JP2020020821A - 投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遮光マスクとカバーガラスを有する光変調素子が密閉空間に配置された構成において、マスクからの熱放射により、カバーガラスに温度ムラが発生し、投影画像に色ムラを生じる。【解決手段】防塵カバーにより密閉された、カバーガラスを有する光変調素子と、遮光マスクにおいて、遮光マスクに熱放射率が小さい領域を設けることにより、遮光マスクから、カバーガラスへの熱放射を低減する。【選択図】図１

Description

本発明は、投写型表示装置に関する。

投写型表示装置に使用される液晶パネルにおいて、液晶パネルやカバーガラスに塵埃が付着すると、投影画像に塵埃が映し出され画質を劣化させることがある。そのため、液晶パネルとカバーガラスと、光源からの不要光を遮光するマスクと、液晶パネルとカバーガラス及びマスクを保持するヒートシンクの一部を密閉空間に配置する。これにより密閉空間外にあるヒートシンクに冷却風を当てる構成にすることがある。

このような構成において、カバーガラスや液晶パネル及び遮光マスクには直接冷却風を当てることができないため、温度分布が生じる可能性がある。遮光マスクや液晶パネルの光吸収による発熱により近傍のカバーガラスや液晶パネルに温度ムラが生じると、線膨張差による応力分布により光弾性が発生する。これにより、投影画像における色ムラを生じる可能性がある。

従来、液晶パネルの温度ムラを低減するために、液晶パネルとヒートシンクの間に充填する熱伝導グリスの厚みを、不均一に充填する技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１０−１４８０９号公報

しかし、特許文献１に記載の方法の場合、液晶パネルの温度ムラを低減することはできても、マスクの熱放射の影響による、カバーガラスの温度ムラの低減には効果が少ない。密閉されたカバーガラスが受けるマスクの熱放射の影響を小さくするためには、マスクとカバーガラスの距離を遠ざける必要がある。

しかし、マスクとカバーガラスを遠ざけると、バックフォーカスの増大及び、それに伴う装置の大型化を招いてしまう。よって、マスクとカバーガラスの距離を最小にしつつ、カバーガラスへの熱放射を低減する必要がある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る投射表示装置は、
カバーガラスを含むと光変調素子と、該光変調素子が取り付けられる放熱部材と前記放熱部材に取り付けられ、前記光変調素子へ入射する光束のうち不要なものを遮光する遮光部材を有する投射表示装置において前記光変調素子と、遮光部材と、放熱部材の一部は密閉空間の内部にあり、前記遮光部材のうち、前記光変調素子と対向する面のすべてもしくは一部に、他の部分よりも熱放射率が低い領域を有することを特徴とする。

本発明によれば、装置の大型化を招くことなく遮光部材からパネルのカバーガラスへの熱放射を低減し、色ムラの少ない画像を得られる投射型表示装置を提供することができる。

本発明の光変調素子ブロックの分解斜視図 本発明の光変調素子ブロック 本発明の模式図 本発明の模式断面図 本発明の模式断面図 本発明の第２の形態の光変調素子ブロックの分解斜視図 本発明の投写型表示装置外観概略図 本発明の投写型表示装置の全体構成説明図

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

図５は投写型表示装置の外観を示す概略図であり、図６は、投写型表示装置の全体構成を説明する図である。以下、図６を参照して、投写型表示装置の全体構成について説明する。

１は光源、２は光源１からの光を光変調素子ブロック３に導く光学部品を収納する光学ブロック、４は光変調素子と対向配置されるプリズム、５は光源１からの光を外部スクリーンへ拡大投射する投写レンズである。また、６は光変調素子を含む光学部品を冷却する風を光学部品まで導風する光学冷却ダクト、７は光変調素子を冷却するシロッコファンである光学冷却ファン、８はこれらの部品を収納する外装ケース（図５では不図示）を示す。

図５の外装ケース８には、装置前面に冷却風の取り込み口である吸気口８１が設けられ、そこには図６に示す集塵フィルター９が取り付けられている。

光学冷却ファン７の駆動によって、フィルター９を通過して吸気口８１から侵入した外気は光学冷却ダクト６を通過し、光変調素子ユニット３に向かって吹きつけられる。この際、大気中に浮遊する塵埃の多くはフィルター９によって侵入を阻害され、捕集される。しかし、微小な粒子はフィルター９の目を通過して冷却風に乗って光変調素子に吹き付けられることがある。このため、光変調素子プロック３には、微小な塵埃粒子が付着しないような防塵構造が必要となる。

次に、本発明の光変調素子ブロック３の構成について図１から図２を用いて説明する。尚、図１は光変調素子ブロック３の分解斜視図、図２は各部品が組み付いた状態の光変調素子ブロック３、図３（ｂ）は図２の断面図、図４は図３（ｃ）のＡ部拡大図である。

３１は光入射面にカバーガラス３１３が接着された光変調素子３１１と放熱器３１２とが取付けられた光変調素子ユニットであり、３２は光変調素子３１１の有効画素領域より大きな開口を有し、有効画素領域に合わせて開口を位置調整固定される遮光マスク３２である。３３は放熱器３１２と接触し光変調素子３１１のカバーガラス３１３表面に異物が付着するのを防止する第一の防塵カバーであり、３４は後述する波長板保持部材３５と防塵カバー３３の間で挟持される第二の防塵部材である。３５は後述する波長板３６を保持し遮光マスク３２の開口よりも大きな開口を有し、光変調素子３１１に対して波長板３６を回転調整する波長板保持部材、３６は波長板を示す。遮光マスク３２及び放熱器３１２は熱伝導率の高いアルミニウム合金で構成され、遮光マスク３２は反射率低減のために黒色アルマイトメッキが施されている。

第一の防塵カバー３３は放熱器３１２のフィン部３１２ａと反対側の面から、放熱器３１２を抱え込むように取り付けられ、強固に保持することで、放熱器３１２と防塵カバー３３との隙間を除去することができる。また、第二の防塵部材３４は低硬度の材質で成形され、第一の防塵カバー３３と波長板保持部材３５の間で圧接されることで、部材間の隙間を除く構成をとる。波長板保持部材が回転調整された場合も、当接する部材面に追従し隙間の発生を防止する。このような構成をとることで、カバーガラス３１３及び遮光マスク３２は、波長板３６と波長板保持部材３５及び、防塵カバー３３により密閉される。一方で放熱器３１２のフィン部３１２ａは密閉空間の外部に配置される。これにより、光学冷却ファン６の送風によってある程度の風圧がかかったとしてもカバーガラス３１３や光変調素子３１１への異物の侵入を抑止できる。また光学冷却ファン６の送風を放熱器３１２のフィン部３１２ａに当てることができる。遮光マスク３２や光変調素子３１１及びカバーガラス３１３から、放熱器３１２に伝熱された熱は、フィン部３１２ａにおいて、密閉空間の外部へ放熱される。

次に図３を用いて本発明の特徴について説明する。図３（ｃ）に示す光変調素子３１１のカバーガラス３１３は、遮光マスク３２と共に空間Ａにおいて密閉される。遮光マスク３２は反射防止の表面処理が施されているため、遮光マスク３２は光吸収率が高くなる。また、光吸収率が高いことと、熱放射率が高いことは等価であるため、熱放射率も高くなる。したがって、遮光マスクからの熱放射によって、光変調素子３１１のカバーガラス３１３の温度が上昇する。ところで、光源１から照射された光束は遮光マスク３２によりカットされた後、開口部Ｂを通過し光変調素子３１１に照射される。遮光マスク３２は、光源からの光束が照射される領域Ｃと、そうでない領域Ｄで温度分布を生じる。したがって、温度分布を持った遮光マスク３２の熱放射により光変調素子３１１のカバーガラス３１３は、遮光マスク３２の開口Ｂと光軸方向において重なる領域Ｂ’と、遮光マスク３２の領域Ｃ及びＤと光軸方向において重なる領域Ｃ’及びＤ’でそれぞれ熱放射による温度上昇の値に差が生じる。この温度差が色ムラの原因の一つとなる。

本発明の遮光マスク３２は、光変調素子３１１と対向する面に、反射率が２５％以上の鏡面処理部３２１を有する。この鏡面処理により、遮光マスク３２のうち鏡面処理部３２１の領域においては、反射率が向上する。すなわち熱放射率が低減され、光変調素子３１１への熱放射が軽減される。さらに、光変調素子３１１のカバーガラス３１３の有効光束が通過しない領域Ｃ’及びＤ’において、波長が７８０ｎｍ以上の赤外光の反射率を向上する反射膜が施された反射部３１３ａを有する。これにより、遮光マスク３２から放射された熱エネルギーが、光変調素子３１１のカバーガラス３１３に吸収されるのを抑制できる。さらに、放熱部材３１２の一部に熱吸収率を上昇させるための、黒色アルマイトメッキ処理が施された表面処理部３１２ｂを有する。これにより、遮光マスク３２から放射された熱エネルギーを持つ赤外光のうち放熱部材３１２が吸収する割合が高くなる。すなわち、光変調素子３１１のカバーガラス３１３が吸収する熱エネルギーが低減する。放熱器３１２は一部が空間Ａの外側に配置されているため、遮光マスク３２からの熱放射により吸収した熱エネルギーは、強制空冷によって放熱される。

以上の構成により、遮光マスク３２とカバーガラス３１３の距離を増大することなく、遮光マスク３２から放射される熱エネルギーを低減することができる。さらに遮光マスク３２から放射される熱エネルギーの内、カバーガラス３１３の吸収する熱エネルギーを小さくすることができる。バックフォーカスの増大を抑制しつつ、色ムラを低減することが可能となる。

実施例１では、遮光マスク３２に鏡面処理部３２１、カバーガラス３１３に反射防止部３１３ａ、放熱部材３１２に反射防止処理３１２ｂをそれぞれ有する構成としたが、いずれか１つまたは２つのみであってもカバーガラスの部分的な温度上昇の低減に効果がある。

また、鏡面処理部３２１は、マスキングにより部分的に反射防止処理を施さない領域を設けたり、熱放射率の低い別部材を部分的に貼り合わせることで構成しても同様の効果を有する。

実施例２では、遮光マスク３２に熱放射率の低い別部材を部分的に貼り合わせる構成について説明する。なお、遮光マスク３２以外の構成は実施例１と同様であるため説明は割愛する。

図４は実施例２における変調素子ブロックの分解斜視図である。熱放射低減部材３８は例えばアルミ輻射断熱シートであり、遮光マスク３２の、カバーガラス３１３と対向する面に貼り合わされる。

アルミ輻射断熱シートは一般的に反射率が８０％以上あるため、遮光マスク３２のカバーガラス３１３と対向する面に貼り合わせることで、カバーガラス３１３への熱放射が低減される。そのためカバーガラス３１３の吸収する熱エネルギーを小さくすることができるため、色ムラの抑制が可能となる。すなわち実施例１で示した鏡面処理部と同様の効果を、シートを貼りつけることで、安易に得ることができる構成である。

実施例２では、遮光マスク３２にアルミ輻射断熱シートを張り合わせる構成としたが、熱放射低減部材３８として、鏡面処理を施した、アルミやステンレスを、接着固定してもよい。

１ 光源、２ 光学ブロック、３ 変調素子ブロック、４ プリズム、
５ 投写レンズ、６ 冷却ダクト、７ 冷却ファン、８ 外装ケース、
９ フィルター、３１ 変調素子ユニット、３１１ 光変調素子、
３１２ 放熱器、３１３ カバーガラス、３２ 遮光マスク、
３３ 防塵カバー、３４ 第一の防塵リング、３５ 波長板保持板、
３６ 波長板、３７ 第二の防塵リング、８１ 吸気口

Claims (6)

1. カバーガラスを含む光変調素子と、該光変調素子が取り付けられる放熱部材と、前記放熱部材に取り付けられ、前記パネルへ入射する光束のうち不要なものを遮光するマスクと、を有する投射表示装置において、
   前記光変調素子と、遮光マスクと、放熱部材の一部は密閉空間の内部にあり、前記遮光マスクのうち、前記光変調素子と対向する面のすべてもしくは一部に、他の部分よりも熱放射率が低い領域を有することを特徴とする投射表示装置。
2. 前記マスクの、熱放射率が低いい領域は、熱放射率が０．３５以下であることを特徴とする請求項１に記載の投射表示装置。
3. 前記遮光マスクの熱放射率が低い領域は、鏡面処理が施されている事を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投射表示装置。
4. 前記カバーガラスの、光が入射する範囲以外の領域に、反射膜が施されたことを特徴と請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の投射表示装置。
5. 前記放熱部材は、カバーガラスと対向する面に反射率低減の表面処理が施されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の投射表示装置。
6. 前記マスクは、前記放熱部材に対して、熱伝導性部材を介して取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の投射表示装置。