的液晶面板装置10中，由于其色调的原因(特别是在显示黑色的情况下)，透过液晶层内的光在这里被吸收，因此液晶层27的温度上升。
因此，在本发明中，利用上述的隔热层31的发热，特别是以除去液晶层27的局部温度上升为目的，与该隔热层31相邻地设置热介质。更具体地说，在作为光的入射侧的防尘玻璃23和单元21之间形成间隙11，在其内部设置冷却液层。如果采用该结构，则由该隔热层31进行遮挡而发生的热，通过热传递转移到构成单元21的对置基板29的表面上，然后传递给冷却液11。另一方面，其中该温度上升的间隙11内的冷却液通过自然对流，在防尘玻璃23和单元21之间形成的上述间隙11向上方移动，到达在上述安装框22中形成的槽221内。因此，由间隙11内的冷却液110输送的热量此后通过安装框22的壁面等被排放到大气中。如果采用这样的本发明的散热结构，则能防止构成液晶面板10的多个单元21内的局部的温度上升，因此，能延长液晶面板的寿命，同时能提高其可靠性。
另外，图7是表示上述图6所示的液晶面板装置10的A-A剖面图。在该图7中，来自上述灯的光如图中的箭头7所示，从图的下方向上方透过液晶面板装置10，另外，在该图中，明确地示出了单元21不仅沿纵向、而且还沿横向被集合化。
其次，附图8及图9表示上述图6及图7所示的本发明的液晶面板装置10的变形例，这些图也与上述相同，示出了液晶面板10沿水平方向的中央部、而且沿铅直方向的上部附近的剖面。另外，在该液晶面板装置10的变形例中，也能从图看出，多个单元21的集合体在输入侧的防尘玻璃23和输出侧的防尘玻璃40之间直接接触其表面(即，对置基板29和防尘玻璃23之间没有间隙)，直接固定在上述安装框的内部。而且，在该变形例中，来自上述灯的光7与上述情况相同，虽然通过各部，但在隔热层31中被阻挡，变换成热，与上述相同。
因此，在该变形例中，与上述图6及图7的结构不同，特别是从上述图9可知，在构成各单元21的对置基板29的表面上，具体地说，在与入射侧的防尘玻璃23接触一侧的表面上，沿垂直方向设有上述隔热层31、特别是具有与沿纵向延伸的部分的宽度(参照上述图5中的标记31)大致相同的宽度(例如，2～5微米)的槽32。另外，上述图9表示上述图8中的A-A剖面，另外，其光的传播方向也用图中的箭头7表示。而且，从图可知，多个单元21沿纵向和横向都被集合化，与上述的例子相同。
另外，从附图10可知，在从光7的入射方向看的情况下，在上述隔热层31的位置形成该槽32，另外，与上述相同，在其内部填充了由不冻液构成的冷却液110。另外，该槽32的深度当然不大于对置基板29的厚度，特别是最好形成为不小于对置基板29的厚度的一半。此外，在上述安装框22的内部，同样形成槽221，在其内部填充由不冻液构成的冷却液110，在其上方形成空气层26，与上述相同。
另外，该图10表示表示上述图9中的B-B剖面，在该图10中也能看出，构成液晶面板10的多个单元21沿横向及纵向被集合化，另外，可知各单元的半导体部24和隔热层31的形状大致相同。而且，同样从该图10可知，沿纵向(上下方向)贯通液晶面板10设置上述槽32，因此不会妨碍冷却液11自然对流。
如果采用上述的结构，则光7被上述隔热层31阻挡，变换成热，使得单元21发热，即使与此相伴随液晶层27的温度上升，该热仍然由于热传递而通过与液晶层27接触的对置基板29，移动到在其相反一侧的表面上形成的槽32的表面上，于是传递给冷却液110。另一方面，由此温度上升了的冷却液110由于自然对流而上升到上述槽32内，移动到在上述安装框22上形成的槽221内。然后，该热通过安装框22的外壁等被排放到大气中。即，利用该变形例的散热结构，也能防止构成液晶面板10的单元21的局部温度上升，因此，能延长液晶面板的寿命，同时能提高其可靠性。
另外，如果采用上述变形例的液晶面板装置10的结构，则从图可知，由于在对置基板29的表面上、且在与上述液晶层27的接触面相反一侧的表面上形成的槽32的作用，能缩短热的移动距离，由此，能将在单元21的内部发生的热有效地引导到外部。因此，在该例中，与热的移动距离长的情况相比，可能使由于热传递的不同等产生的单元内的温度差更小。
另外，附图11～图13表示上述的本发明的液晶面板装置10的另一变形例。另外，这些图也与上述相同，图11示出了液晶面板10沿水平方向的中央部、且沿铅直方向的上部附近的剖面，图12示出了上述图11所示的A-A剖面的液晶面板10的剖面图。而且，图13示出了上述图12所示的B-B剖面的液晶面板10的剖面图。
另外，在另一变形例的液晶面板装置10中，从上述的图可知，多个单元21的集合体在输入侧的防尘玻璃23和输出侧的防尘玻璃40之间直接接触其两个表面(即，对置基板29和防尘玻璃23之间没有间隙)，直接固定在上述安装框22的内部。而且，在该变形例中，来自上述灯的光7与上述情况相同，虽然通过各部，可是其一部分在隔热层31中被阻挡，变换成热，这与单元21的发热有关，与上述相同。
因此，与上述的变形例相同，在构成单元21的对置基板29的表面、即在与入射侧的防尘玻璃23接触一侧的表面上，沿垂直方向设有与上述隔热层31延伸的部分的宽度(参照上述图5中的标记31)大致相同的宽度(例如，2～5微米)的槽32，同时在另一变形例中，还沿水平方向设置该槽32。即，为了构成液晶面板10，沿纵向(上下)和横向(左右)贯通沿横向及纵向集合化了的多个单元21，设置槽32，因此，冷却液11通过自然对流，能在液晶面板10的整个表面上沿其纵向和横向循环移动。
而且，如果采用这样的结构，则与上述的变形例相比，实际上不仅沿垂直方向而且沿水平方向延伸形成的上述隔热层31(即，在TFT基板30上形成的半导体部24和隔热层31的形状相同)发生的热，利用填充在对应于这些隔热层31沿垂直方向和水平方向形成的槽32中的冷却液11，能更可靠地被传递到外部。
另外，另一变形例的液晶面板装置10中的热被传递到外部的机理，除了来自单元21的热被传递给填充在沿水平方向形成的槽32中的冷却液11以外，与用上述图8～图10说明的变形例大致相同。即，热被传递给槽32中的冷却液11，温度上升了的冷却液11通过自然对流，移动到上述安装框22的槽221内。然后，由该冷却液11输送的热从该安装框22排放到大气中。另外，利用该散热结构，能防止液晶面板10的单元21的局部温度上升，能延长液晶面板的寿命，与上述相同。
另外，在上述的例子中，由于其加工(特别是刻蚀加工)时的制作方法容易，所以说明了在对置基板29的表面上形成的槽32的剖面形状呈矩形，可是，本发明不限定于此，例如，如附图14(a)或(b)所示，也可以使该槽32呈三角形、或半延伸形状。特别是在使该槽32的剖面呈三角形、或半延伸形状的情况下，由于透射的光在边缘部分被散射得少，所以能用投射光形成所谓噪声少的优异的投影像。
另外，在上述的例子中，为了将由于来自外部的光7的入射而产生的上述隔热层31中的热、以及由于光的吸收而高温化了的液晶层27中的热传递到液晶面板装置10的外部，接近上述隔热层31、即在对置基板29和防尘玻璃23之间形成间隙11(参照上述图6及图7)，或者在对置基板29与防尘玻璃23的接触面上几乎贯通液晶面板装置10，形成沿铅直方向延伸的槽32(参照上述图8～图10)，另外，除了上述沿铅直方向延伸的槽32以外，还形成沿水平方向延伸的槽32(参照上述图11～图13)，而且，将不冻液等冷却液110填充在该形成的间隙11、或者沿铅直方向或/及水平方向延伸的槽32的内部。可是，本发明不只限定于上述的这些结构，例如，除了上述图6及图7所示的间隙11以外，还形成上述图8～图10所示的沿铅直方向延伸的槽32，或者形成沿所示的铅直方向及水平方向延伸的槽32，将冷却液110填充在其内部构成即可。
此外，在上述的例子中，通过自然对流在上述安装框22中形成的槽221的内部移动的冷却液110通过其外壁面，将来自单元21的热经过传递，排放到大气中，除此以外，例如，如以下的图17所示，如果将散热风扇设置在其一部分上，则能更有效地进行从形成液晶面板装置10的外框的上述安装框22向大气散热。
其次，利用附图15，详细地说明本发明的另一实施方式的液晶面板10。另外，在另一实施方式的液晶面板10中，同样，以除去各单元21中的隔热层31产生的热、同时避免液晶层27的温度上升为目的，与上述隔热层31相邻地设置了热介质，可是，与以上说明的实施方式不同，作为上述热介质，在作为光的入射侧的防尘玻璃23和单元21之间，设置了由液相和气相(气体)构成的冷却液11构成的层。
图15将另一实施方式的液晶面板10的一部分、即其水平方向的中央部、且其上部附近的部分放大，示出了其铅直方向的剖面。从图可知，在该另一实施方式的液晶面板10中，与上述图6及图7相同，在入射侧的防尘玻璃23和单元21之间形成间隙11，同时与上述图11～图13所示的相同，还在构成单元21的对置基板29的表面上形成垂直方向及水平方向的槽32。而且在由这些间隙11和垂直方向及水平方向的槽32构成的空间内部，以气体和液体混合的状态封入微量的冷却液110。
然后，对形成上述空间的表面的除槽32以外的地方进行疏水处理，且对槽32部分进行亲水(界面激活)处理。具体地说，通过例如涂敷氟进行疏水处理，通过例如在材料表面上涂敷氧化钛薄膜，进行亲水(界面激活)处理。一般说来，在氧化钛薄膜表面上即使附着了液体，也能利用光的能量，在材料表面上形成该液体的薄膜。即，附着的液体不形成液滴，而是在该表面上扩散，所以能获得亲水效果。
此外，在另一实施方式的液晶面板10中，从图可知，在安装在其外周的安装框22的一部分(即，其上边部)上，形成使来自图中未示出的液冷模块等的制冷剂在其内部流动用的流路33，同时接近该制冷剂流路33，形成与上述的间隙11及槽32相通的槽221。
其次，在上述图15中示出了其结构的上述另一实施方式的液晶面板10中，由上述的间隙11及槽32形成的空间内被封入的微量的冷却液110中，其气相部分均匀地分散在该空间内，但其液相部分由于上述的槽32部分的表面上进行了亲水(界面激活)处理，所以只附着在上述的槽32的部分上。而且，由于来自外部的光7的入射而产生的上述隔热层31中的热、以及由于光的吸收而高温化了的液晶层27的热被传递到构成上述单元21的对置基板29上，到达上述槽32的表面，被传递给附着在这里的液相的冷却液110。
另一方面，被传递了上述热的槽32的表面上的微量的冷却液11由于该热的作用而气化。然后，该气化了的冷却液110作为气相的蒸气流35，向上述的间隙11及槽32的上方，移动到安装框22内设置的槽221内。因此，该蒸气流35在形成上述制冷剂流路33的外壁面上被冷凝，再返回液相。然后，通过该冷凝，在上述安装框22内的制冷剂流路33附近，形成冷却液的液滴，由于重力的作用，传到形成上述制冷剂流路33的弯曲的外壁，在下方产生冷却液的流34。可是，由于对由上述间隙11形成的空间的内壁面进行了疏水处理，所以被冷凝的冷却液在上述空间内，不滞留在其内壁面上，在上述的槽32部分传输向下方移动，再快速地附着在进行了亲水(界面激活)处理的上述槽32部分。另外，通过反复进行上述过程，构成液晶面板装置10中的循环冷却系统。另外，在上述制冷剂流路33中传递给制冷剂的热被传递到上述的液冷模块等液晶面板10的外部。
如上所述，在另一实施方式的液晶面板装置10中，与上述的实施方式的液晶面板装置相同，能将由各单元21的隔热层31产生的热除去，抑制液晶层27的温度上升。即，与上述相同，也利用该散热结构，能防止液晶面板10的单元21的局部温度上升，能延长液晶面板的寿命。另外，在该另一实施方式的结构中，入射侧的防尘玻璃23和单元21之间形成的间隙为数微米至数十微米，但与上述的液相的冷却液相比，如果采用气相的冷却液35，则即使在这样狭窄的间隙中也能容易地移动，能将单元21局部产生的热迅速地除去。另外，在该结构中，光7虽然通过冷却液的蒸气上升的部分，但不会因此而对投射图像产生影响。
其次，在附图16中示出了上述图15所示的本发明的另一实施方式的液晶面板装置10的第一变形例。另外，该图16也与上述图15相同，表示将液晶面板装置10的水平方向的中央部的上部附近放大后示出的铅直方向的剖面。从该图16可知，在该第一变形例中，与上述图15所示的结构不同，在上述安装框22中，形成上述图6、图8、图11等中所示的槽221，而且，在其内部设有剖面呈圆形的散热管41。
如果采用上述的第一变形例，则在安装框22的槽221内上述散热管33的表面上冷凝、液化了的冷却液不会滞留在该散热管33的表面上，由于重力作用而下落，此后与上述相同，不会附着在进行了疏水处理的空间的内壁面上，在上述槽32部分传输向下方移动，然后，快速地附着在进行了亲水(界面激活)处理的上述槽32部分。而且，即使采用该结构，仍然能防止液晶面板10的单元21的局部温度上升，能延长液晶面板的寿命，同时能将单元21的局部产生的热迅速地除去。
另外，附图17表示上述另一实施方式的液晶面板10的第二变形例。另外，该图17也与上述图15相同，表示将液晶面板装置10的水平方向的中央部的上部附近放大后示出的铅直方向的剖面。
在该第二变形例中，与上述图15所示的结构不同，不安装上述的散热管33，而是在安装框22的外侧(即，框22的上部端面上)设置散热片36来代替它。在这样的第二变形例中，在安装框22的槽221的内部移动的在内表面上气化了的冷却液35利用上述的散热片36被冷却，在上述安装框22的槽221的内侧表面、特别是在其上表面上被冷凝而液化，此后，由于重力作用而下落。而且，与上述相同，在该第二变形例中，冷凝液化了的冷却液34不会附着在进行了疏水处理的空间的内壁面上，在上述槽32部分传输向下方移动，然后，快速地附着在进行了亲水(界面激活)处理的上述槽32部分。而且，即使采用该结构，仍然能防止液晶面板10的单元21的局部温度上升，能延长液晶面板的寿命，同时能将单元21的局部产生的热迅速地除去。另外，在该图中，标记8所示的箭头表示冷却风。
可是，在上述的各种实施方式中，说明了将构成面板的各单元21的隔热层31产生的热除去，另外，为了抑制液晶层27的温度上升，将由液相或由液相和气相构成的冷却液封装在上述液晶面板10的内部形成的空间内，即，封装在入射侧的防尘玻璃23和构成单元21的对置基板29之间的间隙11、以及/或者水平方向的槽32的内部。而且，说明了由传递热的上述液相或液相和气相构成的冷却液在上述安装框22的内部形成的槽221中传递到装置的外部。可是，本发明不限定于此，例如，也可以是以下的附图18所示的结构。
图18中示出了本发明的又一实施方式的液晶面板10。另外，该图18也与上述相同，表示将液晶面板装置10的水平方向的中央部的上部附近放大后示出的铅直方向的剖面。
从图可知，在该又一实施方式的液晶面板10中，与上述图11所示的结构相同，在入射侧的防尘玻璃23和构成单元21的对置基板29之间不形成间隙，在该对置基板29与防尘玻璃23相对的面上，沿垂直方向和水平方向形成槽32。而且，在构成液晶面板装置10的外框的上述安装框22的内部，形成上述的槽321，同时还在其一部分上形成开口部222。另外，在该开口部222上连接软管12。
这样，该又一实施方式的液晶面板10如上构成，与将冷却液填充并封装在上述液晶面板10的内部形成的空间内的面板不同，而是将传递各单元21产生的热用的冷却液通过上述的开口部222，取出到液晶面板10的外部。即，将填充在液晶面板10的内部形成的空间(即，水平及/或垂直方向的槽32、以及/或者间隙11)内的冷却液11，通过上述开口部222，从安装框22的槽221输送到外部，从而与大气进行热交换，构成所谓冷却液强制循环系统。另外，即使采用这样的结构，液能将隔热层31中产生的热强制地输送到液晶面板10以外，与上述的实施方式相同，也能防止液晶面板10的单元21的局部温度上升，因此，当然能延长液晶面板的寿命。
附图19～图21表示本发明的又一实施方式的液晶面板10。另外，这些图19～图21也与上述相同，分别表示将又一实施方式的液晶面板装置10的水平方向的中央部的上部附近放大后示出的铅直方向的剖面、以及其A-A剖面及其B-B剖面。
另外，这些图所示的液晶面板10与上述图11～图13所示的结构相同，即，在构成单元21的对置基板29与入射侧的防尘玻璃23相对的面上形成水平及垂直的槽32，将冷却液110封入其内部，同时还在上述对置基板29与液晶层相对的面上、沿上述隔热层31形成多个热电元件37。
另外，附图22是只将上述的图19～图21所示的本发明的又一实施方式的液晶面板10的一个单元21部分切出并将其放大示出的，将隔热层31和液晶层27两者连在一起安装。
而且，如果采用上述的本发明的又一实施方式的液晶面板10的结构，则与上述相同，面板的入射光7通过装置的各部，然后，其一部分被上述隔热层31阻断而变成热。另外，随着情况的不同，其他光也被液晶层吸收而变成热。因此，如上述的图22中的箭头所示，随着上述热电元件37的工作，从光变换成的热从液晶层27通过隔热层31，向上述对置基板29、即向被填充在与入射侧的防尘玻璃23相对的面上形成的槽32内的冷却液积极地传递。因此，被上述的隔热层阻断的光产生的热被阻挡向液晶层27一侧移动，不会对液晶层27内的液晶加热，另外，吸收透过的光的一部分而变成了高温的液晶层27内的液晶的热也随着该电热元件37的工作，同样通过隔热层31，向上述对置基板29与入射侧的防尘玻璃23相对的面上形成的槽32内的冷却液传递。
这样，如果采用上述的本发明的又一实施方式的液晶面板10的结构，则由于上述的热电元件37的工作，能一边利用填充在上述单元的槽32内的冷却液，一边将构成液晶面板的各单元内的热更有效地移动到装置的外部，能更可靠地防止单元的局部温度上升。因此，与上述的各种实施方式的结构相同，能延长液晶面板的寿命，而且能达到提高其可靠性的效果。
另外，在附图23中，作为构成上述的又一实施方式的液晶面板10的各单元内形成的上述电热元件37，具体地示出了利用珀耳帖元件的结构。另外，该图23示只切出液晶面板10的一个单元21的部分，将其放大示出的剖面图，特别是只表示热电元件37的周边部。
即在上述的图23中，图中的标记42表示构成珀耳帖元件的n型半导体层，43表示p型半导体层，而44表示在这些n型半导体层和p型半导体层中为过渡接合而形成的金属层。另外，图中的标号45表示直流电源，该直流电源通过在与上述金属层44的形成面相反的面上分别形成的电极层47、47’，导电性地连接在上述n型半导体层42和p型半导体层43上。另外，与上述的结构不同，这里示出了在上述对置基板29与液晶层27相对的面上不形成隔热层31，而是形成上述热电元件37的例子。
如果采用上述的结构、即如果采用由珀耳帖元件构成的上述电热元件37，则由于从上述直流电源45使直流电流从n型半导体层42流到p型半导体层43，所以在上述n型半导体层42中，使热沿着与流动的电流方向相反的方向移动，另一方面，在上述p型半导体层43中，使热沿着与流动的电流方向相同的方向移动(参照图中的箭头)。因此，通过使热电元件37通电，来阻止在单元21内的隔热层31中产生的热向液晶层一侧移动，且实现从液晶层27取出热，将其温度控制得低一些的作用。
另外，在附图24中，示出了在上述图19～图23所示的又一实施方式的液晶面板10中，驱动和控制上述热电元件用的电路结构的一例。即，其内部具有直流电源和驱动电路等的控制装置100通过连接在构成液晶面板10的多个单元21内设置的珀耳帖元件的电极上的布线101，连接在上述热电元件37上。另外，该控制装置100在其内部具有微机等运算单元。而且，例如根据被输入液晶投影机的图像信号，输入该投射图像的信息，特别选择对应于投射图像中的暗显示部分(例如黑色显示部)的部分，对与该部分对应的单元，施加驱动上述热电元件用的直流电流。或者，图中如标记150所示，在构成液晶面板10的各单元21的内部，呈一体地形成温度传感器(例如，热敏电阻等)，将其检测信号取入上述控制装置100，利用该检测信号，也能选择施加直流电流的单元。
另外，在上述的例子中，说明了如上述图11～图13所示，由在对置基板29与防尘玻璃23相对的面上形成的水平及垂直方向的槽32，在构成上述液晶面板10的多个单元21内，形成为了使冷却液在其内部循环而形成的空间。可是，本发明不限于此，为了使冷却液在其内部循环而形成的空间，除此以外，也可以采用例如，如上述的图6及图7所示，利用在对置基板29和防尘玻璃23之间形成的间隙11来形成，或者，如图8～图10所示，也可以只由垂直方向的槽32形成，另外，还可以将它们组合起来，即利用间隙11和槽32形成上述空间。另外，如上述图15～图17所示的实施方式所示，也可以液相和气相相混合存在于内部，只封入少量的填充在该空间内的冷却液，另外，如上述图18所示，也可以采用取出到装置外部的结构。
最后，附图25表示将上述图19～图23所示的又一实施方式的液晶面板10作为构成液晶投影机的面板部3(参照上述图1)的液晶面板10使用时的实际的结构。即，从图可知，在实际的液晶投影机中，以上说明的液晶面板10再在其前后面上安装入射偏振片16、出射偏振片18使用。另外，实际上，将偏振薄片39粘贴在玻璃板38上，共同构成上述入射偏振片16和出射偏振片18。这里，如图所示，这两个玻璃板38将在其表面上粘贴的偏振薄片39作为内侧互相相对，将液晶面板10表面相接触地夹在其间的构成。
这是因为在上述实际的液晶投影机的液晶面板的结构中，发生热的地方是构成上述的入射偏振片16及出射偏振片18的偏振薄片39。即，如果这样使偏振薄片39与液晶面板10的防尘玻璃23接触安装，则更能通过设置在上述液晶面板10内的热电元件37的工作，将从该偏振薄片39发生的热排除到外部。因此，能最大限度地使液晶面板10、入射偏振片16、出射偏振片18之间的间隔狭窄。如果这样，则还能利用液晶面板的冷却结构，控制配置在其前后的入射偏振片16及出射偏振片18中的发热，所以不需要具有上述的现有技术的冷却装置，能使液晶投影机的结构更紧凑。
另外，在以上的说明中，虽然只详细地特别说明了将本发明的液晶面板作为液晶投影机的液晶面板装置使用的例子，但本发明不限定于此，除了上述以外，本发明的液晶面板例如还能在个人计算机的显示部、薄型电视装置的显示部中使用。另外，也能适用于数码照相机的显示部、以及视频装置的显示部等、特别是其一部分中具有其背后带有光源的显示部。另外，本发明对由所谓TFT型的液晶装置构成的液晶面板装置特别有效。
如上所述，如果采用本发明的各种实施方式，则能获得以下效果。
(1)由于在入射光的上游侧的防尘玻璃和对置基板之间设有间隙，将冷却液填充在其中，所以能将液晶面板中发生的热有效地传递给冷却液，而且通过冷却液的自然对流，能将该热从液晶面板安装部排放到外部。
(2)由于对应于单元(像素)的半导体部，在对置基板的表面上在入射光的上游侧形成隔热层，对应于该隔热层，在对置基板的相反一侧的表面上设有槽，将冷却液填充在其中，所以能将来自作为液晶面板的热源的隔热层的热有效地传递给冷却液，而且通过冷却液的自然对流，能从液晶面板安装部排放该热。
(3)由于在液晶面板的入射光的上游侧的防尘玻璃和对置基板之间设有间隙、以及/或者与对应于单元(像素)的半导体部形成的隔热层对应地在对置基板的相反一侧的表面上设有槽，而且对该槽进行亲水(界面激活性)处理，对其余的间隙部分进行疏水处理，将少量的冷却液以气相和液相混合的状态封装在上述间隙和槽的内部，所以能通过槽中的冷却液的气化，夺取来自作为液晶面板的热源的隔热层的热。另外，该气化了的冷却液的蒸气向安装框的上部移动，利用在其内部形成的散热管或散热片等，能将该热传递到外部。然后，在安装框内冷凝和液化了的冷却液由于亲水处理而在槽内流回，构成循环冷却系统。
(4)除了上述的间隙和槽以外，由于还在对置基板与液晶层相对的面上，沿上述隔热层设有热电元件，所以能进行更有效的热传递，能将液晶面板的温度控制得低一些，能达到高度可靠、高效率的冷却。
(5)另外，由于将偏振片呈一体地安装在上述的液晶面板装置中，所以也能控制偏振片的温度，特别是能将液晶投影机的面板部作成紧凑的结构。
权利要求
1.一种液晶面板装置，具有在其表面上形成了多个半导体部和图形层的基板；与该基板上形成了该半导体部和图形层的面相对配置的对置基板；以及被封装在上述基板和上述对置基板之间的液晶层，且在其内部形成有多个液晶单元，在上述对置基板的与上述液晶层相对的表面上，对应于在上述基板上形成的半导体部而形成有隔热层；且在向该装置入射的光的入射路径的上游侧还具有与上述对置基板相对的透明板，其特征在于至少接近上述隔热层，在上述对置基板的与形成了上述隔热层的表面相反一侧的表面上具有在其内部收容冷却介质的空间。
2.根据权利要求1所述的液晶面板装置，其特征在于上述冷却介质是液体。
3.根据权利要求1所述的液晶面板装置，其特征在于上述冷却介质是液体和气体的混合相。
4.根据权利要求1所述的液晶面板装置，其特征在于上述冷却介质被密闭在上述收容空间内。
5.根据权利要求1所述的液晶面板装置，其特征在于上述冷却介质从上述收容空间引导到装置的外部。
6.根据权利要求1所述的液晶面板装置，其特征在于对其内部收容有冷却介质的上述空间的接近上述隔热层的部分的表面进行亲水性处理，且对剩余的部分进行疏水性处理。
7.根据权利要求1所述的液晶面板装置，其特征在于上述冷却介质被收容在上述对置基板和在上述光的入射路径的上游侧相对配置的透明板之间形成的间隙的内部。
8.根据权利要求1所述的液晶面板装置，其特征在于上述冷却介质被收容在上述对置基板的表面上的、与在上述光的入射路径的上游侧相对配置的透明板相对的面上形成的槽的内部。
9.根据权利要求8所述的液晶面板装置，其特征在于在上述对置基板的表面上，沿上述隔热层在垂直或/及水平方向上形成上述槽。
10.根据权利要求1所述的液晶面板装置，其特征在于上述基板、上述对置基板、封装在它们之间的上述液晶层、以及上述透明板利用框体覆盖外周，而且在上述框体的至少上边的内部形成与上述空间连接的槽。
11.根据权利要求10所述的液晶面板装置，其特征在于在其内部形成了槽的上述框体的一部分上，形成制冷剂在其内部流通的开口部。
12.根据权利要求10所述的液晶面板装置，其特征在于在其内部形成了槽的上述框体的外周的一部分上形成冷却风扇。
13.根据权利要求1所述的液晶面板装置，其特征在于在上述对置基板的形成了上述隔热层的表面上还形成了热电元件。
14.根据权利要求13所述的液晶面板装置，其特征在于上述热电元件沿上述隔热层配置。
15.根据权利要求1至14中的任意一项所述的液晶面板装置，其特征在于它作为液晶投影机用的液晶面板使用。
16.根据权利要求15所述的液晶面板装置，其特征在于在其前后表面上相接触地安装入射偏振片和出射偏振片。
17.根据权利要求1至14中的任意一项所述的液晶面板装置，其特征在于它作为个人计算机用的显示装置使用。
18.根据权利要求1至14中的任意一项所述的液晶面板装置，其特征在于它作为电视装置用的显示装置使用。
全文摘要
提供一种液晶面板装置及利用它的设备。该液晶面板装置能将构成面板的单元内的热更有效地传递到装置外部且适用于液晶投影机等。在将液晶层(27)封装在其表面上形成了多个半导体部(24)和图形层(28)的TFT基板(30)和对置基板(29)之间，形成了多个液晶单元的液晶面板装置中，在对置基板与液晶层相对的表面上，在与在TFT基板(301)上形成的半导体部相同的地方形成隔热层(31)，在向装置入射的光的入射路径的上游侧，还具有入射侧的防尘玻璃板(23)，接近该隔热层，在对置基板的相反一侧的表面上，形成由将冷却液(11)收容在其内部的间隙(11)或槽(32)构成的空间，由此能实现更有效的冷却，能获得寿命长而且可靠性高的液晶面板装置。
文档编号G02F1/13GK1591097SQ20041005868
公开日2005年3月9日 申请日期2004年7月28日 优先权日2003年8月25日
发明者近藤义广, 执行成昭 申请人:株式会社日立制作所