JP4265315B2

JP4265315B2 - 投射型表示装置

Info

Publication number: JP4265315B2
Application number: JP2003192564A
Authority: JP
Inventors: 猛片山; 秀春斎藤; 慶一郎徳重; 達雄森田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2023-07-07
Also published as: CN1577062A; US20050007788A1; JP2005031106A; US7252416B2; US7364327B2; US20070258054A1; CN100470363C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルなどのライトバルブを使用して、スクリーン上に映像を投射する投射型表示装置、例えば、液晶投射型表示装置、投射型ディスプレイ装置等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
投射型表示装置には、光源からの光を液晶パネルなどのライトバルブに照射させ、ライトバルブにて画素毎に光の強弱（濃淡）に変える光強度変調（空間光変調ともいう）を行い、光学像を形成し、その光学像をスクリーンなどに拡大投影する液晶投射型表示装置、投射型ディスプレイ装置等がある。
【０００３】
この種の投射型表示装置では、内部に複数の発熱源（例えば光源のランプ、ライトバルブ、ランプを駆動する電源等）を有しており、これらの発熱源から生じる熱により、光学部品の寿命が短くなるので、例えば、ライトバルブとして液晶パネルを用いた場合には、液晶パネルの温度を７０℃以下とする必要がある。そこで、一般に、投射型表示装置は発熱源から生じた熱を装置外部に排出する冷却手段を備えている。
【０００４】
従来、この種の投射型表示装置の冷却手段としては、投射型表示装置のライトバルブ、電源、光源の冷却を行なうための冷却風路を１本化することにより、ファン使用数よりも吸気口の数及び排気口の数を各々少なくし、吸気口及び排気口から投射型表示装置外部に漏れる騒音の低減を図った構成が下記特許文献１に開示されている。
【０００５】
また、投射型表示装置の液晶パネル及び偏光板の冷却を行なうために、ラジアルファンによる吸気を冷却風として使用する構成が下記特許文献２に開示されている。この構成では、ラジアルファンに吸い込まれた冷却風は、風路内に配置されたガイドにより流れを制御され、液晶パネル及び偏光板に集中して供給される。冷却が必要な部位に効率よく冷却風を供給できるため、低騒音で大きな冷却作用を得ることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−８１６７３号公報
【特許文献２】
特開２００２−１２２８３９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に開示される従来技術においては、冷却風路が１本のため、吸気口側の低温側から排気口側の高温側に向かう冷却風路上に配置される発熱部品、例えば、ライトバルブ、電源、光源等の配置に制約が生じる上、ライトバルブ、電源、光源等の各部品の温度を部品に応じた適切なマージンを持った温度にすることが極めて困難である。また、ライトバルブ、電源、光源が独立していない1本の冷却風路内にあるため、光源に近い電源は光源の熱によりあおりを受け、また、光源は電源冷却後の熱くなった風を使い冷却を行なうことになるため、ライトバルブ、電源、光源等の冷却には多くのファン風量を必要とし、ファンの回転数の低減が困難で、ファンの回転に伴う騒音の低減が難しかった。また、ファンの一つが、筐体上に開口する排気口に近接して設けられているため、ファンから生じた騒音が減衰することなく該排気口から放出され、騒音の低減が難しい。
【０００８】
また、上記特許文献２に開示される従来技術においては、ラジアルファンによる吸気を使用して液晶パネル及び偏光板を冷却した後、ラジアルファンから排気される風は、そのまま、ダクトを通って筐体に開口した排気口から排気されており、他の光学部品の冷却を目的とした使用については言及されていない。このため、投射型表示装置の、一部の冷却が必要な部品（例えば、液晶パネル及び偏光板）の冷却手段に限った低騒音化技術であり、他の発熱部品の冷却を含めた投射型表示装置全体の低騒音化がはかれるとは限らない。
【０００９】
本発明はかかる点を鑑みて成されたものであり、その目的は、ライトバルブ、電源、光源などの発熱部品の配置と、ファンの配置を工夫することで、騒音の低減が可能な投射型表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために、本願発明は、光源ユニットと、該光源ユニットを冷却する第１の冷却ファンと、該光源ユニットからの光束を変調するライトバルブと、該ライトバルブを冷却する第２の冷却ファンと、該ライトバルブで変調した光を投射する投射レンズとを有する投射型表示装置であって、前記第１の冷却ファンによる第１の冷却風路と、前記第２の冷却ファンによる第２の冷却風路とは互いに略独立して成り、前記第２の冷却ファンは、当該装置の電源部も冷却するように構成する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、全図において、機能が同一である構成要素には同一符号を付して示し、また、煩雑さを避けるために、一度述べたものについては繰り返した説明を省略する。
【００１２】
図１から図６は、本発明の一実施形態の説明図である。図１から順に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態である投射型表示装置の概観を示す斜視図で、図１（ａ）は投射型表示装置１の正面側、図１（ｂ）は投射型表示装置１の背面側を示す。以下では、ライトバルブとして液晶パネルを用いて説明する。
【００１４】
図１において、本発明による投射型表示装置１は、図１（ａ）のように、液晶パネル（図示せず）及び電源（図示せず）を冷却した空気の流れ（以下風と称する）と光源（図示せず）を冷却した風の排気口２が正面側に設けてある。また、液晶パネル（図示せず）を冷却する風の吸気口３が側面側に設けてある。更に、図１（ｂ）のように、光源（図示せず）を冷却する風の吸気口４が背面側に設けてある。
【００１５】
図２は、図１に示した本発明の一実施形態である投射型表示装置１の内部構成を示す斜視図である。
【００１６】
図２において、液晶パネル９及び電源５を冷却するためのシロッコファン（図示せず）が光学エンジン６の下に吸気口を上に向けた状態で設けてあり、光学エンジン６の内部に設けられた液晶パネル９とシロッコファン（図示せず）の吸気口はダクト（図示せず、詳細は後述）で繋がれている。また、液晶パネル９と外気は吸気ダクト７で繋がれている。シロッコファン（図示せず）の排気口は電源５に向けられており、電源５とシロッコファン（図示せず）の排気口はダクト（図示せず、詳細は後述）で繋がれている。そして、吸気ダクト７から吸気された空気は吸気ダクト７−液晶パネル９−シロッコファン−電源５と経由する空気の流れの流路である風路を形成して、液晶パネル９と電源５を冷却する。電源５を冷却した冷却風は装置１前面の排気口３０を通り、装置１の筐体前面に開口している排気口２から外気中に排気される。
【００１７】
光源であるランプ１３と軸流ファン１７は装置１背面の吸気口４から前面の排気口１６に至るダクト１８で覆われた冷却風路上に、吸気口４側からランプ１３、軸流ファン１７の順で配置されている。そして、吸気口４から吸気された空気はランプ１３を冷却し、軸流ファン１７を経由して排気口１６を通り、排気口１６の前面の排気口２から外気中に排気される。
【００１８】
このように、本発明では、光源の冷却風路と、液晶パネルおよび電源の冷却風路と分離されている。
【００１９】
投射型表示装置１の動作の概略は、光源５から発生した光を光学エンジン６内部に設けられた液晶パネル９により変調した後に、投射手段である投射レンズ８を経て、装置外部のスクリーン（図示せず）などに投射して映像を表示する。
【００２０】
なお、光学エンジン６は、照明手段である光源５からの光を液晶パネル９に照射する照明光学系（図示せず）と、照明光学系で照射される照射光を映像信号に応じて画素毎の光の濃淡に変える光強度変調を行なって光学像を形成する液晶パネル９と、この光学像を拡大して投射する投射手段である投射レンズ８とから構成されている。図２では、光学エンジン６は、ライトバルブとして３枚の液晶パネル９を用いている。
【００２１】
図３は、図２に示した本発明の一実施形態である投射型表示装置１における、液晶パネル９及び電源５を冷却するための吸気口３から排気口３０に至る冷却空気の通路である冷却風路部分の詳細構成を示す分解図を示す。
【００２２】
図３において、シロッコファン1０は、光学エンジン６に内蔵されている液晶パネル９の下側に、吸気口１０ａを液晶パネル９側に向けて配置される。シロッコファン１０と光学エンジン６の間には、液晶パネル９を冷却した風をシロッコファン１０に導くための吸気ダクト１１が配置される。光学エンジン６の上側には、液晶パネル９を冷却する風を導くための吸気ダクト７が配置される。この吸気ダクト７は、投射型表示装置１の側面から外部に繋がっており、投射型表示装置１の外部の空気を光学エンジン６に内蔵されている液晶パネル９に導く役割を果たす。
【００２３】
シロッコファン１０の排気口１０ｂから出る風下の方向には、電源５が配置される。シロッコファン１０と電源５の間には、シロッコファン１０の排気口１０ｂから排出された風を電源５に導くための排気ダクト１２が配置される。シロッコファン１０の排気口１０ｂから排出された風がこの排気ダクト１２を通り、電源５を冷却する。電源５を冷却した風は、電源５の風下側に設けられた投射型表示装置１の前面にある排気口３０を通り、排気口２から、投射型表示装置１の外部に排気される。
【００２４】
図３に示す、投射型表示装置１の側面に設けられた吸気口３から、吸気ダクト７、光学エンジン６に内蔵されている液晶パネル９、吸気ダクト１１、シロッコファン１０、排気ダクト１２、電源５、投射型表示装置１の側面に設けられた排気口３０に至る冷却空気の通路である冷却風路は、光源であるランプ１３を冷却するために設けられた冷却風路（後述）とは分離されている。
図４は、図３に示した本発明の一実施形態である投射型表示装置１における、液晶パネル９及び電源５の冷却動作状態を示す断面形状図で、図５はその模式図を示す。
【００２５】
図４，図５において、シロッコファン１０は、投射型表示装置１の側面に設けられた吸気口３から矢印３１のように外気を吸込む。吸込まれた空気は風となり、吸気ダクト７を通り、光学エンジン６内の液晶パネル９が内蔵されているスペースを矢印３２のように通る。このスペースを通る際に、風が液晶パネル９の表面から、液晶パネル９の発熱量を取り去り、液晶パネル９を冷却する。また、液晶パネル９に入射する光の光路上において、液晶パネル９の前後に配置された偏光板１４についても、同様に冷却する。以下、説明の都合上、液晶パネル及び偏光板を液晶パネル９等と記す。液晶パネル９等を冷却した風は、シロッコファン１０の吸気口１０ａに矢印３３のように吸込まれる。吸込まれた風は、シロッコファン１０の内部を通過した後、シロッコファン１０の排気口１０ｂから排出される。排出される風の温度は、液晶パネル９等の発熱量を取り去ったこと及び、投射型表示装置１の内部温度に温められ、外気より高い温度になっている。排出された風は、矢印３４のように排気ダクト１２を通り、電源５に吹き付けられる。吹き付けられた風が、電源５の各部品の発熱量を取り去り、電源５を冷却する。電源５を冷却した風は、電源５の風下側に設けられた排気口３０を通り、排気口２から矢印３５のように投射型表示装置１の外部へ放出される。
【００２６】
液晶パネル９等を冷却するためには、液晶パネル９等の表面を通過する風の温度が低く、風速が速い方が、冷却効果が大きい。液晶プロジェクタをはじめとする投射型表示装置１の液晶パネル９等から生じる発熱量は、高輝度化に伴い増加の一途を辿っている。また、液晶パネル９等の小型化も進んでいるため、単位面積当たりの発熱量は更に大きくなっており、それに見合う風量（温度が低く、風速が速い）が必要である。投射型表示装置１における発熱部品の中で、例えば許容温度が７０℃以下である液晶パネル９等が、最も大きな冷却効果を必要とする。
【００２７】
電源５を冷却するためには、電源部品の表面を通過する風の温度が低く、風速が速い方が、冷却効果が大きい。しかし、液晶パネル９等と比較すると、それほど大きな冷却効果を得る風量は必要としない。実際、電源部品の許容温度は厳しいもので略１００℃程度である。
【００２８】
このように、大きな冷却効果が必要な液晶パネル９等の冷却と、それほど大きな冷却効果を必要としない電源５の冷却を、一つの冷却風路で行なうことにより、風量の最適化を行ない、騒音を低く抑えるために、図４，図５の構成とする。
【００２９】
即ち、液晶パネル９等には、少しでも温度の低い風を冷却風として使用するために、外気を直接取り入れることとする。また、外気が投射型表示装置１の内部温度により温められないうちに液晶パネル９等を冷却できる位置（つまり、シロッコファン１０からみて吸気側の吸気口３に近い位置）に、液晶パネル９等を配置する。電源５は、液晶パネル９等を冷却後の温められた風を使用しても、冷却が可能なため、シロッコファン１０の排気により冷却が可能な位置（つまり、シロッコファン１０からみて排気側の排気口２に近い位置）に配置する。そして、騒音を低く抑えるために、適切な風量を供給できる騒音の発生源でもあるシロッコファン１０を１個図４，図５のように液晶パネル９等から電源５に至る風路の途中に配置する。騒音の発生源でもあるシロッコファン１０が配置された位置は、投射型表示装置１外部に開口している吸気口３及び排気口３０から、十分距離が遠く、また、その間にダクト等の障害物があることにより、シロッコファン１０の騒音を投射型表示装置１の外部に伝えにくい。
【００３０】
一般的に、騒音を低く抑えるには、ファンの風量をどこまで最適化した少ない風量にできるかに、大きく依存する。本発明では、光源，電源，液晶パネル等の冷却について、液晶パネル９等および電源５の冷却を、熱発生の大きな光源の冷却（詳細は後述する）と分離独立させて、光源からの熱の影響を受けないようにし、液晶パネル９等と電源５の冷却では、電源より大きな冷却効果が必要な液晶パネル９等の冷却風量を最適化し、そして、液晶パネル９等を冷却した後、液晶パネル９等程の冷却効果が要求されない電源５の冷却も行なうようにしている。よって、液晶パネル９等と電源５は光源の影響を受けることがなく、液晶パネル９等の冷却と電源５の冷却を各々最適化する必要が無いため、液晶パネル９等の冷却風量についてのみ最適化をはかれば良く、騒音を低く抑えることができ、比較的容易に低騒音化を実現できる。
【００３１】
図６は、図２に示した本発明の一実施形態である投射型表示装置１における、ランプ１３を冷却するための吸気口１５から排気口１６に至る冷却風路部分の構成を示す。
【００３２】
図６において、ランプ１３を冷却する風路は、軸流ファン１７を使い、投射型表示装置１の背面にある吸気口４の内側の吸気口１５から外気を取り入れ、ランプ１３を冷却した後、投射型表示装置１の前面にある排気口１６を通って、装置１筐体前面に開口している排気口２から排気する構成である。本冷却風路はダクト１８で覆われており、液晶パネル９等と電源５の冷却風路とは独立している。ダクト１８内には、吸気口１５側から順にランプ１３と軸流ファン１７が配置されており、吸気口１５から取り入れた風により、ランプ１３表面からランプ１３の発熱量を取り去り、ランプ１３の冷却を行なっている。
【００３３】
ランプ１３を含む冷却風路をダクト１８で覆うことにより、ランプ１３の熱がダクト１８の外側と遮蔽され、ランプ１３の熱により液晶パネル９等、電源５の温度が上昇するのを防いでいる。これにより、液晶パネル９等の冷却と電源５の冷却について、冷却風量の最適化が容易になる。また、ランプ冷却についても冷却風量の最適化が容易になる。
【００３４】
以上述べたように、本発明では、光源，電源，液晶パネル等の冷却について、液晶パネル９等および電源５の冷却風路を、熱発生の大きな光源の冷却風路と分離独立させ、光源からの熱の影響を排除し、各冷却風路で冷却風量を最適化し、冷却ファンの回転数を落として冷却ファンの回転に伴う騒音を低減している。また、各冷却風路の略中央に冷却ファン１０，１７を配置させて、冷却ファンから生じる騒音が装置筐体に開口している吸気口や排気口から漏れ出るのを低減し、騒音を低減している。
【００３５】
液晶パネル９等を冷却して温度が上がった冷却風（温度は液晶パネルの許容温度７０℃よりは十分に低い）は、電源５を冷却するにはまだ十分低い温度である。従って、図４では、触れなかったが、この冷却風を利用して、光源からの光を液晶パネル９に照射する照明光学系に一般的に用いられる偏光変換素子（許容温度は略８０℃程度）を冷却してもよい。以下偏光変換素子の冷却について図７，図８を用いて説明する。
【００３６】
図７は、図３に示した本発明の一実施形態である投射型表示装置１における、排気ダクト１２から排出される風を電源５の冷却に使用すると共に、分流させて偏光変換素子１９の冷却に使用するときの、排気ダクト１２から光学エンジン６内に配置された偏光変換素子１９に至る冷却風路部分の構成を示す斜視図で、図８はその断面の模式図を示す。
【００３７】
図７，図８において、シロッコファン１０の排気口１０ｂから排出された風は、排気ダクト１２を通り、矢印３４のように電源５に吹き付けられるが、排気ダクト１２に導風板２０及び偏光変換素子１９へ繋がるダクト２１を追加することにより、電源５に向かう風の一部を分流させて、偏光変換素子１９の冷却に使用することができる。矢印３６のように偏光変換素子１９に吹き付けられた風が、偏光変換素子１９の発熱量を取り去り、偏光変換素子１９を冷却する。光学エンジン６内に配置された偏光変換素子１９を冷却した風は、偏光変換素子１９の風下側に設けられた光学エンジン６の排気口（図示せず）から光学エンジン６の外部へ矢印３７のように放出される。
【００３８】
このように、本発明は、排気ダクト１２から排出される風を電源５のみならず、電源５と偏光変換素子１９の冷却に使用するときについても、低騒音化をはかることができる。
【００３９】
以上述べたように、本発明では、大きな冷却効果を要求される液晶パネル９等とランプ１３について、それぞれ独立した冷却風路を形成し、それぞれについて最適化された少ない風量で投射型表示装置１の発熱部品の冷却を実現できる。これにより、低騒音化がはかれる。また、ファン数が２個と少ないため、低価格化、小型化、重量減を実現することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、投射型表示装の低騒音化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である投射型表示装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態である投射型表示装置の内部構成を示す斜視図である。
【図３】液晶パネル及び電源を冷却するための冷却風路部分の詳細構成を示す分解図である。
【図４】液晶パネル及び電源を冷却するための冷却風路部分の動作状態を示す断面形状図である。
【図５】図４の模式図である。
【図６】ランプを冷却するための冷却風路部分の構成図である。
【図７】偏光変換素子の冷却風路部分の斜視構成図である。
【図８】図７の断面模式図である。
【符号の説明】
１・・・投射型表示装置、２・・・排気口、３・・・吸気口、４・・・吸気口、５・・・電源、６・・・光学エンジン、７・・・吸気ダクト、８・・・投射レンズ、９・・・液晶パネル、１０・・・シロッコファン、１１・・・吸気ダクト、１２・・・排気ダクト、１３・・・ランプ、１４・・・偏光板、１５・・・吸気口、１６・・・排気口、１７・・・軸流ファン、１８・・・ダクト、１９・・・偏光変換素子、２０・・・導風板、２１・・・ダクト。

Claims

光源ユニットと、
該光源ユニットを冷却する第１の冷却ファンと、
該光源ユニットからの光束を変調するライトバルブと、
該ライトバルブを冷却する第２の冷却ファンと、
該ライトバルブで変調した光を投射する投射レンズとを有する投射型表示装置であって、
前記第１の冷却ファンは、冷却風路の途中に設けられ、該投射型表示装置の背面から吸気した外気を前記光源ユニットに通風して冷却し、冷却風を該投射型表示装置の前面の排気口から排気し、
前記第２の冷却ファンは、冷却風路の途中に設けられ、該第２の冷却ファンの吸気側の冷却風路に前記ライトバルブが配設されて、前記ライトバルブを冷却しながら通風し、該第２の冷却ファンの排気側の冷却風路に該投射型表示装置の電源部が配設されて、前記電源部を冷却しながら通風し、冷却風を該投射型表示装置の前面の排気口から排気し、
前記第１の冷却ファンによる第１の冷却風路と、前記第２の冷却ファンによる第２の冷却風路とは互いに略独立して構成するとともに、
前記第１の冷却ファンと前記第２の冷却ファンを該投射型表示装置の冷却風路の略中央に配置することを特徴とする投射型映像表示装置。