JP5175458B2 - Liquid crystal panel unit and projection display device - Google Patents
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本発明は、液晶パネルユニットおよび投写型表示装置に関するものであり、特に液晶パネルおよびその近傍の冷却構造に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal panel unit and a projection display device, and more particularly to a liquid crystal panel and a cooling structure in the vicinity thereof.
ライトバルブに液晶パネルを用いた投写型表示装置は、液晶パネルによって形成された画像を拡大投写する。具体的には、液晶パネルに入射した光は、映像信号に応じて駆動される液晶によって、画素毎に変調される。変調された光(画像光)は、光学系を介してスクリーンなどの投写面上に投写される。ここで、液晶パネルに入射した光の一部は、液晶パネルの温度上昇を引き起こす。一方、液晶パネルは、許容温度を超えると動作が不安定になったり、寿命が低下したりする。よって、液晶パネルを強制的に冷却する必要がある。特に、近年では投写型表示装置の小型化・高輝度化が促進された結果、装置内の熱密度が上昇しており、液晶パネルを効率良く冷却する必要がある。 A projection display device using a liquid crystal panel as a light valve enlarges and projects an image formed by the liquid crystal panel. Specifically, the light incident on the liquid crystal panel is modulated for each pixel by the liquid crystal driven according to the video signal. The modulated light (image light) is projected onto a projection surface such as a screen via an optical system. Here, a part of the light incident on the liquid crystal panel causes a temperature rise of the liquid crystal panel. On the other hand, when the liquid crystal panel exceeds the allowable temperature, the operation becomes unstable or the life is shortened. Therefore, it is necessary to forcibly cool the liquid crystal panel. In particular, in recent years, as a result of promoting the miniaturization and high brightness of the projection display device, the heat density in the device has increased, and it is necessary to cool the liquid crystal panel efficiently.
そこで従来は、空冷ファンによって生み出された冷却風を液晶パネルに供給する強制空冷方式によって液晶パネルを冷却していた。例えば、送風ダクトの吹き出し口を液晶パネルユニットの近傍に配置し、該ユニット(特に、液晶パネル)に冷却風を供給することが一般的であった。また、冷却効果を高めるために、液晶パネルに放熱板を設け、発生した熱を放熱板に拡散させる技術も提案されている。例えば、特許文献1には、光変調装置(上記液晶パネルに相当)の光入射端面が第1透明放熱板に固着され、第1透明放熱基板がその両側部に配された熱伝導性結合部材を介してプリズムまたはプリズムに固着された第2透明放熱板に固定され、前記光変調装置と前記プリズム又は前記第2透明放熱板との間に風路が形成されてなることを特徴とするプロジェクタが記載されている。特許文献1によれば、上記プロジェクタでは、風路を通る空気によって光変調装置が冷却されることに加え、光変調装置の熱が第1透明放熱板及び熱伝導性結合部材を介した熱伝導によってプリズムへ放熱されるので冷却効率が向上する、とのことである。
しかし、上記特許文献1に開示されている液晶パネル周辺の構造には次のような課題があった。
(1)液晶パネルの熱は第1透明放熱板に拡散した後、熱伝導性結合部材を介した熱伝導によってプリズムへ伝導する。しかし、特許文献1に開示ないし示唆されている熱伝導性結合部材は、2つの熱伝導性結合部材の端面同士を接合してなるものである。すなわち、液晶パネルからプリズムまでの熱伝導経路上には、第1透明放熱板と2つの熱伝導性結合部材の計3つの部材が存在する。さらに、第2透明放熱板が配置される場合には、計4つの部材が存在する。従って、液晶パネルからプリズムまでの熱伝導経路が長く、熱伝導効率が良くない。また、熱伝導経路上に存在する上記複数の部材は互いに不連続であるので、熱伝導効率がさらに低下する。要するに、液晶パネルの熱を第1透明放熱板に拡散させても、その後の熱伝導効率が悪いために十分な冷却効果を得られない虞がある。
(2)また、液晶パネルとプリズムとが固定されるので、両者の光軸合わせや位置合わせの自由度が大きく制限される。この点、特許文献1には、一方の熱伝導性結合部材を液晶パネル側に固定し、他方の熱伝導性結合部材をプリズム側に固定し、両結合部材の先端傾斜面同士を互いにスライドさせることによって液晶パネルとプリズムの光軸合わせを行うことが記載されている。しかし、結合部材の先端傾斜面同士を互いにスライドさせても一方向の光軸合わせしか実現できない。少なくとも、液晶パネルを光軸回りに回転させてプリズムとの位置合わせを行うことは不可能である。
However, the structure around the liquid crystal panel disclosed in Patent Document 1 has the following problems.
(1) After the heat of the liquid crystal panel is diffused to the first transparent heat radiating plate, it is conducted to the prism by heat conduction through the heat conductive coupling member. However, the thermally conductive coupling member disclosed or suggested in Patent Document 1 is formed by joining the end faces of two thermally conductive coupling members. That is, there are a total of three members on the heat conduction path from the liquid crystal panel to the prism, that is, the first transparent heat radiating plate and the two heat conductive coupling members. Furthermore, when a 2nd transparent heat sink is arrange | positioned, a total of four members exist. Therefore, the heat conduction path from the liquid crystal panel to the prism is long, and the heat conduction efficiency is not good. In addition, since the plurality of members existing on the heat conduction path are discontinuous with each other, the heat conduction efficiency is further reduced. In short, even if the heat of the liquid crystal panel is diffused to the first transparent heat radiating plate, there is a possibility that a sufficient cooling effect cannot be obtained due to poor heat conduction efficiency thereafter.
(2) Also, since the liquid crystal panel and the prism are fixed, the degree of freedom in aligning and aligning the optical axes of both is greatly limited. In this regard, in Patent Document 1, one thermally conductive coupling member is fixed to the liquid crystal panel side, the other thermally conductive coupling member is fixed to the prism side, and the tip inclined surfaces of both coupling members are slid together. Thus, it is described that the optical axes of the liquid crystal panel and the prism are aligned. However, even if the tip inclined surfaces of the coupling member are slid relative to each other, only one-direction optical axis alignment can be realized. At least, it is impossible to align the prism with the prism by rotating the liquid crystal panel around the optical axis.
本発明の目的は、光軸合わせや位置合わせの自由度を損なうことなく、液晶パネルの熱を効率的に放熱させることが可能な構造を備えた液晶パネルユニットとそれを備えた投写型表示装置とを提供することである。 An object of the present invention is to provide a liquid crystal panel unit having a structure capable of efficiently dissipating heat of a liquid crystal panel without impairing the degree of freedom of optical axis alignment and alignment, and a projection display device including the same And to provide.
本発明の液晶パネルユニットの一つは、光が入射する入射窓が形成された前面板と、光が出射する出射窓が形成された背面板とを備えた金属製の筐体と、前記筐体内に収容され、前記入射窓から入射した光によって照明される液晶パネルであって、該液晶パネルの光入射面である第一のガラス基板と、該液晶パネルの光出射面である第二のガラス祈願との間に、液晶層、透明電極および配向膜が少なくとも設けられた液晶パネルと、前記前面板と前記液晶パネルの前記第一のガラス基板との間であって、かつ、前記液晶パネルに入射する光の光路上に配置され、前記第一のガラス基板の外径よりも大きい透光性の熱拡散板とを有し、前記液晶パネルの前記第一のガラス基板は、その全面が前記熱拡散板の光出射面に接しており、前記熱拡散板の光入射面の、光が入射する領域の周囲の領域は、その全てが前記前面板に接しており、前記熱拡散板の表面積および体積が前記第一のガラス基板の表面積および体積よりも大きい。 One of the liquid crystal panel units according to the present invention includes a metal case including a front plate on which an incident window for receiving light is formed, and a rear plate on which an emission window for emitting light is formed, and the case. A liquid crystal panel housed in the body and illuminated by light incident from the incident window , a first glass substrate that is a light incident surface of the liquid crystal panel, and a second glass that is a light emitting surface of the liquid crystal panel Between the glass prayer, a liquid crystal panel provided with at least a liquid crystal layer, a transparent electrode and an alignment film, and between the front plate and the first glass substrate of the liquid crystal panel, and the liquid crystal panel is disposed on the optical path of light incident on the first and a larger transparent thermal diffusion plate than the outer diameter of the glass substrate, the first glass substrate of the liquid crystal panel, the entire surface thereof The heat diffusion plate is in contact with the light exit surface of the heat diffusion plate. Of the light incident surface, the area around the region where light is incident, all are in contact with the front plate, the surface area and volume of the heat diffusion plate is greater than the surface area and volume of the first glass substrate.
本発明の液晶パネルユニットの他の一つは、光が入射する入射窓が形成された前面板と、光が出射する出射窓が形成された背面板とを備えた金属製の筐体と、前記筐体内に収容され、前記入射窓から入射した光によって照明される液晶パネルであって、該液晶パネルの光入射面である第一のガラス基板と、該液晶パネルの光出射面である第二のガラス基板との間に、液晶層、透明電極および配向膜が少なくとも設けられた液晶パネルと、前記背面板と前記液晶パネルの前記第二のガラス基板との間であって、かつ、前記液晶パネルから出射される光の光路上に配置され、前記第二のガラス基板の外径よりも大きい透光性の熱拡散板とを有し、前記液晶パネルの前記第二のガラス基板は、その全面が前記熱拡散板の光入射面に接しており、前記熱拡散板の光出射面の、光が出射する領域の周囲の領域は、その全てが前記背面板に接しており、前記熱拡散板の表面積および体積が前記第二のガラス基板の表面積および体積よりも大きい。 Another one of the liquid crystal panel unit of the present invention is a metal housing comprising a front plate on which an entrance window for light incidence is formed, and a back plate on which an exit window for light exit is formed, A liquid crystal panel housed in the casing and illuminated by light incident from the incident window , the first glass substrate being a light incident surface of the liquid crystal panel, and a first light emitting surface of the liquid crystal panel A liquid crystal panel provided with at least a liquid crystal layer, a transparent electrode and an alignment film between the two glass substrates, and between the back plate and the second glass substrate of the liquid crystal panel, and is disposed on the optical path of the light that will be emitted from the liquid crystal panel, and a said second larger translucent than the outer diameter of the glass substrate of the heat diffusion plate, the second glass substrate of the liquid crystal panel, The entire surface is in contact with the light incident surface of the thermal diffusion plate, Of the light emitting surface of the diffusing plate, the area around the area where light is emitted, all are in contact with the back plate, than the surface area and volume of the surface area and volume is the second glass substrate of the thermal diffusion plate Is also big .
本発明の液晶パネルユニットの他の一つは、光が入射する入射窓が形成された前面板と、光が出射する出射窓が形成された背面板とを備えた金属製の筐体と、前記筐体内に収容され、前記入射窓から入射した光によって照明される液晶パネルであって、該液晶パネルの光入射面である第一のガラス基板と、該液晶パネルの光出射面である第二のガラス基板との間に、液晶層、透明電極および配向膜が少なくとも設けられた液晶パネルと、前記前面板と前記液晶パネルの前記第一のガラス基板との間であって、かつ、前記液晶パネルに入射する光の光路上に配置され、前記第一のガラス基板の外径よりも大きい透光性の熱拡散板と、前記前面板と前記熱拡散板との間に、前記液晶パネルに入射する光の光路を避けて配置されたペルチェ素子とを有し、前記液晶パネルの前記第一のガラス基板は、その全面が前記熱拡散板の光出射面に接しており、前記熱拡散板の光入射面の、光が入射する領域の周囲の領域は、その全てが前記ペルチェ素子の吸熱面に接しており、前記ペルチェ素子の廃熱面は、前記前面板に接しており、前記熱拡散板の表面積および体積が前記第一のガラス基板の表面積および体積よりも大きい。 Another one of the liquid crystal panel unit of the present invention is a metal housing comprising a front plate on which an entrance window for light incidence is formed, and a back plate on which an exit window for light exit is formed, A liquid crystal panel housed in the casing and illuminated by light incident from the incident window , the first glass substrate being a light incident surface of the liquid crystal panel, and a first light emitting surface of the liquid crystal panel A liquid crystal panel provided with at least a liquid crystal layer, a transparent electrode and an alignment film between the two glass substrates, and between the front plate and the first glass substrate of the liquid crystal panel, and The liquid crystal panel is disposed on the optical path of the light incident on the liquid crystal panel and is between the front plate and the heat diffusion plate, and a light transmissive heat diffusion plate larger than the outer diameter of the first glass substrate. And a Peltier element arranged avoiding the optical path of light incident on the And, the first glass substrate of the liquid crystal panel, the entire surface in contact with the light emitting surface of the heat diffusion plate, the light incident surface of the heat diffusion plate, the area around the region where light is incident , All of which are in contact with the heat absorbing surface of the Peltier element, the waste heat surface of the Peltier element is in contact with the front plate, and the surface area and volume of the heat diffusion plate are the surface area of the first glass substrate and Greater than volume .
本発明の液晶パネルユニットの他の一つは、光が入射する入射窓が形成された前面板と、光が出射する出射窓が形成された背面板とを備えた金属製の筐体と、前記筐体内に収容され、前記入射窓から入射した光によって照明される液晶パネルであって、該液晶パネルの光入射面である第一のガラス基板と、該液晶パネルの光出射面である第二のガラス基板との間に、液晶層、透明電極および配向膜が少なくとも設けられた液晶パネルと、前記背面板と前記液晶パネルの前記第二のガラス基板との間であって、かつ、前記液晶パネルから出射された光の光路上に配置され、前記第二のガラス基板の外径よりも大きい透光性の熱拡散板と、前記背面板と前記熱拡散板との間に、前記液晶パネルから出射された光の光路を避けて配置されたペルチェ素子とを有し、前記液晶パネルの前記第二のガラス基板は、その全面が前記熱拡散板の光入射面に接しており、前記熱拡散板の光出射面の、光が出射する領域の周囲の領域は、その全てが前記ペルチェ素子の吸熱面に接しており、前記ペルチェ素子の廃熱面は、前記背面板に接しており、前記熱拡散板の表面積および体積が前記第二のガラス基板の表面積および体積よりも大きい。 Another one of the liquid crystal panel unit of the present invention is a metal housing comprising a front plate on which an entrance window for light incidence is formed, and a back plate on which an exit window for light exit is formed, A liquid crystal panel housed in the casing and illuminated by light incident from the incident window , the first glass substrate being a light incident surface of the liquid crystal panel, and a first light emitting surface of the liquid crystal panel A liquid crystal panel provided with at least a liquid crystal layer, a transparent electrode and an alignment film between the two glass substrates, and between the back plate and the second glass substrate of the liquid crystal panel, and The liquid crystal is disposed on the optical path of the light emitted from the liquid crystal panel, and has a translucent heat diffusion plate larger than the outer diameter of the second glass substrate, and between the back plate and the heat diffusion plate. Peltier arranged avoiding the optical path of light emitted from the panel And a child, the second glass substrate of the liquid crystal panel, the entire surface in contact with the light incident surface of the heat diffusion plate, the light emitting surface of the thermal diffusion plate, a region where light is emitted The entire surrounding area is in contact with the heat absorbing surface of the Peltier element, the waste heat surface of the Peltier element is in contact with the back plate, and the surface area and volume of the heat diffusion plate are the second glass. It is larger than the surface area and volume of the substrate .
本発明の液晶パネルユニットの他の一つは、前記熱拡散板の光入射面と前記ペルチェ素子の吸熱面とが熱伝導シートを介して接している。また、本発明の液晶パネルユニットの他の一つは、前記ペルチェ素子の廃熱面と前記前面板とが熱伝導シートを介して接している。 In another one of the liquid crystal panel units of the present invention, the light incident surface of the heat diffusing plate and the heat absorbing surface of the Peltier element are in contact with each other through a heat conductive sheet. In another liquid crystal panel unit of the present invention, the waste heat surface of the Peltier element and the front plate are in contact with each other through a heat conductive sheet.
本発明の液晶パネルユニットの他の一つは、前記熱拡散板の光出射面と前記ペルチェ素子の吸熱面とが熱伝導シートを介して接している。また、本発明の液晶パネルユニットの他の一つは、前記ペルチェ素子の廃熱面と前記背面板とが熱伝導シートを介して接している。 In another one of the liquid crystal panel units of the present invention, the light emitting surface of the heat diffusing plate and the heat absorbing surface of the Peltier element are in contact with each other through a heat conductive sheet. In another liquid crystal panel unit of the present invention, the waste heat surface of the Peltier element and the back plate are in contact with each other through a heat conductive sheet.
本発明の投写型表示装置は、複数の液晶パネルユニットによって変調された光をプリズムで合成し、合成された光を投写レンズを介して投写する投写型表示装置であって、前記液晶パネルユニットが上記本発明の液晶パネルユニットのいずれかであることを特徴とする。 The projection display device of the present invention is a projection display device that combines light modulated by a plurality of liquid crystal panel units with a prism, and projects the combined light via a projection lens. It is one of the liquid crystal panel units of the present invention.
本発明によれば、光軸合わせや位置合わせの自由度を損なうことなく、液晶パネルの熱を効率的に放熱させることが可能な構造を備えた液晶パネルユニットとそれを備えた投写型表示装置が実現される。 According to the present invention, a liquid crystal panel unit having a structure capable of efficiently dissipating heat of a liquid crystal panel without impairing the degree of freedom of optical axis alignment and alignment, and a projection display device including the same Is realized.
(実施形態1)
以下、本発明の投写型表示装置の実施形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本例の投写型表示装置の内部構造を示す模式的平面図である。本例の投写型表示装置の場合、上下2分割の外装ケース1内に構成要素が収容されている。まず、外装ケース1内における主要構成要素の配置状態について概説する。ここでは、説明の便宜上、図1に示す外装ケース1の内部空間を縦横に4分割し、紙面右上の領域を第1エリア、同左上の領域を第2エリア、同左下の領域を第3エリア、同右下の領域を第4エリアと定義する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, an example of an embodiment of a projection display device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic plan view showing the internal structure of the projection display apparatus of this example. In the case of the projection display device of this example, the constituent elements are accommodated in the outer case 1 that is divided into two parts. First, the arrangement state of main components in the outer case 1 will be outlined. Here, for convenience of explanation, the internal space of the exterior case 1 shown in FIG. 1 is divided into four in the vertical and horizontal directions, the upper right area on the paper is the first area, the upper left area is the second area, and the lower left area is the third area. The lower right area is defined as the fourth area.
外装ケース1の第1エリアには、主に電源ユニット10が配置されている。一方、第2エリア〜第4エリアには、主に光学エンジン20が配置されている。より具体的には、第4エリアに光源ランプ21が配置され、第2エリアに投写レンズ22が配置されている。そして、光源ランプ21から発せられた光は、概ね第4エリア、第3エリア、第2エリアの順で反時計回りに進行し、投写レンズ22から出射される。また、第2、第3エリアには、吸気口(不図示)と、吸気口から外気を取り込むための吸気ファン(シロッコファン)23、24がそれぞれ配置され、第1エリアには、排気口(不図示)と、外装ケース1内の空気を外部に排気するための排気ファン(軸流ファン)25とが配置されている。吸気ファン23、24によって各吸気口から導入された外気は、外装ケース1内の所定の経路を通過する過程で所定の冷却対象物を冷却した後、排気ファン25によって排気口から外部に排気される。もっとも、ここでは各エリアに配置されている主要構成要素について概説したに過ぎず、各エリアには上記要素以外の要素が配置されることもあり、また、ある要素が複数のエリアに跨って配置されることもある。
A power supply unit 10 is mainly disposed in the first area of the outer case 1. On the other hand, the optical engine 20 is mainly arranged in the second area to the fourth area. More specifically, the
図2は、本例の投写型表示装置が備える光学エンジン20の概略図である。光学エンジン20は、既述の光源ランプ21と、光源ランプ21から発せられた光(照明光)の輝度分布を均一化させるインテグレータ光学系30とからなる照明光学系31を有する。また、照明光学系31から発せられた光を赤・緑・青の各色光に分離する色分離光学系40を有する。さらに、色分離光学系40によって分離された色光ごとに用意された3つの液晶パネルユニット50R、50G、50Bと、それら液晶パネルユニット50R、50G、50Bによって変調された光を合成するクロスダイクロイックプリズム(XDP)70と、XDP70によって合成された光を投写する投写レンズ22とを有する。
FIG. 2 is a schematic diagram of the optical engine 20 provided in the projection display device of this example. The optical engine 20 includes an illumination optical system 31 including the above-described
照明光学系31を構成している光源ランプ21は、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプなどの高圧放電ランプである。光源ランプ21の周囲にはリフレクタ32が配置されている。光源ランプ21から発せられた光は、リフレクタ32によって反射されて一対のレンズアレイ33a、33bに入射し、輝度分布の均一化が図られる。具体的には、前段のレンズアレイ33aは、入射した光を分割し、多数の2次光源像を形成する。形成された2次光源像は、後段のレンズアレイ33bおよびフィールドレンズ34によって、液晶パネル上で重畳される。尚、レンズアレイ33bとフィールドレンズ34との間には、偏光変換素子35が配置されており、フィールドレンズ34に入射する光の偏光方向が統一される(本例ではS偏光に統一される)。
The
色分離光学系40は、青色反射ダイクロイックミラー41と、緑色反射ダイクロイックミラー42と、反射ミラー43とを有する。インテグレータ光学系30から出射された光は、まず青色反射ダイクロイックミラー41に入射する。青色反射ダイクロイックミラー41に入射した光のうち、青色光は、該ミラー41によって反射された後、反射ミラー44によって偏向されて液晶パネルユニット50Bに入射する。
The color separation
一方、青色反射ダイクロイックミラー41を透過した緑色光および赤色光のうち、緑色光は、青色反射ダイクロイックミラー41の後段に配置されている緑色反射ダイクロイックミラー42によって反射されて液晶パネルユニット50Gに入射する。
On the other hand, of the green light and the red light transmitted through the blue reflecting
緑色反射ダイクロイックミラー42を透過した赤色光は、緑色反射ダイクロイックミラー42の後段に配置されているリレー光学系によって反射ミラー43に導かれ、該ミラー43によって反射されて液晶パネルユニット50Rに入射する。尚、リレー光学系は、2つのリレーレンズ45、46と、1つの反射ミラー47とから構成されている。また、各液晶パネルユニット50R、50G、50Bの手前には、集光レンズ48R、48G、48Bがそれぞれ配置されており、各色光は、各集光レンズ48R、48G、48Bによってコリメートされた上で対応する液晶パネルユニット50R、50G、50Bに入射する。
The red light transmitted through the green reflecting
次に、本発明の特徴である液晶パネルユニット50R、50G、50Bの構造について説明する。もっとも、各ユニット50R、50G、50Bの構造は共通なので、ここでは液晶パネルユニット50Bを例にとってその構造を説明する。図3は、液晶パネルユニット50Bの外観斜視図、図4は同分解斜視図、図5は同断面図である。
Next, the structure of the liquid
図4に示されているように、液晶パネルユニット50Bは、液晶パネル52と、液晶パネル52を挟んで対向配置された一対のガラス板(熱拡散板53、防塵板54)と、これらを保持する金属製の筐体55(図3)とを有する。
As shown in FIG. 4, the liquid crystal panel unit 50 </ b> B holds the
液晶パネル52は、対向する2枚のガラス基板52a、52bの間に、液晶、透明電極、配向膜などが設けられ、両ガラス基板52a、52bの間から引き出されたフレキシブルケーブル52cを介して電気信号が入力されると、液晶が駆動される。
The
液晶パネル52は、対向する熱拡散板53と防塵板54との間に配置されている。もっとも、熱拡散板53は、液晶パネル52を傷や埃から保護するための防塵板としても機能する。熱拡散板53および防塵板54は、対応するガラス基板に、熱伝導性の良好な接着剤(例えば、シリコン系の熱伝導性接着剤)によって固定されている。具体的には、熱拡散板53はガラス基板52aに密着固定され、防塵板54はガラス基板52bに密着固定されている。ここで、ガラス基板52aに密着している熱拡散板53は、ガラス基板52aに比べて十分に大きい。従って、液晶パネル52が固定された熱拡散板53上には、液晶パネル52の周囲に該パネル52と重複しない方形枠状の非重複領域が形成される。一方、ガラス基板52bに密着している防塵板54は、ガラス基板52bと略同一の大きさを有する。
The
筐体55は、本体56と背面カバー57とから構成され、両者の間に形成された収容空間内に液晶パネル52、熱拡散板53、および防塵板54が収容される。より具体的には、本体56は、外形寸法が熱拡散板53と同一か、それよりもやや大きく、かつ、中央に液晶パネル52のガラス基板52aよりも僅かに小さな入射窓56aが形成された前面板56bと、前面板56bの四辺からそれぞれ略垂直に立ち上げられた側壁56cとを有する。
The
一方、背面カバー57は、入射窓56aと同一形状、同一寸法の出射窓57aが形成された背面板57bと、背面板57bの対向する二辺から略垂直に立ち上げられた側壁57cとを有する。そして、本体56の内側に、熱拡散板53および防塵板54が固定された液晶パネル52を配置し、防塵板54の後方から背面カバー57を被せることによって、本体56と背面カバー57との間に、熱拡散板53および防塵板54と一体化された液晶パネル52が収容され、保持される。尚、背面カバー57の対向する側壁57cの間隔D1は、本体56の対向する側壁56cの間隔D2よりも若干小さくしてある。従って、本体56に背面カバー57を装着する際には、対向する側壁57c間の間隔D1を僅かに広げて本体56の対向する側壁56cの外側に被せる。すると、背面カバー57は、側壁57cの弾性復元力によって本体56に固定される。
On the other hand, the
また、本体56の対向する側壁56cの高さHは、熱拡散板53、液晶パネル52および防塵板54の厚みの合計と同一か、それよりも低くしてある。従って、上記のようにして本体56と背面カバー57との間に、熱拡散板53、液晶パネル52および防塵板54を収容すると、本体56の前面板56bは熱拡散板53に密着し、背面カバーの背面板57は防塵板54に密着する。より具体的には、熱拡散板53は、本体56の入射窓56aから入射した光によって照明される領域の周囲の領域が前面板56bに密着する。そして、熱拡散板53が前面板56bに密着する領域は、既述の非重複領域と略一致する。
Further, the height H of the opposing
さらに本例では、密着した本体56の前面板56bと熱拡散板53とを熱伝導性の良好な接着剤(例えば、シリコン系の熱伝導性接着剤)によって接着してある。また、密着した背面カバー57の背面板57bと防塵板54も同様に接着してある。もっとも、本体56と背面カバー57とをより強固に固定することによって、両者の間に液晶パネル52、熱拡散板53、および防塵板54を挟着保持することも可能である。この場合には、本体56の前面板56bと熱拡散板53、および背面カバー57の背面板57bと防塵板54を接着剤によって接着しなくともよい。
Further, in this example, the
次に、図5を参照しつつ液晶パネルユニット50Bにおける光の振る舞いについて説明する。液晶パネルユニット50Bは、筐体55(本体56)の入射窓56aから光が入射する位置および向きで配置される。すなわち、図2に示す集光レンズ48Bから出射された光は、本体56の前面板56bに照射される。このとき、前面板56bに照射される光のスポットが入射窓56aよりも若干大きくなるように設計されており、前面板56bに対する光の照射位置が設計値から多少ずれた場合にも、入射窓56aの全体が照明されるようになっている。入射窓56aから入射した光は、熱拡散板53を透過して液晶パネル52に入射し、該パネル52によって変調を受ける。変調を受けた光(画像光)は、防塵板54を透過し、背面カバー57の出射窓57aから液晶パネルユニット50Bの外に出射される。
Next, the behavior of light in the liquid
このとき、液晶パネル52に入射した光の一部は内部で損失し、熱に変わる。発生した熱は、ガラス基板52a、52bを介して熱拡散板53、防塵板54に拡散し、さらに筐体55に拡散し、該筐体55の表面から放熱される。ここで、ガラス基板52a、52bは、その全面がそれぞれ熱拡散板53または防塵板54に密着しており、熱拡散板53および防塵板54は、金属製の筐体55にそれぞれ密着している。従って、液晶パネル52から筐体55までの熱伝導経路が極めて短く、かつ、熱伝導経路を構成している部材間の接触面積が大きいので、液晶パネル52で発生した熱を効率的に筐体55まで伝導させて放熱させることができる。さらに、液晶パネル52の光入射側に配置されているガラス基板52aに密着している熱拡散板53は、ガラス基板52aに対して表面積および体積が十分に大きい。加えて、熱拡散板53は、その大部分を占める上記非重複領域の全面が本体56に密着している。この結果、液晶パネル52で発生した熱をより効率的に熱拡散板53に拡散させ、拡散した熱を筐体55からより効率的に放熱させることができる。要するに、本発明は、熱拡散板53を、液晶パネル52に入出射する光を遮らない方向(光軸と直交する方向)に拡大することで熱を周囲に拡散し、その拡大部分を金属製の筐体55に直に接触させることによって放熱効率を向上させたことを本質とする。従って、熱拡散板53を液晶パネル52と背面板57bとの間に配置し、この熱拡散板53の光入射面をガラス基板52bに接触させ、光出射面を背面板57bに接触させてもよい。この場合、防塵板54は、液晶パネル52と前面板56bとの間に配置される。
At this time, a part of the light incident on the
尚、筐体55、熱拡散板53、および防塵板54の材質は特定のものに限定されない。もっとも、熱伝導性に優れた材質が望ましいことは明らかであり、本例では、筐体55の材質にはアルミニウムを選択し、熱拡散板53および防塵板54の材質には水晶を選択した。熱拡散板53の材質にサファイアを選択すれば、熱拡散性はさらに向上する。
In addition, the material of the housing | casing 55, the thermal-
以上が液晶パネルユニット50Bの主な構造および作用であるが、図2に示す他の液晶パネルユニット50R、50Gも同様の構造および作用を有することは既述の通りである。ここで、各液晶パネルユニット50R、50G、50Bから出射された光(画像光)は、XDP70によって合成され、投写レンズ22から出射される。また、図1に示す吸気ファン23によって導入された外気は、冷却風として各液晶パネルユニット50R、50G、50Bに供給される。
The above is the main structure and operation of the liquid
さらに、液晶パネルユニット50R、50G、50Bは、それぞれが独立した一つの構造体を構成している。具体的には、液晶パネル52その他の構成要素が筐体55によって保持されている。従って、液晶パネルユニット50R、50G、50Bを外装ケース1内に配置する際には、各ユニット50R、50G、50Bを任意の方向に移動させて、液晶パネル52とXDP70との光軸合わせや位置合わせなどを行うことができる。例えば、液晶パネルユニット50R、50G、50BとXDP70とが固定されるベースに、各液晶パネルユニット50R、50G、50Bを任意の2以上の方向に変位可能なるように取り付けることができる。また、XDP70に固定されたアームに、各液晶パネルユニット50R、50G、50Bを任意の2以上の方向に変位可能なるように取り付けることができる。
Further, the liquid
(実施形態2)
以下、本発明の投写型表示装置の実施形態の他例について説明する。本例の投写型表示装置の基本構成は、前記実施形態1の投写型表示装置と共通である。本例の投写型表示装置が実施形態1の装置と異なる点は、液晶パネルユニットの構造のみである。よって、共通する構成については説明を省略し、液晶パネルユニットについてのみ以下に説明する。また、液晶パネルユニットの説明に際しても、共通する構成については同一の符号を用いて詳しい説明を省略する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, another example of the embodiment of the projection display device of the present invention will be described. The basic configuration of the projection display apparatus of this example is the same as that of the projection display apparatus of the first embodiment. The projection display apparatus of this example is different from the apparatus of the first embodiment only in the structure of the liquid crystal panel unit. Therefore, description of the common configuration is omitted, and only the liquid crystal panel unit will be described below. In the description of the liquid crystal panel unit, the same reference numerals are used for the common components, and detailed description thereof is omitted.
図6は、本例の投写型表示装置が備える液晶パネルユニット80の分解斜視図、図7は同断面図である。液晶パネルユニット80は、熱拡散板53と本体56の前面板56bとの間にペルチェ素子81が介在している点で、実施形態1の液晶パネルユニット50R、50G、50Bと相違する。
FIG. 6 is an exploded perspective view of a liquid
ペルチェ素子81は、入射窓56aから入射した光を通すための矩形開口部85が形成された方形枠状に形成されており、吸熱面および廃熱面には、熱伝導シート82、83がそれぞれ設けられている。そして、熱拡散板53は、熱伝導率の良好な接着剤(例えば、シリコン系の熱伝導性接着剤)によって熱伝導シート82の表面に接着されており、本体56の前面板56bは、同様の接着剤によって熱伝導シート83の表面に接着されている。従って、液晶パネル52で発生し熱拡散板53に拡散した熱は、熱伝導シート82を介してペルチェ素子81に吸熱される。さらに、ペルチェ素子81からの廃熱は、熱伝導シート83を介して本体56に拡散され放熱される。もっとも、本体56と背面カバー57とによって、ペルチェ素子81と、熱拡散板53および防塵板54が一体化された液晶パネル52とを挟着保持すれば、上記接着剤による固定を省略することもできる。また、熱伝導シート82、83の双方または一方は必要に応じて省略することも可能である。例えば、接着剤を介した熱伝導によって十分な放熱効果が得られる場合には、熱伝導シート82、83の双方または一方を省略することも可能である。
The Peltier element 81 is formed in a rectangular frame shape in which a
ペルチェ素子81の電源ケーブル84は、本体56の側壁56cに形成された切り欠きを通して外部に引き出されている。この切り欠きからは、液晶パネル52に電気信号を供給するフレキシブルケーブル52cも引き出されている。もっとも、この点は、実施形態1と共通である。
The
以上の構造を有する液晶パネルユニット80によれば、液晶パネル52で発生した熱がペルチェ素子81によって強制的に熱移動を起こして冷却されるので、自然放熱のみによる実施形態1の液晶パネルユニット50R、50G、50Bに比べてより放熱性が高い。もっとも、実施形態1の液晶パネルユニット50R、50G、50Bは、ペルチェ素子81を備えていない分だけ厚みが減少するので、薄型化に適しているという利点を有する。また、熱拡散板53の面積を拡大したり、厚みを拡大したりすることによって、本例の液晶パネルユニット80と同程度の放熱性を確保することも可能である。ここで、実施形態1の液晶パネルユニット50R、50G、50Bは、本例の液晶パネルユニット80と比べて、ペルチェ素子81を備えていない分だけ厚みが薄い。よって、熱拡散板53の厚みを拡大しても、全体としての厚みは同程度に抑えることが可能である。
According to the liquid
また、本発明によれば、液晶パネル冷却用のファンを不要としたり、冷却風を弱めたりすることによって大幅な騒音低減を実現できる。もっとも、従来と同様に冷却風を供給することによって、より高い冷却効果を得ることも可能である。 In addition, according to the present invention, a significant noise reduction can be realized by eliminating the need for a fan for cooling the liquid crystal panel or by weakening the cooling air. However, it is possible to obtain a higher cooling effect by supplying cooling air as in the conventional case.
尚、本例の液晶パネルユニット80は、実施形態1の液晶パネルユニット50R、50G、50Bに比べて、ペルチェ素子81の分だけ厚みが増している。よって、かかる厚みの増加に対応して筐体55の寸法が変更されていることは自明である。また、本例の投写型表示装置においても、液晶パネルユニット80がR・G・Bの各色光ごとに設けられていることは言うまでもない。
Note that the liquid
また、本例では、熱拡散板53の光入射面をペルチェ素子81の吸熱面に接触させ、ペルチェ素子81の廃熱面を前面板56bに接触させた形態について説明した。しかし、熱拡散板53の光出射面をペルチェ素子81の吸熱面に接触させ、ペルチェ素子81の廃熱面を背面板57bに接触させることも可能である。さらには、熱拡散板53の光入射面および光出射面の双方にペルチェ素子を配置することもできる。
Further, in the present example, the light incident surface of the
1 外装ケース
10 電源ユニット
20 光学エンジン
21 光源ランプ
22 投写レンズ
23、24 吸気ファン
25 排気ファン
30 インテグレータ光学系
31 照明光学系
32 リフレクタ
33a、33b レンズアレイ
34 フィールドレンズ
35 偏光変換素子
40 色分離光学系
41 青色反射ダイクロイックミラー
42 緑色反射ダイクロイックミラー
43、44、47 反射ミラー
45、46 リレーレンズ
50R、50G、50B 液晶パネルユニット
52 液晶パネル
52a、52b ガラス基板
52c フレキシブルケーブル
53 熱拡散板
54 防塵板
55 筐体
56 本体
56a 入射窓
56b 前面板
56c 側壁
57 背面カバー
57a 出射窓
57b 背面板
57c 側壁
70 XDP
80 液晶パネルユニット
81 ペルチェ素子
82、83 熱伝導シート
84 電源ケーブル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exterior case 10 Power supply unit 20
80 LCD panel unit 81
Claims (9)
前記筐体内に収容され、前記入射窓から入射した光によって照明される液晶パネルであって、該液晶パネルの光入射面である第一のガラス基板と、該液晶パネルの光出射面である第二のガラス基板との間に、液晶層、透明電極および配向膜が少なくとも設けられた液晶パネルと、
前記前面板と前記液晶パネルの前記第一のガラス基板との間であって、かつ、前記液晶パネルに入射する光の光路上に配置され、前記第一のガラス基板の外径よりも大きい透光性の熱拡散板とを有し、
前記液晶パネルの前記第一のガラス基板は、その全面が前記熱拡散板の光出射面に接しており、
前記熱拡散板の光入射面の、光が入射する領域の周囲の領域は、その全てが前記前面板に接しており、
前記熱拡散板の表面積および体積が前記第一のガラス基板の表面積および体積よりも大きい、液晶パネルユニット。 A metal housing including a front plate on which an incident window for light incidence is formed, and a rear plate on which an emission window for light emission is formed;
A liquid crystal panel housed in the casing and illuminated by light incident from the incident window, the first glass substrate being a light incident surface of the liquid crystal panel, and a first light emitting surface of the liquid crystal panel A liquid crystal panel provided with at least a liquid crystal layer, a transparent electrode and an alignment film between the two glass substrates;
Between the front plate and the first glass substrate of the liquid crystal panel, and disposed on the optical path of light incident on the liquid crystal panel, the transparent diameter is larger than the outer diameter of the first glass substrate. And a light heat diffusion plate,
The entire surface of the first glass substrate of the liquid crystal panel is in contact with the light exit surface of the heat diffusion plate,
The area around the light incident area of the light incident surface of the heat diffusing plate is all in contact with the front plate,
A liquid crystal panel unit, wherein a surface area and a volume of the heat diffusion plate are larger than a surface area and a volume of the first glass substrate.
前記筐体内に収容され、前記入射窓から入射した光によって照明される液晶パネルであって、該液晶パネルの光入射面である第一のガラス基板と、該液晶パネルの光出射面である第二のガラス基板との間に、液晶層、透明電極および配向膜が少なくとも設けられた液晶パネルと、
前記背面板と前記液晶パネルの前記第二のガラス基板との間であって、かつ、前記液晶パネルから出射される光の光路上に配置され、前記第二のガラス基板の外径よりも大きい透光性の熱拡散板とを有し、
前記液晶パネルの前記第二のガラス基板は、その全面が前記熱拡散板の光入射面に接しており、
前記熱拡散板の光出射面の、光が出射する領域の周囲の領域は、その全てが前記背面板に接しており、
前記熱拡散板の表面積および体積が前記第二のガラス基板の表面積および体積よりも大きい、液晶パネルユニット。 A metal housing including a front plate on which an incident window for light incidence is formed, and a rear plate on which an emission window for light emission is formed;
A liquid crystal panel housed in the casing and illuminated by light incident from the incident window, the first glass substrate being a light incident surface of the liquid crystal panel, and a first light emitting surface of the liquid crystal panel A liquid crystal panel provided with at least a liquid crystal layer, a transparent electrode and an alignment film between the two glass substrates;
It is located between the back plate and the second glass substrate of the liquid crystal panel and on the optical path of the light emitted from the liquid crystal panel, and is larger than the outer diameter of the second glass substrate. A translucent heat diffusion plate,
The entire surface of the second glass substrate of the liquid crystal panel is in contact with the light incident surface of the heat diffusing plate,
The area around the area where light is emitted from the light exit surface of the heat diffusion plate is all in contact with the back plate,
The liquid crystal panel unit, wherein a surface area and a volume of the heat diffusion plate are larger than a surface area and a volume of the second glass substrate.
前記筐体内に収容され、前記入射窓から入射した光によって照明される液晶パネルであって、該液晶パネルの光入射面である第一のガラス基板と、該液晶パネルの光出射面である第二のガラス基板との間に、液晶層、透明電極および配向膜が少なくとも設けられた液晶パネルと、
前記前面板と前記液晶パネルの前記第一のガラス基板との間であって、かつ、前記液晶パネルに入射する光の光路上に配置され、前記第一のガラス基板の外径よりも大きい透光性の熱拡散板と、
前記前面板と前記熱拡散板との間に、前記液晶パネルに入射する光の光路を避けて配置されたペルチェ素子とを有し、
前記液晶パネルの前記第一のガラス基板は、その全面が前記熱拡散板の光出射面に接しており、
前記熱拡散板の光入射面の、光が入射する領域の周囲の領域は、その全てが前記ペルチェ素子の吸熱面に接しており、
前記ペルチェ素子の廃熱面は、前記前面板に接しており、
前記熱拡散板の表面積および体積が前記第一のガラス基板の表面積および体積よりも大きい、液晶パネルユニット。 A metal housing including a front plate on which an incident window for light incidence is formed, and a rear plate on which an emission window for light emission is formed;
A liquid crystal panel housed in the casing and illuminated by light incident from the incident window, the first glass substrate being a light incident surface of the liquid crystal panel, and a first light emitting surface of the liquid crystal panel A liquid crystal panel provided with at least a liquid crystal layer, a transparent electrode and an alignment film between the two glass substrates;
Between the front plate and the first glass substrate of the liquid crystal panel, and disposed on the optical path of light incident on the liquid crystal panel, the transparent diameter is larger than the outer diameter of the first glass substrate. A light heat diffusion plate;
Between the front plate and the heat diffusion plate, having a Peltier element arranged to avoid the optical path of light incident on the liquid crystal panel,
The entire surface of the first glass substrate of the liquid crystal panel is in contact with the light exit surface of the heat diffusion plate,
The area around the light incident surface of the light incident surface of the heat diffusing plate is all in contact with the heat absorbing surface of the Peltier element,
The waste heat surface of the Peltier element is in contact with the front plate,
A liquid crystal panel unit, wherein a surface area and a volume of the heat diffusion plate are larger than a surface area and a volume of the first glass substrate.
前記筐体内に収容され、前記入射窓から入射した光によって照明される液晶パネルであって、該液晶パネルの光入射面である第一のガラス基板と、該液晶パネルの光出射面である第二のガラス基板との間に、液晶層、透明電極および配向膜が少なくとも設けられた液晶パネルと、
前記背面板と前記液晶パネルの前記第二のガラス基板との間であって、かつ、前記液晶パネルから出射される光の光路上に配置され、前記第二のガラス基板の外径よりも大きい透光性の熱拡散板と、
前記背面板と前記熱拡散板との間に、前記液晶パネルから出射される光の光路を避けて配置されたペルチェ素子とを有し、
前記液晶パネルの前記第二のガラス基板は、その全面が前記熱拡散板の光入射面に接しており、
前記熱拡散板の光出射面の、光が出射する領域の周囲の領域は、その全てが前記ペルチェ素子の吸熱面に接しており、
前記ペルチェ素子の廃熱面は、前記背面板に接しており、
前記熱拡散板の表面積および体積が前記第二のガラス基板の表面積および体積よりも大きい、液晶パネルユニット。 A metal housing including a front plate on which an incident window for light incidence is formed, and a rear plate on which an emission window for light emission is formed;
A liquid crystal panel housed in the casing and illuminated by light incident from the incident window, the first glass substrate being a light incident surface of the liquid crystal panel, and a first light emitting surface of the liquid crystal panel A liquid crystal panel provided with at least a liquid crystal layer, a transparent electrode and an alignment film between the two glass substrates;
It is located between the back plate and the second glass substrate of the liquid crystal panel and on the optical path of the light emitted from the liquid crystal panel, and is larger than the outer diameter of the second glass substrate. A translucent heat diffusion plate;
Between the back plate and the heat diffusion plate, having a Peltier element arranged to avoid the optical path of the light emitted from the liquid crystal panel,
The entire surface of the second glass substrate of the liquid crystal panel is in contact with the light incident surface of the heat diffusing plate,
The area around the area where light is emitted from the light emission surface of the heat diffusion plate is all in contact with the heat absorption surface of the Peltier element,
The waste heat surface of the Peltier element is in contact with the back plate,
The liquid crystal panel unit, wherein a surface area and a volume of the heat diffusion plate are larger than a surface area and a volume of the second glass substrate.
前記液晶パネルユニットが請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の液晶パネルユニットである投写型表示装置。 A projection display device that combines light modulated by a plurality of liquid crystal panel units with a prism, and projects the combined light through a projection lens,
A projection display device, wherein the liquid crystal panel unit is the liquid crystal panel unit according to any one of claims 1 to 8.
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