JP4296988B2 - 液晶プロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネル及び液晶プロジェクターに関し、特に、冷却液で液晶パネルを冷却するようにしたものに関する。

大画面の投射型表示装置として、液晶プロジェクターが普及している。液晶プロジェクターは、周知のように、光源からの出射光を照明光学系を介して液晶パネルに入射させ、液晶パネルで映像信号に応じて変調した光を、投射レンズによってスクリーンに投射するものである。

液晶プロジェクターの高輝度化を実現するためには、光源からの出射光量を増加させたり照明光学系で光の利用効率を高めるなどして、液晶パネルへの入射光量を増加させなければならない。しかし、液晶パネルへの入射光量が増加すると、液晶パネルの温度が上昇して、液晶プロジェクターの動作の信頼性に悪影響を及ぼすことがある。この液晶パネルの温度上昇を抑制するためには、液晶パネルを強制的に冷却することが必要となる。

従来、液晶プロジェクターにおいて液晶パネルを冷却する方法としては、ファン（送風機）によって液晶パネルを空気で冷却するという方法が採られていた。

しかし、今日、液晶プロジェクターに対しては、高輝度化のニーズだけでなく、小型化や低騒音化のニーズも大きくなっている。そのため、この空冷方法は、設計上非常に困難な時期に差し掛かっている。

すなわち、液晶プロジェクター内の空気は通常は温まっているので、液晶プロジェクターの外部の空気で液晶パネルを冷却することが望ましいが、そのためには、液晶プロジェクターの筐体に外気の取り入れ口を設けて、ファンによってこの取り入れ口から外気を取り入れるとともに、取り入れた外気を液晶パネルに導くためのエアーダクトを液晶プロジェクター内に設けることが必要になる。さらには、取り入れた外気から埃を除去するためのフィルターを設けることも必要になる。こうした取り入れ口やエアーダクトやフィルターは比較的大きなスペースを占めるので、液晶プロジェクターの小型化に限界が生じてしまう。また、ファンの低騒音化にも限界がある。

これに対し、小型化や低騒音化のニーズにも対応できる冷却方法として、冷却液で液晶パネルを冷却する方法が挙げられる。この液冷方法としては、従来から次の（１）や（２）のような方法が提案されている。

（１）液晶パネル全体を、冷却液を溜めた容器の中に浸す方法。
（２）液晶パネルの光源側（光の入射側）に、入出力部を有する透明な密閉容器を取り付け、ポンプによってこの密閉容器と熱交換器との間で冷却液を循環させる方法（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−２６４９４７号公報（段落番号００１０〜００１６、図１）

しかし、上記（１）の液冷方法では、冷却液が、液晶材料を封入するシール部から液晶材料のほうに滲入するおそれがある。

さらに、上記（１）の液冷方法では、液晶パネルの間近の箇所とそれ以外の箇所との冷却液の温度差による自然対流が発生し、この自然対流がスクリーンに縞状の模様として映ってしまう。

また、上記（２）の液冷方法では、液晶パネルの光源側とは反対側（光の出射側）が冷却されないので、液晶パネルの温度上昇を十分に抑制することが困難である。

さらに、上記（２）の液冷方法では、冷却液を循環させる過程で冷却液中に気泡が発生した場合に、この気泡がスクリーンに点状の模様として映ってしまう。

さらに、上記（２）の液冷方法では、液晶パネルに密閉容器や配管の負荷がかかるので、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）用の３枚の液晶パネルを設けた３板式液晶プロジェクターにおいて、この負荷を原因としてレジストレーション（Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の画像の位置合せ）がずれることがある。

本発明は、上述の点に鑑み、液晶パネルを冷却液で冷却することによって液晶パネルの温度上昇を十分に抑制し、且つ、冷却液が液晶材料のほうに滲入することを防止することを課題としてなされたものである。

この課題を解決するために、本発明に係る液晶プロジェクターは、ガラス基板上にＴＦＴ素子が形成されたＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板と対向する対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との隙間に封入される液晶材料と、前記液晶材料の前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間の封入状態を維持するために前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との隙間に充填されるシール部材とよりなるＴＦＴ液晶パネルと、ＴＦＴ液晶パネルに光を照射する光源と、ＴＦＴ液晶パネルと光源との間に介在するクロスプリズムを含む光学系部材と、ＴＦＴ基板と対向基板の平面の周縁を覆う接触面を有する第一および第二の枠材と、第一の枠材に取り付けられてＴＦＴ基板及び第一の枠材とで平板状の第一の空洞を形成する第一の透明板と、第二の枠材に取り付けられて対向基板及び第二の枠材とで平板状の第二の空洞を形成する第二の透明板と、二つの透明板に貼付される第一及び第二の偏光板と、第一の空洞及び第二の空洞に満たされる冷却液と、第一の枠材及び第二の枠材に接続されて第一の空洞と第二の空洞に冷却液を通過可能にする連結配管と、第一の枠材及び第二の枠材に接続されて第一の空洞と第二の空洞に冷却液を供給するポンプと、ポンプと第一の枠材又は第二の枠材の間の冷却液の流路に設けられる気泡抜き部と、ポンプと第一の枠材又は第二の枠材の間の冷却液の流路に設けられて冷却液を蓄積するリザーブタンクと、冷却液に蓄積された熱を放熱するラジエータとを含む冷却機構とを備えることを特徴とする。

この液晶プロジェクターでは、液晶パネルとして、前述の本発明に係る液冷式液晶パネル（請求項８に記載のように被覆部材が空洞と外部とをつなぐ穴を有するもの）を用いるとともに、被覆部材の穴を通して、空洞と放熱用のラジエータとの間でポンプによって冷却液を循環させるようにしたものである。したがって、液晶パネルの光の入射側と光の出射側との両方が冷却液で冷却され、液晶パネルで暖められた冷却液がラジエータで冷やされて再び液晶パネルに戻って光の入射側と光の出射側との両方を冷却するので、液晶パネルの温度上昇を十分に抑制することができる。また、液晶材料のシール部は冷却液に浸らないので、冷却液が液晶材料のほうに滲入することが防止される。また、こうした循環路を形成することにより、空洞内に冷却液の温度差による自然対流が発生することがなくなるので、こうした自然対流がスクリーンに縞状の模様として映ることが防止される。

なお、この液晶プロジェクターにおいて、一例として、冷却液の循環路上に、冷却液を補給するリザーブタンクが設けることが好適である。それにより、循環路を構成する配管から冷却液がごく僅かずつ蒸発しても、液晶パネルを長期間冷却することができるようになる。

また、この液晶プロジェクターにおいて、一例として、冷却液の循環路を構成する配管内の一部を、この配管の長手方向に直交する方向に膨んだ形状にしたり、さらにはこの長手方向に対して回転対称に膨らんだ形状にすることが好適である。

冷却液を循環させる過程では冷却液中に気泡が発生することがあるが、この気泡が液晶パネルの光の入射側の空洞に入ると、スクリーンに点状の模様として映ってしまう。これに対し、配管内の一部をこのように膨らませることにより、配管内に、この気泡を溜める空気溜まりを形成することができるので、気泡が液晶パネルの光の入射側の空洞に入ってスクリーンに点状の模様として映ることを抑制できるようになる。また、配管の長手方向に対して回転対称に膨らませることにより、例えば持ち運び時に液晶プロジェクターを傾けたりあるいは液晶プロジェクターを天吊りにして使用するような場合にも、一度空気溜まりに溜まった気泡が漏れて液晶パネルの光の入射側の空洞に入ることが抑制されるようになる。

また、この液晶プロジェクターにおいて、一例として、冷却液を循環させるポンプとして脱泡機能付きポンプを用い、冷却液の循環路におけるこの脱泡機能付きポンプの上流に、冷却液を補給するリザーブタンクを設け、脱泡機能付きポンプによって気泡を取り除かれた冷却液を液晶パネルに送るとともに、脱泡機能付きポンプで取り出された気泡を含む冷却液を、このリザーブタンクに戻すようにすることが好適である。

それにより、冷却液を循環させる過程で冷却液中に発生した気泡を、脱泡機能付きポンプとリザーブタンクとの間を繰り返し循環させて、リザーブタンクに溜める（リザーブタンクを空溜まりとして兼用する）ことができるので、気泡が液晶パネルの光の入射側の空洞に入ってスクリーンに点状の模様として映ることを抑制できるようになる。

また、この液晶プロジェクターが、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の３枚の液晶パネルを設けた３板式液晶プロジェクターである場合には、一例として、これらの３枚の液晶パネルからの出射光を合成するプリズムに対し、各液晶パネルを、被覆部材の穴につながれている配管を用いて固着することが好適である。

このように、配管自体を用いて各液晶パネルをプリズムに固着することにより、液晶パネルへの被覆部材や配管の負荷が軽減されるので、この負荷を原因としてレジストレーション（Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の画像の位置合せ）がずれることを防止できるようになる。

あるいは、別の例として、被覆部材に、このプリズムに対して液晶パネルを固着するための突起状また穴状の取り付け部を設け、このプリズムに対し、各液晶パネルを、この被覆部材の取り付け部を用いて固着するとともに、各液晶パネルに取り付けられた被覆部材の穴につながれている配管を、このプリズムに仮固定することも好適である。

このように、プリズムに対する各液晶パネルの固着は専用の取り付け部を用いて行いつつ、配管をプリズムに仮固定することによっても、液晶パネルへの被覆部材や配管の負荷が軽減されるので、この負荷を原因とするレジストレーションずれが防止されるようになる。

本発明に係る液晶プロジェクターによれば、液晶パネルの光の入射側と光の出射側との両方を冷却液で冷却し、液晶パネルで暖められた冷却液をラジエータで冷やして再び液晶パネルに戻して光の入射側と光の出射側との両方を冷却することができるので、液晶パネルの温度上昇を十分に抑制することができ、且つ、液晶材料のシール部が冷却液に浸らないので、冷却液が液晶材料のほうに滲入することを防止でき、且つ、冷却液の自然対流がスクリーンに縞状の模様として映ることを防止できるという効果が得られる。

さらに、液晶パネルに局所的な負荷がかかることを防止できるという効果も得られる。さらに、液晶パネルだけでなく偏光板も冷却することができるという効果も得られる。さらに、外部との間で冷却液を循環させる循環路を形成することができるので、液晶パネルを一層よく冷却することができるとともに、冷却液の自然対流がスクリーンに縞状の模様として映ることも防止できるという効果も得られる。

さらに、冷却液を循環させる過程で冷却液中に気泡が発生した場合に、この気泡が液晶パネルの光の入射側の空洞に入ってスクリーンに点状の模様として映ることを抑制できるという効果も得られる。

さらに、液晶パネルへの被覆部材や配管の負荷が軽減されるので、この負荷を原因としてレジストレーション（Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の画像の位置合せ）がずれることを防止できるという効果も得られる。

以下、本発明を、ＴＦＴ液晶パネルや、ＴＦＴ液晶パネルを用いた３板式液晶プロジェクターに適用した例について、図面を用いて具体的に説明する。

〔本発明に係る液冷式液晶パネルの例〕
最初に、本発明に係る液冷式液晶パネルの例について説明する。図１は、本発明に係る液冷式液晶パネルの第１の構成例を示す図（図１Ａは断面図、図１ＢはＴＣＰも含めて描いた斜視図）である。

この液冷式液晶パネルは、ＴＦＴ液晶パネル１を構成する２枚のガラス基板のうち、光の入射側の基板であるＴＦＴ基板２（ＴＦＴ素子を形成した基板）に入射側冷却ジャケット５を直接取り付けるとともに、光の出射側の基板である対向基板３に出射側冷却ジャケット９を直接取り付けたものである。

入射側冷却ジャケット５は、ＴＦＴ液晶パネル１の光の入射側に空洞を形成するようにＴＦＴ液晶パネル１の光の入射側のみを覆う形状の部材であり、金属製（または合成樹脂製）の枠材６に、ＴＦＴ液晶パネル１への入射光を透過させる透明ガラス板７を取り付けることによって構成されている。

同様に、出射側冷却ジャケット９は、ＴＦＴ液晶パネル１の光の出射側に空洞を形成するようにＴＦＴ液晶パネル１の光の出射側のみを覆う形状の部材であり、金属製（または合成樹脂製）の枠材１０に、ＴＦＴ液晶パネル１からの出射光を透過させる透明ガラス板１１を取り付けることによって構成されている。

入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９はそれぞれＴＦＴ液晶パネル１の光の入射側，出射側のみを覆っているので、ＴＦＴ基板２と対向基板３との間に封入された液晶材料をシールしているシール部４は、これらの入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９部によって形成される空洞には面していない。

入射側冷却ジャケット５には、ＴＦＴ液晶パネル１に所定の直線偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）のみを入射させる偏光板８が、透明ガラス板７の内側に（すなわち空洞に面するように）に取り付けられている。

出射側冷却ジャケット９には、ＴＦＴ液晶パネル１の出射光のうち所定の直線偏光（ノーマリーブラックモードでは入射側の偏光板８がＴＦＴ液晶パネル１に入射させるのと同じ直線偏光）のみを通過させる偏光板１２が、透明ガラス板１１の内側に（すなわち空洞に面するように）に取り付けられている。

枠材６，１０の上部には、それぞれこの空洞と外部とをつなぐための穴６ａ，１０ａが設けられている。また、枠材６，１０の下部にもそれぞれ穴６ｂ，１０ｂが設けられており、ＴＦＴ液晶パネル１の光の入射側の空洞と光の出射側の空洞とが、この穴６ｂ及び穴１０ｂを通して配管１３で連結されている。

この液冷式液晶パネルでは、図にも示しているように、光の入射側の空洞及び光の出射側の空洞内に冷却液ＣＬを充填することにより、ＴＦＴ液晶パネル１の光の入射側と光の出射側との両方が冷却液ＣＬで冷却されるので、ＴＦＴ液晶パネル１への入射光量が増加しても、ＴＦＴ液晶パネル１の温度上昇を十分に抑制することができる。

そして、これらの空洞内に充填された冷却液ＣＬにシール部４が浸ることがないので、冷却液ＣＬが液晶材料のほうに滲入することが防止される。

さらに、空洞内に充填された冷却液ＣＬに偏光板８や偏光板１２が触れるようになるので、ＴＦＴ液晶パネル１だけでなく偏光板８や偏光板１２も冷却することができる。

さらに、図にも示しているように、穴６ａ，穴１０ａにそれぞれ配管１４，１５を取り付けてこれらの空洞を外部と連結することにより、これらの空洞と外部との間で冷却液ＣＬを循環させる（外部から光の入射側，出射側のうちの一方の空洞に送られた冷却液ＣＬが、配管１３で他方の空洞に送られ、その他方の空洞から外部に送られる）循環路を形成することができるので、ＴＦＴ液晶パネル１を一層よく冷却することもできるようになる。また、こうした循環路を形成することにより、空洞内に冷却液ＣＬの温度差による自然対流が発生することがなくなるので、こうした自然対流がスクリーンに縞状の模様として映ることも防止される。

なお、入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９をＴＦＴ基板２，対向基板３に取り付ける方法としては、例えば、シリコン系接着剤で入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９とＴＦＴ基板２，対向基板３とを接着するという方法が挙げられる。しかし、冷却液ＣＬがＴＦＴ基板２・入射側冷却ジャケット５間の隙間や対向基板３・出射側冷却ジャケット９間の隙間から漏れないような方法であれば如何なる方法でもよく、冷却液ＣＬの種類にもよるが、入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９を機械的圧力（例えばバネの押圧力）でＴＦＴ基板２，対向基板３に押し付けるとともにゴムパッキンを用いてＴＦＴ基板２・入射側冷却ジャケット５間の隙間や対向基板３・出射側冷却ジャケット９間の隙間を塞ぐという方法も考えられる。

また、透明ガラス板７，１１としては、通常の白板ガラスや青板ガラスを用いてもよいし、あるいは、より熱伝導性のよい水晶ガラスやサファイヤガラスを用いてもよい。また、冷却液ＣＬとしては、水を用いてもよいし、あるいは、グリコール系の不凍液を用いてもよい。

次に、図２は、本発明に係る液冷式液晶パネルの第２の構成例を示す図（図２Ａは断面図、図２Ｂは斜視図）であり、図１と共通する部分には同一符号を付すとともに、配管は図示を省略している。

この液冷式液晶パネルは、図１に示した入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９を、ＴＦＴ液晶パネル１のＴＦＴ基板２，対向基板３とそれぞれ略等しい大きさの第１の透明ガラス板１７，第２の透明ガラス板１８を介して、ＴＦＴ基板２，対向基板３に取り付けたものである。

図３は、この液冷式液晶パネルの製造方法を示す図である。まず、図３Ａに示すように、入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９をそれぞれ透明ガラス板１７，透明ガラス板１８に取り付けることによって、冷却液を充填することのできる空洞を形成する。そして、その後、図３Ｂに示すように、入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９を取り付けた透明ガラス板１７，透明ガラス板１８を、それぞれＴＦＴ液晶パネル１のＴＦＴ基板２，対向基板３に取り付ける。

透明ガラス板１７，１８としては、白板ガラスや青板ガラスを用いてもよいし、あるいは石英ガラスやネオセラムガラスを用いてもよいし、あるいは水晶ガラスやサファイヤガラスを用いてもよい。

また、入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９を透明ガラス板１７，透明ガラス板１８に取り付ける方法としては、例えば、シリコン系接着剤で入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９と透明ガラス板１７，透明ガラス板１８とを接着するという方法や、透明ガラス板１７，透明ガラス板１８をメタライズ加工して入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９と透明ガラス板１７，透明ガラス板１８とを接合するという方法が挙げられる。

この液冷式液晶パネルでは、図１に示した液冷式液晶パネルにおけるのと同様な効果が得られることに加えて、透明ガラス板１７，透明ガラス板１８とＴＦＴ液晶パネル１のＴＦＴ基板２，対向基板３とが面接触し、入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９による負荷がＴＦＴ基板２，対向基板３全体に分散されるので、ＴＦＴ液晶パネル１に局所的な負荷がかからないようになる。また、空洞の形成時（図３Ａの段階）にはＴＦＴ液晶パネル１が透明ガラス板１７，透明ガラス板１８や入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９と触れないので、液冷式液晶パネルの製造過程でＴＦＴ液晶パネル１にかかる負荷も減少する。

次に、図４は、本発明に係る液冷式液晶パネルの第３の構成例を示す図（図４Ａは断面図、図４Ｂは斜視図）であり、図１と共通する部分には同一符号を付すとともに、配管は図示を省略している。

この液冷式液晶パネルは、ＴＦＴ液晶パネル１のＴＦＴ基板２及び対向基板３に、単一の冷却ジャケット１９を直接取り付けたものである。この冷却ジャケット１９は、図１に示した入射側冷却ジャケット５と出射側冷却ジャケット９とを合せた形状をしているとともに、この入射側冷却ジャケット５によるＴＦＴ液晶パネル１の光の入射側の空洞と出射側冷却ジャケット９によるＴＦＴ液晶パネル１の光の出射側の空洞とを、ＴＦＴ液晶パネル１の下部側で、シール部４が空洞に面しないように連結させた形状をしている。

冷却ジャケット１９を構成する枠材２０の上部には、図１の入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９を構成する枠材６，１０と同様にして、光の入射側の空洞，光の出射側の空洞と外部とをつなぐための穴２０ａ，２０ｂが設けられている。

この液冷式液晶パネルでは、図１に示した液冷式液晶パネルにおけるのと同様な効果が得られることに加えて、配管を用いることなくＴＦＴ液晶パネル１の光の入射側の空洞と光の出射側の空洞とを連結することができる。

なお、以上の各例では、偏光板８，１２を、冷却液が充填される空洞に面するようにして入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９に取り付けている。しかし、偏光板８，１２の材質や冷却液の種類によっては偏光板８，１２を冷却液に触れさせないほうがよい場合もあるので、そのような場合には、偏光板８，１２を、入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９の表面（透明ガラス板７，１１の外側）に取り付けるようにしてもよい。

また、以上の各例では、偏光板８，１２を、冷却液が充填される空洞に面するようにして入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９に取り付けている。しかし、偏光板８，１２の材質や冷却液の種類によっては偏光板８，１２を冷却液に触れさせないほうがよい場合もあるので、そのような場合には、偏光板８，１２を、入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９の表面（透明ガラス板７，１１の外側）に取り付けるようにしてもよい。

また、以上の各例では、入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９や冷却ジャケット１９を構成する枠材６，１０や枠材２０の上部に、空洞と外部とをつなぐための穴６ａ，１０ａや穴２０ａ，２０ｂを設けている。しかし、これに限らず、これらの枠材の正面（透明ガラス板のある面）や側面にこうした穴を設けるようにしてもよい。

〔本発明に係る液晶プロジェクターの例〕
続いて、本発明に係る液晶プロジェクターの例について説明する。図５は、本発明を適用した３板式液晶プロジェクターの光学系を示す図である。光源２１からの出射光が、オプティカルインテグレータ（１対のフライアイレンズ）２２及びコンデンサーレンズ２３を経て、ダイクロイックミラー２４に入射する。ダイクロイックミラー２４は、青色の波長範囲の光を反射してその他の波長範囲の光を透過させる。ダイクロイックミラー２４で反射された青色の波長範囲の光は、反射ミラー２６及びコンデンサーレンズ２７を経て、青色用の液冷式液晶パネル３４（Ｂ）に入射する。

ダイクロイックミラー２４を透過した光は、ダイクロイックミラー２５に入射する。ダイクロイックミラー２５は、緑色の波長範囲の光束を反射してその他の波長範囲の光束を透過させる。ダイクロイックミラー２５で反射された緑色の波長範囲の光束は、コンデンサーレンズ２８を経て、緑色用の液冷式液晶パネル３４（Ｇ）に入射する。

ダイクロイックミラー２５を透過した赤色の波長範囲の光束は、リレーレンズ２９，反射ミラー３０，リレーレンズ３１，反射ミラー３２及びコンデンサーレンズ３３を経て、赤色用の液冷式液晶パネル３４（Ｒ）に入射する。

液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）は、前述の本発明に係る液冷式液晶パネルであり、図１，図２，図４のうちのいずれの構成のものであってもよい。液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）では、赤色，緑色，青色の波長範囲の光束が、それぞれＲ，Ｇ，Ｂの映像信号に応じて変調される。そして、液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）で変調された赤色，緑色，青色の波長範囲の光束が、クロスプリズム３５によって合成された後、投射レンズ３６によってスクリーン（図示略）に投射される。

図６は、この図５の３板式液晶プロジェクターに設けられた液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）の冷却機構を示す図である。液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）の冷却ジャケットの上部の穴（図１，図２の例では穴６ａ及び１０ａ、図４の例では穴２０ａ及び２０ｂ）を通して、液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）の光の入射側及び光の出射側の空洞（図１，図２または図４）と、放熱用のラジエータ４１と、冷却液の補給用のリザーブタンク４２と間でポンプ４３によって冷却液（水またはグリコール系の不凍液）を図の矢印の方向に循環させる循環路が、配管４４〜５３を用いて形成されている。

すなわち、液冷式液晶パネル３４（Ｒ）の光の入射側の空洞が、金属製（または合成樹脂製）の配管４４でラジエータ４１に連結されており、ラジエータ４１が、金属製（または合成樹脂製）の配管４５でリザーブタンク４２に連結されており、リザーブタンク４２が、金属製（または合成樹脂製）の配管４６でポンプ４３に連結されており、ポンプ４３が、金属製（または合成樹脂製）の配管４７で液冷式液晶パネル３４（Ｂ）の光の出射側の空洞に連結されている。

また、液冷式液晶パネル３４（Ｂ）の光の入射側の空洞が、金属製（または合成樹脂製）の配管４８，ゴム製の配管４９及び金属製（または合成樹脂製）の配管５０で液冷式液晶パネル３４（Ｇ）の光の出射側の空洞に連結されており、液冷式液晶パネル３４（Ｇ）の光の入射側の空洞が、金属製（または合成樹脂製）の配管５１，ゴム製の配管５２及び金属製（または合成樹脂製）の配管５３で液冷式液晶パネル３４（Ｒ）の光の出射側の空洞に連結されている。

そして、ポンプ４３から液冷式液晶パネル３４（Ｂ）の光の出射側の空洞に送られた冷却液が、液冷式液晶パネル３４（Ｂ）の光の入射側の空洞→液冷式液晶パネル３４（Ｇ）の光の出射側の空洞→液冷式液晶パネル３４（Ｇ）の光の入射側の空洞→液冷式液晶パネル３４（Ｒ）の光の出射側の空洞→液冷式液晶パネル３４（Ｒ）の光の入射側の空洞→ラジエータ４１→リザーブタンク４２→ポンプ４３→液冷式液晶パネル３４（Ｂ）の光の出射側の空洞というように循環する。

配管４４〜５３のうち、液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）のすぐ上流側の配管４７，５０，５３には、それぞれ気泡抜き部４７ａ，５０ａ，５３ａが設けられている。これらの気泡抜き部４７ａ，５０ａ，５３ａは互いに同一構成のものであり、図７は、代表的に気泡抜き部４７ａについてその構成を示している。気泡抜き部４７ａは、配管４７内の一部を、配管４７の長手方向に直交する方向に、且つ、この長手方向に対して回転対称に膨らませたものである。

図７にも示しているように、冷却液ＣＬを循環させる過程では冷却液ＣＬ中に気泡ＢＵが発生することがある。気泡抜き部４７ａは、この気泡ＢＵを溜める空気溜まりＡＲを形成するためのものである。また、気泡抜き部４７ａを配管４７の長手方向に対して回転対称な形状にしたのは、例えば持ち運び時に液晶プロジェクターを傾けたりあるいは液晶プロジェクターを天吊りにして使用するような場合にも、一度空気溜まりＡＲに溜まった気泡ＢＵが気泡抜き部４７ａから漏れにくくするためである。

次に、図８は、この図５の３板式液晶プロジェクターにおけるクロスプリズム３５への液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）の固着の様子を示す図である。図８Ａに示すように、クロスプリズム３５の上面に、パネル固定用板金６１を取り付ける。パネル固定用板金６１には、各液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）の冷却ジャケットの上部の穴（図１，図２の例では穴６ａ及び１０ａ、図４の例では穴２０ａ及び２０ｂ）に対応させて、図６の配管４４，５３，５１，５０，４８，４７よりも幾分径の大きい穴６１ａ〜６１ｆが設けられている。

続いて、図８Ｂに示すように、クロスプリズム３５に取り付けたこのパネル固定用板金６１の穴６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ，６１ｅ，６１ｆに、図６の配管４４，５３，５１，５０，４８，４７をそれぞれ通す。そして、液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）の位置を微小に動かすことによってレジストレーション調整（Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の画像の位置合せ）を行う（図６に示したように、液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）同士は一部にゴム製の配管４９，５２を用いて連結されているので、この配管４９，５２を撓ませることによって容易に液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）の位置を微小に動かすことができる）。

そして、レジストレーション調整を終えると、これらの配管を接着剤でパネル固定用板金６１に接着すること等により、クロスプリズム３５に液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）を固着する。

このように、配管４４，５３，５１，５０，４８，４７自体を用いて液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）をクロスプリズム３５に固着するのは、液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）への冷却ジャケットや配管の負荷を軽減するためである。

この液晶プロジェクターでは、液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）の光の入射側と光の出射側との両方が冷却液で冷却され、各液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）で暖められた冷却液がラジエータ４１で冷やされて再び液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）に戻って光の入射側と光の出射側との両方を冷却するので、液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）の温度上昇を十分に抑制することができる。また、こうした冷却液の循環路を形成することにより、液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）の空洞内に冷却液の温度差による自然対流が発生することがなくなるので、こうした自然対流がスクリーンに縞状の模様として映ることが防止される。

さらに、冷却液の循環路上に、冷却液を補給するリザーブタンク４２が設けられているので、配管４４〜５３（特にゴム配管４９，５２）から冷却液がごく僅かずつ蒸発しても、液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）を長期間冷却することができる。

さらに、図７に示したように、冷却液中に発生した気泡を配管４７，５０，５３中の気泡抜き部４７ａ，５０ａ，５３ａの空気溜まりに溜めることができるとともに、一度空気溜まりに溜まった気泡が漏れにくくなるので、気泡が液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）の光の入射側の空洞に入ってスクリーンに点状の模様として映ることを抑制できる。

さらに、図８に示したように、配管自体を用いて液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）をクロスプリズム３５に固着することにより、液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）への冷却ジャケットや配管の負荷が軽減されるので、この負荷を原因としてレジストレーション（Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の画像の位置合せ）がずれることを防止することができる。

なお、図６の例では、ラジエータ４１で冷やされた冷却液が、液冷式液晶パネル３４（Ｂ）→液冷式液晶パネル３４（Ｇ）→液冷式液晶パネル３４（Ｒ）という方向で循環するようにしている。これは、一般に、光源として用いる放電ランプの特性や視感度の観点などから、青色用の液晶パネルへの入射光量が赤色用の液晶パネルへの入射光量よりも多くなっているので、より冷たい冷却液を液冷式液晶パネル３４（Ｂ）に供給するようにしたものである。しかし、これとは逆に、液冷式液晶パネル３４（Ｒ）→液冷式液晶パネル３４（Ｇ）→液冷式液晶パネル３４（Ｂ）という方向で冷却液を循環させてもかまわない。

また、図６の例では、冷却液中に発生した気泡を、配管４７，５０，５３中に設けた気泡抜き部４７ａ，５０ａ，５３ａの空気溜まりに溜めるようにしている。しかし、これに代えて、あるいはこれに加えて、リザーブタンク４２を空溜まりとして兼用するようにしてもよい。そのためには、図９に示すように、図６のポンプ４３に代えて、脱泡機能付きポンプ７１（流入した液体を回転させて遠心力により回転中心に気泡を集積させるポンプ）を用い、この脱泡機能付きポンプ７１によって気泡ＢＵを取り除かれた冷却液ＣＬを液冷式液晶パネル３４（Ｂ）に送るとともに、脱泡機能付きポンプ７１で取り出された気泡ＢＵを含む冷却液ＣＬを、配管７２でリザーブタンク４２に戻すようにすればよい。これにより、気泡ＢＵを含む冷却液ＣＬが脱泡機能付きポンプ７１とリザーブタンク４２との間を循環し、リザーブタンク４２内に、この気泡ＢＵが溜まった空気溜まりＡＲが現れる（リザーブタンク４２が空溜まりとして兼用される）ようになる。

また、図８の例では、液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）を、配管４４，５３，５１，５０，４８，４７自体を用いてクロスプリズム３５に固着している。しかし、別の例として、液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）をクロスプリズム３５に固着するための専用のピンまたは穴を冷却ジャケットの枠材（図１の入射側冷却ジャケット５，出射側冷却ジャケット９の枠材６，１０や図４の冷却ジャケット１９の枠材２０）に設け、このピンまたは穴によって液冷式液晶パネル３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ）をクロスプリズム３５に固着するとともに、配管４４，５３，５１，５０，４８，４７を、硬化後も柔軟性のある種類の接着剤等でクロスプリズム３５に仮固定するようにしてもよい。そのようにしても、やはり、液晶パネルへの冷却ジャケットや配管の負荷が軽減されるので、この負荷を原因とするレジストレーションずれが防止されるようになる。

また、以上の例ではＴＦＴ液晶パネルや３板式液晶プロジェクターに本発明を適用しているが、これに限らず、ＴＦＴ液晶パネル以外の液晶パネルや単板式液晶プロジェクターにも本発明を適用してよい。

本発明に係る液冷式液晶パネルの構成例を示す図である。 本発明に係る液冷式液晶パネルの別の構成例を示す図である。 図２の液冷式液晶パネルの製造方法を示す図である。 本発明に係る液冷式液晶パネルの別の構成例を示す図である。 本発明を適用した３板式液晶プロジェクターの光学系を示す図である。 図５の３板式液晶プロジェクターに設けた冷却機構を示す図である。 図６の気泡抜き部の構造を示す図である。 図５の３板式液晶プロジェクターにおけるクロスプリズムへの液冷式液晶パネルの固着の様子を示す図である。 図６の冷却機構の部分的変更例を示す図である。

符号の説明

１ ＴＦＴ液晶パネル、 ２ ＴＦＴ基板、 ３ 対向基板、 ４ シール部、 ５ 入射側冷却ジャケット、 ６，１０，２０ 枠材、 ６ａ，６ｂ，１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂ 穴、 ７，１１，１７，１８ 透明ガラス板、 ８，１２ 偏光板、 ９ 出射側冷却ジャケット、 １３〜１５，４４〜５３，７２ 配管、 １９ 冷却ジャケット、 ３４（Ｒ），３４（Ｇ），３４（Ｂ） 液冷式液晶パネル、 ３５ クロスプリズム、 ４１ ラジエータ、 ４２ リザーブタンク、 ４３ ポンプ、 ４７ａ，５０ａ，５３ａ 気泡抜き部、 ６１ パネル固定用板金、 ７１ 脱泡機能付きポンプ

Claims (5)

1. ガラス基板上にＴＦＴ素子が形成されたＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板と対向する対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との隙間に封入される液晶材料と、前記液晶材料の前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間の封入状態を維持するために前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との隙間に充填されるシール部材とよりなるＴＦＴ液晶パネルと、
   前記ＴＦＴ液晶パネルに光を照射する光源と、
   前記ＴＦＴ液晶パネルと前記光源との間に介在するクロスプリズムを含む光学系部材と、
   前記ＴＦＴ基板と前記対向基板の平面の周縁を覆う接触面を有する第一および第二の枠材と、前記第一の枠材に取り付けられて前記ＴＦＴ基板及び前記第一の枠材とで平板状の第一の空洞を形成する第一の透明板と、前記第二の枠材に取り付けられて前記対向基板及び前記第二の枠材とで平板状の第二の空洞を形成する第二の透明板と、前記二つの透明板に貼付される第一及び第二の偏光板と、前記第一の空洞及び前記第二の空洞に満たされる冷却液と、前記第一の枠材及び前記第二の枠材に接続されて前記第一の空洞と前記第二の空洞に前記冷却液を通過可能にする連結配管と、前記第一の枠材及び前記第二の枠材に接続されて前記第一の空洞と前記第二の空洞に前記冷却液を供給するポンプと、前記ポンプと前記第一の枠材又は前記第二の枠材の間の前記冷却液の流路に設けられる気泡抜き部と、前記ポンプと前記第一の枠材又は前記第二の枠材の間の前記冷却液の流路に設けられて前記冷却液を蓄積するリザーブタンクと、前記冷却液に蓄積された熱を放熱するラジエータとを含む冷却機構と
   を備えることを特徴とする液晶プロジェクター。
2. 前記リザーブタンクは前記冷却液と共に空気だまりを内包し、前記気泡抜き部と一体化していることを特徴とする、請求項１記載の液晶プロジェクター。
3. 前記ポンプは脱泡機能付ポンプであることを特徴とする、請求項１記載の液晶プロジェクター。
4. 前記液晶プロジェクターが、赤、緑、および青に対応する夫々の前記ＴＦＴ液晶パネルと前記冷却機構とを有し、
   前記三つの液晶パネルが、前記クロスプリズムの横三面を囲むように配されていることを特徴とする、請求項１記載の液晶プロジェクター。
5. 更に、
   前記第一および第二の枠材に設けられて前記第一及び第二の空洞に前記冷却液を通過可能にする上部配管と、
   前記クロスプリズムの上面に設けられて前記上部配管と固着されることで三つの前記ＴＦＴ液晶パネルを懸架するパネル固定用板と
   を有することを特徴とする、請求項５記載の液晶プロジェクター。

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