JP2005202330A

JP2005202330A - 電気光学装置及び電気光学装置用外装ケース

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Publication number: JP2005202330A
Application number: JP2004011041A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Miyashita; 智明宮下
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-01-19
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2024-01-19
Also published as: JP4507607B2

Abstract

【課題】簡便で、しかも効率よい電気光学パネルの冷却を行う。
【解決手段】
表示面より表示像が投射される電気光学パネルを外装するための電気光学装置用外装ケースにおいて、表示面が露出されるように電気光学パネルを収容可能な本体部と、該本体部内の熱を外部へ伝導させる管状の熱伝導手段を、本体部に接触させた状態で保持するための保持手段とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば液晶プロジェクタ等の投射型表示装置或いはそのライトバイブとして用いられ、外装ケースに外装された電気光学パネルを備えた電気光学装置、及び、該電気光学パネル用の外装ケースに関する。

この種の電気光学装置はライトバルブとして電気光学パネルを備え、電気光学パネルにおいて光源からの光を変調し、表示像として投射するプロジェクタを構成する。電気光学パネルは、適当な外装ケースに収容されてなり、プロジェクタを構成する筐体内に設置される。また、電気光学装置における投射光は非常に強く、光の吸収などで発熱することによる電気光学パネルの劣化等を防止するため、一般には電気光学パネルや光源を空冷する機構が筐体内に設けられる。

例えば特許文献１には、送風ファンに送り出される空気により液晶パネルを冷却すると共に、液晶パネルの裏面に表示パネル冷却器を取り付ける技術が記載されている。表示パネル冷却器は、液晶パネルの表示画面よりも大きい枠体と透明板とで構成された密閉箱状の本体内にエチレングリコール水溶液等の冷却液を充填したものであり、冷却液内には、一端に空冷フィンを有するヒートパイプの他端が差し込まれている。

特開平７−１６８１７９号公報

しかしながら、一般に空冷方式においては、送風に伴って筐体内の塵芥が舞い上がり、電気光学パネルの表示面に付着して、拡大投射された画像上に像を結ぶことによって表示品質を低下させるという問題がある。また、特許文献１に記載された液晶プロジェクタでは、表示パネル冷却器を液晶パネルに密着固定することで構造上及び製造工程上の煩雑さが増す。そのうえ、表示パネル冷却器は、液晶パネルの透過光の光路上に配置されるため、必然的に表示像の輝度が低下し、高精細な表示が難しくなる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡便で、しかも効率よい電気光学パネルの冷却を可能とする電気光学装置及び電気光学装置用外装ケースを提供することを課題とする。

本発明の電気光学装置用外装ケースは上記課題を解決するために、表示面より表示像が投射される電気光学パネルを外装するための電気光学装置用外装ケースであって、前記表示面が露出されるように前記電気光学パネルを収容可能な本体部と、該本体部内の熱を外部へ伝導させる線形状の熱伝導手段を、前記本体部に接触させた状態で保持するための保持手段とを備えている。

本発明の電気光学装置用外装ケースによれば、本体部内に電気光学パネルが収容されると共に、保持手段が、本体部に熱伝導手段を接触させつつ保持する。電気光学パネルは、例えばプロジェクタのライトバルブとして表示像を投射し、駆動中に投射光等による熱を受けるが、この熱は、本体部を介して熱伝導手段に伝導され、本体部内の電気光学パネルからは取り除かれる。即ち、本発明の外装ケースは、電気光学パネルを保護する機能や所定位置に取り付ける補助具としての機能に加え、その冷却機能を兼ね備えている。

よって、電気光学パネルの冷却を簡便な構成で行うことが可能である。加えて、この外装ケースに電気光学パネルを収容して冷却することで、電気光学装置内部を空冷する必要がない場合には、通風させることで巻き起こる塵芥が電気光学パネルの表示面に付着して表示品位に悪影響をもたらすのを回避することができる。

ここでいう「熱伝導手段」は、所謂ヒートパイプとして内部に水や減圧空気等の冷媒を流動させるものであってもよいし、内部にこうした流体を特に流動させないものであってもよい。後者の場合は必ずしも内部が中空の状態でなくともよく、熱伝導性に優れた棒状部材として構成されてもよい。また、その形状は線形状である他は特に制限されず、例えば断面が円形状や多角形状であってよく、外表に熱を放散するためのフィン等を有していてもよい。更に、この熱伝導手段は本体部に接触するが、その接触形態はどのようなものであってもよく、例えば、本体部内を貫通する、或いは本体部内に一端を差し込む、その少なくとも一部を本体部表面に密着する場合などがある。従って、保持手段の具体的形態としては、例えば、熱伝導手段を貫通させる貫通孔或いは熱伝導手段を挿入するための穴であったり、熱伝導手段の一部が嵌まり込む溝であったり、熱伝導手段を本体部に押し付けるようにして保持するツメである場合等が挙げられる。

このようにして外装ケースが積極的に冷却されることで、その内部の電気光学パネルを効率よく冷却することが可能である。尚、熱伝導手段と本体部との接触面積はできるだけ大きい方が、熱伝導効率が高くなるために好ましく、そのためには、熱伝導手段の形状や本体部における接触部位、そして保持手段の構造等を総合的に勘案する必要がある。

また、電気光学パネルは、表示面を露出するように本体部内に収容される。ここで「表示面が露出されている」とは、当該電気光学パネルが透過型のライトバルブとして機能する場合には、パネルの表面及び裏面の両者が表示面として露出されていることを意味する。一方、電気光学パネルが反射型である場合には、パネルの一面が表示面として露出されることになる。このような構成により、熱伝送手段や保持手段も表示面を覆うことがないので、この場合の電気光学パネルは、明るい表示像を投射することができる。

従って、本発明の電気光学装置用外装ケースは、電気光学装置の表示品位を低下させることなく、簡便でしかも効率よく電気光学パネルを冷却することが可能である。

本発明の電気光学装置用外装ケースの一態様では、前記保持手段は、前記熱伝導手段を前記表示面の周縁の少なくとも一部に沿うように保持する。

この態様では、熱伝導手段は表示面の周縁に沿って配置されることになるので、熱伝導手段が電気光学パネルの表示面を遮ることが確実に回避される。

本発明の電気光学装置用外装ケースの他の態様では、前記保持手段は、前記本体部における溝又は開口を規定する内壁面として、前記本体部と一体的に形成されている。

この態様では、本体部に形成した溝又は開口に熱伝導手段が保持される。即ち、熱伝導手段は、保持手段であると同時に本体部の一部をなす溝部又は開口部に、嵌め込まれたり、差し込まれたりすることにより、密着した状態となる。そのため、熱伝導手段と本体部との接触面積を大きくすることができ、簡易な構成で、高い冷却効率を達成することが可能である。

この保持手段が溝又は開口を規定する内壁面として本体部に一体的に形成されている態様では、前記本体部は、前記保持手段の少なくとも一部を含む断面において分割された着脱可能な複数の部分からなるようにしてもよい。

この場合の本体部は、保持手段として溝或いは開口を規定する内壁面の一部を有する各部分に分割されている。そこで、これら各部分を組み立てる際に、各部分における内壁面同士の間に熱伝導手段を挟み込むようにすれば、容易に熱伝導手段を保持することが可能である。また、このような保持方法により、熱伝導手段を内壁面にしっかりと密着させることができる。

本発明の電気光学装置用外装ケースの他の態様では、前記保持手段は、前記本体部と前記熱伝導手段との間隙に配置されており、大気よりも熱伝導性に優れた粘性又は可塑性物質を含む。

この態様によれば、典型的には微小な間隙である、本体部と熱伝導手段との間隙には、粘性物質として例えば、グリース等の粘性の高い液状物質が塗布されていたり、可塑性物質として例えば、樹脂等の固体状物質が挿入されていたりする。そして、このような粘性又は可塑性物質は、大気より熱伝導性に優れているので、比較的容易にして、本体部から熱伝導手段への熱伝導を高めることができ、よって当該外装ケースにおける放熱効率或いは冷却効率を高めることができる。但し、本体部と熱伝導手段との間隙を微小な間隙とすれば、このような粘性又は可塑性物質は存在せずとも、十分な放熱効率或いは冷却効率を得ることは可能である。

本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置用外装ケース（但し、その各種態様を含む）と、前記電気光学パネルとを備える。

本発明の電気光学装置によれば、上述した本発明の電気光学装置用外装ケースに外装された電気光学パネルを具備してなるので、表示品位を低下させることなく、簡便な構成でしかも効率よく電気光学パネルを冷却することを可能とする。

本発明の電気光学装置の一態様では、前記熱伝導手段と、前記熱伝導手段内に流体を流動させる流動手段を更に備える。

この態様では、本発明の電気光学装置用外装ケースに熱伝導手段が取り付けられると共に、流動手段によって熱伝導手段内を流体が流動することによって、当該外装ケースの熱伝導手段を介した放熱が積極的に行われ、効率よく電気光学パネルを冷却することができる。尚、ここでいう「流動手段」とは、熱伝導手段内の流体を流動させるための直接的又は間接的な原動力を発生させるための機構を指す。流動手段は、例えば、熱伝導手段における前記保持手段により保持された部分から離れた部分で放熱することで、流体を熱伝導手段内で対流させる構成としてもよいし、これに代えて又は加えてポンプ等により強制的に流体を流動させる構成としてもよい。

本発明のこのような作用及び他の利得は、次に説明する実施形態から明らかにされる。

本発明の実施形態について図を参照して説明する。

（液晶プロジェクタの概要）
まず、図１を参照し、本実施形態に係る投射型液晶装置の主な構成について説明する。図１における液晶プロジェクタ１１００は、夫々ＲＧＢ用の液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂの３枚を用いた複板式カラープロジェクタとして構築されている。

液晶プロジェクタ１１００では、メタルハライドランプ等の白色光源のランプユニット１１０２から投射光が発せられると、３枚のミラー１１０６及び２枚のダイクロイックミラー１１０８によって、ＲＧＢの３原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ及びＢに分けられ、各色に対応する液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂに夫々導かれる。この際特にＢ光は、長い光路による光損失を防ぐために、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３及び出射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介して導かれる。そして、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂにより夫々変調された３原色に対応する光成分は、ダイクロイックプリズム１１１２により合成された後、投射レンズ１１１４を介してスクリーン１１２０にカラー映像として投射される。尚、以下の説明では、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂを各別なく指し示す場合には、液晶ライトバルブ１００と記すことにする。また、ここでは、液晶プロジェクタ１１００、並びに液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂが共に、本発明の「電気光学装置」の一具体例に相当している。

以上説明した構成においては、強力な光源たるランプユニット１１０２からの投射光により、液晶ライトバルブ１００において温度が上昇する。この際、過度に温度が上昇すると、液晶ライトバルブ１００内の液晶が劣化したり、光源光のむらによる部分的な液晶パネルの加熱によるホットスポットの出現により透過率にムラが生じたりする。そこで、本実施形態では特に、液晶ライトバルブ１００を以下のように構成し、その温度上昇を効率的に抑制する。

（液晶ライトバルブの構成）
次に、図２から図５を参照して、液晶ライトバルブ１００の構成について説明する。図２は、液晶ライトバルブ１００の構成を示す斜視図、図３はその分解斜視図、図４及び図５はヒートパイプ６の経路を説明するための図である。尚、図５は、液晶ライトバルブが付設されたダイクロイックプリズム１１１２を底面から見た状態を表している。

図２に示したように、液晶ライトバルブ１００は、外装ケース２内に液晶パネル１１０が収められたものである。液晶パネル１１０は、例えば一般的な構成の液晶パネルを用いてよく、表示面１０ａの対向面に入射する光を透過させることで、表示面１０ａから表示像を投射するように構成されている。液晶パネル１１０は、例えば表示面１０ａの周辺に図示しない駆動回路や外部回路接続端子を備えており、外装ケース２に単体で収容されてもよいし、反射防止板や偏光板、位相差板といった光学要素と重ね合わせられたうえで収容されてもよい。

外装ケース２の内部は、内部中央に設けられた外枠３から表示面１０ａをちょうど露出させるように、液晶パネル１１０をその周縁に接触して所定位置に固定する構成となっており、更に、表示面１０ａの両側縁に沿う領域に、本発明の「保持手段」の一例たる貫通孔４及び５が形成されている。そして、貫通孔４及び５には、本発明の「熱伝導手段」の一例たるヒートパイプ６が夫々挿入されている。貫通孔４及び５の内径は、ヒートパイプ６の外径に応じた大きさに設計され、ヒートパイプ６は、貫通孔４及び５の内壁面に密着した状態で、貫通孔４及び５に保持される。

このような構成により、ヒートパイプ６が表示面１０ａ及びその対向面を覆うことが回避されていることから、この場合の液晶パネル１１０は、明るい表示像を投射することができる。

また、図３に示したように、外装ケース２は貫通孔４及び５に沿った各断面において、着脱可能なケース部品２Ａ、２Ｂ及び２Ｃに分割されている。即ち、貫通孔４の内壁面は溝部４Ａ及び４Ｂに分割され、貫通孔５の内壁面は溝部５Ａ及び５Ｂに分割されており、各溝部が図示したようにケース部品２Ａ、２Ｂ及び２Ｃの夫々に対して形成されている。そして、外装ケース２は、溝部４Ａと溝部４Ｂの間、及び溝部５Ａと溝部５Ｂの間の夫々にヒートパイプ６を挟み込んで、ケース部品２Ａ、２Ｂ及び２Ｃを組み立てることにより構成される。その際、ケース部品２Ａ、２Ｂ及び２Ｃ同士は、例えば、接着剤により接合したり、ねじ止め、引っかけ止め、或いはフック止め等により接合したりすることができる。また、これらケース部品２Ａ、２Ｂ及び２Ｃ同士をかしめたり、溝部４Ａ、４Ｂ及び５Ａ、５Ｂの内壁面にグリースを塗布したりすることによって、ヒートパイプ６を貫通孔４及び５の内壁面にしっかりと密着させることができる。更に、このように接着材やグリース等でしっかり密着させることで、外装ケース２とヒートパイプ６との間における熱伝導性を高めることも可能となり、冷却効率を高められる。この際、熱伝導性の高い接着剤やグリースを用いることがより好ましい。この観点からは、外装ケース２が、部品２Ａ、２Ｂ及び２Ｃに分割されない型式の場合にも、ヒートパイプ６と外装ケース２の貫通穴４及び５の間隙に、熱伝導性に優れたグリースや樹脂等を塗るとよい。

このように、外装ケース２は、ヒートパイプ６を容易に保持すると共に貫通孔４及び５の内壁面にしっかりと密着させることが可能となっている。即ち、外装ケース２は、液晶パネル１１０を保護する機能や所定位置に取り付ける補助具としての機能に加え、液晶パネル１１０を冷却する機能を兼ね備えている。よって、液晶プロジェクタ１１００では、液晶パネル１１０を冷却するための部材を別途備えずともよく、簡便な構成で液晶パネル１１０の冷却を行うことが可能である。また、このような構成により、ヒートパイプ６と外装ケース２本体との接触面積を大きくすることができ、高い冷却効率を達成することが可能である。

ヒートパイプ６は、どのように引き回されていても構わないが、例えば図４のように、貫通孔４及び５の一方から他方へと連続的に貫通するものとしてもよい。この場合に、ヒートパイプ６のうち貫通孔４と貫通孔５とを連結させる部分は、完全に外装ケース６の表面に露出させてもよいし、この部分の外装ケース６表面における通過位置に溝を設け、外装ケース６に対する接触面積を大きくするようにしてもよい。

また、本実施形態の液晶プロジェクタ１１００は、図４及び図５に矢印で示したように、ヒートパイプ６内に冷媒としての水などの液体を流動させるように構成されている。具体的には、例えば図５のように、ヒートパイプ６は液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂの各々を廻るように引き回され、その両端が電動ポンプ２００に接続されている。尚、ここでは、ダイクロイックプリズム１１１２の底面いっぱいにヒートパイプ６を蛇行させることで、ヒートパイプ６による放熱面積を稼ぐようにしている。

このような液晶プロジェクタ１１００では、電動ポンプ２００によってヒートパイプ６内の水は強制的に循環し、各液晶ライトバルブ１００の外装ケース２が水冷される。そのため、外装ケース２内では、駆動中に投射光等に起因して生じた熱がヒートパイプ６を通じて外部に放出され、液晶パネル１１０の温度上昇が効率的に抑制される。また、外装ケース２の冷却効果により、液晶プロジェクタ１１００内を空冷する必要がない場合には、通風させることで巻き上がる塵芥が表示面１０ａに付着して表示品位に悪影響をもたらすのを回避することができる。

このように本実施形態では、外装ケース２を利用して液晶パネル１１０を水冷する構成としてので、液晶パネル１１０の冷却を簡便な構成で行うことが可能である。

また、外装ケース２は、内部の液晶パネル１１０の表示面１０ａの周縁に沿った位置に貫通孔４及び５を備えるようにしたので、表示面１０ａ及びその対向面における投射光の光路が遮られるのが回避され、液晶パネル１１０は明るい表示像を投射することができる。よって、液晶プロジェクタ１１００は、高い表示品質を維持することができる。

また、外装ケース２は、貫通孔４及び５にヒートパイプ６を密着させて保持する構成としたので、ヒートパイプ６と外装ケース２の本体との接触面積が大きく確保され、高い冷却効率を達成することが可能である。

更に、外装ケース２は、着脱可能なケース部品２Ａ〜２Ｃに分割されているものとしたので、ヒートパイプ６の保持を容易に行うことが可能である。同時に、このような構成の外装ケース２はヒートパイプ６を確実に密着させることが可能である。

また、本実施形態ではヒートパイプ６内の水を電動ポンプ２００により循環させるようにしたので、外装ケース２が積極的に冷却され、その内部の液晶パネル１１０を効率よく冷却することが可能である。

（変形例）
実施形態では、外装ケース２に貫通孔４及び５を設けるようにしたが、貫通孔の位置や形状、個数等は上記実施形態に限定されず、任意の変形が可能である。そのような変形の具体例を図６に示す。図６（Ａ）に示した外装ケース２１では、収容する液晶パネルの表示面１０ａの３辺に沿うようにして、貫通孔７が形成されている。また、図６（Ｂ）に示した外装ケース２２では、収容する液晶パネルの表示面１０ａの周縁の殆ど全体に沿った貫通孔８が形成されている。このような貫通孔７及び８に通されるヒートパイプ６７及び６８は、実施形態のヒートパイプ６に比べて外装ケース２との接触面積が大きく、冷却効果がより大きくなると考えられる。尚、ヒートパイプ６７及び６８が折れ曲がった形状をしているため、外装ケース２１及び２２は、その厚み方向において着脱可能な２つの部分から構成されるとよい。更に、これらの変形例では、貫通孔７又は８が少なくとも部分的に、ヒートパイプの内部の管状空間と同様に、冷媒の流路とされているように構成することも可能である。この場合例えば、ヒートパイプは、貫通孔７又は８の入口部及び出口部に気密に接続されればよい。或いは、ヒートパイプは、貫通孔７又は８の一部において途切れており、そのヒートパイプが途切れた部分で、貫通孔７又は８が冷媒の流路とされていてもよい。また例えば、ヒートパイプが、貫通穴７又は８の直線部分の一部のみに気密に差し込まれる構成を採ることも可能である。

また、ヒートパイプは、外装ケースを必ず貫通せずともよく、その内部に一端が差し込まれるだけでもよい。更に、ヒートパイプは、実施形態のように引き回されずともよく、例えば、棒状のヒートパイプが実施形態における貫通孔４及び５の各々に挿入されているようにしてもよい。加えて、ヒートパイプは、内部に管状空間を有するものでなくてもよく、熱伝導性に優れた棒状部材から構成されてもよい。

尚、上記実施形態では、液晶パネル１１０は専ら外装ケース２とヒートパイプ６により水冷されるものとしたが、補助的な冷却手段としてファンを併用し、空冷することも可能である。この場合は、所謂微風運転でも高い冷却効果が得られるため、風量の低減によって塵芥の巻き上げを押さえ、その表示品質への悪影響を抑えることが可能である。このようなファンで、専らヒートパイプ６における外装ケース２から離間した放熱用部分、例えば、冷却フィンを備えたヒートパイプ部分や総面積が広い蛇行部分などを、冷却する構成を採ることも可能である。

また、本発明の電気光学装置は、投射型だけでなく反射型のプロジェクタにも適用可能であり、更に、例えばライトバルブとして用いられ、駆動時に発熱する電気光学パネルを備えたテレビジョン受像機等の各種表示装置に対して広く適用可能である。また、そのような電気光学装置は、液晶装置だけでなく、DMD（Digital Micromirror Device）を利用した表示装置や、電気泳動装置、電子放出素子を利用した表示装置（Field Emission Display及びSurface-Conduction Electron-Emitter Display）等であってもよい。

本発明は、上述した実施形態及び変形例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置及び電気光学装置用外装ケースもまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

液晶プロジェクタの全体構成を示す平面図である。液晶ライトバルブの斜視図である。図２の分解構成図である。ヒートパイプの経路を説明するための図である。ヒートパイプの経路を説明するための図である。外装ケースの変形例を表す図である。

符号の説明

２…外装ケース、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…ケース部品、３…外枠、４、５…貫通孔、４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂ…溝部、６…ヒートパイプ、１００（１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ）…液晶ライトバルブ、１１０…液晶パネル、１０ａ…表示面、２００…電動ポンプ、１１１２…ダイクロイックプリズム、１１００…液晶プロジェクタ。

Claims

表示面より表示像が投射される電気光学パネルを外装するための電気光学装置用外装ケースであって、
前記表示面が露出されるように前記電気光学パネルを収容可能な本体部と、
該本体部内の熱を外部へ伝導させる線形状の熱伝導手段を、前記本体部に接触させた状態で保持するための保持手段と
を備えていることを特徴とする電気光学装置用外装ケース。
前記保持手段は、前記熱伝導手段を前記表示面の周縁の少なくとも一部に沿うように保持することを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置用外装ケース。
前記保持手段は、前記本体部における溝又は開口を規定する内壁面として、前記本体部と一体的に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置用外装ケース。
前記本体部は、前記保持手段の少なくとも一部を含む断面において分割された着脱可能な複数の部分からなることを特徴とする請求項３に記載の電気光学装置用外装ケース。
前記保持手段は、前記本体部と前記熱伝導手段との間隙に配置されており、大気よりも熱伝導性に優れた粘性又は可塑性物質を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電気光学装置用外装ケース。
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電気光学装置用外装ケースと、前記電気光学パネルとを備えることを特徴とする電気光学装置。
前記熱伝導手段と、前記熱伝導手段内に流体を流動させる流動手段を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の電気光学装置。