JP5657707B2

JP5657707B2 - 投射型映像表示装置

Info

Publication number: JP5657707B2
Application number: JP2012556700A
Authority: JP
Inventors: 優作染谷; 哲樹西村
Original assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Current assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Priority date: 2011-02-09
Filing date: 2011-02-09
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2031-02-09
Also published as: WO2012108017A1; JPWO2012108017A1

Description

本発明は、投射型映像表示装置に関する。

従来、高圧水銀ランプなどの光源からの光に対し、液晶パネルなどのライトバルブにより映像信号に応じて光強度変調を行って光学像を形成し、スクリーンなどに拡大投射する投射型映像表示装置（液晶プロジェクタや背面投射型ディスプレイ装置等）が知られている。特にカラー映像対応の投射型映像表示装置においては、光源からの白色光を色分離手段で複数色（例えばＲ，Ｇ，Ｂの３色）に分離し、それぞれの色光を対応するライトバルブ（液晶パネル）に照射して各色光の光学像を形成し、色合成プリズムによって各色光の光学像を合成し投射レンズにて投射する構成となっている。

近年の投射型映像表示装置では表示画面の高輝度化を図るため、高出力の光源ランプを使用している。これに伴い、装置を構成するライトバルブなどの光学部品の温度上昇を抑えるため、光学部品の冷却技術が重要になっている。例えば特許文献１では、液晶パネルの冷却と表示装置の小型化を実現するために、冷却ファンからの冷却風を液晶パネルに導く導風路の形状として、冷却ファンの空気吐出口直後から液晶パネルまで概ね同一の通風路断面積とした構成が開示されている。

特開平１１−５２３２４号公報

従来の投射型映像表示装置は、ライトバルブ（液晶パネル）の下に冷却ファンや導風路を配置し、液晶パネルを下部から上部に向けて冷却する構成となっている。また、液晶パネルの上部には駆動信号を伝達するためのフレキシブル基板が接続されており、該フレキシブル基板の他端は、駆動用ドライブ基板と接続されている。特許文献１のように、冷却風により液晶パネルを下面から上面に向けて冷却する場合、液晶パネルを通過した冷却風は、ドライブ基板とフレキシブル基板で囲われた液晶パネルの上部空間に滞留しやすくなる。冷却風が滞留すると、液晶パネルの冷却効率が低下するだけでなく、冷却ファンの圧力損失を引き起こしたり、冷却風に混じった塵埃が液晶パネルの有効光領域に付着し、画質の劣化を引き起こす要因となる。表示装置の小型化が進むほどドライブ基板と液晶パネルは近接し、前記冷却風の滞留が及ぼす影響は大きくなる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、ライトバルブ（液晶パネル）を通過した冷却風の滞留をなくし、ライトバルブを効率良く冷却し信頼性に優れた投射型映像表示装置を提供することにある。

本発明は、光源と、該光源から出射された光を変調し光学像を形成するライトバルブと、該ライトバルブで形成された光学像を投射する投射部とを備えた投射型映像表示装置において、前記ライトバルブを駆動するドライブ基板と、該ドライブ基板から前記ライトバルブへ駆動信号を伝達するフレキシブル基板と、前記ライトバルブに冷却風を供給する冷却ユニットとを有し、前記フレキシブル基板には、前記冷却ユニットから供給される冷却風の通風孔を設けた構成とする。

好ましくは前記通風孔の幅は、前記ライトバルブの有効光領域の幅の１／２以上とし、前記通風孔の長さは、前記ドライブ基板に設けた前記フレキシブル基板を通す貫通孔から下面側及び上面側にいずれも２ｍｍ以上となるように配置する。

本発明によれば、ライトバルブ（液晶パネル）を通過した冷却風の滞留がなくなり、ライトバルブの冷却性能が向上し信頼性に優れた投射型映像表示装置を提供することができる。

投射型映像表示装置の液晶パネル近傍の側面図。液晶パネルとドライブ基板を接続するフレキシブル基板近傍の斜視図。フレキシブル基板の形状を示す図（（ａ）は従来例、（ｂ）は本実施例）。液晶パネル近傍の冷却風の流れを解析した図（（ａ）は従来例、（ｂ）は本実施例）。フレキシブル基板に設ける通風孔の寸法を説明する図。通風孔寸法と通過風速の関係を示す図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、投射型映像表示装置の一実施例として、ライトバルブ（液晶パネル）近傍の冷却系の構成を示す側面図である。図１において、１はライトバルブとしての液晶パネル（Ｒ，Ｇ，Ｂ色用の３枚のうち、簡単のために１枚のみ示す）、２はクロスダイクロイックプリズムなどの色合成プリズム、３は投射レンズなどの投射部、４は入射側偏光板、５は出射側偏光板である。６は液晶パネル１を駆動するドライブ基板、７はドライブ基板６から液晶パネル１へ駆動信号を伝達するフレキシブル基板（フレキシブルケーブル）、８はフレキシブル基板７をドライブ基板に接続するコネクタ、９はフレキシブル基板７をコネクタ８側に通すためにドライブ基板６に設けた貫通孔である。また、１１は冷却ユニット、１２は冷却風を発生する冷却ファン、１３は冷却風を液晶パネル１まで導く導風ダクト、１４は冷却風の吹出し口、１５は冷却風の流れを示す。

図示しない光源から発生された照明光は図示しない色分離ユニットで３色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に分離され、それぞれ対応する液晶パネル１に入射する。液晶パネル１は、ドライブ基板６から供給される駆動信号により入射光を変調することで、映像信号に応じた光学像を形成する。各液晶パネル１で形成された光学像は色合成プリズム２で合成され、投射部３から図示しないスクリーンなどに拡大投射される。

冷却ユニット１１は、入射光を照射することで発熱した液晶パネル１を冷却するために冷却風１５を供給する。冷却ファン１２は液晶パネル１から離れた位置に配置し、導風ダクト１３により冷却風１５を液晶パネル１の下部位置まで導き、吹出し口１４から液晶パネル１に向けて吹出す。冷却風１５は、液晶パネル１のパネル面に沿って下部から上部に向けて流れることで、液晶パネル１の発熱部を効率良く冷却する。液晶パネル１を冷却した後の冷却風は、ドライブ基板６の貫通孔９を通してドライブ基板６の上側に排出される。

図２は、液晶パネルとドライブ基板を接続するフレキシブル基板近傍の斜視図である。ここでは１個の液晶パネル１に対するフレキシブル基板７のみ図示しているが、他の２個の液晶パネルとフレキシブル基板についても同様である。

液晶パネル１に駆動信号を伝送するフレキシブル基板７は、液晶パネル１の上方に配置されたドライブ基板６に設けたコネクタ８に接続される。コネクタ８はドライブ基板６の上面側、すなわち液晶パネル１とは反対側に配置されるので、ドライブ基板６に設けた貫通孔９を通してフレキシブル基板７をコネクタ８に接続する。その際フレキシブル基板７は、液晶パネル１から貫通孔９までの区間ではほぼ直線状とするが（直線部）、貫通孔９からコネクタ８まで区間では湾曲した形状に変形させて配置する（湾曲部）。

図３は、フレキシブル基板の形状を示す図で、（ａ）は従来例、（ｂ）は本実施例の場合を示す。（ａ）に示す従来例のフレキシブル基板７’は、主面である配線面は全て塞がれた形状（すなわち孔のない形状）である。これに対し（ｂ）に示す本実施例のフレキシブル基板７は、主面である配線面に冷却風を通す通風孔２０を設けたことに特徴がある。通風孔２０はフレキシブル基板７の幅方向の略中央部に形成し、その形状はフレキシブル基板７の長手方向に伸びた四角形状（あるいは楕円形状）とする。通風孔２０の好適な寸法については後述するが、ドライブ基板６の貫通孔９の上面側と下面側に跨って形成する（すなわちフレキシブル基板７の直線部７ａと湾曲部７ｂに跨って形成する）のが好ましい。なお、通風孔２０を形成することでフレキシブル基板７の配線部の幅が狭くなるが、配線容量が不足する場合にはフレキシブル基板７の全幅を拡幅すればよい。

図４は、液晶パネル近傍の冷却風の流れを解析した図で、（ａ）は従来例、（ｂ）は本実施例の場合を示す。それぞれ、図３（ａ）、（ｂ）に示すフレキシブル基板７’、７を用いた場合の冷却風の流れを、流体解析により比較したものである。

（ａ）の従来例では、冷却風１５は液晶パネル１を通過した後、ドライブ基板６とフレキシブル基板７’で囲われた空間に渦を巻いて滞留している（符号３０で示す）。このため、液晶パネル１を通過する冷却風の速度が弱まり液晶パネル１の冷却効率が低下する。さらに、冷却風に混じった塵埃が液晶パネル１の有効光領域に付着しやすくなり、表示映像の画質劣化を引き起こす要因となる。このように冷却風に滞留が生じるのは、貫通孔９近傍のフレキシブル基板７’が貫通孔９を覆い、冷却風が貫通孔９からドライブ基板６の上面側へ排出されることを妨げているからである。

これに対し（ｂ）の本実施例では、冷却風１５は液晶パネル１を通過した後、ドライブ基板６とフレキシブル基板７で囲われた空間で滞留することなく、ドライブ基板６の貫通孔９を通して上面側へスムーズに排出される。これは、フレキシブル基板７に設けた通風孔２０の作用により、冷却風はフレキシブル基板７に妨げられずに、ドライブ基板６の上面側へ容易に排出できるからである。このため、液晶パネル１を通過する冷却風の速度が弱まることはなく、液晶パネル１の冷却性能は向上する。また、冷却風に混じった塵埃が液晶パネル１の有効光領域に付着することで画質劣化を引き起こすこともない。

次に、図５と図６を用いてフレキシブル基板７に設ける通風孔２０の好適な形状について説明する。
図５は、フレキシブル基板に設ける通風孔２０の寸法を説明する図であり、通風孔近傍を拡大して示す。液晶パネル１に接続されたフレキシブル基板７は、ドライブ基板６を貫通して配置される。フレキシブル基板７に設ける通風孔２０は略四角形とし、フレキシブル基板７の幅方向のほぼ中央位置に、また長手方向にはドライブ基板６との交差位置近傍に形成する。

通風孔２０の幅Ｗは、液晶パネル１の有効光領域１０の幅Ａに対して、Ｗ≧Ａ／２とするのが良い。これは、液晶パネル１の有効光領域１０を冷却した風が直進するものと仮定した場合、その１／２以上が通風孔２０を通過できるサイズに相当する。また、通風孔２０の長さは、ドライブ基板６の下面６ａから通風孔２０の端部２０ａまでをＬ１、ドライブ基板６の上面６ｂから通風孔２０の端部２０ｂまでをＬ２とする。このとき、Ｌ１≧２ｍｍ、かつＬ２≧２ｍｍとするのが良く、以下その根拠を説明する。

図６は、通風孔の寸法と通過風速の関係を示す図である。図５に示した通風孔２０の長さＬ１、Ｌ２をパラメータとし、液晶パネル１を通過する冷却風の通過風速Ｖを解析した結果である。なお、通風孔２０の幅Ｗは、Ｗ＝Ａ／２としている。長さＬ１，Ｌ２を増加させるにつれて通風孔２０の開口面積が増加し、冷却風の通過風速Ｖも上昇する。通過風速Ｖが１．７ｍ／ｓｅｃより小さい範囲では、冷却風に滞留（渦）が発生して冷却効率を低下させ不適当となる（この風速を臨界風速Ｖ０とする）。この結果から、通過風速Ｖを臨界風速Ｖ０以上とし冷却風に滞留を発生させないためには、通風孔２０の好ましい長さはＬ１≧２ｍｍ、かつＬ２≧２ｍｍとなる。なお、Ｌ１＋Ｌ２≧４ｍｍであっても、Ｌ１またはＬ２の一方が２ｍｍより小さい場合には臨界風速Ｖ０以下となり不適当である。よって、通風孔２０の大きさは、ドライブ基板６の上下面から上下両方向にいずれも２ｍｍ以上の開口部を確保させることが好ましい。

本実施例によれば、液晶パネルを通過した冷却風がドライブ基板とフレキシブル基板で囲われた空間に滞留することがなくなり、液晶パネルの冷却性能が向上し信頼性に優れた投射型映像表示装置を提供することができる。本実施例では３枚の液晶パネルを用いた構成を述べたが、１枚の液晶パネルを用いる場合でも同様である。さらには、液晶パネルに代えて他のライトバルブを使用した場合でも同様である。

１…ライトバルブ（液晶パネル）、
２…色合成プリズム、
３…投射部、
６…ドライブ基板、
７…フレキシブル基板、
８…コネクタ、
９…貫通孔、
１１…冷却ユニット、
１２…冷却ファン、
１３…導風ダクト、
１４…吹出し口、
２０…通風孔。

Claims

光源と、該光源から出射された光を変調し光学像を形成するライトバルブと、該ライトバルブで形成された光学像を投射する投射部とを備えた投射型映像表示装置において、
前記ライトバルブの上方に配置され該ライトバルブを駆動するドライブ基板と、
前記ドライブ基板に設けた貫通孔を通して前記ドライブ基板と前記ライトバルブとを接続し、前記ドライブ基板から前記ライトバルブへ駆動信号を伝達するフレキシブル基板と、
前記ライトバルブに対し該ライトバルブの下部から上部に向けて冷却風を供給する冷却ユニットとを有し、
前記フレキシブル基板には、前記冷却ユニットから供給される冷却風の通風孔を設け、
該通風孔は、前記ドライブ基板に設けた前記貫通孔の下面側と上面側に跨って形成され、
該通風孔の幅は、前記ライトバルブの有効光領域の幅の１／２以上とし、
前記ライトバルブを通過した冷却風は、前記ドライブ基板の前記貫通孔を通して上面側へ排出されることを特徴とする投射型映像表示装置。
請求項１記載の投射型映像表示装置において、
前記通風孔の長さは、前記ドライブ基板に設けた前記貫通孔から下面側及び上面側にいずれも２ｍｍ以上となるように配置したことを特徴とする投射型映像表示装置。