JP2000105427A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】パネル付近の塵埃防止及びパネルの冷却効率向
上。 【解決手段】パネルに対する入出射光路が形成される空
間を有し、該空間の外側に冷却用流体の流路を形成し、
該流路の上流側で該パネルを冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネルなどの
ライトバルブ手段（パネル）を利用してスクリーン上に
映像を投影する液晶プロジェクタ装置、液晶テレビジョ
ン、投写型ディスプレイ装置等の技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電球などの光源からの光を、
液晶パネルなどのライトバルブ素子（ライトバルブ手段
（パネル））で画素毎の濃淡に変えて調節し、スクリー
ンなどに画像を拡大投射する液晶プロジェクタ等の投写
型の表示装置が知られている。また、このような表示装
置のライトバルブ素子としては、その動作方式により透
過式と反射式の２種類が知られている。

【０００３】ライトバルブ素子は、一般には半導体の駆
動素子と液晶等の光学機能材料とにより構成されてお
り、いずれも正常に動作させるためには、所定の温度
（例えば６０℃）以下に保つ必要がある。一方、光源か
ら出た光は、最終的に投射される分以外は、ライトバル
ブ素子及びその周辺の光学素子等に吸収されて熱とな
る。そのため、投影型の映像表示装置では、正常に動作
する範囲を越えて過熱しないようにライトバルブ素子を
冷却する必要がある。そして、このような冷却の重要性
は、最近の投射映像の高輝度化のための光源光の強度の
増加に伴い、ますます増している。これは、光源光の強
度の増加によりライトバルブ素子の発熱量も増加するた
めである。

【０００４】また、このような表示装置では、光学系
は、ライトバルブ素子の画像面に焦点を結ぶことにな
り、ライトバルブ素子付近に付着する塵埃などの異物は
そのまま拡大投射されて影としてスクリーンなどに映し
出されることになる。このため、ライトバルブ素子付近
の塵埃の防止も重要である。

【０００５】従来、反射型ライトバルブ素子を用いた表
示装置としては、特開昭６４−５１７４号公報記載の装
置などが知られている。

【０００６】また、表示装置における反射型ライトバル
ブ素子の冷却関連技術としては、特開昭６２−２９４２
３０号公報に記載されたものが知られている。この技術
では、反射型ライトバルブ素子である液晶パネルの背面
に冷却装置が設けられている。

【０００７】また、表示装置における塵埃防止関連技術
としては、特開平７−１５２００９号公報記載のものが
知られている。この技術では、透過型のライトバルブ素
子である液晶パネルを密閉された空間内に置き、密閉空
間内の空気を循環させて液晶パネルの熱を放熱し、これ
をさらに密閉空間外へ逃がすというものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記特開昭６４−５１
７４号公報記載の装置では、ライトバルブ素子（ライト
バルブ手段（パネル））の冷却と、ライトバルブ素子付
近の塵埃防止については考慮されていない。つまり、前
述した過熱によって正常動作しなくなったり、スクリー
ン上に塵埃による影が生じてしまうことがある点等につ
いては十分に考慮されていない。

【０００９】また、特開昭６２−２９４２３０号公報に
記載されている技術でも、ライトバルブ素子付近の塵埃
防止について考慮されておらず、スクリーン上に塵埃に
よる影が生じてしまうことがある点につき十分に考慮さ
れていない。

【００１０】また、特開平７−１５２００９号公報記載
の技術では、密閉空間内の空気を介して冷却を行うもの
であるため、効率的な冷却は期待できず、光源光の強度
の増加によって加熱量が増加した場合などには、充分に
ライトバルブ素子を冷却できない。

【００１１】そこで、本発明は、ライトバルブ素子（パ
ネル）付近の塵埃防止と、該ライトバルブ素子の効率的
冷却を可能にする技術の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明では、パネル（ライトバルブ手段）の反射光に
基づき画像表示する表示装置であって、上記パネルに対
する入出射光路が形成される空間を有し、該空間の外側
に冷却用流体の流路が形成され、該流路内において該光
源部分よりも上流側の位置で該パネルの放熱部が冷却さ
れるようにした構成とする。

【００１３】かかる構成によれば、塵埃などの存在によ
り投影画像上に影などが発生するのを防止できるし、ま
た、パネル（ライトバルブ手段）の放熱・冷却も効率的
に行える。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用い説明す
る。

【００１５】まず、図１〜図４を用いて本発明の第１の
実施形態について説明する。

【００１６】図１は、表示装置の外観図である。

【００１７】図の表示装置１において、投射レンズ４の
一部は表示装置の外装匡体の外部に露出しており、この
投射レンズ４より、外部のスクリーンなどに映像が投射
される。また、前方には排気口１３が、側面後方には吸
気口１１が設けられており、吸気口１１から外気を取り
入れて装置内部を冷却後、暖まった空気を排気口１３か
ら装置外部へ排出する。

【００１８】図２は、図１の表示装置の側面のふたを取
り外したところを示している。図示のように、表示装置
１内部には映像表示機構が収められており、映像表示機
構は、ふた１６によって密閉された光学シャシ１５及び
光源部分２１、２２、２３などより構成されている。本
図の各部詳細については、図４を用いて後に述べる。

【００１９】図３は、図２における光学シャシ１５のふ
た１６を取り外した場合の構成を示している。光学シャ
シ１５の内部は、ふた１６が取り付けられることにより
外側と塵埃流入の点で遮断された空間となる。以下の実
施形態の説明では便宜上、この空間を「密閉空間」とい
い、遮断を「密閉」という。

【００２０】以下、この状態の表示装置１の断面を示す
図４を用い、各部の詳細につき説明する。

【００２１】図４に示すように、表示装置１の内部に
は、映像表示機構が収められている。この映像表示機構
は、光学シャシ１５と光源部分から構成されている。光
源部分から射出された光は、反射型ライトバルブ素子で
ある偏光型反射液晶パネル方式の液晶パネル３で反射さ
れ、投射レンズ４を経て装置１の外部へと進み、スクリ
ーン（図示せず）に投射される。光源部分は、電球２を
含み、該電球２からの光は、リフレクタ２１により集光
され、コンデンサレンズａ２２、コンデンサレンズｂ２
３を経てほぼ平行な光ビームとなり、光学シャシ１５内
へと進む。

【００２２】ここで、コンデンサレンズｂ２３を出た光
は、透明部材でできている入射カバーガラス２４を透過
して光学シャシ１５の内部に進む。この入射カバーガラ
ス２４は、光学シャシ１５の内部を密閉状態にするため
の隔壁の一部をなすように設けられている。

【００２３】光学シャシ１５の内部に入射した光は、液
晶パネル３の前に設けられたカバーガラス３３を透過
し、反射型のライトバルブ素子てある液晶パネル３で反
射される。カバーガラス３３は光学シャシ１５内部を密
閉する光学シャシ１５の隔壁の一部をなすように設けら
れている。液晶パネル３はカバーガラス３３に密着して
おり、カバーガラス３３と液晶パネル３の間には外部か
らの気体の侵入はないようになっている。

【００２４】液晶パネル３で反射された光は、再度、カ
バーガラス３３を透過し、投射レンズ４を通って外部に
投射される。投射レンズ４はやはり、光学シャシ１５内
部を密閉する光学シャシ１５の隔壁の一部をなすように
設けられている。

【００２５】光学系全体でみると、光軸のうち入射カバ
ーガラス２４からカバーガラス３３、カバーガラス３３
から投射レンズ４の区間は密閉空間５の内部にあり、外
部と遮断されている。そして、光路上、液晶パネル３の
前後は密閉空間となっているため、塵埃などが外部から
進入することがない。従って、液晶パネル３に表示され
る画像を投射する際には、投射レンズ４の焦点を液晶パ
ネル３に合わせることになるが、このとき、液晶パネル
３付近は密閉空間となっているため、焦点付近に塵埃な
どが進入せず投射す映像に影が生じることはない。

【００２６】ところで、液晶パネル３は、画像を構成す
る２次元的配列の画素（例えば、横１０２４画素、縦７
６８画素の合計７８６４３２画素など）に対応する２次
元的配列の液晶（セル）より成り、図示しない画像表示
回路により供給される画像信号に基づいて、各液晶のオ
ン／オフを選択的に制御することにより、光が液晶パネ
ル３で反射するか吸収されるかを画素毎に制御し、画像
を表示している。例えば、液晶がオフ状態のときに光が
反射していて、オン状態の時に光を吸収するような液晶
パネルを用いた場合には、画像の中で明るい部分に該当
する画素はオンさせ、暗い部分に相当する画素はオフさ
せる。このようにすることにより、２次元の映像を構成
する画素毎に光の反射と吸収とを選択的に制御し、液晶
パネル３の２次元面上に画像を表示する。そして、液晶
パネル３の表面に形成された画像は、投射レンズ４で外
部のスクリーン（図示せず）に拡大された画像として投
影される。

【００２７】ところで、液晶パネル３は、表示する画像
の内容により、入射する光を反射もしくは吸収する。吸
収した光は熱エネルギとなり、液晶パネルの温度を上昇
させる。また、反射する場合でもその全てが反射される
のではなく、一部は液晶パネル３に吸収されて熱エネル
ギとなる。発生エネルギが最大の場合は、画像の内容全
体が例えば黒の場合であり、入射した光のほとんど全て
が吸収される場合である。すなわち、液晶パネルの動作
温度範囲内で動作させるためには、パネル部に発生する
エネルギに見合った放熱対策が必要となる。

【００２８】本実施形態において、液晶パネル３に発生
した熱エネルギは、液晶パネル３の光の入出射面の裏面
側の放熱面に設けた冷却手段により放熱・冷却される。
すなわち、液晶パネル３の裏面には、放熱フィン３１が
取り付けられており、液晶パネル３に発生した熱は放熱
フィンへと伝えられる。この放熱フィン３１は、放熱フ
ァン６からの風によって冷却されている。放熱ファン６
には、吸入口１１から送られている外気が供給されてお
り、これにより、放熱フィン３１は、常に外気温度に近
い空気で冷却される。

【００２９】表示装置１全体としては、排出ファン７に
より吸入口１１から外気を取り入れて、排気口１４で排
出する構成となっており、常にパネル背面の冷却手段で
ある放熱ファン６及び放熱フィン３１付近には外気が供
給されている。

【００３０】また、液晶パネル付近の冷却に使用した空
気は、電球２の付近、すなわちリフレクタ２１及びコン
デンサレンズａ２２、コンデンサレンズｂ２３を冷却し
た後に排気ファン７により排気口１４から装置１外部へ
と送り出させる。このようにすることにより、装置内部
で発生する熱を装置外部へと排出することができる。

【００３１】このように、本第１実施形態では、液晶パ
ネル３の光学系に関わる部分は密閉空間内に収め、発生
する熱に関しては密閉空間外へ送り放熱するようにした
ため、液晶パネルの入出射面側での塵埃の防止と温度上
昇の防止との両効果が得られる。

【００３２】以下、本発明の第２の実施形態について説
明する。

【００３３】図５に、本第２実施形態に係る表示装置１
の構成を示す。

【００３４】図５は、図４と同様、表示装置１の断面を
表したものである。

【００３５】本実施形態が図４に示した第１実施形態と
異なるところは、反射型ライトバルブ手段である液晶パ
ネル３を直接密閉空間５内に面するように配置し、液晶
パネル３が光学シャシ１５の隔壁一部として、密閉空間
５の隔壁としての役割を果たすようにした点である。こ
の液晶パネル３の裏面の放熱面は密閉空間５の外側に面
しており、ここには冷却手段である放熱フィン３１が取
り付けてある。また、液晶パネル３の入出射面の画像表
示面側は密閉空間内にある。このようにすると、第１実
施形態の効果に加えて、隔壁部分の仕切り材のカバーガ
ラスなどが不要になり、装置構成を簡略化できる。

【００３６】以下、本発明の第３の実施形態について説
明する。

【００３７】図６に、本第３実施形態に係る表示装置１
の構成を示す。

【００３８】図６は、図４と同様、表示装置１の断面を
表したものである。

【００３９】本第３実施形態が、図４に示した第１実施
形態と異なるところは、反射型ライトバルブ手段である
液晶パネル３全体が光学シャシ１５の密閉空間内にあ
り、液晶パネル３裏面の放熱面と接続された放熱手段の
一部である放熱フィン３１が光学シャシ１５の隔壁一部
として、密閉空間５の隔壁としての役割を果たすように
した点である。このようにすることによっても、前記第
２実施形態と同様、装置の構成を第１実施形態に比べ簡
略化することができる。

【００４０】以下、本発明の第４の実施形態について説
明する。

【００４１】図７に、本第４実施形態に係る表示装置１
の構成を示す。

【００４２】図７は、図４と同様、表示装置１の断面を
表したものである。

【００４３】本実施形態が図４に示した第１実施形態と
異なるところは、反射型ライトバルブ手段である液晶パ
ネル３が密閉空間５を形成する光学シャシ１５に可撓性
のあるジャバラ３４を介して接続されている点である。
図８に、図７の液晶パネル３とジャバラ３４部分を拡大
して示す示したように、本実施形態では、ジャバラ３４
と液晶パネル３とが密閉空間５の隔壁の一部をなす。

【００４４】ここで、液晶パネル３は、正しく映像を投
射するように、その取り付け位置を、所定の反射角度と
位置に調整する必要がある場合がある。そして、このよ
うな場合に、本実施形態によれば、光学シャシ１５の密
閉空間を形成している壁部分と液晶パネル３との間にジ
ャバラ３４があるので、液晶パネル３の取り付け位置を
移動しても可撓性のジャバラが撓んだ状態で密閉空間を
維持する。

【００４５】このように調整が容易でしかも、該調整時
に光学シャシ内部に塵埃が入り込むのを防げる。

【００４６】以下、本発明の第５の実施形態について説
明する。

【００４７】図９に、本第５実施形態に係る表示装置の
構成を示す。

【００４８】図９は、図４と同様、表示装置１の断面を
表したものである。

【００４９】本第５実施形態は、反射型ライトバルブ手
段を映像の３原色に対応して３つ設け、また光路中に３
原色成分への分光・合成手段を設けることにより、カラ
ーの映像を投射することができるようにしたものであ
る。

【００５０】このような構成において、電球２から発生
した光は、リフレクタ２１、コンデンサレンズａ２２、
コンデンサレンズｂ２３を経ててほぼ平行な光となり、
入射カバーガラス２４を経て光学シャシ１５内部の密閉
空間５へと進む。密閉空間５内には、ダイクロイックミ
ラーＢ３６とダイクロイックミラーＲ３５があり、それ
ぞれ光の青色成分例えば波長の半値幅領域で４００〜５
００ｎｍ、赤色成分例えば半値幅領域で６００〜７００
ｎｍ、の光を反射し、それ以外の光を透過する。ダイク
ロイックミラーＢ３６により青色成分の光は反射して液
晶パネルＢ ３Ｂへと進む。残りの緑と赤色成分の光が
次のダイクロイックミラーＲ３５へと進む。ダイクロイ
ックミラーＲ３５では赤色成分の光が反射して液晶パネ
ルＲ３１Ｒへと進む。残りの緑成分の光、例えば５００
〜６００ｎｍの波長領域の光が液晶パネル３へと進む。

【００５１】反射型ライトバルブ手段である液晶パネル
から反射された光は、緑色成分の反射は液晶パネル３よ
り反射しダイクロイックミラーＲ３５へと進む。また、
赤色成分の反射は液晶パネルＲ ３Ｒより反射してダイ
クロイックミラーＲ３５へと進む。赤色成分の光は、ダ
イクロイックミラーＲ３５で再び反射して今度は投射レ
ンズ４に向かって進む。このダイクロイックミラーＲ３
５で緑成分の反射光と合成される。次に、青色成分の光
は、ダイクロイックミラーＢ ３６で再び反射して投射
レンズ４に向かって進む。このとき、先ほどの緑色成分
と赤色成分の光と合成される。このようにして、最終的
に投射レンズ４に入って、投射される光の成分は、青、
緑、赤の３原色成分が合成されたものとなる。

【００５２】このとき、３枚の液晶パネルでの反射角度
と距離、平行度などがずれていると、合成された画像に
色毎のずれを生じ、最終的に色ずれの起きた映像が投射
されることになってしまう。このため、液晶パネルの位
置を調整して色ずれを合わせる。それぞれの液晶パネル
と光学ユニット１５との間には、第４実施形態と同様に
可撓性のジャバラが取り付けられてあり、液晶パネルの
位置を調整した場合でも、ジャバラ部分が密閉空間を維
持する。

【００５３】３色を担当する反射型ライトバルブ手段で
ある液晶パネルは、各色成分毎の画像を表示する。ま
た、３つの液晶パネルそれぞれには、冷却手段が設けて
ある。青色成分を受け持つ、液晶パネルＢ ３Ｂには放
熱フィンＢ ３１Ｂが取り付けられており、さらに放熱
ファンＢ ６Ｂからの風があてられている。赤色成分を
受け持つ、液晶パネルＲ ３Ｒには、放熱フィンＲ ３
１Ｒが取り付けられており、さらに放熱ファンＲ ６Ｒ
からの風があてられている。また、緑色成分を受け持つ
液晶パネル３には、放熱フィン３１が取り付けられてお
り、さらに放熱ファン６からの風が当てられる。

【００５４】このように、３色成分それぞれに冷却手段
が設けてある。

【００５５】３色成分それぞれを担当している冷却手段
へは、吸入口１１からの風が送られ、熱交換後の暖めら
れた風は最終的に光源部分を冷却した後に排気ファン７
により排気口１４より装置１外部へと排出される。

【００５６】このように、３色成分の３枚のパネルを使
うカラーの投射装置であっても、密閉空間内の光学系と
密閉空間外の冷却手段とに液晶パネルを接続した構成に
できる。

【００５７】以下、本発明の第６の実施形態について説
明する。

【００５８】図１０に、本第６実施形態に係る表示装置
の構成を示す。

【００５９】図１０は、図４と同様、表示装置１の断面
を示したものである。

【００６０】本実施形態では、反射型ライトバルブ手段
である液晶パネルの周囲のみを密閉空間としている。こ
のようにすると、密閉空間を小さくでき、液晶パネル３
の取り付け位置の調整時には、密閉空間ごとそっくり移
動することにより容易に調整を行える。

【００６１】以下、本発明の第７の実施形態について説
明する。

【００６２】図１１に、本第７実施形態に係る映像表示
装置の構成を示す。

【００６３】図１１は、表示装置の断面を表した図であ
る。

【００６４】本第７実施形態に係る表示装置は、外部の
スクリーンなどに映像を投射するのではなく、装置の一
部としてスクリーンを具備した表示装置に、前記第１〜
第６実施形態に係る表示装置の構成を適用したものであ
る。

【００６５】図１１において、光学シャシ１５は背面投
写型表示装置１´内部に取り付けられている。光学シャ
シ１５の内部は先に図１〜図９で示したものと同様であ
り、密閉空間となっている。光学シャシ１５の投射レン
ズ４から投射された映像は、ミラー１７、ミラー１８、
スクリーン１９の順に進み表示される。なお、図１１で
は、光源の図示を省略している。

【００６６】このような、背面投写型表示装置として構
成しても、前記第１〜第６実施形態において説明したと
同様な効果がある。

【００６７】以下、本発明の第８の実施形態について説
明する。

【００６８】図１２に、第８実施形態に係る表示装置の
構成を示す。

【００６９】図１２は、図４と同様、表示装置の断面を
示したものである。

【００７０】本第８実施形態が、図４に示した第１実施
形態と異なる点は、反射型ライトバルブ手段である液晶
パネル３が密閉空間５内部にあり、かつ裏面の放熱面側
が光学シャシ１５の壁面に直接接続されている点であ
る。このようにすると、光学シャシ１５の壁面を冷却手
段として使用することができ、光学シャシ１５の外側を
放熱ファン６のような手段を用いて冷却することによ
り、液晶パネル３を冷却することが可能となる。ただ
し、この場合、光学シャシ１５の壁は、金属などの熱伝
導性ある材料で形成するようにする。

【００７１】以上、本発明に係る映像表示装置の実施形
態について説明した。

【００７２】なお、以上の説明では、反射型ライトバル
ブ手段として、偏光型反射液晶パネル方式の液晶パネル
を用いるとして説明したが、他の形態のライトバルブ素
子、例えば散乱型反射液晶パネル方式、マイクロミラー
（微少鏡駆動）方式、レーザ液晶書き込み方式などによ
る反射型ライトバルブ手段も同様に用いることができ、
同様の効果が得られる。

【００７３】また、以上の説明では、光学系に屈折レン
ズを用いるものとしたが、屈折レンズ以外の光学素子、
例えば反射鏡レンズや、あるいは屈折レンズと反射鏡レ
ンズの組み合わせなどを用いるようにしてもよい。

【００７４】また、映像表示機構部分（映像表示装置の
外装匡体内部の部分）もしくは光学シャシ部分のみを建
物などに直接組み込むような場合、その外装部分が建物
と一体となるようにしても同様な効果が得られる。

【００７５】また、前記第４実施形態では、液晶パネル
と光学シャシとの間をつなぐ可撓性部材として、ジャバ
ラ構造のものを用いるものとして説明したが、他の塵埃
を通さない可撓性部材、例えばスポンジフォームなどで
を用いてもよく、この場合も同様な効果が得られる。す
なわち、以上の実施形態においては密閉空間５は塵埃に
対して密閉状態であればよいが、本発明の範囲はこれに
限定されない。

【００７６】以上、説明した実施形態では、反射型ライ
トバルブ素子の入出射面側を塵埃に対して密閉（保護）
された空間におき、入出射面の裏面側の放熱面を密閉空
間外の冷却手段に接続したため、反射型ライトバルブ手
段に発生する熱を効率よく冷却することができ、さらに
密閉空間外部からの塵埃の進入を防止できる。また、さ
らに、可撓性部材でライトバルブ素子と光学シャシとの
間をつなぐことにより、密閉空間を壊すことなく、ライ
トバルブ素子の取り付け位置の調整を行うことができ
る。

【００７７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ライトバ
ルブ素子（パネル）付近の塵埃防止と、該ライトバルブ
素子の効率的冷却を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る表示装置の外観を
示す図である。

【図２】本発明の第１実施形態に係る表示装置の内部構
成を示す斜視図である。

【図３】本発明の第１実施形態に係る表示装置の光学シ
ャシの内部構成を示す斜視図である。

【図４】本発明の第１実施形態に係る表示装置の構成を
示す断面図である。

【図５】本発明の第２実施形態に係る表示装置の構成を
示す断面図である。

【図６】本発明の第３実施形態に係る表示装置の構成を
示す断面図である。

【図７】本発明の第４実施形態に係る表示装置の構成を
示す断面図である。

【図８】本発明の第４実施形態に係る表示装置の液晶パ
ネル取り付け部分の拡大断面図である。

【図９】本発明の第５実施形態に係る表示装置の構成を
示す断面図である。

【図１０】本発明の第６実施形態に係る表示装置の構成
を示す断面図である。

【図１１】本発明の第７実施形態に係る表示装置の構成
を示す断面図である。

【図１２】本発明の第８実施形態に係る表示装置の構成
を示す断面図である。

【符号の説明】

１…表示装置、 ３…液晶パネル、 ４…投射レンズ、 ５…密閉空間、 １５…光学シャシ、 ２１…光源部分、 ２２、２３…コンデンサレンズ、 ２４…入射カバーガラス、 ３１…放熱フィン、 ３４…ジャバラ。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｆ 9/00 ３０４ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３０４Ｂ (72)発明者 布施 健二 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所マルチメディアシステム開 発本部内 (72)発明者 沼田 徹 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所マルチメディアシステム開 発本部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パネルの反射光に基づき画像表示する表示
   装置であって、 上記パネルに対する入出射光路が形成される空間を有
   し、該空間の外側に冷却用流体の流路が形成され、該流
   路内において該光源部分よりも上流側の位置で該パネル
   の放熱部が冷却されるようにしたことを特徴とする表示
   装置。