JPH03204682A - 液晶パネルの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、液晶プロショクターの液晶パネルの液冷に
用いられる冷却装置に関する。

従来の技術 第３図、第４図は従来の液晶パネルを用いた液晶プロジ
ェクタ−を示している。プロジェクタ−本体１内におい
て、光源２から出た光は反射ミラ−３によって９０度直
交方向に反射されたのち、防熱フィルタ４を通過するこ
とにより、赤外線を含む熱成分が除去されるっ防熱フィ
ルタ４を通過した光は、集光レンズ５にて集光されて液
冷ユニット６を通して液晶パネル７に入射する。液晶パ
ネル７は光シヤツターであり、画面を構成している画素
が信号に応じて開閉し、入射した光を透過させることに
よって映像が形成される。液晶パネル７で形成された映
像は、凹凸レンズの組合せより成る投影レンズ８によっ
て拡大され、本体前面から投射されてスクリーン９の画
面上に結像される。

このような液晶プロジェクタ−において、液晶パネル７
に何らかの防熱対策を講じておかないと、入射した光の
吸収により液晶パネル７が発熱し、過熱により損傷を受
けるという事態が生じる。しかし、防熱フィルタよる熱
成分の吸収・除去と、液晶パネルの側方に配した冷却フ
ァンによる冷却ユニ、トの強制空冷とによる間接冷却方
式のみでは、冷却性能が悪く、液晶パネルを十分に冷却
することはできない。そのため現状では、第３図に示す
ように、液晶パネル７を液冷ユニット６の放熱器本体６
０の一面にガラス板６１を介して密接させて装着し、他
面のガラス板６２との間に充填された冷却液Ｃの対流作
用によってパネルの面を直接液冷し、ファンによる液冷
ユニット自体の強制空冷及び防熱フィルタによる熱成分
の吸収・除去との併用によって冷却性能を上げるように
している。

発明が解決しようとする課題 上記構成の液晶プロジェクタ−において、投影レンズ８
からの映像投射距離を一定にして、より大きな投射画面
を得るためには、第３図中の距離ｆの値をより小さくで
きる投影レンズを用いる必要がある。距離ｆは、投影レ
ンズ８の光学上の主点Ｐと液晶パネル６の画素面Ｓ間の
長さである。

距離ｆの値をより小さくする場合、液晶パネル６の光が
透過する画素面Ｓの範囲（有効面積）は第３図中のＷの
寸法によって予め一定に定まっており、この範囲に光を
集光して均一に透過させなければならないとされている
。Ｗは画素面Ｓの有効面積の対角寸法で表される。そこ
で、距離ｆの値をより小さくしようとすると、集光レン
ズ５で集光されて投影レンズ８の主点Ｐに結ぶ収束光の
絞り込みの角度θが寸法Ｗが一定のために必然的に急角
度で大きくなってくる。角度θが急角度で大きくなると
、第３図より明らかなとおり、集光し／ズ５の径を更に
大きくシ、かつ、集光レンズ５を液冷ユニット６により
近接させて、図に示された距離りの寸法を小さくしなけ
ればならなくなる。

距離りの寸法が小さくなると、結果的に放熱器本体６０
の一面のガラス板６１と他面のガラス板６２との間に形
成される空間部６３の容積が小さくなり、空間部６３に
充填される冷却液Ｃの容量が減少することになる。また
、Ｄの寸法が小さくなると、図に示された放熱器本体６
０と集光レンズ５との対向面間の間隔りの寸法が小さ（
なり、その対向面間が極く近接することになる。その結
果、冷却液Ｃの対流作用が悪くなり、対流による冷却性
能が低下し、その上、ｈの寸法の減少により、液冷ユニ
ット外周囲へのファンからの空気の通流が阻害され、流
れが不十分となり、空冷による液冷ユニット自体の冷却
性能も低下する。したがって、従来の液晶パネル冷却構
造は、上記距離ｆの値を小さくしようとすると、上記り
の寸法が必然的に小さ（なり、それに伴って寸法りが小
さ（なるので、その結果、液冷ユニットの液冷能力・冷
却性能を低下させ、かつ、ファンによる液冷ユニット自
体の空冷能力を低下させるという問題が生じる。すなわ
ち、従来のパネル冷却構造は、距離ｆの値を小さくする
と、集光レンズとの設計上の兼ね合いから、パネルの冷
却性能・冷却能力を阻害し、低下させるという問題を生
じさせていた。

また、光源２からの光束がガラス板６２の面に対して垂
直からある角度を持って入射するので、ガラス板６２の
表面で光の反射ロスが生じ、入射光量の減少によって画
面の輝度に影響を及ぼし、明るさを得る点で問題があっ
た。さらに、第３図の従来の光学系の構成によると、図
示のように液晶パネル７を透過した光が投影レンズ８に
対してレンズ中心軸からβの角度で傾いて入射する場合
、レンズ中心軸から反射ミラー３の下端までの長さｙが
長くなり、本体１の寸法が大きくなる。すなわち、占有
スペースの増大により本体１の大型化を招く問題が生じ
る。

この発明は、液晶パネルの冷却能力・性能を低下させる
ことなく上記距離ｆの値を小さくできるようにすると共
に、パネルの冷却能力・性能をコストダウンを図りつつ
向上させることができ、かつ、光の境界面反射によるロ
スを低減し、その上、コンパクトな光学系・光路を形成
することができる液晶パネルの冷却構造を提供すること
を目的とするものである。

課題を解決するための手段 この発明は、上記目的を達成するために、放熱器本体の
空間部他面に装着される透明板を他面から外方に凸曲面
状に膨出させて形成した。他面の透明板と空間部内の冷
却液との組合せにより（凸）レンズが構成されている。

また、この発明は、上記目的を達成するために、放熱器
本体の空間部他面の透明板取付面を一面に対して所定角
傾斜させて形成したことに特徴を有する。その傾斜角は
下記の式で表されるαに設定される。

放熱器本体の空間部他面の透明板取付面を一面に対して
所定角度αで傾斜させているので、冷却液と透明板とで
構成される空間がプリズムの働きを持ち、光軸を第２図
の角度γに変換できる。したがって、第２図の距離Ｘが
ｘ＜ｙとなり、光学系のコンパクト化を図れる。また、
空間部他面の透明板が外方に凸曲面状に膨出しているの
で、空間部の容積が膨出量に見合う大きさで増大し、空
間部に充填される冷却液の容量が増加する。したがって
、液冷時における冷却液の対流現象が活性化され、促進
・助長される。また、他面の透明板の凸曲面形状と空間
部内の冷却液との組合せによってレンズが構成されてい
るので、集光レンズの機能が生じる。したがって、他面
の透明板と冷却液との組合せが集光レンズの役割を兼ね
備えるので、従来の集光レンズを省くことができる。投
影レンズ８として、上記距離ｆの値を小さ（できるもの
を用いた場合でも、上記りの寸法やｈの寸法を考戚する
ことなく光学系を設計することができ、液冷ユニットの
冷却能力・性能を低下させることはない。すなわち、透
明板の凸曲面の膨出形状・大きさを予め所期値に設定し
ておけば、冷却液との組合せにより集光レンズとしての
機能を十分に果たすことができ、かつ、空間部の容積を
十分に大きく増大させた状態に保持することができる。

また、集光レンズを近接配置させる必要がないので、周
囲のスペースが広がり、ファンの空気を液冷ユニットの
外周囲に十分な量で通流させることができる。さらに、
本実の構成によれば、光路中の境界面の数が従来のもの
よりも少なく、その分、光の反射ロスが少なくなり、よ
り明るい画像が得られる。

実　　施　　例 以下、この発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明に係る液晶パネルの冷却構造を示すもの
で、本発明に係る液例ユニットはアルミラグと呼ばれる
矩形枠状の放熱器本体１０を備えている。放熱器本体１
０の内部に冷却室を構成する空間部１１が形成されてい
る。空間部１１は、放熱器本体１０の一面と他面（前後
の面）とに開口する矩形状に形成されている。その一面
と他面とに透明板１２．１３がシール材、例えばパ、ツ
キン１４を介して装着されている。透明板１２．１３は
、ガラス板又は透明樹脂板によって形成されている。空
間部１１は透明板１２．１３によって密閉され、その内
空に冷却液Ｃが充填されている。

放熱器本体１０の一辺中央部に冷却液Ｃの注入口１１０
が空間部１１に連通して開けられている。

この注入口１１０を通して冷却液Ｃが空間部１１内に注
入−充填されている。注入口１１０は、フタ１５によっ
てシール材、例えば感圧バルブ２０と一体となったパツ
キン１４を介して密閉されている。

放熱器本体１０の一面側の透明板１２に液晶パネル７の
偏光フィルタ側の被冷却面が密接して固定されている。

放熱器本体１０の一側方に冷却ファン１６が配置されて
いる。ファン１６の空気は液晶パネル７を含む放熱器本
体１０の外周面に沿って送風され、パネル７の液冷時に
放熱器本体１０、すなわち、液冷ユニット自体を空冷し
、液冷によるパネル７の冷却を更に促進拳助長させる。

放熱器本体１０は、空間部１１の下部に対して上部の厚
さが厚く形成され、その上下の厚さの差により他面の透
明板１３の取付面は一面に対して角度αで傾斜している
。この傾斜角αによって、他面の透明板１３は一面及び
垂直に対して角度αで傾いて放熱器本体１０に組付けら
れている。傾斜角αは、次式で表される様に設定されて
いる。

θ２；光軸の傾きβ） 上記構成において、放熱器本体１０の他面側の透明板１
３は、その他面から外方に所定曲率を有する凸曲面状に
膨出形成されている。この凸曲面状の透明板１３と空間
部１１内の冷却液Ｃとの組合せによってレンズが構成さ
れている。防熱フィルタ４を通した光が他面の透明板１
３を通して空間部１１内の冷却液Ｃ中を通過すると、透
明板１３と冷却液Ｃとの組合せのレンズ作用によって入
射光が集光され、液晶パネル７の画素面Ｓの範囲を距離
ｆだけ離れた投影レンズ８の主点Ｐに収束する。そして
、投影レンズ８によって拡大・投射されてスクリーン９
上に映像が映し出される。

透明板１３が凸曲面状に膨出しているので、その膨出分
に応じて空間部１１の容積が増大し、それに伴って空間
部１１に充填する冷却液Ｃの容量が大きくなる。したが
って、液晶パネル７の液冷時に十分な量の冷却液Ｃでパ
ネル７が冷却される。

その際、容量が大きいので、冷却液Ｃの対流が良くなり
、対流作用が活性化される。これによって、パネル７に
生じた熱が冷却液Ｃの対流作用によって効率良（放熱器
本体１０に伝えられる。そして、放熱器本体１０より外
気へ放熱される。そのため、冷却液Ｃによる液冷効率が
向上する。

液晶パネル７の液冷時に冷却ファンが作動し、ファン１
６からの空気がパネル７を含む放熱器本体１０の外周囲
に沿って送風される。そして、放熱器本体１０自体がフ
ァン１６からの空気によって強制空冷され、液冷によっ
て生じた熱の放熱が更に促進・助長される。その際、透
明板１３と冷却液Ｃとの組合せが集光レンズの役割を果
たし、従来の集光レンズ５を配置しなくても良いので、
集光レンズ５とのクリヤランスに相当するｈの寸法を考
慮する必要がなくなり、ファン１６から送風される空気
の流通経路のスペースが広がる。したがって、空気の流
れを阻害する要因がなくなり、放熱器本体１０の外周囲
に十分な量の空気が流通し、放熱器本体自体の空冷効率
が向上する。

投影レンズ８として、その主点Ｐと液晶パネル７の画素
面Ｓとの距離ｆの値を小さくしたものを用いる場合、透
明板１３と空間部１１内の冷却液Ｃとの組合せが集光レ
ンズ５の機能を宵し、集光レンズの配置を別途考慮する
必要がなく、また、透明板１３の膨出形状により空間部
１１の容積が実質的に増大し、十分な容量の冷却液Ｃを
充填できる。したがって、液冷ユニットの冷却性能り能
力を阻害・低下させることなく、距離ｆの値を小さくし
た投影レンズ８を用いることが可能となる。

次に、第２図は本実の他の実施例を示すもので、上記従
来例を示す第３図と同一部分には同一符号を付し、説明
を省略する。異なるところは、■空間部６３の他面の透
明板取付面を一面に対して上記傾斜角αで傾斜させ、こ
の傾斜面に他面の透明板６２を一面の透明板６１に対し
て角度αで傾けて取付けたこと、■角度αを上記式にて
表される如く所期値に設定したこと、である。このよう
に構成すると、光源からの光が集光レンズ５を通して透
明板６２の面に垂直に入射するので、透明板６２の表面
における光の反射ロスが少なくなる。

また、透明板６２と冷却液Ｃとの組合せが角度αの傾き
によってプリズムの働きを持つので、光源２からの光の
光軸を第２図に示すように角度γに変換することができ
る。この光軸の角度γの変換により、投影レンズ８の中
心軸を通る光軸の延長線から反射ミラー３の下端までの
長さＸが従来の長さｙに対してｘ＜Ｙとなる。この長さ
Ｘへの短縮により、占有スペースが少なくなり、光学系
をコンパクト化し、本体１の寸法を縮小できる。

発明の詳細 な説明した通り、本発明によれば、放熱器本体の空間部
他面の透明板を凸曲面状に膨出させたので、空間部の容
積が実質的に増大し、それに伴って空間部に充填される
冷却液の容量が増加する。

これによって、液晶パネルの液冷時に冷却液の対流作用
を活性化し、促進・助長することができる。

したがって、冷却液による冷却性能拳冷却能力を向上さ
せることができる。

さらに、他面の透明体と空間部内の冷却液との組合せが
レンズを構成し、集光レンズの機能を果たすので、従来
の集光レンズを省くことができ、部品数削減によりコス
トダウンを図ることができる。

また、光学上の主点Ｐと液晶パネルの画素面Ｓとの距離
ｆの値を小さくした投影レンズを用いても、液晶パネル
の冷却能力を阻害・低下させることはなく、距離ｆの値
を支障なく小さくできるパネル液冷構造を提供すること
ができる。

本発明の１つの構成によると、空間部他面の透明板取付
面を一面に対して角度αで傾斜させ、この傾斜面に透明
板を取付けているので、集光レンズを通した光を透明井
谷垂直に入射させて通すことができ、境界面反射による
光のロスを少なくすることができる。これによって、入
射光量の低下を防ぎ、より輝度の高い明るい画像を得る
ことができる。また、透明板と冷却液との組合せが傾き
角αによってプリズムの働きを果たすので、光源からの
光の光路を光軸に対して角度γに変換でき、上記の如く
長さＸを従来のｙに対してＸくｙとすることができる。

したがって、光学系のコンパクト化を図り、省スペース
による装置本体の小型化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液晶パネル冷却装置の一例を示す
断面図、第２図は本発明に係る液晶プロジェクタ−の他
の実施例に係る冷却ユニットを用いた構成図、第３図は
従来の液晶プロジェクタ−の構成図、第４図はその外観
斜視図である。 １０・・・放熱器本体 １１・・・空間部 １３．６２・拳・他面の透明板 Ｃ・・・冷却液 α、β、γ・・・角度 第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からの光を透過させて映像を形成する液晶パ
   ネルを有し、放熱器本体の一面と他面との間に形成され
   た空間部に冷却液を充填し、その一面を前記液晶パネル
   の面に密接・接続させて液冷を行う冷却装置において、 前記放熱器本体の空間部両面に装着される透明板のうち
   、前記他面の透明板を他面から外方に凸曲面上に膨出さ
   せて形成したことを特徴とする液晶パネルの冷却装置。
2. （２）他面の透明板と空間部内の冷却液との組合せによ
   りレンズを構成したことを特徴とする請求項（１）に記
   載の液晶パネルの冷却装置。
3. （３）光源からの光を透過させて映像を形成する液晶パ
   ネルを有し、放熱器本体の一面と他面との間に形成され
   た空間部に冷却液を充填し、その一面を前記液晶パネル
   の面に密接・接続させて液冷を行う冷却装置において、 前記放熱器本体の空間部他面の透明板取付面を前記一面
   に対して所定角傾斜させて形成したことを特徴とする液
   晶パネルの冷却装置。
4. （４）他面側の傾斜角を下記の式で表されるαに設定し
   たことを特徴とする請求項（３）に記載の液晶パネルの
   冷却装置。 α＝ｓｉｎ＾−＾１（ｎ＿２×ｓｉｎθ＿２／ｎ＿１）
   （ｎ＿１；冷却液の屈折率、ｎ＿２；空気の屈折率、θ
   ＿２；光軸の傾きβ）