JP2009271467A

JP2009271467A - 電子機器

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Publication number: JP2009271467A
Application number: JP2008124368A
Authority: JP
Inventors: Masanori Akiyama; 正憲秋山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-05-12
Filing date: 2008-05-12
Publication date: 2009-11-19

Abstract

【課題】電気光学装置を光変調装置として用いた電子機器において、装置構成を大型化及び複雑化させることなく簡易な構成によって電気光学装置をより良好に冷却することが可能な電子機器を提供する。
【解決手段】本発明は、光源と、前記光源から入射された光を変調して出射する電気光学装置と、前記電気光学装置を収容する枠状のケース部材と、前記電気光学装置により変調された光が入射される光学素子と、前記ケース部材と前記光学素子とを固定する固定枠と、を具備してなる電子機器において、前記ケース部材と前記固定枠とは、共に前記前記電気光学装置により変調された光を透過させる開口部を有し、かつ互いが該開口部の周囲全周において当接した状態で固定されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気光学装置を光変調装置として用いた電子機器に関する。

液晶パネルのような電気光学装置を光変調装置として、例えば投射型表示装置等の電子機器に配設する場合には、電気光学装置の固定や取付け位置の調整を容易なものとするために、電気光学装置は枠状のケース部材に収容された状態で取扱われる。ケース部材には、電気光学装置を電子機器内の所定の位置に容易に固定することができるようになっている。

投射型表示装置は、投影画像の高輝度化、高解像度化に伴い光源として高出力のランプを採用する傾向にある。この高出力のランプを使用した場合、ランプから放出される熱線により電気光学装置の温度が上昇し、温度の上昇による表示特性の変化や材料の劣化が問題となる。

このような、電気光学装置の昇温を防止する方法として、例えば特開２００３−１５１０４号公報には、電気光学装置を収容するケース部材の表面にフィンを設けてケース部材の表面積を増やし電気光学装置の熱を放熱する構成が記載されている。
特開２００３−１５１０４号公報

しかしながら、特開２００３−１５１０４号公報に開示されているように電気光学装置を収容するケース部材に放熱用のフィンを設ける場合、ケース部材の形状が複雑となることから加工費が上昇してしまうという問題がある。また、放熱用のフィンを設けることによりケース部材が大型化してしまい、電気光学装置を電子機器内に配置する場合の位置に制約が生じてしまうという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電気光学装置を光変調装置として用いた電子機器において、装置構成を大型化及び複雑化させることなく簡易な構成によって電気光学装置をより良好に冷却することが可能な電子機器を提供することを目的とする。

本発明に係る電子機器は、光源と、前記光源から入射された光を変調して出射する電気光学装置と、前記電気光学装置を収容する枠状のケース部材と、前記電気光学装置により変調された光が入射される光学素子と、前記ケース部材と前記光学素子とを固定する固定枠と、を具備してなる電子機器であって、前記ケース部材と前記固定枠とは、共に前記前記電気光学装置により変調された光を透過させる開口部を有し、かつ互いが該開口部の周囲全周において当接した状態で固定されていることを特徴とする。

本発明のこのような構成によれば、電気光学装置に生じた熱は、ケース部材を介して固定枠に伝達されるため、ケース部材に冷却フィン等を付加することなく簡易な構成によって電気光学装置を冷却することができる。

また、本発明は、前記ケース部材と前記固定枠との間には、熱伝導フィルム又は熱伝導グリスが介装されることが好ましい。

このような構成によれば、ケース部材と固定枠との間の熱の伝達がより速やかに行われるため、電気光学装置をより良好に冷却することができる。

また、本発明は、前記固定枠の外周面部には、冷却フィンが形成されていることが好ましい。

このような構成によれば、固定枠の表面積が増えるため、電気光学装置をより良好に冷却することができる。また、固定枠はケース部材よりも単純な形状とすることが可能なことから、従来のようにケース部材に冷却フィンを設ける場合に比して、より安価に製造することが可能である。

また、本発明は、前記固定枠の内部には、熱を移送するための流体を流動させる流路が形成されていることが好ましい。

このような構成によれば、電気光学装置をより良好に冷却することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いた各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図１から図３を参照して説明する。図１は、投射型表示装置の光学系の構成を示す図である。図２は、光学装置部の構成を示す図である。図３は、説明のため、赤色光用の液晶パネル１１０Ｒのみを抽出して液晶パネル１１０Ｒとダイクロイックプリズム１０１との固定の構成を説明する分解図である。

まず、本発明の電子機器である投射型表示装置１の光学系の構成を説明する。投射型表示装置は、一般にプロジェクタとも称されるものである。本実施形態に係る投射型表示装置１は、透過型の液晶パネルである電気光学装置を光変調装置として用いた、いわゆる液晶プロジェクタと称される形式のものである。

投射型表示装置１は、図１に示すように、筐体２の内部に光学系ユニット３と投射レンズ９とを具備して構成されている。詳しくは後述するが、光学系ユニット３は、画像情報に基づいた光学像を形成して出射するものである。また、投射レンズ９は、光学ユニット３により形成された光学像を図示しないスクリーン上に拡大投射するレンズからなる。

また、図示しないが投射型表示装置１の筐体２には、操作者や外部の他の電子機器との間で操作情報や画像信号を入出力するための入出力装置と、画像信号に基づいて光学系ユニット３を制御する制御装置と、各部に電源を供給する電源装置とが配設されている。

以下に、光学系ユニット３の詳細な構成について説明する。光学系ユニット３は、光源部４、色分離光学系部５、リレー光学系部６及び光学装置部１００を具備して構成されている。

光源部４は、所定の照射面内において略均一な照度分布を有する白色の光束を出射するものである。光源部４は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ又はハロゲンランプ等からなる光源４１と、該光源４１から出射された光束を所定の方向へ反射する反射鏡４２と、複数のフライアイレンズ等の光学素子を具備してなり、光源４１及び反射鏡４２から出射された光束の照度分布を所定の照射面内で略均一化するインテグレータ４３と、を具備して構成されている。

色分離光学系部５は、光源部４から出射された白色の光束を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色の色光に分離し、それぞれの色光を後述する光学装置部１００に配設された３つのライトバルブである液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂに入射させるものである。

色分離光学系部５は、２枚のダイクロイックミラー５１及び５２と、反射ミラー５３とを具備して構成されている。ダイクロイックミラー５１は、光源部４から出射された光束のうち、赤色光成分のみを反射して、緑色光成分及び青色光成分を透過するものである。ダイクロイックミラー５１により反射された赤色光は、反射ミラー５３によって反射されて光源装置部１００に配設された赤色光用の液晶パネル１１０Ｒに入射される。

また、ダイクロイックミラー５２は、ダイクロイックミラー５１を透過した光束のうち、緑色光成分を反射し、青色光成分を透過するものである。ダイクロイックミラー５２により反射された緑色光は、光源装置部１００に配設された緑色光用の液晶パネル１１０Ｇに入射される。また、ダイクロイックミラー５２を透過した青色光は、リレー光学系部６を介して光源装置部１００に配設された青色光用の液晶パネル１１０Ｂに入射される。

光学装置１００は、３つの液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂと、該液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂのそれぞれの入射面側に配設される入射側偏光板１０２と、液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂのそれぞれの出射面側に配設される出射側偏光板１０３と、ダイクロイックプリズム１０１とを具備して構成されている。

液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂは、いわゆる透過型の液晶パネルであり公知のものであるため詳細な説明は省略するが、一対の透明な基板間に電気光学物質である液晶が挟持されて構成されている。液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂは、制御装置から入力される画像情報に応じて液晶の配向状態を変化させることによって、入射側偏光板１０２から入射される各色光の偏光状態を変調するものである。液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂを透過した各色光は、出射側偏光板１０３に入射される。すなわち、光源装置部１００に入射される各色光の出射側偏光板１０３を透過する割合は、液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂによる偏光状態に応じて変化する。

出射側偏光板１０３を透過した各色光は、ダイクロイックプリズム１０１に入射される。ダイクロイックプリズム１０１は、３方から入射された３色の各色光を合成しカラーの光学像として投射レンズ９へ出射する光学素子である。

以下に、本実施形態におけるダイクロイックプリズム１０１と、液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂとの位置を固定する構成の詳細を説明する。

図２に示すように、液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂは、それぞれの出射面がダイクロイックプリズム１０１の３面の入射面１０１Ｒ、１０１Ｇ及び１０１Ｂに対向するように、固定枠１３０及び実装ケース１２０を介して固定される。

以下、赤色光用の液晶パネル１１０Ｒをダイクロイックプリズム１０１に対して固定する構成のみを説明し、緑色光用及び青色光用の液晶パネル１１０Ｇ及び１１０Ｂを固定する構成については赤色光用の液晶パネル１１０Ｒの場合と同様であるので説明を省略する。

図３に示すように、液晶パネル１１０Ｒは、一対のガラス又は石英等からなる矩形状の基板間に液晶が挟持されて構成されている。また、液晶パネル１１０Ｒには、該液晶パネル１１０Ｒを制御装置に電気的に接続するためのフレキシブル回路基板１１２が実装されている。

液晶パネル１１０Ｒは、収容枠部１２１及びベース部１２２からなるケース部材である実装ケース１２０内に、接着剤により固定されて収容される。収容枠部１２１は、液晶パネル１１０Ｒの画像表示領域１１１に対応した開口部１２１ａと、液晶パネル１１０Ｒを収容する凹部とを有した枠状の部材である。

ベース部１２２は、平板を折り曲げることで断面が略コ字状に形成された部材で、液晶パネル１１０Ｒの画像表示領域１１１に対応した開口部１２２ａを有する額縁上の本体と、該本体の両脇に形成された一対のフック部１２２ｂとを備えている。また、ベース部１２２の本体の四隅には、貫通孔１２２ｃが形成されている。

収容枠部１２１の凹部内に液晶パネル１１０Ｒを位置決めして接着剤により固定した後に、ベース部１２２のフック部１２２ｂを収容枠部１２１の外周に形成された爪部１２１ｂに係合することにより、収容枠部１２１とベース部１２２とが固定され液晶パネル１１０Ｒが実装ケース１２０内に収容される。

収容枠部１２１及びベース部１２２は、アルミニウム合金又はマグネシウム合金等の材料により構成されている。なお、収容枠部１２１及びベース部１２２は、樹脂、セラミック又は複合材料により構成されるものであってもよい。

固定枠１３０は、平面視矩形状の平板状の部材であり、液晶パネル１１０Ｒの画像表示領域１１１に対応した開口部１３１を有する。また、固定枠１３０の４隅には、前記実装ケース１２０のベース部１２２の貫通孔１２２ｃに対応する位置に、ネジ穴１３３が形成されている。

固定枠１３０は、アルミニウム合金、銅合金、マグネシウム合金等の金属材料、又はサファイアガラス、あるいはＹＡＧ（ＹｔｔｒｉｕｍＡｌｕｍｉｎｕｍＧａｒｎｅｔ）等により構成されている。

ベース部１２２を、固定枠１３０のネジ穴１３３に螺合する４つのネジ１３４により固定枠１３０に固定することによって、液晶パネル１１０Ｒを収容した実装ケース１２０は固定枠１３０に固定される。

また、固定枠１３０は、ダイクロイックプリズム１０１の入射面１０１Ｒ上に接着剤により固定される。これにより、液晶パネル１１０Ｒは、ダイクロイックプリズム１０１の入射面１０１Ｒに対して出射面が対向するように位置決めされて固定される。これらの構成は、緑色光用の液晶パネル１１０Ｇ及び青色光用の液晶パネル１１０Ｂでも同様である。

以上に説明した本実施形態の投射型表示装置１においては、液晶パネル１１０Ｒを収容する実装ケース１２０は、液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂから出射される光束を通過させる開口部１２２ａの周囲全周において、固定枠１３０に接している。

したがって液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂに生じた熱は、液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂを収容する枠状の実装ケース１２０を介して固定枠１３０に伝達される。

すなわち本実施形態によれば、液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂを収容する実装ケース１２０に冷却フィン等を付加することなく簡易な構成によって液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂを冷却することができる。

また、ダイクロイックプリズム１０１に生じた熱も固定枠１３０に伝達されることによって、ダイクロイックプリズム１０１が冷却されるため、ダイクロイックプリズム１０１を貼り合わせている接着剤の劣化も防止することができる。

なお、ベース部１２２と固定枠１３０との間の、少なくとも開口部の周囲となる領域（図３中網掛けで示した領域Ａ）には、ベース部１２２と固定１３０の間の微小な隙間を埋めるように薄膜状に熱伝導グリス又は熱伝導シートが介装されてもよい。

このような構成によれば、ベース部１２２と固定枠１３０との間の熱の伝達がより速やかに行われるため、液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂをより良好に冷却することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について、図４を参照して説明する。図４は、第２の実施形態の光学装置部の構成を説明する図である。

第２の実施形態は、上述した第１の実施形態に対して光学装置部における固定枠をより積極的に冷却する構成を付加したものであり、この固定枠の冷却構造のみが異なる。よって、以下ではこの相違点のみを説明するものとし、また、第１の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜に省略するものとする。

図４に示すように、本実施形態においては、固定枠１３０ａの周縁部に複数のフィン１３５が立設されている。このように固定枠１３０ａにフィン１３５を設けることによって、固定枠１３０ａの表面積が増えるため、液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂをより良好に冷却することができる。

また、固定枠１３０ａは実装ケース１２０よりも単純な形状であることから、固定枠１３０ａは、従来のように実装ケース１２０にフィンを設ける場合に比して、より安価に製造することが可能である。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、第３の実施形態の光学装置部の構成を説明する図である。図６は、第３の実施形態の光学装置部の変形例を説明する図である。

第３の実施形態は、上述した第１の実施形態に対して光学装置部における固定枠をより積極的に冷却する構成を付加したものであり、この固定枠の冷却構造のみが異なる。よって、以下ではこの相違点のみを説明するものとし、また、第１の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜に省略するものとする。

図５に示すように、本実施形態においては、枠状の固定枠１３０ｂの内部において熱を移送するための冷却用流体を流すための流路１３６が設けられている。この固定枠１３０ｂに設けられた流路１３６は、詳しくは図示しないが投射型表示装置１の筐体２内に配設された配管１４１を介して、熱交換器１４０及びポンプ１４２に接続されている。

冷却用流体は、ポンプ１４２によって、流路１３６、配管１４１及び熱交換器１４０の間で還流される。本実施形態では、固定枠１３０ｂの熱が、流路１３６を流れる冷却用流体によって熱交換器１４０にまで移送され筐体２の外部に排出されることによって、固定枠１３０ｂが冷却される。

なお、熱交換器１４０は、例えば光源部４又は電源装置等を冷却するために設けられた電動ファンの近傍に配設されることが好ましい。また、熱交換器１４０、配管１４１、ポンプ１４２及び冷却用流体は、光源部４等の投射型表示装置１の内部を冷却する構成を兼ねるものであってもよい。

また、上述した実施形態ではポンプ１４２によって熱を移送するための流体を機械的に移動させているが、熱を移送するための流体は自然対流により移動するものであってもよい。

例えば、図６に示すように、固定枠１３０ｃに熱移送手段としてのヒートパイプ１３８の一端を埋め込み、該ヒートパイプ１３８の他端を筐体２の一部に当接させる構成であってもよい。この構成によれば、ヒートパイプ１３８内を対流する流体によって固定枠１３０ｂの熱は筐体２に伝達されるため、装置構成を複雑化することなく、固定枠１３０ｃをより良好に冷却することが可能となる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或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子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

例えば、上述した実施形態では、投射型表示装置の光源として白色光を用いる形態について説明したが、光源はレーザやＬＥＤ等の各色光毎に分離されたものであってもよい。

また、光変調装置としての電気光学装置は、透過型の液晶パネルのみに限らず、ＬＣＯＳ等の反射型の液晶パネルや、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の他の電気光学装置であってもよい。

投射型表示装置の光学系の構成を示す図である。光学装置部の構成を示す図である。赤色光用の液晶パネルのみを抽出して液晶パネルとダイクロイックプリズムとの固定の構成を説明する分解図である。第２の実施形態の光学装置部の構成を説明する図である。第３の実施形態の光学装置部の構成を説明する図である。第３の実施形態の光学装置部の変形例を説明する図である。

符号の説明

１投射型表示装置、２筐体、３光学系ユニット、４光源部、５色分離光学系部、６リレー光学系部、９投射レンズ、１００光学装置部、１０１ダイクロイックプリズム、１１０Ｒ液晶パネル、１２０実装ケース、１３０固定枠、１３４ネジ

Claims

光源と、
前記光源から入射された光を変調して出射する電気光学装置と、
前記電気光学装置を収容する枠状のケース部材と、
前記電気光学装置により変調された光が入射される光学素子と、
前記ケース部材と前記光学素子とを固定する固定枠と、
を具備してなる電子機器であって、
前記ケース部材と前記固定枠とは、共に前記電気光学装置により変調された光を透過させる開口部を有し、かつ互いが該開口部の周囲全周において当接した状態で固定されていることを特徴とする電子機器。
前記ケース部材と前記固定枠との間には、熱伝導フィルム又は熱伝導グリスが介装されることを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
前記固定枠の外周面部には、冷却フィンが形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。
前記固定枠の内部には、熱を移送するための流体を流動させる流路が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電子機器。