JP2011221359A

JP2011221359A - 画像表示装置及び投影装置

Info

Publication number: JP2011221359A
Application number: JP2010091705A
Authority: JP
Inventors: Yuji Sato; 雄至佐藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2010-04-12
Filing date: 2010-04-12
Publication date: 2011-11-04
Also published as: US20110249205A1; CN102213901A; US8531615B2

Abstract

【課題】遮光部材に放熱対策を施し、映像品位を向上させることができるようにする。
【解決手段】画像を表示する液晶素子１１０と、液晶素子１１０の周辺部を遮光する遮光部１３１を備える遮光部材１３０と、液晶素子１１０及び遮光部１３１の外周を取り囲むように設けられ、内部に位置する液晶素子１１０及び遮光部１３１を防塵構造とするための防塵ゴム１２０とを備え、遮光部材１３０は、遮光部１３１と一体的に設けられ、遮光部１３１の熱を防塵ゴム１２０の外部に逃がす放熱フィン１３２を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像表示素子の周辺部を遮光する遮光部材を備える画像表示装置及び投影装置に関する。

従来から、リフレクタに支持されたランプ等によって構成された光源部と、映像を形成するための画像形成部と、映像を投影するレンズ等によって構成された投影部とを備えた液晶プロジェクタ（投影装置）が知られている。そして、画像形成部には、画像表示素子等を備える液晶パネル（画像表示装置）が配置されている。

ここで、画像表示素子として、画像を表示する表示面と、これと反対側の背面とを有する反射型の液晶素子が知られている。そして、放熱フィンを有する保持部材によって液晶素子の背面を保持することにより、液晶素子が発生する熱を外部へ放出するようにしている。

特開２００５−１３４５６７号公報

しかし、上記の特許文献１の技術では、液晶素子の背面側を冷却することはできるが、表示面側の熱を外部へ放出することができない。具体的には、液晶素子の表示面側には表示面の周辺部を遮光する遮光部材が配置されているため、液晶素子だけでなく、遮光部材も発熱するようになる。そして、上記の特許文献１には、遮光部材の発熱対策について、何ら記載されていない。

図７は、このような従来の液晶プロジェクタ用の反射型の液晶パネル３００を示す断面図である。
図７に示すように、反射型の液晶パネル３００は、画像を表示する表示面側の透明電極基板３１１、背面側の画素電極基板３１２、及び基板間に注入された液晶３１３を有する液晶素子３１０と、液晶素子３１０の周囲を密閉して液晶素子３１０を防塵構造とするための防塵ゴム３２０と、透明電極基板３１１の周辺部を遮光する遮光部材としての遮光板３３０と、液晶素子３１０（画素電極基板３１２）を保持する保持部材３４０とを備えている。

ここで、透明電極基板３１１及び遮光板３３０には、光源から発せられた光が入射する。そのため、液晶素子３１０の温度が上昇するとともに、遮光板３３０が熱せられる。そして、液晶素子３１０の熱は、画素電極基板３１２側の保持部材３４０に取り付けられた放熱フィン３５０によって外部へ放出される。

一方、遮光板３３０の熱は、防塵ゴム３２０によって形成された密閉空間３０１内に放出されることとなる。そのため、密閉空間３０１内の温度が上昇し、時間の経過に伴って遮光板３３０及び密閉空間３０１が高温になる。そして、遮光板３３０から液晶素子３１０への輻射熱が増えると、液晶素子３１０に黒ムラが発生し、映像の品位を低下させる原因となる。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、遮光部材に放熱対策を施し、映像品位を向上させることができるようにすることである。

本発明は、以下の解決手段により、上述の課題を解決する。
請求項１に記載の発明は、画像を表示する画像表示素子と、前記画像表示素子の周辺部を遮光する遮光部を備える遮光部材と、前記画像表示素子及び前記遮光部の外周を取り囲むように設けられ、内部に位置する前記画像表示素子及び前記遮光部を防塵構造とするための防塵部材とを備え、前記遮光部材は、前記遮光部と一体的に設けられ、前記遮光部の熱を前記防塵部材の外部に逃がす放熱部を備える画像表示装置である。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明と同様の画像表示素子、遮光部材、及び防塵部材と、前記画像表示素子に入射させる光を発する光源と、前記画像表示素子に表示された画像を投影するためのレンズとを備え、前記遮光部材は、前記遮光部と一体的に設けられ、前記遮光部の熱を前記防塵部材の外部に逃がす放熱部を備える投影装置である。

（作用）
上記の請求項１及び請求項４に記載の発明は、画像表示素子の周辺部を遮光する遮光部を備える遮光部材を備えている。そして、遮光部材は、遮光部と一体的に設けられ、遮光部の熱を防塵部材の外部に逃がす放熱部を備えている。そのため、遮光部材の遮光部の熱が放熱部によって防塵部材の外部に逃がされることとなり、遮光部の温度上昇が抑制される。

本発明によれば、遮光部材の放熱部によって遮光部の温度上昇が抑制されるので、遮光部から画像表示素子への輻射熱を低減させることができる。その結果、画像表示素子の黒ムラの発生を防止でき、映像品位を向上させることができる。

本発明の投影装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタにおける光学ユニットを示す側面図である。図１に示す光学ユニットの画像形成部の周辺部を示す側面図である。本発明の投影装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタの構成を示す概念図である。本発明の画像表示装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタ用の反射型の液晶パネル（第１の実施の形態）を示す断面図である。本発明の画像表示装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタ用の反射型の液晶パネル（第１の実施の形態）を示す斜視図である。本発明の画像表示装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタ用の反射型の液晶パネル（第２の実施の形態）を示す斜視図である。従来の液晶プロジェクタ用の反射型の液晶パネルを示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明する。
ここで、本発明における投影装置は、以下の実施の形態では、液晶プロジェクタ１０であるとする。また、本発明における画像表示装置は、以下の実施の形態では、液晶プロジェクタ１０用の反射型の液晶パネル１００，２００であるとする。
なお、説明は、以下の順序で行う

１．第１の実施の形態（画像表示装置：遮光部材の構成例）
２．第２の実施の形態（画像表示装置：強制冷却手段を備えた構成例）

［投影装置の構成例］

図１は、本発明の投影装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタ１０における光学ユニット２０を示す側面図である。
また、図２は、図１に示す光学ユニット２０の画像形成部４０の周辺部を示す側面図である。
さらにまた、図３は、本発明の投影装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタ１０の構成を示す概念図である。
図１から図３に示すように、本実施形態の液晶プロジェクタ１０における光学ユニット２０は、光源部３０、画像形成部４０、及び投影部５０を備えている。

ここで、光源部３０は、ランプ３１（本発明の光源に相当）、リフレクタ３２、及び防護ガラス３３を備えている。
ランプ３１は、赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）、及び青色光（Ｂ光）を含む無偏光の白色光を出射するメタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等であって、従来公知のさまざまなランプを用いることができる。そして、ランプ３１から出射された白色光は、リフレクタ３２によって反射されて平行光となり、防護ガラス３３から出射される。

また、画像形成部４０は、フライアイレンズ３４ａ，３４ｂと、ＰＳ変換素子３５と、コンデンサレンズ３６とを含んで構成される。
フライアイレンズ３４ａ，３４ｂは、防護ガラス３３から離間した位置に一対で配置されており、防護ガラス３３からの出射光の輝度分布を均一にする。ＰＳ変換素子３５は、短冊状に配列された偏光ビームスプリッタと、これに対応して間欠的に設けられた位相差板とからなり、偏光方向の変換を行う。そのため、コンデンサレンズ３６から出射される光は、所定の偏光（例えば、ｐ偏光）に揃えられた平行光となって画像形成部４０に入射するようになる。

さらにまた、画像形成部４０は、クロスダイクロイックミラー４１、反射ミラー４２ａ，４２ｂ、及びダイクロイックミラー４３を備えている。
コンデンサレンズ３６から出射された白色光は、クロスダイクロイックミラー４１により、短波長側の青色の波長領域の光（Ｂ光）と、長波長側の赤色及び緑色の波長領域の光（Ｒ光＋Ｇ光）とに分離される。そして、Ｂ光は、反射ミラー４２ａによって反射され、Ｒ光＋Ｇ光は、反射ミラー４２ｂによって反射される。さらに、Ｒ光＋Ｇ光の中の短波長側のＧ光は、ダイクロイックミラー４３によって反射され、長波長側のＲ光は、ダイクロイックミラー４３を透過する。そのため、Ｇ光及びＲ光も分離される。

さらに、画像形成部４０は、偏光素子４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂと、反射型の液晶パネル１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂと、スペーサプレート４６と、クロスダイクロイックプリズム４７とを含んで構成される。そして、偏光素子４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂ及び反射型の液晶パネル１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは、スペーサプレート４６の側面に固定され、スペーサプレート４６は、クロスダイクロイックプリズム４７の上下面に固定されている。

偏光素子４４Ｒは、ダイクロイックミラー４３を透過したｐ偏光であるＲ光を透過して液晶パネル１００Ｒに入射させる。赤色の画像情報を表示する液晶パネル１００Ｒは、Ｒ光に対応する映像信号を印加し、Ｒ光の偏光方向を回転させて変調出力する。液晶パネル１００Ｒで空間変調され、ｓ偏光に変換されたＲ光は、偏光素子４４Ｒによって反射され、クロスダイクロイックプリズム４７に入射する。

同様に、偏光素子４４Ｇは、ダイクロイックミラー４３で反射されたｐ偏光であるＧ光を透過して液晶パネル１００Ｇに入射させる。緑色の画像情報を表示する液晶パネル１００Ｇは、Ｇ光に対応する映像信号を印加し、Ｇ光の偏光方向を回転させて変調出力する。液晶パネル１００Ｇで空間変調され、ｓ偏光に変換されたＧ光は、偏光素子４４Ｇによって反射され、クロスダイクロイックプリズム４７に入射する。

同様に、偏光素子４４Ｂは、クロスダイクロイックミラー４１で分離され、反射ミラー４２ａで反射されたｐ偏光であるＢ光を透過して液晶パネル１００Ｂに入射させる。青色の画像情報を表示する液晶パネル１００Ｂは、Ｂ光に対応する映像信号を印加し、Ｂ光の偏光方向を回転させて変調出力する。液晶パネル１００Ｂで空間変調され、ｓ偏光に変換されたＢ光は、偏光素子４４Ｂによって反射され、クロスダイクロイックプリズム４７に入射する。

クロスダイクロイックプリズム４７は、入射したＲ光、Ｇ光、及びＢ光を１つの映像光として合成し、投影部５０に導く。そして、投影部５０に導かれた映像光は、投影用のレンズを備えるレンズ鏡筒５１を介してスクリーンに拡大投影される。
なお、このような液晶プロジェクタ１０は、比較的拡大率の小さいビジネス用だけでなく、拡大率が大きいホール用やシアタ用にも適用できる。

＜１．第１の実施の形態＞
［画像表示装置の構成例］

図４は、本発明の画像表示装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタ１０（図３参照）用の反射型の液晶パネル１００（第１の実施の形態）を示す断面図である。
また、図５は、本発明の画像表示装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタ１０用の反射型の液晶パネル１００（第１の実施の形態）を示す斜視図である。
図４及び図５に示す液晶パネル１００は、図３に示す液晶パネル１００Ｒ，１００Ｂ，１００Ｇに相当する。そして、この液晶パネル１００は、液晶素子１１０（本発明の画像表示素子に相当）と、液晶素子１１０の周囲を密閉して液晶素子１１０を防塵構造とするための防塵ゴム１２０（本発明の防塵部材に相当）と、液晶素子１１０の周辺部を遮光する遮光部材１３０とを備えている。

ここで、液晶素子１１０は、液晶素子１１０の表示面側に配置された透明電極基板１１１と、背面側の画素電極基板１１２と、透明電極基板１１１と画素電極基板１１２との間に注入された液晶１１３とを備えている。そして、フレキシブル電極基板１１４から供給される画像信号に基づいて、ランプ３１（図３参照）からの光を画素単位で変調して反射することにより、画像を表示するようになっている。

また、透明電極基板１１１は、ガラス基板と、このガラス基板の画素電極基板１１２側に形成された透明電極とを備えている。透明電極は、例えば、光の透過作用のある酸化すずと酸化インジウムとの固溶体物質であるインジウムすず酸化膜からなる。そして、この透明電極には、全画素領域で共通の電位（例えば、接地電位）が印加されるようになっている。

さらにまた、画素電極基板１１２は、トランジスタとキャパシタとからなるアクティブ型の駆動回路が形成されたシリコン基板からなる。そして、シリコン基板の液晶１１３側の面に、反射型画素電極等を設けて構成されている。この画素電極基板１１２は、フレキシブル電極基板１１４から印加された電圧に応じて各画素が制御され、画素全体で画像を形成する。

このような液晶素子１１０は、画素電極基板１１２の背面側に固定された保持部材１４０によって保持される。具体的には、保持部材１４０は、画素電極基板１１２の背面に当接して液晶素子１１０を保持する保持面１４１と、画素電極基板１１２の背面に当接しない凹部とを有している。そして、保持面１４１と画素電極基板１１２との当接によって液晶素子１１０が位置決めされている。

また、保持部材１４０の凹部には、放熱フィン１５０の凸部が挿入されており、凹部に充填された充填剤１６０により、画素電極基板１１２、保持部材１４０、及び放熱フィン１５０が固定されている。この充填剤１６０は、熱伝導性を有しており、画素電極基板１１２の熱が充填剤１６０を介して効率的に放熱フィン１５０に移動するようにしている。そして、放熱フィン１５０には、その表面積を増加させて空気との接触面積を大きくするための複数のフィンが設けられている。そのため、ランプ３１（図３参照）からの光によって発生した液晶素子１１０の熱は、画素電極基板１１２から充填剤１６０に伝わり、放熱フィン１５０によって大気中に放出される。

さらにまた、保持部材１４０の保持面１４１は、遮光部材１３０を保持する。具体的には、画素電極基板１１２の外側の保持面１４１に遮光部材１３０が当接し、保持部材１４０と遮光部材１３０とが接着剤によって固定されている。この遮光部材１３０は、熱抵抗の小さいアルミダイキャスト製であり、透明電極基板１１１の周辺部を覆う遮光部１３１と、遮光部１３１と一体的に設けられた放熱フィン１３２（本発明の放熱部に相当）とを備えている。

遮光部材１３０の遮光部１３１は、透明電極基板１１１の周辺部を覆うことにより、液晶素子１１０の有効画素以外への光の入射を遮断するようにしている。また、放熱フィン１３２には、その表面積を増加させて空気との接触面積を大きくするための複数のフィンが設けられている。そのため、ランプ３１（図３参照）からの光によって発生した遮光部１３１の熱は、放熱フィン１３２によって大気中に放出される。

さらに、遮光部材１３０には、その遮光部１３１及び液晶素子１１０の外周を取り囲むように、防塵ゴム１２０が固定されている。この防塵ゴム１２０は、液晶素子１１０及び遮光部１３１の周囲を密閉し、液晶パネル１００をスペーサプレート４６（図２参照）に取り付けたときに密閉空間１０１を形成する。そして、防塵ゴム１２０の内部に位置する液晶素子１１０及び遮光部１３１を防塵構造とし、透明電極基板１１１に塵や埃が付着して映像の品位が低下することを防止する。

ここで、液晶素子１１０及び遮光部１３１は、ランプ３１（図３参照）から発せられた光が透明電極基板１１１に入射することによって発熱する。特に、反射型の液晶パネル１００に入射する光の強度は、輝度を高くするために、近年ますます大きくなっている。そのため、液晶素子１１０及び遮光部１３１が高温となる。

しかし、第１の実施の形態の液晶パネル１００は、上述した通り、液晶素子１１０の画素電極基板１１２側に、熱伝導性の充填剤１６０を介して放熱フィン１５０が取り付けられている。そのため、透明電極基板１１１側が密閉空間１０１となっていても、放熱フィン１５０が大気中に開放されているので、液晶素子１１０を効率的に冷却することができる。

また、遮光部材１３０には、遮光部１３１と一体的に放熱フィン１３２が設けられている。そして、放熱フィン１３２は、遮光部１３１の熱を防塵ゴム１２０の外部に逃がすようになっている。そのため、遮光部１３１が密閉空間１０１の内部にあっても、遮光部１３１の熱は、放熱フィン１３２によって外部（大気中）に放出されるので、遮光部１３１が効率的に冷却される。その結果、遮光部１３１から液晶素子１１０への輻射熱が抑制され、輝度を高くしても、映像品位の低下が防止される。

＜２．第２の実施の形態＞
［画像表示装置の構成例］

図６は、本発明の画像表示装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタ１０（図３参照）用の反射型の液晶パネル２００（第２の実施の形態）を示す斜視図である。
図６に示す第２の実施の形態の液晶パネル２００（本発明の画像表示素子に相当）は、図４及び図５に示す第１の実施の形態の液晶パネル１００と同様に、液晶素子１１０の周囲を密閉して液晶素子１１０を防塵構造とするための防塵ゴム１２０と、液晶素子１１０の周辺部を遮光する遮光部材１３０とを備えている。また、液晶素子１１０を保持する保持部材１４０と、液晶素子１１０を冷却する放熱フィン１５０とを備えている。

さらに、第２の実施の形態の液晶パネル２００は、保持部材１４０に、強制冷却ファン２１０（本発明の強制冷却手段に相当）が取り付けられている。この強制冷却ファン２５０は、遮光部材１３０の放熱フィン１３２や放熱フィン１５０の熱を強制的に逃がすことができる。具体的には、強制冷却ファン２５０の回転によって放熱フィン１３２及び放熱フィン１５０の周辺の空気を流動（送風又は吸込み）させ、放熱フィン１３２及び放熱フィン１５０の熱を奪う。そのため、図４に示す液晶素子１１０及び遮光部１３１をより一層効率的に冷却できるようになる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。
例えば、実施形態では、遮光部材１３０をアルミダイキャスト製とし、遮光部１３１と放熱フィン１３２とを物理的に一体成型している。しかし、これに限らず、熱抵抗の小さい純アルミや銅等の各種の材料からなる遮光部及び放熱部を別々に成型し、熱伝導性を有する接着剤等によって両者を接合等してもよい。

１０液晶プロジェクタ（投影装置）
１００液晶パネル（画像表示装置）
１１０液晶素子（画像表示素子）
１２０防塵ゴム（防塵部材）
１３０遮光部材
１３１遮光部
１３２放熱フィン（放熱部）
２００液晶パネル（画像表示装置）
２１０強制冷却ファン（強制冷却手段）

Claims

画像を表示する画像表示素子と、
前記画像表示素子の周辺部を遮光する遮光部を備える遮光部材と、
前記画像表示素子及び前記遮光部の外周を取り囲むように設けられ、内部に位置する前記画像表示素子及び前記遮光部を防塵構造とするための防塵部材と
を備え、
前記遮光部材は、前記遮光部と一体的に設けられ、前記遮光部の熱を前記防塵部材の外部に逃がす放熱部を備える
画像表示装置。
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記放熱部は、前記放熱部の表面積を増加させる放熱フィンを備える
画像表示装置。
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記放熱部の熱を強制的に逃がして前記遮光部を冷却する強制冷却手段を備える
画像表示装置。
画像を表示する画像表示素子と、
前記画像表示素子の周辺部を遮光する遮光部を備える遮光部材と、
前記画像表示素子及び前記遮光部の外周を取り囲むように設けられ、内部に位置する前記画像表示素子及び前記遮光部を防塵構造とするための防塵部材と、
前記画像表示素子に入射させる光を発する光源と、
前記画像表示素子に表示された画像を投影するためのレンズと
を備え、
前記遮光部材は、前記遮光部と一体的に設けられ、前記遮光部の熱を前記防塵部材の外部に逃がす放熱部を備える
投影装置。