JP2008039835A - 液晶プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】付着ダストを低減させるために光学系を密閉した構造で、かつ、冷却液を使用しない簡単な構造で、さらに、効率的な放熱により温度上昇の低減が可能な放熱構造を提供する。
【解決手段】光源からの光を３原色の光線に分離し、入力された映像信号に対応して、入射した光線を光変調する光学ユニット４を備えた液晶プロジェクタにおいて、対向する面に透明な窓を備えた密閉容器４ａと、偏光板１ｂを保持した金属フレーム１ａに放熱部１ｃが設けられた偏光フレームユニット１と、液晶パネル２ｂを保持した金属フレーム２ａに放熱部２ｃが設けられた液晶フレームユニット３と、偏光板３ｂを保持した金属フレーム３ａに放熱部３ｃが設けられた偏光フレームユニット３とで光学ユニット４を構成し、放熱部１ｃ，２ｃ，３ｃが密閉容器４ａの外に、偏光板１ｂ，３ｂと液晶パネル２ｂとが密閉容器内４ａに、それぞれ配置される構造にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶プロジェクタに係わり、より詳細には、塵埃の混入を低減させるために密閉構造とした光学系の放熱構造に関する。

従来、液晶プロジェクタの光学系の構造は、例えば図５に示すブロック構成になっている。

この液晶プロジェクタには、液晶画素がマトリクス状に設けられた液晶パネル２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂと、その前後に偏光手段２２Ｒと２３Ｒ、２２Ｇと２３Ｇ、２２Ｂと２３Ｂが設けられている。そしてこれらの液晶パネル２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂに、例えば入力端子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂからの３原色の映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が供給されることによって、これらの信号に応じて各液晶画素を通過する光線の偏光軸が変化され、偏光手段２２Ｒと２３Ｒ、２２Ｇと２３Ｇ、２２Ｂと２３Ｂ間で明暗の画像が形成されるものである。

また、この液晶プロジェクタには、例えば放電式のランプからなる光源装置２８が設けられている。この光源装置２８で発生される光線がインテグレータレンズ２７を通過した後、光線のＳ偏光成分とＰ偏光成分をどちらか一方の偏光成分に変換する偏光変換素子２６に入射される。

そしてこれらの偏光変換素子２６を通過した光線が、赤色の光線を分離するダイクロイックミラー１１Ｒに入射され、このダイクロイックミラー１１Ｒからの赤色の反射光線がミラー１２Ｒで反射されて赤の原色信号（Ｒ）で制御される液晶パネル２１Ｒに入射する。そしてこの液晶パネル２１Ｒでは、入射された光線の偏光軸が原色信号（Ｒ）に応じて変化され、この偏光軸の変化が偏光手段２２Ｒと２３Ｒ間での明暗に変換されて、原色信号（Ｒ）に対応する映像光が形成される。

また、ダイクロイックミラー１１Ｒを透過した光線を緑色と青色の光線に分離するダイクロイックミラー１１Ｇに入射され、このダイクロイックミラー１１Ｇからの緑色の反射光線が緑の原色信号（Ｇ）で制御される液晶パネル２１Ｇに入射する。そしてこの液晶パネル２１Ｇでは、入射された光線の偏光軸が原色信号（Ｇ）に応じて変化され、この偏光軸の変化が偏光手段２２Ｇと２３Ｇ間での明暗に変換されて、原色信号（Ｇ）に対応する映像光が形成される。

また、ダイクロイックミラー１１Ｇを透過した青色の光線が全反射ミラー１２ａ、及び全反射ミラー１２ｂで反射されて青の原色信号（Ｂ）で制御される液晶パネル２１Ｂに入射する。そしてこの液晶パネル２１Ｂでは、入射された光線の偏光軸が原色信号（Ｂ）に応じて変化され、この偏光軸の変化が偏光手段２２Ｂと２３Ｂ間での明暗に変換されて、原色信号（Ｂ）に対応する映像光が形成される。このようにしてそれぞれ原色信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に応じて変調された映像光が形成される。

さらに液晶パネル２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂで形成された原色信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の映像光がダイクロイッククロスプリズム１３に入射されて、これらの映像光が合成される。そしてこの合成された映像光が投射レンズ１４を通じてスクリーン（図示せず）に投射される。このようにして、例えば入力端子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂに供給される赤、緑、青の３色の原色信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に応じた映像光が液晶パネル２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂで形成され、この形成された映像光が合成されてスクリーンに投射される。

ところで、このような液晶プロジェクタは、離れた映写面に比較的大きな画面で映写するため、光源装置２８には非常に明るい光が求められる。このため、高圧水銀ランプやキセノンランプなどの高圧放電灯が使用されている。ところが、このような明るい光が液晶パネルや偏光手段である偏光板に照射されると、これらの素子が非常に高温になるという特性がある。

液晶パネルや偏光板は、通常、その周縁部をフレームによって保持された状態で使用される。フレームは、例えば樹脂などから形成されており、ガラス基板などを用いて構成される液晶パネルの周縁部を保護するとともに、液晶パネルを所定の位置に固定するために用いられる。

このような液晶パネルに連続的に強い光線が照射されると、液晶パネルではかなり大きな発熱が生じ、パネルの表面温度は、例えば無風であれば１２０℃前後にまで達する。このことによって、液晶配向膜が劣化し、コントラストの低下、表示ムラの発生による映像の品質の低下や、液晶の寿命が短くなるというような問題が生じる。

また、液晶パネルを使用して投影画像表示するために、入射側および出射側に偏光板を設置するが、特にツイステッドネマテック（以下「ＴＮ」ともいう。）液晶を使用した際、互いの偏光板の偏光軸は９０°回転して画像表示を行うことになる。一般に、偏光板は高分子フィルムを基本としており、直視用の液晶パネルでは直接接着されている。しかし、偏光板の接着によりプロジェクタ用の液晶パネルが高温になるので、パネルに直接接着することができないのが現状である。

例えば、画素電極およびＴＦＴ（薄膜トランジスタ）などのスイッチング素子が形成された駆動用透明基板に、偏光板を接着した場合を考えると、黒表示をした場合には、光が直接、偏光板に吸収される。特に出射側においては、液晶パネルに接着された偏光板の遮光による発熱が顕著となる。その光吸収により偏光板の温度は急激に上昇し、この熱拡散で液晶パネル全体が熱せられてしまい、スイッチング素子や液晶層の最適動作条件から大きくずれが生じて、かえって表示品位を低下させるおそれがある。

同時に、パネル内の画素遮光部による温度上昇が起きるので、パネル自体も加熱され、その相乗効果により、偏光フィルムを用いている偏光板自体も劣化し表示品位の低下を招く。したがって、現在では、偏光板を液晶パネル基板から離れた位置に設置し、その間に空気が存在するように設置し、冷却ファンで空冷する例が多い。

図６はこの空冷式の冷却構造を示すＧ光路（緑色だけの光線の光路）に配置された光学系構造の断面図である。光の進行方向に従って、コンンデンサーレンズ２０、偏光板２２Ｇ、液晶パネル２１Ｇ、偏光板２３Ｇが順次配列されている。また、光の進行方向と直角となる方向に送風する冷却ファン３０が配設されており、各光学系の素子間に空気を送風して各素子を冷却する構造になっている。なお、各素子が固定された金具からなる枠状のフレーム、及びこのフレームが固定される樹脂製の光学ユニットケースが存在するが、図示を省略している。

なお、偏光板２２Ｇや偏光板２３Ｇは、それぞれガラス基板２２ａに偏光フィルム２２ｂを貼り付けた構造になっており、また、液晶パネル２１Ｇは、ガラス基板２１ａ上に液晶を制御するトランジスタや駆動回路からなる駆動ブロック２２ｂが形成されている。そして、偏光フイルムや駆動ブロックから各ガラス基板へ伝熱された発熱は、金具のフレームを介して樹脂製の光学ユニットケースへ放熱されることはほとんどなく、前述したように直接、空冷によって冷却されている。

一方、このような空冷方式では、偏光板や液晶パネルに液晶プロジェクタ外部から、エアフィルターを介して取り込んだ空気を直接吹きつけるため、エアフィルターでは取りきれない微小な埃が偏光板や液晶パネルに付着し、映像品質を悪化させてしまうという問題があった。このため、光学系を密閉した容器に封印し、微小な埃の浸入を防止した構造が提案されている。

この光学系を密閉した形態について図７を用いて説明する。図７の構成は熱伝導性の良好な金属ケース１２４とガラス窓１２５よりなるユニット内に液晶パネル１２６，１２７，１２８とダイクロイックプリズム１２９と熱伝達の良好な液体冷媒１３０を封入し、このユニット上部には放熱フィン１３１，１３２と電子冷却素子１３３と遮蔽板１３４からなる放熱器を備える。金属ケース１２４と放熱フィン１３１，１３２と遮蔽板１３４は熱の伝達を効率よくするために密着させている。また、この際、放熱器周囲を囲うように遮蔽板で液晶パネル部分にゴミが入らぬように密閉する。そして、この構成よりなる冷却装置を光学系ユニット１３５にはめ込み配置する。

図７の構成において、放熱フィン１３１，１３２と電子冷却素子１３３と遮蔽板１３４からなる放熱器に冷却風が流れ、液晶パネル部分には一切の風が流れない構造となっており、また、周囲温度の変化における部品のばらつきによる膨張率の違いに対して冷却装置の温度を一定に保つため、電子冷却素子１３３の冷却力を冷却装置の温度変化に応じて変化させる。冷却装置の温度変化は、放熱器に直に取り付けたサーミスタ１４３で検知し、これを電子冷却素子制御回路１４４に供給し、制御回路１４４では温度を一定にすべく冷却素子１３３への電流量や方向を制御する構成となっている。（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、このように液晶プロジェクタでは、偏光板や液晶パネルを冷却する機構が提案されているが、これらの冷却機構では次のような問題点がある。例えば空冷型においては、前述のように鑑賞時での騒音や液晶パネルなどへの付着ダストなどが懸念される。さらに液冷型については、熱交換媒体となる液体を封入するので構造が複雑であり、また、温度上昇時の圧力抜き、気泡発生、混入異物および冷却液漏れなど、信頼性の点で様々な問題が発生する。

このため、付着ダストを低減させるために光学系を密閉した構造で、かつ、冷却液を使用しない簡単な構造であり、さらに、効率的な放熱により温度上昇の低減が可能な放熱構造が望まれていた。
特開平１０−２３９７７４号公報（第３頁、図１）

本発明は以上述べた問題点を解決し、付着ダストを低減させるために光学系を密閉した構造で、かつ、冷却液を使用しない簡単な構造で、さらに、効率的な放熱により温度上昇の低減が可能な放熱構造を提供することを目的とする。

本発明は上述の課題を解決するため、光源からの光線を入射すると共に、入力された映像信号に対応して、入射した前記光線を光変調して出射する光学ユニットを備えた液晶プロジェクタにおいて、
前記光学ユニットは、前記光線の入射と出射用の透明な窓を２つ備えた密閉容器と、偏光板を備えた金属フレームに放熱部が設けられた偏光フレームユニットと、液晶パネルを備えた金属フレームに放熱部が設けられた液晶フレームユニットとで構成され、
前記偏光板または前記液晶パネルを前記金属フレームに保持すると共に、前記偏光板または前記液晶パネルから発生する熱を前記金属フレームに伝える伝熱部を設け
前記放熱部が前記密閉容器の外に、前記偏光板と前記液晶パネルとが前記密閉容器内に、それぞれ配置されてなる構造にする。

また、前記伝熱部は、ガラスを基台とする前記偏光板と前記液晶パネルとの前記ガラスの表面周辺に蒸着された金属膜と、同金属膜と前記金属フレームとを溶着する金属とからなる構造にする。

また、前記偏光板及び、または前記液晶パネルは、前記金属フレームに設けられた孔に装着されてなる構造にする。

一方、光源からの光を３原色の光線に分離し、入力された映像信号に対応して、入射した前記光線を光変調する３組の光学ユニットと、同光学ユニットから出射される前記光線を合成する立方形のダイクロイッククロスプリズムとを備えた液晶プロジェクタにおいて、
前記光学ユニットは、前記光線の入射と出射用の透明な窓を２つ備えた密閉容器と、偏光板を備えた金属フレームに放熱部が設けられた偏光フレームユニットと、液晶パネルを備えた金属フレームに放熱部が設けられた液晶フレームユニットとで構成され、
前記偏光板または前記液晶パネルを前記金属フレームに保持すると共に、前記偏光板または前記液晶パネルから発生する熱を前記金属フレームに伝える伝熱部を設け
前記放熱部が前記密閉容器の外に、前記偏光板と前記液晶パネルとが前記密閉容器内に、それぞれ配置されてなり、
前記密閉容器の一方の窓を、入射した前記光線を集約するコンデンサーレンズで構成し、他方の窓を前記ダイクロイッククロスプリズムの１面で構成してなる構造にする。

また、隣接する前記金属フレームを前記光線の方向から見た時に、前記金属フレームの前記放熱部の固定される面が重ならないように配置されてなる構造にする。

また、前記放熱部が本体筐体の外部へ突出されてなる液晶プロジェクタの構造にする。

以上の手段を用いることにより、本発明による液晶プロジェクタによれば、
請求項１に係わる発明は、光学ユニットを密閉構造にしたので、塵埃が液晶パネルや偏光板に付着することを冷媒などを用いない簡単な構造で防止できる。また、液晶パネルや偏光板で発生する熱は、これらを保持する金属フレームを介して密閉容器外の放熱部へ伝熱されるので放熱部を１カ所に集中できるため、液晶パネルや偏光板からなる光学系と、放熱部からなる冷却系の構造とを分離でき、それぞれの系に最適な構造にすることができる。

請求項２に係わる発明は、ガラスを基台とする偏光板と液晶パネルとのガラスの表面周辺に金属膜を蒸着し、同金属膜と金属フレームとを金属にて溶着するため、偏光板と液晶パネルとの金属フレームへの固定と伝熱経路の接続とを１つの工程で簡単に行なうことができる。また、ガラスの基台からの熱を伝熱部を介して効率的に金属フレームへ伝達できる。

請求項３に係わる発明は、偏光板及び、または液晶パネルは、金属フレームに設けられた孔に装着される構造にしたので、金属フレーム内に偏光板と液晶パネルを配置することになり、偏光フレームユニットと液晶フレームユニットとの厚みを薄くし、結果的に装置全体を小型化できる。

請求項４に係わる発明は、光源からの光線をＲ，Ｇ，Ｂの３つの光線に分離して、それぞれ光変調する液晶プロジェクタの構造において、密閉容器の一方の窓を、入射した光線を集約するコンデンサーレンズで構成し、他方の窓をダイクロイッククロスプリズムの１面で構成したので、窓を構成する単独の部材を省略でき、コストダウンを図ることができる。

請求項５に係わる発明は、隣接する金属フレームの放熱部の固定面が重ならないように配置されているため、各フレームユニットの隣接する間隔を狭くしたとしても、各放熱部の前後方向が重ならないようにすることができ、効率よく自然放熱することが可能であり、また、光学ユニットの前後方向を小さくすることができる。さらに、各放熱部の前後方向のサイズを任意の大きさに設計することができる。

請求項６に係わる発明は、光学系と冷却系とを分離できるため、放熱部を本体筐体の外部へ突出させた構造にし、冷却ファンを用いない空冷式の液晶プロジェクタを実現できる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。本発明の特徴は、偏光板や液晶パネルを保持するフレームを熱伝導性に優れた金属とし、偏光板や液晶パネルをこの金属フレームに直接固定し、さらに、偏光板や液晶パネルを、窓を備えた密閉容器に密閉し、この密閉容器内から挿通して突出させた金属フレームの先端に放熱部を備えた構造にある。

なお、偏光板や液晶パネルをこの金属フレームに直接固定するため、偏光板や液晶パネルのガラス基板の周囲に金属膜を蒸着により形成し、この金属膜と金属フレームとをハンダ付けや溶接で接続させ、ガラス基板と金属フレームとを固定すると共に、効率的な熱伝導路を形成している。

図１（Ａ）は偏光フレームユニット１の一例を示す斜視図である。図１（Ｂ）は偏光フレームユニット１の要部断面図である。

偏光フレームユニット１は、矩形の孔を備えた銅板からなる金属フレーム１ａと、この孔に装着された偏光板１ｂと、金属フレーム１ａの端部に固定された放熱部であるヒートシンク１ｃとで構成されている。

図１（Ｂ）に示すように、偏光板１ｂはガラス（サファイア）基板１ｉの表面に偏光フイルム１ｄが貼り付けられており、また、ガラス基板１ｉの表面周囲には、蒸着により形成された金属膜１ｅが設けられている。

この金属膜１ｅはＮｉＣｒ（ニクロム）−Ｐｄ（パラジウム）−Ａｕ（金）系からなり、高熱伝導性を備えると共に、ハンダとの親和性とを兼ね備えるものである。Ｎｉはガラス基板との密着力を強化し、Ａｕはハンダとの親和性を向上させ、ＰｄはＮｉとＡｕとの親和性を向上させるようにそれぞれが作用している。

一方、偏光板１ｂの周囲は、金属フレーム１ａの孔の内周に設けられた段部に配置されており、偏光板１ｂの金属膜１ｅと金属フレーム１ａの段部の面とが対向している。そして、金属膜１ｅと金属フレーム１ａの段部とをハンダ１ｆによりハンダ付け（溶着）している。なお、予め金属膜１ｅにハンダペーストを塗布しておき、金属フレーム１ａに偏光板１ｂを配置してから、ハンダペーストが溶解する温度まで加熱することでハンダ付けをおこなっている。

このように、ガラスを基台とする偏光板のガラスの表面周辺に金属膜を蒸着し、金属膜と金属フレームとを金属にて溶着するため、偏光板の金属フレームへの固定と伝熱経路の接続とを１つの工程で簡単に行なうことができる。また、ガラスの基台からの熱を伝熱部を介して効率的に金属フレームへ伝達できる。

また、偏光板は、金属フレームに設けられた孔に装着される構造にしたので、金属フレーム内に偏光板を配置することになり、偏光フレームユニットの厚みを薄くし、結果的に装置全体を小型化できる。なお、ここでは偏光フレームユニットにおける本発明の効果を説明しているが、後述するように偏光板の代わりに液晶パネルを金属フレームに装着する場合でも同様の効果を奏する。

一方、ヒートシンク１ｃには複数の放熱フィン１ｇが立設されている。なお、放熱フィン１ｇの立設方向は、搭載される液晶プロジェクタの冷却風の送風方向に対応させて決定されるものである。従って、図１（Ａ）はその一例を示しているのみであり、必ずしも図示したものである必要はない。

このように、金属フレーム１ａを熱伝導性に優れた銅で形成し、ガラス基板１ｉの金属膜１ｅとをハンダ付けしているため、偏光板１ｂの熱を効率よくヒートシンク１ｃに伝えることができる。また、ハンダ付けだけで固定できるため、構造が簡単で組立が容易である。また、金属フレーム１ａ内に、熱伝導性に優れた複合材料、例えばカーボンナノファイバーを混在させると、さらに偏光板１ｂの熱を効率よくヒートシンク１ｃに伝えることができる。

なお、図示しないが、液晶パネルを装着した液晶フレームユニットは、偏光フレームユニット１に比較して、偏光フイルム１ｄの代わりに駆動ブロック（電子回路）が装着されているだけで、基本的な構造は同じであるため、詳細な説明を省略する。

また、前述した金属膜１ｅとハンダ１ｆとで、偏光板１ｂまたは液晶パネルを金属フレーム１ａに保持すると共に、偏光板１ｂまたは液晶パネルから発生する熱を金属フレーム１ａに伝える伝熱部１ｊを形成している。

図２は前述した偏光板や液晶パネルを密閉した容器に配置した光学ブロックの構造を示す断面図である。

この光学ブロック４は、例えば銅からなる立方形の金属ケース４ａと、偏光フレームユニット１と、液晶フレームユニット２と、偏光フレームユニット３とコンデンサーレンズ４ｂと、ガラス板４ｃとで構成されている。

金属ケース４ａの左右には窓が備えられており、光が入射する図２の左の窓４ｅにはコンデンサーレンズ４ｂが固定されている。一方、光が出射する図２の右の窓４ｆにはガラス板４ｃが固定されている。そして、偏光フレームユニット１と、液晶フレームユニット２と、偏光フレームユニット３とが光の進行方向に向かって順次配置されている。

偏光フレームユニット１は、図１で説明したように、金属フレーム１ａと偏光板１ｂとヒートシンク１ｃとで構成されている。同様に、液晶フレームユニット２は、金属フレーム２ａと液晶パネル２ｂとヒートシンク２ｃとで構成されている。また、偏光フレームユニット３は、金属フレーム３ａと偏光板３ｂとヒートシンク３ｃとで構成されている。

なお、各ヒートシンクの構造は図１のものと異なるが、前述したように冷却風の方向に合わせて設計されている。図２の場合、光の軸を左右方向とした場合、前後方向（視野の手前と奥方向）に冷却風が流れるように、冷却フィン間の溝は前後方向に設けられている。また、各フレームユニットに備えられたヒートシンクは、金属ケース４ａの外に配置されている。

一方、金属ケース４ａの内部の底面には、各フレームユニットの端部と対応する溝を備えたガイド４ｄが配置されている。金属ケース４ａの視野の手前には図示しない蓋が装着できるようになっており、また、金属ケース４ａの上部には、各フレームユニットの板厚と対応するスリットが設けられている。従って、各フレームユニットを視野の手前側から視野の奥方向に向かって、金属ケース４ａのスリットと、ガイド４ｄの溝に合わせてスライドさせて差し込む。

そして、各フレームユニットを金属ケース４ａに固定し、金属ケース４ａに蓋を装着することにより、金属ケース４ａを密閉し、かつ、各フレームユニットを固定することができる。

このような構造により、Ｒ、Ｇ、Ｂに分離された光が、コンデンサーレンズ４ｂ側から入射し、ガラス板４ｃ側から出射する構造を保ちつつ、熱が発生する偏光板や液晶パネルを金属ケース４ａ内に密閉し、塵埃の浸入を防止することができる。なお、発生した偏光板や液晶パネルからの熱は各フレームユニットを介して各ヒートシンクに伝えられ、放熱される。なお、ガラス板４ｃは必ずしも必要でなく、後述するダイクロイッククロスプリズムと密着させる場合は省略できる。この場合はガラス板４ｃが完全に不要になるため、コストダウンを図ることができる。

図３はＲ，Ｇ，Ｂに分離された光源の光を光学ブロック４で光変調し、変調した光をダイクロイッククロスプリズム１３で合成し、投射レンズ１４から投射する光学系を説明する斜視図である。

Ｒ，Ｇ，Ｂに分離された光は、Ｒ光路、Ｇ光路、Ｂ光路、としてダイクロイッククロスプリズム１３の３つの面から入射し、４つ目の面から、これらの光が合成されて出射され、投射レンズを介して図示しないスクリーンへ映像を投射する構成になっている。

この各光路の入射側とダイクロイッククロスプリズム１３との間には、図２で説明した光学ブロック４が配置されており、コンデンサーレンズ４ｂから入射した光は、光学ブロック４内部の液晶パネルにより光変調が行なわれる。

また、液晶パネル２ｂで発生した熱は、これを保持する金属フレーム２ａを介してヒートシンク２ｃから放熱される。同様に、偏光板１ｂの熱は金属フレーム１ａを介してヒートシンク１ｃから、偏光板３ｂの熱は金属フレーム３ａを介してヒートシンク３ｃから、それぞれ放熱される。

図３に示すように、各光路の光学系は金属ケース４ａで密閉され、ヒートシンクのみが金属ケース４ａ外に配置されている。従って、従来の空冷式のように、光学系と空冷構造とが一体となった構造でなく、分離された構造になっている。このため、冷却ファン５で冷却風が流れたとしても、光学系に塵埃が付着することがない。また、光学系と空冷構造の分離により、それぞれで最適な構造を採用することができる。

なお、図３では冷却ファン５を用いた構造として説明しているが、光学系と空冷構造の分離により、ヒートシンクのみを図示しない液晶プロジェクタの筐体外部に露出させることが可能になり、冷却ファンを用いないで光学系の冷却を行なうことができる。

図４は図２で説明した放熱部の別の構造を示しており、図４（Ａ）は各フレームユニットの斜視図であり、図４（Ｂ）〜図４（Ｄ）は各フレームユニットに使用される金属フレームの正面図である。なお、各フレームユニットの点線で示す範囲は放熱部が固定されるエリアを示している。また、図２で説明した部品と同じ機能を備えたものについては同じ番号を付与し、詳細な説明を省略する。

図４に示すように、光学ユニット内では偏光フレームユニット１、液晶フレームユニット２、偏光フレームユニット３が順次配置されている。各フレームユニットの隣接する間隔は、液晶プロジェクタを小型化するために、非常に狭くなっている。従って、各放熱部１ｃ，２ｃ，３ｃを順次、光軸に対して前後方向に重ねて配置することは非常に困難である。以下、前後方向とはこの光軸の方向を示す。

そこで、図４（Ｂ）〜図４（Ｄ）に示すように、それぞれの金属フレームの形状を異なる形状にし、各放熱部１ｃ，２ｃ，３ｃを順次、光軸に対して前後方向に重ならないようにしている。つまり、図４（Ｂ）の縦長の金属フレーム１ａを基準とし、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）、図４（Ｄ）と、放熱部が固定される点線のエリアを順次横方向にずらして配置した形状になっている。

このように隣接する金属フレームを光軸の方向から見た時に、金属フレームの放熱部の固定される面が重ならないように配置されている形状にすることにより、図４（Ａ）に示すように、各フレームユニットの隣接する間隔を狭くしたとしても、各放熱部１ｃ，２ｃ，３ｃの前後方向が重ならないようにすることができ、光学ユニットの前後方向を小さくすることができる。また、各放熱部１ｃ，２ｃ，３ｃの前後方向のサイズを任意の大きさに設計することができる。

また、放熱部１ｃ，２ｃ，３ｃの放熱フィンが上下方向に空気が流れるように配置されているため、自然空冷に最適な形状になっている。なお、放熱フィンの立設方向はこれに限るものでなく、機器の放熱構造に対応して決定されるものである。

本実施例ではヒートシンクを金属ケースの上部に配置しているが、これに限るものでなく、金属フレームを横方向や下方へ延長し、ヒートシンクを金属ケースの左右や下方に配置してもよい。また、各金属フレームや金属ケースの材質を銅でなく他の金属、例えばアルミニュウムなどにしてもよい。

さらに、必要に応じて各金属フレームのヒートシンクをまとめて、１つのヒートシンクとする構造にしてもよいし、金属フレームからの熱をペルチェ素子や冷媒を介して放熱する構造にしてもよい。

また、本実施例ではＲ，Ｇ，Ｂの三原色毎に光変調を行なう３板式を説明しているが、これに限るものでなく、１つのカラー液晶パネルを用いた単板式の液晶プロジェクタに本発明を応用しても同様の効果を得る事ができる。

単板式は、１枚の液晶パネルで各色に対応する光変調を行うものである。単板式の液晶プロジェクタにおいて白色光源を用いてカラー表示を行う場合、以下の２つのタイプのものがある。一つは、カラーフィルタを備えた液晶パネルを用い、Ｒ、Ｇ、Ｂの３ドットで１画素とする空間分割タイプのもの、他の一つは、カラーホイールやカラースイッチで白色光をＲ、Ｇ、Ｂの各色光に時間的に分離し、液晶パネルで時分割駆動を行う時間分割タイプのものである。いずれの方法でも光変調を行うために液晶パネルと偏光板が必要であり、本発明を用いることができる。

本発明による偏光フレームユニットを示す（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は要部断面図である。 本発明による光学ユニットを示す断面図である。 光学ブロックとダイクロイッククロスプリズムと投射レンズとの関係を説明する斜視図である。 図４は放熱部の別の構造を示しており、（Ａ）は各フレームユニットの斜視図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）は各フレームユニットに使用される金属フレームの正面図である。 従来の液晶プロジェクタの光学系を示す説明図である。 従来の液晶プロジェクタの光学系の冷却方法を説明する断面図である。 従来の液晶プロジェクタで、密閉容器を用いた液冷式の光学系ユニットの構造を説明する斜視図である。

符号の説明

１ 偏光フレームユニット
１ａ 金属フレーム
１ｂ 偏光板
１ｃ ヒートシンク
１ｄ 偏光フイルム
１ｅ 金属膜
１ｆ ハンダ
１ｇ 放熱フィン
１ｉ ガラス基板
１ｊ 伝熱部
２ 液晶フレームユニット
２ａ 金属フレーム
２ｂ 液晶パネル
２ｃ ヒートシンク
３ 偏光フレームユニット
３ａ 金属フレーム
３ｂ 偏光板
３ｃ ヒートシンク
４ 光学ブロック
４ａ 金属ケース
４ｂ コンデンサーレンズ
４ｃ ガラス板
４ｄ ガイド
４ｅ 窓
４ｆ 窓
５ 冷却ファン
１３ ダイクロイッククロスプリズム
１４ 投射レンズ

Claims (6)

1. 光源からの光線を入射すると共に、入力された映像信号に対応して、入射した前記光線を光変調して出射する光学ユニットを備えた液晶プロジェクタにおいて、
   前記光学ユニットは、前記光線の入射と出射用の透明な窓を２つ備えた密閉容器と、偏光板を備えた金属フレームに放熱部が設けられた偏光フレームユニットと、液晶パネルを備えた金属フレームに放熱部が設けられた液晶フレームユニットとで構成され、
   前記偏光板または前記液晶パネルを前記金属フレームに保持すると共に、前記偏光板または前記液晶パネルから発生する熱を前記金属フレームに伝える伝熱部を設け
   前記放熱部が前記密閉容器の外に、前記偏光板と前記液晶パネルとが前記密閉容器内に、それぞれ配置されてなることを特徴とする液晶プロジェクタ。
2. 前記伝熱部は、ガラスを基台とする前記偏光板と前記液晶パネルとの前記ガラスの表面周辺に蒸着された金属膜と、同金属膜と前記金属フレームとを溶着する金属とからなることを特徴とする請求項１記載の液晶プロジェクタ。
3. 前記偏光板及び、または前記液晶パネルは、前記金属フレームに設けられた孔に装着されてなることを特徴とする請求項２記載の液晶プロジェクタ。
4. 光源からの光を３原色の光線に分離し、入力された映像信号に対応して、入射した前記光線を光変調する３組の光学ユニットと、同光学ユニットから出射される前記光線を合成する立方形のダイクロイッククロスプリズムとを備えた液晶プロジェクタにおいて、
   前記光学ユニットは、前記光線の入射と出射用の透明な窓を２つ備えた密閉容器と、偏光板を備えた金属フレームに放熱部が設けられた偏光フレームユニットと、液晶パネルを備えた金属フレームに放熱部が設けられた液晶フレームユニットとで構成され、
   前記偏光板または前記液晶パネルを前記金属フレームに保持すると共に、前記偏光板または前記液晶パネルから発生する熱を前記金属フレームに伝える伝熱部を設け
   前記放熱部が前記密閉容器の外に、前記偏光板と前記液晶パネルとが前記密閉容器内に、それぞれ配置されてなり、
   前記密閉容器の一方の窓を、入射した前記光線を集約するコンデンサーレンズで構成し、他方の窓を前記ダイクロイッククロスプリズムの１面で構成してなることを特徴とする液晶プロジェクタ。
5. 隣接する前記金属フレームを前記光線の方向から見た時に、前記金属フレームの前記放熱部の固定される面が重ならないように配置されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の液晶プロジェクタ。
6. 前記放熱部が前記液晶プロジェクタの本体筐体の外部へ突出されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の液晶プロジェクタ。

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