JP5735549B2 - 液晶プロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は液晶プロジェクタに関する。

画像を投射表示するための液晶プロジェクタにおいては、内蔵する液晶パネルや液晶パネルの直近に位置する偏光板をはじめとする構成要素の温度を、所定の動作保証範囲よりも上昇させないようにするため、冷却機構が必要である。冷却方法としては空冷が一般的であり、内蔵するファンが液晶プロジェクタの外部より空気を取込み、液晶パネルや偏光板に対して下側から冷却風として送込むようにしている。
特許文献１においては、シロッコファンを用いた投射型液晶表示装置の冷却機構を開示している。

特開平１１−５２３２４号公報

前記したように、外気を取込んで液晶プロジェクタの構成要素を冷却する場合には、塵埃を一緒に取込むことを防ぐ必要があるため、吸気部において防塵用のフィルタが設けられている。しかし、フィルタで塵埃を完全に除去することは困難であるため、時間の経過とともに微細な塵埃が液晶パネルや偏光板に付着するのが実情である。周知のとおり、液晶パネルや偏光板はＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各光に対して別々に設けられている。塵埃の付着の仕方は液晶パネルや偏光板により互いに異なるため、塵埃の付着によって照度が低下するにとどまらず、色バランスが崩れて画像上で色ムラが発生する問題がある。

また、従来は偏光板として有機フィルムを使う場合が多かったが、最近ではこれよりも寿命の長い無機偏光板、例えばアルミグリッド無機偏光板が多く使われるようになった。無機偏光板においては、特に水分を含んだ塵埃が端面に付着すると、毛細管現象によってワイヤ溝に沿って塵埃が進行し筋状に付着することによって、投射画面上で縞模様の色ムラを発生させ、さらに最悪の場合はアルミグリッドを腐食させる。特に実装状態でワイヤ溝の長手方向が冷却風の流れ方向と並行となるように配置される偏光板においては、製造時の工程の関係で、前記冷却風を受ける偏光板の端面ではアルミグリッドの断面にコーティングがないため、問題が発生し易い。
本発明の目的は前記した問題に鑑み、塵埃の付着を低減した液晶プロジェクタを提供することにある。

前記課題を解決するため本発明は、供給された映像信号を液晶パネルユニットにおいて光信号に変換して投射する液晶プロジェクタであって、
光を発生する光源部と、該光源部から供給された光が照射され該光を前記映像信号のレベルに応じて通過させる液晶パネルと偏光板を有する液晶パネルユニットと、該液晶パネルユニットを通過した光を外部に投射する投射レンズと、前記液晶パネルユニットを冷却するための冷却風を生成して前記液晶パネルユニットに送出する冷却部と、
該冷却部が前記液晶パネルユニットに前記冷却風を送出する側に面した、前記液晶パネルユニットの前記偏光板の一面に当たる前記冷却風を低減するためのシェード部材を有することを特徴としている。

本発明によれば、塵埃の付着を低減した液晶プロジェクタを提供でき、液晶プロジェクタの基本性能の向上に寄与できるという効果がある。

液晶プロジェクタのブロック図。 液晶プロジェクタの部分見取り図。 液晶プロジェクタの部分断面図。 液晶パネルユニット付近の断面図。 液晶パネルユニット付近の冷却気流を示す図。 偏光板付近の断面図。 偏光板付近の冷却気流を示す図。

以下、本発明の実施例につき図面を用いて説明する。まず液晶プロジェクタの全般的な構成を説明する。
図１は、液晶プロジェクタのブロック図であり、特にその光学系に重点を置いて示している。図１で、光源ユニット１０１は発光部である管球１０１ａと反射面としてのリフレクタ１０１ｂを含んでいる。楕円形状のリフレクタ１０１ｂの第１焦点位置に配置された管球１０１ａから出射された光束は、リフレクタ１０１ｂの第２焦点位置に集光するように前記反射面から反射される。光束サイズを縮小された集光光束は、平行化作用を有する凹レンズ１０２により平行光束に変換される。なお、リフレクタ１０１ｂを放物面形状とした場合は、平行化作用をするための凹レンズ１０２は不要となる。

凹レンズ１０２から出射された平行光束は、第１マルチレンズアレイ１０３ａの各セルレンズにより部分光束に分割されて、第１マルチレンズに対応した第２マルチレンズアレイ１０３ｂの各セルレンズ上に集光される。集光された各部分光束は、直線偏光化部１０４で一旦、振動方向が互いに直交する２つに直線偏光に分離され、さらに一方の直線偏光の振動方向を他方の振動方向に合わせることで、振動方向が一方向の直線偏光に変換される。直線偏光化部１０４を出射した各部分光束は、重畳レンズ１０５によりＲＧＢ各色用の液晶パネルユニット１Ｒ，１Ｇ，１Ｂに重畳して照射される。

なお、重畳レンズ１０５と液晶パネルユニット１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの間の光路には、光路を折り曲げるための反射ミラー１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄと、色分解光学部としてのダイクロイックミラー１０７ａと１０７ｂが設けられ、さらに各液晶パネルユニット１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの手前には、投射光束の主光線を平行化するコリメータレンズ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂが配置される。緑色や青色よりも光路長の長い赤色の光路には、重畳した光束を赤色用の液晶パネルユニット１Ｒの位置に写像するためのリレーレンズ１０９と１１０が配置されている。

このようにして液晶パネルユニット１Ｒ，１Ｇ，１Ｂに供給された管球１０１ａからの光束は、液晶パネルユニット１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの各々に別途供給される映像Ｒ信号、映像Ｇ信号、映像Ｂ信号のレベルに応じて液晶パネルを通過できる量を変化される。これにより、前記光束に映像信号の情報が与えられる。このために、液晶パネルユニット１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは液晶パネルのみならず、所定の振動方向の光束を通過させるための偏光板を備えている。
液晶パネルユニット１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを通過した各光束は、クロスプリズム２で互いに合成され、投射レンズ３を介して外部に設けられたスクリーン（図示せず）に前記映像信号に応じた映像を表示する。

以下、本実施例では、特に液晶パネルユニット１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが含む液晶パネルや偏光板に係る事項に重点を置いて説明を続ける。液晶パネルユニット１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは、塵埃の付着や温度変化（特に温度上昇）による特性の変化が特に問題となる構成要素である。この特性変化により、表示画像の明るさや色バランスが変化し、また寿命にも悪影響を与える。このため、液晶プロジェクタは液晶パネルユニット１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを冷却するための冷却機構を有している。
該冷却機構における冷却ファンは、液晶プロジェクタの外部から取込んだ空気を、図１の紙面に対して略垂直な方向に送り込むことにより、液晶パネルユニット１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを冷却している。次に冷却機構について説明する。

図２は、液晶プロジェクタの部分見取り図である。ここでは、図１のブロック図に対して右側の側面より、液晶パネルユニットから投射レンズ周辺を見取った状態を示している。液晶パネルユニットは、図２においてクロスプリズム２の左側に設けられた緑色の光に対応する液晶パネルユニット１Ｇのみを示しているが、当然ながらクロスプリズム２の手前には青色の光に対応する液晶パネルユニット１Ｂが、クロスプリズム２の向かい側には赤色の光に対応する液晶パネルユニット１Ｒが設けられている。ここでは液晶パネル１Ｇについて、液晶パネル１１Ｇと偏光板１２Ｇに対し別個の符号を付して示している。図２では、これらの他に投射レンズ３と冷却部４を示している。冷却部４に関しては図の煩雑化を避けるため、概略図で示している。冷却部４は、冷却風ドライブ部４１、ダクト４２、冷却風吹出し部４３を有している。図中の矢印は冷却風の流れを示している。

冷却部４の冷却風ドライブ部４１は例えば回転するファンを備えており、液晶プロジェクタの外部から空気を取込んで、図面上で左方向に向け冷却風としてダクト４２に送出する。ダクト４２に送出された冷却風は、液晶パネルユニット１Ｇ（１Ｒ，１Ｂ）の略下方に到ると図面上で上方向に方向を変え、冷却風吹出し部４３から液晶パネルユニット１Ｇ（１Ｒ，１Ｂ）の下部から上部に向けて吹出される。これにより、液晶パネルユニット１Ｇ（１Ｒ，１Ｂ）は温度上昇が抑えられ、所定の動作保証温度範囲で動作できる。

図３は、液晶プロジェクタの部分断面図であり、図２とは異なり図１のブロック図に対して左手の斜め上側から見た場合の、液晶パネルユニットから投射レンズ周辺の断面図を示している。

液晶パネルユニット１Ｇの略下方に到った冷却風は、ダクト４２の内部を図面上で上方向に進み、冷却風吹出し部４３から液晶パネル１１Ｇ（１１Ｒ，１１Ｂ）や偏光板１２Ｇ（１２Ｒ，１２Ｂ）に向けて吹出される。しかしながら、前記冷却風は外気から取込まれた微細な塵埃を含んでおり、これら構成要素の表面、特に図面上で下側の細長い面に塵埃を付着堆積させる問題がある。

前記したように、特に偏光板１２Ｇ（１２Ｒ，１２Ｂ）がアルミグリッド無機偏光板であって、その下側の細長い面（以下、下端面と記載）に付着堆積した塵埃が水分を吸収した場合、付着した塵埃がグリッドを構成するワイヤ溝に沿ってグリッド表面を進行して筋状に付着して、投射された画像に色ムラを発生させ、最悪の場合はアルミグリッドを腐食させる問題がある。
この問題を解消するため本実施例では、冷却風を受ける偏光板１２Ｇ（１２Ｒ，１２Ｂ）の下端面の図面上で下側（冷却風吹出し側）にシェード部を設け、偏光板１２Ｇ（１２Ｒ、１２Ｂ）の下端面に直接受ける塵埃を含んだ冷却風の量を低減して、前記した塵埃の付着を防ぐことを一つの特徴としている。

図４は、液晶パネルユニット付近の断面図であり、図１のブロック図に対して左側から見た、液晶パネルユニットの下部付近の断面図を示している。前記冷却部４は、前記偏光板１２Ｇ（１２Ｒ，１２Ｂ）の厚さ方向に対して略直交する方向、即ち前記投射レンズ３の光軸に対して略直交する方向に前記冷却風を送出する
液晶パネルユニット１Ｇ（１Ｒ，１Ｂ）が有する偏光板１２Ｇ（１２Ｒ，１２Ｂ）の図面上で下側には、偏光板１２Ｇ（１２Ｒ，１２Ｂ）の下端面に直接受ける冷却風の量を低減するためのシェード部材１３Ｇ（１３Ｒ，１３Ｂ）が設けられている。当然ながら図面の手前側や奥行側に向けて偏光板１３Ｇの下側の面全般にわたって、受ける冷却風の量を低減するようにしている。

図５は、液晶パネルユニット付近の冷却気流を示す図であり、図４と概略同じ方向から見た場合を示している。図５は、気流に関するシミュレーション結果を示している。冷却風は液晶パネル１１、偏光板１２の広い表面に沿い、これらを冷却するように流れている。その際、シェード部材１３の作用により、冷却風が偏光板１２の特に下端面に直接当たらないよう流れる状況にある。即ち、シェード部材１３を取付けた場合には、本来必要としていた冷却効果が低下して、液晶パネルユニット１Ｇ（１Ｒ、１Ｂ）の温度上昇を起こすことが懸念されるが、ここではこれが問題とならない範囲で目的を達成できることが分かる。
次に、液晶パネルユニットの冷却効果を損なわない範囲で、冷却風が偏光板１２の下側の面に直接当たらないよう流れるための条件を示す。

図６は、偏光板付近の断面図である。図６は図５と同じ方向から見た場合を示しているが、特にシェード部材１３の付近を拡大して示している。ここで、シェード部材１３の幅をａ、偏光板１２からの距離をｂ、偏光板１２の厚さをｔとする。図６はａ＝１．５ｔ、ｂ＝１．５ｔの場合であるが、図示するように冷却風が偏光板１２の下側の面に直接当たらず、液晶パネル１１や偏光板１２の広い表面に沿い、これらを冷却するよう流れる状況が実現されている。さらにシミュレーションを進めた結果、図中でも示すように次の条件を満たすことが望ましいことが分かっている。
０．９ｔ≦ ａ ≦１．５ｔ （式１）
０．５ｔ≦ ｂ ≦１．５ｔ （式２）
図６において、シェード部材１３は中央に窪みを持つ形状としているが、この形状に応じて冷却風の流れを変えることができる。
図７は、偏光板付近の冷却気流を示す図であり、３つの互いに異なる例を示している。図中で左端の例は、シェード部材１３が図６と類似した丸い窪みを有する場合、中央の例はシェード部材１３の断面がＶ字型の場合であって、ともに偏光板１２の両側に沿って同程度の冷却風が通過する。

右端の例は、シェード部材１３を図面上で右上がりに傾けて設けた場合であって、冷却風は偏光板１２の主に右側の面に沿って通過する。偏光板１２においては、前記した無機偏光板のアルミグリッドは、図面上で左側の面、即ち前記した液晶パネル１１Ｇ（１１Ｒ、１１Ｂ）に対向する面に設けられている。アルミグリッドに対する塵埃の影響を避けるため、主に図面上で右側の面に沿って冷却風を流す場合には、このようにシェード部材１３を設けると良い。なお、先の図６においては、シェード部材１３の断面の中心が、偏光板１２の断面の中心よりも図面上で若干左側にずれているが、この配置方法においても同様な効果がある。

以上述べたように本実施例によれば、冷却風が含む微細な塵埃が偏光板に付着する問題を、冷却風の冷却効果を損なうことなく解消することができる。また、そのために設けられるシェード部材の大きさに対する解を提供することができる。
ここまで示した実施形態は一例であって、本発明を限定するものではない。例えば、冷却風を流す方向が異なる実施形態や、偏光板以外の構成要素に付着する塵埃を防ぐ実施形態をはじめ、本発明の趣旨に基づきながら異なる実施形態を考えられるが、いずれも本発明の範疇にある。

１（１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ）：液晶パネルユニット、１１（１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ）：液晶パネル、１２（１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ）：偏光板、１３（１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ）：シェード部材、２：クロスプリズム、３：投射レンズ、４：冷却部、４１：冷却風ドライブ部、４２：ダクト、４３：冷却風吹出し部。

Claims (2)

1. 供給された映像信号を液晶パネルユニットにおいて光信号に変換して投射する液晶プロジェクタであって、
   光を発生する光源部と、
   該光源部から供給された光が照射され該光を前記映像信号のレベルに応じて通過させる液晶パネルと偏光板を有する液晶パネルユニットと、
   該液晶パネルユニットを通過した光を外部に投射する投射レンズと、
   前記液晶パネルユニットを冷却するための冷却風を生成して前記偏光板の厚さ方向に対して略直交する方向、即ち前記投射レンズの光軸に対して略直交する方向に送出し、該冷却風を前記液晶パネルユニットに送出する冷却部と、
   該冷却部が前記液晶パネルユニットに前記冷却風を送出する側に面した、前記液晶パネルユニットの前記偏光板の端面に当たる前記冷却風を低減して、当該冷却風に含まれる塵埃が当該偏光板の端面に付着することを防ぐためのシェード部材を有しており、
   前記シェード部材と偏光板は、前記偏光板の厚さをｔ、前記シェード部材における前記偏光板の厚さ方向の幅をａ、前記シェード部材と前記偏光板の間の距離をｂとした場合、
   ０．９ｔ≦ ａ ≦１．５ｔ
   ０．５ｔ≦ ｂ ≦１．５ｔ
   の関係にあることを特徴とする液晶プロジェクタ。
2. 供給された映像信号を液晶パネルユニットにおいて光信号に変換して投射する液晶プロジェクタであって、
   光を発生する光源部と、
   該光源部から供給された光が照射され該光を前記映像信号のレベルに応じて通過させる液晶パネルと無機偏光板を有する液晶パネルユニットと、
   該液晶パネルユニットを通過した光を外部に投射する投射レンズと、
   前記液晶パネルユニットを冷却するための冷却風を生成して前記液晶パネルユニットに送出する冷却部と、
   該冷却部が前記液晶パネルユニットに前記冷却風を送出する側に面した、前記液晶パネルユニットの前記偏光板の端面に当たる前記冷却風を低減して、当該冷却風に含まれる塵埃が当該偏光板の端面に付着することを防ぐためのシェード部材を有しており、
   前記冷却風は、前記無機偏光板における偏光面とは逆の表面を主に冷却することを特徴とする液晶プロジェクタ。

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