JP2010181587A - 光変調装置および投射型表示装置 - Google Patents

光変調装置および投射型表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】パネル面内に沿って気流を生じさせて冷却を行う場合であっても、パネル面上に粉塵が滞留してしまうことのない保持構造の光変調装置および投射型表示装置を提供する。
【解決手段】光源と、前記光源からの光を変調する光変調装置と、前記光変調装置での光変調により形成された光学像を投射する投射レンズと、パネル表面に沿って気流を生じさせて前記光変調装置を冷却する空冷ユニットとを備える投射型表示装置において、前記光変調装置は、開口51aの周囲に枠体51が配されて構成される保持部材50と、周縁が前記枠体51に保持されるとともに前記開口51aに対応する部分の外表面40aが前記枠体51の外表面51bと同一面または当該枠体51の外表面51bよりも外方側に位置するように形成された光変調パネル40と、を備える。
【選択図】図4

Description

本発明は、光を変調して光学像を形成する光変調装置および当該光変調装置を用いて投影画像を表示する投射型表示装置に関する。

近年、投影画像を表示する投射型表示装置として、液晶プロジェクタ装置が広く知られている。液晶プロジェクタ装置は、光源から出射された光を、光変調パネルの一種である液晶パネルを用いて変調し画像信号に応じた光学像を形成するとともに、その光学像を投射レンズで拡大投影してスクリーン上に表示するように構成されている。
このような構成の液晶プロジェクタ装置では、一般に、その筐体内に、電動ファンや送風ダクト等からなる空冷ユニットが配設されている。そして、空冷ユニットが液晶パネルのパネル面内に沿って気流を生じさせることで、当該液晶パネルに対する冷却を行うようになっている。これは、光源や電源等といった他の構成要素に比べて、液晶パネルの耐熱性が低いことによる(例えば、特許文献1,2参照。)。

特開平08−262432号公報 特開2001−318361号公報

ところで、液晶プロジェクタ装置を構成する液晶パネルは、通常、ベゼルと呼ばれる保持部材に保持された状態で用いられる。具体的には、例えば図7に示すように、平板状に構成された液晶パネル101の周縁が、枠体状の保持部材102によって保持される。この保持部材102には、液晶パネル101における有効画像領域に対応して、その表裏面のそれぞれに開口103,104が設けられている。そして、これらの開口103,104および有効画像領域を透過する光に対して、液晶パネル101が光変調を行うことで、画像信号に応じた光学像が形成されるのである。

しかしながら、上述したパネル保持構造では、液晶パネル101の外表面105と、保持部材102の枠体部分における外表面106との間に、当該枠体部分の厚さに相当する段差が生じてしまう(図中A参照。)。
このような段差が存在していると、空冷ユニットがパネル面内に沿って気流を生じさせた場合に、当該段差の部分で渦等の乱流が起きてしまうことが考えられる。そして、乱流の発生に起因して、段差から僅かに離れたパネル面上に、気流内に混在していた粉塵107が溜まり易くなってしまうおそれがある。
液晶パネル101のパネル面上における有効画像領域内に粉塵107が滞留してしまうと、スクリーン上に画像を投射した場合に影となって現われてしまう。つまり、有効画像領域内での粉塵107の滞留は、スクリーン上における表示画像の画質劣化に繋がる。

そこで、本発明は、パネル面内に沿って気流を生じさせて冷却を行う場合であっても、パネル面上に粉塵が滞留してしまうことのない保持構造の光変調装置および投射型表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出された光変調装置で、開口の周囲に枠体が配されて構成される保持部材と、周縁が前記枠体に保持されるとともに前記開口に対応する部分の外表面が前記枠体の外表面と同一面または当該枠体の外表面よりも外方側に位置するように形成された光変調パネルとを備える。

上記構成の光変調装置では、保持部材の開口から覗く光変調パネルの外表面が、当該保持部材の枠体部分における外表面と同一面または当該外表面よりも外方側に位置する。つまり、保持部材の枠体部分の外表面に対して、光変調パネルの外表面が凹状の段差を構成することがない。そのため、パネル面内に沿って気流を生じさせて光変調パネルの冷却を行っても、当該凹状の段差による渦等の乱流が起きてしまうことがなく、当該乱流の発生に起因する粉塵のパネル面上への滞留が生じることもない。

本発明によれば、パネル面内に沿って気流を生じさせて冷却を行う場合であっても、パネル面上に粉塵が滞留してしまうことがない。したがって、スクリーン上への画像投射のために用いても、滞留した粉塵が影となって現われてしまうといった表示画像の画質劣化が生じてしまうのを回避することができる。

液晶プロジェクタ装置の概略構成例を示す説明図である。 三板式の液晶プロジェクタ装置における光学系ユニットの構成例を示す説明図である。 三板式の液晶プロジェクタ装置における光学系ユニットの他の概略構成例を示す模式図である。 本発明が適用されたパネルユニットの第1の実施の形態における構成例を示す説明図である。 本発明が適用されたパネルユニットの第2の実施の形態における構成例を示す説明図である。 凸状形成部分の構成基板の形成手順の一具体例を示す説明図である。 従来の液晶プロジェクタ装置に用いられるパネルユニットの構成例を示す説明図である。

以下、図面に基づき本発明に係る光変調装置および投射型表示装置について説明する。

[投射型表示装置についての説明]
先ず、投射型表示装置について説明する。
ここでは、投射型表示装置として、液晶プロジェクタ装置を例に挙げる。
液晶プロジェクタ装置は、高圧水銀ランプ等の光源から出射される光を、光変調パネルの一種である液晶パネルを用いて変調して画像信号に応じた光学像を形成するとともに、その光学像を投射レンズで拡大投影してスクリーン上に表示するように構成されている。このような液晶プロジェクタ装置としては、R(赤)色、G(緑)色およびB(青)色のそれぞれに対応する液晶パネルを備えた、いわゆる三板式が広く知られている。

図1は、液晶プロジェクタ装置の概略構成例を示す説明図である。
図例のように、液晶プロジェクタ装置は、その筐体1内に、光学系ユニット2と、空冷ユニット3と、を備えている。
光学系ユニット2は、スクリーン上へのカラー画像の投影表示を行う。
空冷ユニット3は、主として光学系ユニット2に対する冷却を行う。ただし、光学系ユニット2の他に、筐体1内に配設された電子部品(例えば、光学系ユニット2を構成する液晶パネルを駆動する電子回路部品。)に対する冷却を行うものであってもよい。
以下、これらの各ユニット2,3について、順に説明する。

図2は、三板式の液晶プロジェクタ装置における光学系ユニット2の構成例を示す説明図である。図例では、透過型液晶パネルを用いた液晶プロジェクタ装置における光学系ユニット2の構成例を示している。
図例の光学系ユニット2では、光源11から出射される光が、赤外線や紫外線をカットするフィルタ12、第1フライアイレンズ13、第2フライアイレンズ14、偏光変換素子15および集光レンズ16を経る。そして、これらを経た後に、特定の波長帯域の光だけを反射するダイクロイック・ミラー17によって、RGBの各色成分光に分離される。RGBの各色成分光は、必要に応じて紫外線を吸収するフィルタ18、全反射ミラー19、コンデンサー・レンズ20、リレーレンズ21等を利用しつつ、RGBの各色に対応して設けられた液晶パネル23R,23G,23Bに入射される。各液晶パネル23R,23G,23Bには、それぞれに付随して、入射側偏光板22、光学補償板24および出射側偏光板25が設けられている。そして、入射側偏光板22を透過した各色成分光が各液晶パネル23R,23G,23Bへ入射し、各液晶パネル23R,23G,23Bにて光変調された各色成分光が光学補償板24および出射側偏光板25を透過するようになっている。各液晶パネル23R,23G,23Bにて映像信号に応じた光変調が行われた後は、光変調された各色成分光が必要に応じて1/2波長フィルム26を経てダイクロイック・プリズム27によって合成されて、投射レンズ28によって拡大投影される。このようにして、光学系ユニット2では、スクリーン上へのカラー画像の投影表示を行うようになっている。

図3は、光学系ユニット2の他の概略構成例を示す模式図である。図例では、反射型液晶パネルを用いた液晶プロジェクタ装置における光学系ユニット2の構成例を示している。
図例の光学系ユニット2においても、透過型液晶パネルを用いた場合(図2参照。)と同様に、光源11から出射される光が、フィルタ12、第1フライアイレンズ13、第2フライアイレンズ14、偏光変換素子15および集光レンズ16を経る。そして、これらを経た後に、ダイクロイック・ミラー17によってRGBの各色成分光に分離される。その後は、各色成分光が、必要に応じて全反射ミラー19や偏光ビームスプリッタ(PBS)29、1/4波長板24を経て、RGBの各色に対応して設けられた反射型液晶パネル30R,30G,30Bに入射される。そして、各反射型液晶パネル30R,30G,30Bにて映像信号に応じた光変調が行われ、光変調された各色成分光がダイクロイック・プリズム27によって合成されて、投射レンズ28によって拡大投影される。このようにして、光学系ユニット2では、スクリーン上へのカラー画像の表示を行うようになっている。

また図1において、空冷ユニット3は、筐体1内の冷却のために、電動ファンと、送風ダクトと、を備えて構成されている。電動ファンは、例えば例えばシロッコファンモータからなり、筐体1外から空気を吸引するとともに、その吸引した空気を用いて冷却のための送風を行う。送風ダクトは、電動ファンからの冷却風を、例えば光学系ユニット2における液晶パネルの配設箇所へ導くためのダクトからなる。この送風ダクトによって導かれる冷却風は、光学系ユニット2近傍での熱交換を経た後に、筐体1外へ排出されることになる。
つまり、空冷ユニット3は、電動ファンからの冷却風を送風ダクトによって光学系ユニット3へ導く仕組みとなっている。これにより、空冷ユニット3は、詳細を後述するように、光学系ユニット2の液晶パネルの面内方向に沿って、冷却風の流れを生じさせるのである。

ここで例に挙げた液晶プロジェクタ装置は、以上のような概略構成を備えているが、光学系ユニット2で用いられる液晶パネルの保持構造に大きな特徴がある。

[光変調装置についての説明]
次に、液晶パネルの保持構造、すなわち当該液晶パネルを含むパネルユニットの構成について、詳しく説明する。
ここで例に挙げるパネルユニットは、本発明に係る光変調装置の一具体例に相当する。

<第1の実施の形態>
図4は、本発明が適用されたパネルユニットの第1の実施の形態における構成例を示す説明図である。

図例のパネルユニットは、液晶パネル40と、これを保持する保持部材50と、を備えている。液晶パネル40は、上述した光学系ユニット2における液晶パネル23R,23G,23B,30R,30G,30Bとして機能するものである。

保持部材50は、ベゼルと呼ばれるもので、第1枠体51と第2枠体52を有して、液晶パネル40のパネル周縁を保持するように構成されている。
第1枠体51は、液晶パネル40のパネル周縁に当接して当該周縁部分を支持するとともに、当該液晶パネル40のパネル端縁に当接してパネル面内方向の位置を規制し得る形状に形成されている。さらに、第1枠体51には、液晶パネル40を保持したときの当該液晶パネル40の有効画像領域に対応する位置に、少なくとも当該有効画像領域よりも大きく、かつ、当該液晶パネル40のパネル周縁よりも小さいサイズの開口51aが設けられている。このような第1枠体51は、例えば樹脂材料の成形加工によって形成することが考えられる。
第2枠体52は、液晶パネル40のパネル周縁部分を、第1枠体51と挟持し得る形状に形成されている。すなわち、液晶パネル40が嵌装された第1枠体51に対して、当該液晶パネル40の側から覆うように当該第1枠体51に装着されることで、当該液晶パネル40の保持固定を行い得るように構成されている。さらに、第2枠体52にも、第1枠体51と同様に、液晶パネル40を保持したときの当該液晶パネル40の有効画像領域に対応する位置に、少なくとも当該有効画像領域よりも大きく、かつ、当該液晶パネル40のパネル周縁よりも小さいサイズの開口52aが設けられている。このような第2枠体52は、例えば金属材料の板金加工によって形成することが考えられる。
つまり、保持部材50は、液晶パネル40の有効画像領域に対応する開口51a,52aの周囲に第1枠体51および第2枠体52が配されて構成されている。なお、第1枠体51および第2枠体52の形成材料等は、上述した具体例に限定されることはなく、例えばいずれも樹脂材料で形成するといったように、適宜変更しても構わない。

このような第1枠体51および第2枠体52によって周縁が保持される液晶パネル40は、少なくとも樹脂材料の成形加工によって形成された第1枠体51の側が、以下に述べるように構成されている。すなわち、液晶パネル40は、第1枠体51の開口51aに対応する部分の外表面40aが、当該第1枠体51の外表面51bと同一面または当該第1枠体51の外表面51bよりも外方側に位置するように、形成されている。
ここで、液晶パネル40の開口51aに対応する部分とは、第1枠体51に保持された際に当該第1枠体51の開口51aから覗く部分のことをいい、少なくとも液晶パネル40のパネル面内における有効画像領域を含む部分のことをいう。
したがって、液晶パネル40のパネル面内における有効画像領域を含む部分は、当該液晶パネル40が第1枠体51に保持されると、その外表面40aが、第1枠体51の外表面51bと同一面に位置するか、または当該外表面51bから外方側に突出した位置に存在することになる。

ここで説明する第1の実施の形態では、以上のような液晶パネル40の構成を、以下に述べるようにして実現している。すなわち、第1の実施の形態における液晶パネル40は、平坦なパネル本体表面に、第1枠体51の開口51aに対応する大きさの平板状の光透過部材41が貼付されてなる。ここで、開口51aに対応する大きさとは、当該開口51aに嵌装され得る大きさのことをいい、少なくとも液晶パネル40のパネル面内における有効画像領域を含む大きさのことをいう。

光透過部材41は、上述した外表面40aの位置を実現するために、液晶パネル40のパネル本体表面と第1枠体51の外表面51bとの間の段差と同一または当該段差よりも大きな厚さに形成されているものとする。
このような光透過部材41としては、例えばガラス板を用いることが考えられる。また、光透過性を有していれば、透明樹脂板や透明樹脂フィルム等を用いても構わない。ただし、不要な光屈折を生じさせないために、液晶パネル40のパネル本体を構成する基板材料と同等の光透過率を有していることが望ましい。
また、液晶パネル40のパネル本体への光透過部材41の貼付は、例えば光透過性を有した接着剤を用いて行うことが考えられる。ただし、少なくとも液晶パネル40の有効画像領域における光透過性を阻害しなければ、当該有効画像領域の外周側に配された光透過性のない接着剤を用いたり、当該外周側に配されたネジ等の締結具を用いたりしても構わない。

一方、第2枠体52の側については、当該第2枠体52の開口52aを覆うように、フィルム材60が貼付されている。
フィルム材60としては、不燃性、透明性、電気絶縁性等に優れたトリアセチルセルロースフィルム材やポリアセタルセルロースフィルム材等を用いることが考えられる。
なお、第2枠体52の側にフィルム材60を貼付しているのは、当該第2枠体52が例えば金属板金加工によって形成されていることによる。すなわち、第2枠体52が金属板からなる場合には、液晶パネル40のパネル本体表面との間に、粉塵滞留が問題となる大きな段差が生じないからである。
したがって、例えば第2枠体52が樹脂材料の成形加工によって形成されている場合、または金属板金加工によって形成されていても大きな段差が生じる構成の場合には、第1枠体51の側と同様に、液晶パネル40の外表面を構成することが考えられる。

以上のように構成されたパネルユニットは、液晶プロジェクタ装置の光学系ユニット2に用いられる。そして、光学系ユニット2に用いられることで、保持部材50の開口51a,52aを透過する光源からの光に対して、液晶パネル40の有効画像領域が光変調を行うことで、画像信号に応じた光学像を形成するようになっている。

また、液晶プロジェクタ装置の光学系ユニット2に用いられることから、パネルユニットに対しては、空冷ユニット3が生じさせる冷却風の流れによる冷却が行われる。このとき、光学系ユニット2は、パネルユニットの面内方向に沿って、冷却風の流れを生じさせる(図中矢印参照。)。
したがって、パネルユニットの近傍では、例えば第1枠体51の側であれば、当該第1枠体51の外表面51bおよび当該第1枠体51の開口51aから覗く液晶パネル40の外表面40aに沿って、気流が生じる。そして、その気流によって、液晶パネル40に対する冷却が行われることになる。

ただし、上述した構成のパネルユニットでは、第1枠体51の開口51aから覗く液晶パネル40の外表面40aが、当該第1枠体51の外表面51bと同一面または当該外表面51bよりも外方側に位置している。つまり、保持部材50の第1枠体51の外表面40aに対して、液晶パネル40の外表面40aが凹状の段差を構成することがない。
そのため、パネル面内に沿って気流を生じさせて液晶パネル40に対する冷却を行っても、当該凹状の段差による渦等の乱流が起きてしまうことがなく、当該乱流の発生に起因する粉塵のパネル面上への滞留が生じることもない。

以上のように、上述した構成のパネルユニットでは、パネル面内に沿って気流を生じさせて冷却を行う場合であっても、パネル面上に粉塵が滞留してしまうことがない。したがって、液晶プロジェクタ装置の光学系ユニット2に搭載してスクリーン上への画像投射のために用いても、滞留した粉塵が影となって現われてしまうといった表示画像の画質劣化が生じてしまうのを回避することができる。

しかも、上述した構成のパネルユニットでは、第1枠体51における凹状の段差を、液晶パネル40のパネル本体表面への光透過部材41の貼付によって解消している。したがって、一般的な構成のパネル本体に適用することが可能であり、液晶パネル40を構成する上での汎用性を高く確保される。また、光透過部材41を貼付するだけでよいので、製造効率向上を通じて製品コストの上昇を抑制し得るようにもなる。

<第2の実施の形態>
図5は、本発明が適用されたパネルユニットの第2の実施の形態における構成例を示す説明図である。

図例のパネルユニットは、液晶パネル42の構成が、第1の実施の形態の場合とは異なる。なお、液晶パネル42を保持する保持部材50については、第1の実施の形態の場合と同様であることから、ここではその説明を省略する。

液晶パネル42は、第1枠体51の側において、当該第1枠体51の開口51aに対応する部分の外表面42aが、当該第1枠体51の外表面51bと同一面または当該第1枠体51の外表面51bよりも外方側に位置するように、形成されている。この点は、第1の実施の形態の場合と同様である。

ただし、ここで説明する第2の実施の形態では、以上のような液晶パネル42の構成を、以下に述べるようにして実現している。すなわち、第2の実施の形態における液晶パネル42は、第1枠体51の開口51aに対応する部分の外表面42aを構成する構成基板が、当該開口51aに対応する大きさの突出部分を有した凸状に形成されている。すなわち、第1枠体51の側の構成基板が、開口51aに対応する凸状形成部分42bを有しているのである。ここで、開口51aに対応する大きさとは、当該開口51aに嵌装され得る大きさのことをいい、少なくとも液晶パネル40のパネル面内における有効画像領域を含む大きさのことをいう。また、凸状形成部分42bの突出量は、上述した外表面42aの位置を実現するために、第1枠体51の厚さ(すなわち、当該第1枠体51の外表面51bとの段差)と同一または当該段差よりも大きな厚さに形成されているものとする。

さらに、第2の実施の形態における液晶パネル42は、第2枠体52の側において、当該第2枠体52の開口52aに対応する部分の外表面42cが、当該第2枠体52の外表面52bと同一面または当該第2枠体52の外表面52bよりも外方側に位置するように、形成されている。以上のような液晶パネル42の構成についても、第1枠体51の側と同様にして実現することが考えられる。すなわち、第2枠体52の側の構成基板が、開口52aに対応する凸状形成部分42dを有しているのである。
ただし、第2枠体52の側については、必ずしも液晶パネル42の構成基板に凸状形成部分42dを形成する必要はなく、第1の実施の形態の場合と同様にフィルム材60を貼付した構成であっても構わない。

凸状形成部分42b,42dを有する液晶パネル42の構成基板は、以下に述べるような手順で形成することが考えられる。
図6は、凸状形成部分の構成基板の形成手順の一具体例を示す説明図である。
液晶パネル42の構成基板の形成にあたっては、先ず、複数枚分の当該構成基板の基になる平板状の集合基板を用意する。例えば、構成基板がガラス基板であれば、大判のガラス平板を用意する。そして、その集合基板に対して、例えばフライス盤を用いたエンドミル削りを行って、複数の凸状形成部分を形成する。凸状形成部分の形成後は、集合基板を個々の構成基板の大きさに切断して分離する。これにより、平面形状が矩形状の凸状形成部分を有する構成基板が形成されることになる。
凸状形成部分を有する構成基板を形成したら、その後は、公知の製造プロセスを経て、当該構成基板を用いた液晶パネル42を構成すればよい。

以上のように構成されたパネルユニットにおいても、第1の実施の形態の場合と同様に、第1枠体51の開口51aから覗く液晶パネル42の外表面42aが、当該第1枠体51の外表面51bと同一面または当該外表面51bよりも外方側に位置している。つまり、保持部材50の第1枠体51の外表面40aに対して、液晶パネル42の外表面42aが凹状の段差を構成することがない。

したがって、上述した構成のパネルユニットでは、液晶プロジェクタ装置の光学系ユニット2に用い、パネル面内に沿って気流を生じさせて冷却を行う場合であっても、パネル面上に粉塵が滞留してしまうことがない。そのため、液晶プロジェクタ装置の光学系ユニット2に搭載してスクリーン上への画像投射のために用いても、滞留した粉塵が影となって現われてしまうといった表示画像の画質劣化が生じてしまうのを回避することができる。

しかも、上述した構成のパネルユニットでは、第1枠体51における凹状の段差を、液晶パネル42の構成基板に凸状形成部分42b,42dを形成することによって解消している。したがって、当該段差の解消が一体ものである構成基板によって行われることになり、光屈折等の影響を考慮することなく、容易に良好な光学像の形成を行い得るようになる。また、一体ものである構成基板を用いることから、別部品を必要とする場合に比べて、部品点数削減による構成の簡素化が図れるようになる。

なお、上述した実施の形態では、本発明の好適な実施具体例を説明したが、本発明はその内容に限定されることはない。
例えば、本実施形態では、投射型表示装置として液晶プロジェクタ装置を例に挙げて説明したが、筐体内を空冷する必要があるものであれば、他の投射型表示装置、すなわち光変調装置として液晶パネル以外を用いたものであっても、全く同様に本発明を適用することが可能である。
このように、本発明は、本実施形態で説明した内容に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更することが可能である。

1…筐体、2…光学系ユニット、3…空冷ユニット、11…光源、23R,23G,23B,30R,30G,30B,40,42…液晶パネル、40a,42a,42c…外表面、41…光透過部材、42b,42d…凸状形成部分、50…保持部材、51…第1枠体、52…第2枠体、51a,52a…開口、51b…外表面

Claims (5)

  1. 開口の周囲に枠体が配されて構成される保持部材と、
    周縁が前記枠体に保持されるとともに前記開口に対応する部分の外表面が前記枠体の外表面と同一面または当該枠体の外表面よりも外方側に位置するように形成された光変調パネルと
    を備える光変調装置。
  2. 前記光変調パネルにおける前記開口に対応する部分は、少なくとも当該光変調パネルのパネル面内における有効領域を含む
    請求項1記載の光変調装置。
  3. 前記光変調パネルは、平坦なパネル本体表面に、前記開口に対応する大きさの平板状の光透過部材が貼付されてなる
    請求項1または2記載の光変調装置。
  4. 前記光変調パネルは、前記開口に対応する部分の外表面を構成する構成基板が、当該開口に対応する大きさの突出部分を有した凸状に形成されている
    請求項1または2記載の光変調装置。
  5. 光を出射する光源と、
    開口の周囲に枠体が配されて構成される保持部材と、
    周縁が前記枠体に保持されるとともに、前記開口に対応する部分の外表面が前記枠体の外表面と同一面または当該枠体の外表面よりも外方側に位置するように形成されて、前記光源からの光を変調する光変調パネルと、
    前記光変調パネルでの光変調により形成された光学像を投射する投射レンズと、
    前記保持部材における前記枠体の外表面および当該保持部材における前記開口から覗く前記光変調パネルの外表面に沿って気流を生じさせて当該光変調パネルを冷却する空冷ユニットと
    を備える投射型表示装置。
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