JP4665081B2

JP4665081B2 - 液晶プロジェクタ用サファイヤ基板

Info

Publication number: JP4665081B2
Application number: JP2000333265A
Authority: JP
Inventors: 敏郎古滝; 崇関井; 和彦砂川; 洋一矢口
Original assignee: Namiki Precision Jewel Co Ltd; Adamant Namiki Precision Jewel Co Ltd
Current assignee: Namiki Precision Jewel Co Ltd; Adamant Namiki Precision Jewel Co Ltd
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2020-10-31
Also published as: JP2002139723A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルの画像を拡大投影するようにした液晶プロジェクタ装置に関するものであり、例えば、明るさを重視する高輝度タイプの小型液晶プロジェクタ装置において、発熱光源の影響を受けにくい効率の良い冷却構造と、極めて耐熱信頼性に優れた光学系を有する液晶プロジェクタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から一部のホームシアター用途を中心に使用されてきた液晶プロジェクタ装置は、技術の進歩、つまり液晶パネルの高精細化・ランプの高輝度化による映写画像技術の向上により、パソコン画面をそのまま投影して使用するプレゼンテーションツールへと普及が促進している。
【０００３】
液晶プロジェクタ装置の光学系部分の構成の概略を、図５に示す。図において1は発光源の光源であり、例えばメタルハライドランプ・キセノンランプ・ＵＨＰ等の高輝度ランプである。ここから投射された光は、凹面反射鏡2により集光反射され、赤外線や紫外線等をカットするフィルタ3を透過して不要な光線が除去され、その後、インテグレータレンズ4、集光レンズ5を透過した後、入射側偏光板6を通じ、液晶パネル8に入射する。さらに液晶パネル8から出射された光は、出射側偏光板7を透過後、投影レンズ9により拡大投影され、前方の大型スクリーン10等に画像が映し出される。
【０００４】
この上記液晶プロジェクタ装置の場合、その液晶画像投影部の光学系には偏光板6、7を含む光学部品が多数用いられているため、最終的に光量が大幅に減衰されてしまうこと、また、装置全体の小型化を図るため、１インチ近傍のサイズにまで面積の小型化が図れた液晶パネル8の画像を、数十インチから百インチ以上まで拡大して投影することなど、光学的にスクリーンに投影する画像の明るさの減衰は、構造上避けられない。
【０００５】
そこで、近年、光源として前記の高輝度メタルハライドランプなどの高出力ランプ類が採用され始めたが、液晶プロジェクタ装置の小型化、高精細化、高輝度化が要求されるに従い、発光源の発熱問題、強いては熱の影響を受けやすい偏光板や液晶パネルの熱対策が重要な課題となっている。
【０００６】
特に入射側の偏光板6の場合、光の透過率が40%程度しかなく、大半の光を吸収して発熱してしまい、70℃以上になると特性が維持できないという問題がある。また、液晶パネル8自体も熱に弱く、60℃以上になると特性に支障を来すという大きな問題があった。
【０００７】
この問題対策で、液晶プロジェクタ装置内の光学系の冷却方法として数々のものが考案されている。例えば、冷却ファンの送風を発熱部に当てる空冷方式、または液晶パネルの外面に密閉空間を介して熱伝導率1W・m・K以上の放熱用ガラス板を設置し、液晶パネルの発熱に対する冷却効果を高める放熱方式、または発熱部にペルチェ素子等の電子冷却部品を直接取り付ける強制方式などがあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記各冷却方式においてもそれぞれ幾つかの問題があった。まず第一に空冷方式の場合、小型化された光学系の発熱体に対し十分な冷却効果を得るためには、スムーズな送風通路の確保、ファンの大型化が必要であり、さらに高回転化などにより風切りの騒音も生じてしまい、プロジェクタ装置としての静粛性が得られないという問題を抱えていた。
【０００９】
また放熱方式の場合、偏光板を保持する放熱用無機ガラス自身の熱伝導性が悪く、また小型化された光学部品の表面積が小さいため、放熱効率が不十分となり、前記同様に併用する空冷用ファンのスペックアップに頼らざるを得ない。
【００１０】
さらにまた電子冷却部品による強制方式の場合、装置全体のコストが大幅に増大してしまい、コストに見合った十分な冷却効果を得ることはできないなど、いずれの冷却方法でも大小の問題を抱えていた。
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明では、発光源からの光をレンズ及び偏光板を介して液晶パネルに通過させ、液晶パネルの画像をスクリーン上に投影する光学系を有した液晶プロジェクタ装置において、上記光学系の偏光板における偏光子の保持板、又は液晶パネルを構成する透明基板のうち、少なくとも一種を透明な鏡面に磨かれたサファイヤ基板で形成し、かつ該サファイヤ基板が、単結晶育成のＥＦＧ法により引き上げられた、平板状基板の一部に放熱用フィン形状部分を一体成形した単結晶サファイヤ基板である液晶プロジェクタ装置とした。
【００１２】
これにより、偏光板における偏光子の保持板、又は液晶パネルを構成する透明基板のうち少なくとも一種を上記放熱用フィン部分を一体成形したサファイヤ基板で形成することにより、サファイヤの持つ熱伝導率が高い特性と、外気送風ファンによる空冷効果を合わせて、接触表面積の大きな放熱フィン部分があることにより、基板自身の発熱を効率よく放熱することができる。
【００１３】
また、本発明では、上記サファイヤ基板の一部の放熱用フィン形状部分全体に、多数個の貫通孔Ｂを施し、表面積増大を図り、より効率のよい放熱効果を得る液晶プロジェクタ装置とした。これにより、貫通孔Ｂを通過する風は効率よく熱交換され、放熱効果が良好となる。
【００１４】
また、本発明では、上記サファイヤ基板の表面に反射防止膜を施すことにより、透過率を高め、さらに熱吸収の少ない光学系を有する液晶プロジェクタ装置とした。反射防止膜にはフッ化マグネシウム等の無反射コート膜が適している。
【００１５】
また、本発明では、上記偏光子又は液晶パネルに、透明粘着剤を塗布してサファイヤ基板を貼り合わせたことにより、熱膨張差により発生する変形による液晶の画像への影響を少なくし、熱伝導の不都合が出ないようにした液晶プロジェクタ装置とした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態の一例を示すと共に、図を用いて簡単に説明する。まず、光学系部品構成の中の偏光板と一体となる保持板に、本発明のサファイヤ基板を適用した実施形態について説明する。
【００１７】
図１に示すように、四角形平板形状の偏光子13をサファイヤ基板15からなる保持板の表面に、透明接着剤で接合して張り合わせ、偏光板6、及び7を構成する。この保持板となるサファイヤ基板15の窓面Ａは、前記偏光子13と近似の寸法サイズで、図２に示すような長四角形の平板形状であり、かつサファイヤ窓面Ａ部分が透明な鏡面状態に基板両面が研磨加工されている。
【００１８】
また、そのサファイヤ窓面Ａ部分の研磨面の両脇には、EFG法により単結晶育成された引き上げ素地肌を残した結晶表面状態の冷却フィン部分Ｃがあり、前記研磨面部分の平面窓部と一体成形に形成されている。
【００１９】
また、前記保持板のサファイヤ基板15は、片面もしくは両面に反射防止コートを施すことにより、さらに透過性を高めることができ、光の減衰と発熱防止の効果をもたらす役割をする。
【００２０】
図３は、EFG法による単結晶育成で得られたサファイヤ・アズグロウ（引き上げた結晶板材）からの材料取り（AG15）と前記冷却フィン部分領域を示す概略図である。EFG法による引き上げ軸方向に伸びる帯長形状のサファイヤ・アズグロウは、結晶育成装置のダイの断面形状により形作られ、前記冷却フィン部分Ｃを引き上げる軸方向の両側に配置し、光学窓部分のサファイヤ基板中央部の窓面Ａ’となる部分に、段差幅の厚みを持たせた板厚の異なる形状となっている。
【００２１】
これによりサファイヤ基板中央平面部分の窓面Ａ’のみが研磨工程により加工され、従来と同様な光学窓部分としての機能構造を有し、残る冷却フィン部分Ｃが未加工のまま、一体の付加部分としてサファイヤ基板全体の表面積、特に冷却送風による接触表面積増大部分として機能する。さらに、この部分に図４に示すような小径孔Ｂの貫通口を多数明けて冷却フィン部分Ｃの表面積を増大させ、より効率の良い冷却を行うこともできる。
【００２２】
この構造により、実装密度が高く、小型化が望まれる機器内部の蓄熱が大幅に低減され、小型・薄型・高性能が望まれる最新の液晶プロジェクタ装置に対して、有力な熱対策装置部品が得られることとなる。このように冷却フィン付きサファイヤ基板は、ファンモータから送風される冷却風に対して効率のよい放熱効果が得られ、局所冷却が必要な前記光学部品の各場所に最適であり、載置スペースがない場合でも、サファイヤ基板と冷却フィン部分が一体構造であるため、設置箇所を選ばない。
【００２３】
なお付け加えておくが、上記記載のサファイヤ基板は、冷却フィン形状の一つの実施例として示したもので、本発明は偏光子の保持板に限定することなく、同様に液晶パネルを構成する透明基板においても、本発明の冷却機構を持つサファイヤ基板を応用することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、偏光板における偏光子の保持板、又は液晶パネルを構成する透明基板のうち少なくとも一種を上記放熱用フィン部分を一体成形したサファイヤ基板で形成することにより、サファイヤの持つ熱伝導率が高い特性と、接触表面積の大きな放熱フィン部分を有することにより、外気送風ファンによる空冷効果と合わせて、基板自身の発熱を効率よく放熱することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、上記サファイヤ基板の一部の放熱用フィン形状部分全体に、多数個の貫通孔を施し、冷却フィン部分の表面積増大を図り、より効率のよい放熱効果を得る液晶プロジェクタ装置の光学系とすることができる。これにより、貫通孔を通過する風は効率よく熱交換され、より放熱効果が良好となり、装置内部の熱を抑制できる。
【００２６】
また、本発明では、上記サファイヤ基板の表面に反射防止膜を施すことにより、透過率を高め、さらに熱吸収の少ない光学系を有する液晶プロジェクタ装置ができる。
【００２７】
また、本発明では、上記偏光子又は液晶パネルに、透明粘着剤を塗布してサファイヤ基板を貼り合わせることにより、熱膨張差により発生する変形による液晶画像への影響を少なくし、発熱による熱伝導の不都合が出ないようにした液晶プロジェクタ装置ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶プロジェクタ装置における偏光板の構成を示す斜視図。
【図２】本発明のサファイヤ基板の外観形状を示す、平面図及び正面図。
【図３】本発明のサファイヤ基板のＥＦＧ法アズグロウ材からの材料取りを示す概略図。
【図４】本発明のサファイヤ基板の他の一例の外観形状を示す、平面図及び正面図。
【図５】一般的な透過型液晶単板式プロジェクタ装置の概略図。
【符号の説明】
1 光源
2 反射鏡
3 フィルタ
4 , 5 レンズ
6 , 7 偏光板
8 液晶パネル
9 レンズ
10 スクリーン
13 偏光子
15 , 17 サファイヤ基板

Claims

発光源からの光をレンズ及び偏光板を介して液晶パネルに通過させ、液晶パネルの画像をスクリーン上に投影する光学系を有した液晶プロジェクタ装置において、上記光学系の偏光板における偏光子の保持板、又は液晶パネルを構成する透明基板のうち、少なくとも一種を透明な鏡面に磨かれたサファイヤ基板で形成し、かつ該サファイヤ基板が、単結晶育成のＥＦＧ法により引き上げられた、平板状基板の一部に放熱用フィン形状部を一体成形した単結晶サファイヤ基板であることを特徴とする液晶プロジェクタ装置。
上記サファイヤ基板の一部の放熱用フィン形状部全体に多数個の貫通孔を施したことを特徴とする請求項１記載の液晶プロジェクタ装置。
上記サファイヤ基板の表面に反射防止膜を施したことを特徴とする請求項１記載の液晶プロジェクタ装置。
上記偏光子又は液晶パネルに、透明粘着剤を塗布してサファイヤ基板を貼り合わせたことを特徴とする請求項１記載の液晶プロジェクタ装置。