JPH04125613A

JPH04125613A - 液晶表示装置用冷却装置

Info

Publication number: JPH04125613A
Application number: JP2249741A
Authority: JP
Inventors: Toshiyasu Mine; 嶺　俊安
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1990-09-18
Filing date: 1990-09-18
Publication date: 1992-04-27

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］本発明は、液晶プロジェクタ等に使用される偏光板及び
液晶パネルの高温劣化を防止するための冷却装置に関す
る。

【従来の技術】

液晶を使用したプロジェクタによってカラー画像を得る
とき、−船釣に第１０図に概略を示した構成により、ス
クリーンに必要とする画像を投影している。すなわち、投写光１ｍＬから出射された光Ｌｓは、青色
、赤色及び緑色の成分をもった光であり、凹面鏡ＣＭで
反射された後、コンデンサレンズＣＬによって平行な光
束にされる。次いで、ダイクロインクミラーＤＭｂで青
色光Ｌｂが分離された後、ＤＭｒで赤色光Ｌｒが分離さ
れ、残りの緑色光Ｌｇが直進する。青色光Ｌｂは、ダイクロインクミラーＤＭｂで反射され
て光軸を直角に曲げられ、ミラーＭｂで更に反射される
。また、赤色光Ｌｒは、ダイクロインクミラーＤＭｒで
反射されて光軸を直角に曲げられ、ミラーＭｒで更に反
射される。そして、青色光Ｌｂ及び赤色光Ｌｒは、それ
ぞれミラーＭｂ及びＭｒで直角に曲げられ、直進してき
た緑色光Ｌｇと平行な光束となって同一方向に進む。各色Ｌｂ、Ｌｒ、Ｌｇの光路には、光路に対し直角に透
過型液晶表示パネルＬ　Ｃｂ、　　Ｌ　Ｃｒ、　　Ｌ　
Ｃｇが設けられている。これら透過型液晶表示パネルＬ
Ｃｂ、ＬＣｒ、ＬＣｇを通過した各色Ｌｂ、Ｌｒ、Ｌｇ
は、各色の画像情報をもった透過光１　ｂ？　Ｉｔ　ｒ
ｔ　１ｇとなる。青色透過光１ｂは、ミラーＭｂ及びダ
イクロインクミラーＤＭｂで反射されて、緑色透過光１
ｇの光路に入る。他方、赤色透過光１ｒは、ミラーＭｒ
及びダイクロイックミラーＤ　Ｍ　ｒで反射されて、緑
色透過光、！ｇの光路に入る。このようにして、全ての透過光１’ｏｔｌｒ、ｆ！、ｇ
が重なりあった集合透過光Ａｓとなる。ここで、各液晶
表示パネルＬ　Ｃｂ＋　　Ｌ　Ｃｒｔ　　Ｌ　Ｃｇと投
写レンズＰＬまでの光路長をすべて等しくなるように、
ミラＭｂｖ　Ｍｒ、　Ｍｇ、液晶表示パネルＬ　Ｃｂｙ
　　Ｌ　ＣｒｔＬＣｇ等を配置している。そのため、集
合透過光ＬＳは、投写レンズＰＬで屈折され、スクリー
ンＳ上に拡大した画像となる。この種の投写装置においては、スクリーンＳ上に明るい
画像を投写させるため、強力な投写用光［Ｌが使用され
る。また、光源りから出射した光Ｌｓを凹面鏡ＣＭ及び
コンデンサレンズＣＬによって集束させ、平行光線とし
て液晶表示）くネルＬＣｂ、ＬＣｒ、ＬＣｇに出射して
いる。或いは、凹面鏡ＣＭに代えて放物面鏡や楕円面鏡
等を使用することもある。何れの場合にあっても、強力な投写用光源りを使用し、
集束された平行光線として液晶表示パネルＬ　Ｃｂ、　
　Ｌ　Ｃｒ、　　Ｌ　Ｃｇに当てている。そのため、こ
の光熱によって液晶表示パネルＬ　Ｃｂ、　　Ｌ　Ｃｒ
。ＬＣｇが高温に加熱される。ところが、液晶表示パネル
Ｌ　Ｃｂ、Ｌ　Ｃｒ、　Ｌ　Ｃｇに組み込まれている偏
光板や液晶パネルは、高温になると特性を著しく劣化さ
せる。たとえば、市販の偏光板は、７０℃程度の温度に
達すると、偏光度が低下してしまう。また、液晶パネルも、所定の液晶を形成することができ
なくなり、画像の鮮明度を劣化させる。高温による特性の劣化を避けるため、液晶表示パネルを
冷却し、定格温度以下に維持することが必要である。そ
こで、第１１図に示した空冷式の冷却装置が従来から使
用されている。この冷却装置においては、冷却される液晶表示パネルＬ
　Ｃｂ、　　Ｌ　Ｃｒ、　Ｌ　Ｃｇをベース板ＳＰに取
付け、ベース板ＳＰの所定箇所に液晶表示パネルＬＣｂ
、　　Ｌ　Ｃｒ、　Ｌ　Ｃｇそれぞれの両面に臨む開口
Ｗｂ。Ｗｒ、Ｗｇを形成している。そして、ベース板ＳＰの反
対側に、冷却用ファンＣＦを配置し、ファンブレードＦ
Ｂの回転によって生じた冷却風ＣＷを液晶表示パネルＬ
Ｃｂ、ＬＣｒ、ＬＣｇの表面に沿って流すようにしてい
る。光の照射によって高温になった液晶表示パネルＬ　Ｃｂ
、Ｌ　Ｃｒ、　　Ｌ　Ｃｇの表面に冷却風ＣＷが接触し
ながら流れる。そのため、液晶表示パネルＬＣｂ。ＬＣｒ、ＬＣｇは、冷却風ＣＷによって放熱され、冷却
される。また、受熱した冷却風ＣＷは、高温になって系
外に流出する。［発明が解決しようとする課題）空冷方式において、第１２図に示すように偏光板１０，
１１と液晶パネル２０とを平行に配置するとき、流路断
面積が一定した風洞３０．３１が両者の間に形成される
。この風洞３０，３１に冷風４０を送り込み、偏光板１
０．１１及び液晶パネル２０を空冷するとき、熱交換が
行われて偏光板１０，１１及び液晶パネル２０が冷却さ
れると共に、冷風４０が昇温する。ところが、風洞３０，３１の流路断面積が一定であるた
め、冷風４０は、入り側及び出側共に一定の流速Ｖ［］
で風洞３０．３１を流れる。入り側では、低温の冷風４
ｏに偏光板１０．１１及び液晶パネル２０が接するため
、目標とする放熱作用を冷風４０に期待することができ
る。しかし、出側では、熱交換によって昇温した冷風４０が
偏光板１０．１１及び液晶パネル２０が接するため、両
者の間の熱勾配が小さくなり、予期したほどに偏光板１
０．１１及び液晶パネル２０の温度が降下しないことが
ある。また、熱交換により昇温した冷風４０は、体積膨
張し、熱容量を低下させる。そのため、偏光板１０，１
１及び液晶パネル２０から放熱することができる熱量も
ψなくなる。この点でも、冷風４０の出側において、偏
光板１０，１１及び液晶パネル２ｏが定格温度を超える
事態が生じる危険がある。この欠点を解消するため、冷風４ｏの流速を増加させ、
液晶パネル２ｏを冷却する方法が考えられる。しかし、
この冷却風の流速と冷却効果の上昇との間には一定の限
界があり、ある値を超えて冷却風を供給しても、流速の
増加に見合った冷却効果の上昇が期待できない。また、
流速が大きくなるにしたがって、偏光板１０．１１や液
晶パネル２０に付着するダスト等に起因したトラブルを
多発させることになる。本発明は、このような問題を解消するために案出された
ものであり、偏光板及び液晶パネルの表面に沿って流れ
る冷風の流路断面積を出側に行くほど小さくすることに
より、入り側から出側に向けて冷風の流速を上げて冷却
効果を高め、偏光板及び液晶パネルを温度ムラ少なく且
つ耐用温度以下に維持することを目的とする。［課題を解決するための手段］本発明の冷却装置は、この目的を達成するため、液晶パ
ネルの表面に沿って冷風を流し、該冷風と液晶パネル及
び偏光板との間で熱交換を行わせる冷却装置において、
前記液晶パネルと偏光板との間に前記冷風が通過する風
洞を設け、該風洞の流路断面積を入り側から出側に向け
て小さくしたことを特徴とする。ここで、風洞は、周辺部を湾曲させた偏光板と液晶パネ
ルとの間に形成することができる。また、偏光板の湾曲
した周辺部に連続して、或いは平坦な偏光板の周辺部に
連続して、入り側に向かって開いたガイドを設けてもよ
い。或いは、ストレートな偏光板を液晶パネルに対して傾斜
して配置することによって、偏光板と液晶パネルとの間
に風洞を形成することもできる。このとき、偏光板及び液晶パネルに連続させて、同じ傾
斜角度でガイドを設けてもよい。更に、液晶パネルとその両側に配置した偏光板との間に
設けられた風洞においては、光源側の風洞の流路断面積
を、反対側の風洞の流路断面積より大きくすることもで
きる。［作　　　用］本発明においては、たとえば第１図に示すように、冷風
４０の入り側から出側に向かって、流路断面積がΔ＼さ
くなる風洞３０．３１を偏光板１０゜１１と液晶パネル
２０との間に形成する。風洞３０，３１に送り込まれた冷風４０は、入り側では
風ｉ！：／流路断面積に比例した流速Ｖ】で流れる。入
り側部分では冷風４０の温度が低いため、冷風４０と偏
光板１０．１１及び液晶パネル２０との間の熱勾配が大
きく、熱伝達率が高い状態にある。出側近傍では、偏光板１０．１１及び液晶パネル２０か
らの受熱によって、冷風４ｏの温度が高く、冷風４０と
偏光板１０．１１及び液晶パネル２０との間の熱勾配が
４１さくなっている。しかし、この部分では、風洞４０
の流路断面積が小さくなっているため、冷風４０は、流
Ｊｉ／流路流路新面比例した大きな流速ｖ２で流れる。そのため、単位時間当り偏光板１０．１１及び液晶パネ
ル２０に接する冷風４０の流量が大きくなる。その結果
、熱伝達率の低下を相殺して、偏光板１０．１１及び液
晶パネル２０の冷却が行われる。また、流路断面積の４１さな出側部分で冷風４０の層厚
が小さくなっているので、偏光板１ｏ、１１及び液晶パ
ネル２ｏから伝えられた熱は、冷風４０全体に分散され
る。これによっても、冷風４０の実効熱容量を効率よく
使用することができる。すなわち、入り側では発熱体である偏光板１０゜１１及
び液晶パネル２０と冷風４０との間の熱勾配を中心にお
いた冷却が支配的になる。他方、出側では、冷風４０の
熱容量を中心においた冷却が支配的なる。その結果、受
熱によって冷風４０の昇温か行われるにも拘らず、出側
で定格温度を超えるような問題を生じることなく、風洞
３０，３１の長手方向に沿って偏光板１０．１１及び液
晶パネル２０の冷却がほぼ一様に行われる。このように
して、偏光板、液晶パネル等の発熱体を定格温度以下に
維持することができ、液晶表示装置の確実な作動が保証
される。［実　施　、例１以下、第１図〜第９図を参照しながら、実施例によって
本発明を具体的に説明する。実施例１：本実施例においては、第１図に示すように、入り側周辺
部が湾曲した偏光板１０，１１を使用した。この偏光板
１０，１１と液晶パネル２０とを間隔をおいて配置する
とき、冷風４０の流れ方向に関して流路断面積が次第に
滅ψする風洞３０゜３１が形成される。たとえば、風洞
３０．３１の流路断面積を、入り側部分と出側部分とで
２＝１の比率にしたとき、冷風４０の流速はＶ、：　Ｖ
２＝１＝２の関係にあった。偏光板１０．１１は、第２図に示すようにストレートな
ものを使用することもできる。何れの場合にあっても、
風洞３０，３１の流路断面積が連続的に減少しているの
で、圧力損失を小さくして流速を入り側から出側に向け
て大きくすることができる。また、冷風の流れ方向に沿
った液晶パネル２０及び偏光板１０，１１の温度ムラを
抑制することができる。なた、液晶パネル２０の両側に形成される風洞を、第３
図に示すように光源側の風洞３ｏの流路断面積が大きく
、反対側の風洞３１の流路断面積が小さくなるように、
液晶パネル２０に対する偏光板１０，１１の距離を変え
ることもできる。これによって、風洞３０を通過する冷
風の流量が多くなり、高温に加熱されやすい光源側の偏
光板３０に対する冷却能力を大きくすることができる。なお、第４図は、ストレートな偏光板１０，１１を使用
して風洞３ｏ及び３１の流路断面積を変えた例を示す。実施例２：本実施例においては、１１５図に示すように、偏光板１
０．１１の湾曲した周辺部に連続して、入り側に向かっ
て開いたガイド１２．１３を配置した。ガイド１２．１
３としては、金属２合成樹脂等の板体を使用することが
できる。このガイド１２．１３の使用により、偏光板１
０，１１として、その周辺部を湾曲させていない通常の
平坦な偏光板を使用し、湾曲部をガイド１２．１３で構
成することもできる。また、液晶パネル２０の入り側には、風洞３０゜３１を
形成するために液晶パネル２ｏと同様な厚みをもつ板体
２１を配置した。板体２１としては、ガイド１２，１３
と同様に金属９合成樹脂等の材質でできたものを使用す
ることができる。ガイド１２，１３の付設により、風洞３０，３１の流路
断面積を更に大きくして、多量の冷風４０を取り込むこ
とが可能になる。たとえば、ガイド１２．１３の入り側
端部、偏光板１０，１１の入り側端部及び偏光板１０，
１１の出側端部における流路断面積の比率を４：　２：
　　１にしたとき、風洞３０．３１に取り込まれる冷風
４０は、ガイド１２，１３がない場合に比較し、約２倍
の風量にすることができる。また、それぞれの位置にお
いて風洞３０．３１を流れる冷風４０の流速ｖ１゜ｖ２
．ｖ３は、Ｖｌ：　Ｖ２：　Ｖ３＝１：　　２：　４の
比率になる。その結果、前述した風洞３０．３１出側近傍での実効熱
容量の増加が図られ、偏光板１０，１１及び液晶パネル
２０を確実に定格温度以下に維持することができた。また、ガイド１２，１３及び板体２１を配置する場合に
あっても、実施例１と同様にストレートなガイド、板体
を使用したり、液晶パネル２０の両側に設けられる風洞
３０，３１の流路断面積を変えることもできる。第６図
は、ストレートなガイド１２，１３及び板体２１をそれ
ぞれ偏光板１０．１１及び液晶パネル２０に連続させた
例である。他方、第７図は、光源側の風洞３０の流路断
面積を反対側の風洞３１の流路断面積より大きくした例
である。第１図、第２図及び第６図に示した装置を使用し、次の
条件下で偏光板１０，１１及び液晶パネル２０を空冷し
た。偏光板１０．１１と液晶パネル２０との間の距離を
、風洞３０，３１の流路断面積が入り側：出側＝１＝　
２となるように、入り側で２．０ｃｍ、出側で１．０ｃ
ｍに維持した。また、ガイド１２，１３を使用したとき
に、ガイド１２．１３と板体２１との間の距離を、入り
側で４．０ｃｍに設定した。そして、１０°Ｃに冷却した冷風４０を風洞３０゜３１
に送り込み、偏光板１０．１１及び液晶パネル２０（サ
イズ：　　１０Ｘ１０Ｘ１０を冷却した。入り側部分を湾曲させた偏光板１０．１１を組み込んだ
第１図の例においては、冷風４０の流速は、Ｖ、＝０．
５ｍ／秒及びＶ２＝１．０ｍ／秒であった。また、湾曲したガイド１２．１３を併用した第５図の例
では、Ｖ　１＝　０．４　ｍ　／秒、Ｖ２＝０．８ｍ／
秒及びＶ３＝１．６ｍ／秒であった。そして、冷却されている液晶パネル２０の表面温度を、
冷風４０の流れ方向に関して測定したところ、第８図に
示す結果が得られた。第８図から明らかなように、偏光板１０．１１及び液晶
パネル２ｏを平行に配置して風洞３０゜３１を形成した
従来の冷却方式（第１２図参照）にあっては、液晶パネ
ル２０の表面温度が、冷風４０の出側に向かうほど高く
なっている。そして、出側近傍では、液晶パネル２０の
定格温度である７０℃を超える表面温度が検出された。これに対し、入り側周辺部を湾曲させた偏光板１０．１
１を使用して風洞３０．３１を形成した場合にあっては
、冷風４０の流れ方向位置に関係なく、平均５８℃の一
定した温度に液晶パネル２０を維持することができた。これは、入り側における熱伝達率と出側における実効熱
容量との間に、前述した放熱バランスが成立したことに
起因するものである。また、ガイド１２．１３を併用した場合にあっては、冷
風４０の流れ方向に関する液晶パネル２０の表面温度が
平均５３°Ｃの低温に維持された。これは、ガイド１２，１３によって多量の冷風４０が風
洞３０．３１に取り込まれると共に、前述の放熱バラン
スが成立したことによる。このようにして、実施例１及び２共に、液晶パネル２ｏ
が定格温度７０℃以下に保たれ、その作動が正常に維持
された。また、偏光板１０．１１についても、冷風４０
による同様な冷却作用が働き、定格温度より充分に低い
温度に保たれた。その結果、鮮明な画像を得ることがで
きた。しかも、冷風の流速Ｖ（ｍ／秒）とパネル温度とは第９
図に示すような関係にあるため、風洞３０．３１の出側
における冷却が効率の良いものとなる。そのため、小型
の冷却ファンを使用しても、パネル温度を充分に低下さ
せることができた。実施例１及び２と同様な冷却効果を従来の冷却方式（第
１２図参照）で得ようとすると、冷風４０の流量を倍に
する必要があった。しかし、この流量増加に伴って大能
力のファンが必要とされるばかりでなく、偏光板１０．
１１や液晶パネル２０にダスト等が付着する傾向が強く
なった。その結果、得られる画像の鮮明度が劣化した。なお、以上の例においては、周辺部を単に湾曲させた偏
光板、ガイドを使用した場合、或いは液晶パネルに対し
て偏光板を傾斜配置した場合を説明した。しかし、本発
明はこれに拘束されるものではなく、風洞を流れる冷風
を攪拌して乱流状態に維持するように、内面側に適宜の
突起を形成した偏光板或いはガイドを使用することもで
きる。乱流状態になった冷風は、各部の温度差が少なくなる。すなわち、偏光板及び液晶パネルから伝達された熱量が
冷風全体に伝えられるため、冷風の実効熱容量が増加し
、冷却効率が向上する。【発明の効果１以上に説明したように、本発明においては、冷風の流路
断面積を流れ方向に沿って小さ（することにより、偏光
板と液晶パネルとの間の風洞を流れる冷風の流速を入り
側で小さく、出側で大きくしている。そのため、受熱に
よって昇温した冷風と偏光板及び液晶パネルとの間の熱
勾配が小さな出側においても、冷風の実効熱容量が大き
くなり、流れ方向全長にわたって偏光板及び液晶パネル
を耐用温度以下に維持することができ、正確な作動が保
証される。また、風洞に送り込まれる冷風の流量を大き
くする必要がないため、風量増加に起因したダスト付着
等の欠陥を発生させることも少ない。このようにして、偏光板及び液晶パネルを効果的に冷却
することができるため、大出力の光源を使用した場合に
あっても、偏光板及び液晶パネルの昇温を抑制すること
ができ、明るい画像が得られ、大型の液晶表示装置にも
適したものとなる。また、冷風の流量が少なくても効率のよい冷却が行われ
るため、冷却ファンの小型化も可能となる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の湾曲した偏光板と液晶パネルとの間に
風洞を形成した冷却装置の概略を示し、第２図は同じく
ストレートな偏光板を使用した冷却装置の概略を示し、
第３図は液晶パネルの両側に形成される風洞の流路断面
積を変えた冷却装置の概略を示し、第４図は同じくスト
レートな偏光板を使用して光源側及び反対側で風洞の流
路断面積を変えた冷却装置の概略を示し、第５〜７図は
実施例２で使用した冷却装置の概略を示し、第８図は本
発明の効果を具体的に表したグラフ、第９図は冷風の流
速とパネル温度の関係を表したグラフである。他方、第
１０図はカラー用液晶プロジェクタの作動を説明するた
めの図、第１１図は従来の空冷方式の冷却装置を使用し
て液晶表示装置を冷却している状態を説明するための図
、第１２図は空冷方式の冷却における開運を説明するた
めの図である。１０．１１・・・偏光板、２０・・・液晶パネル、３０
゜３１・・・風洞、４０・・・冷風第図ター弔図弔図流速Ｖｍ／秒朱１０図第１２図４゜朱図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）液晶パネルの表面に沿って冷風を流し、該冷風と
液晶パネル及び偏光板との間で熱交換を行わせる冷却装
置において、前記液晶パネルと偏光板との間に前記冷風
が通過する風洞を設け、該風洞の流路断面積を入り側か
ら出側に向けて小さくしたことを特徴とする液晶表示装
置用冷却装置。
（２）請求項１記載の風洞が、周辺部を湾曲させた偏光
板と液晶パネルとの間に形成されていることを特徴とす
る液晶表示装置用冷却装置。
（３）請求項２記載の偏光板の湾曲した周辺部に連続し
て、入り側に向かって開いたガイドを設けたことを特徴
とする液晶表示装置用冷却装置。
（４）請求項１記載の風洞が、ストレートな偏光板を液
晶パネルに対して傾斜して配置することによつて、偏光
板と液晶パネルとの間に形成されていることを特徴とす
る液晶表示装置用冷却装置。
（５）請求項４記載の偏光板及び液晶パネルに連続して
、入り側に向かつて開いたガイドを設けたことを特徴と
する液晶表示装置用冷却装置。
（６）請求項１記載の風洞が、液晶パネルとその両側に
配置した偏光板との間に設けられており、且つ光源側の
風洞の流路断面積を、反対側の風洞の流路断面積より大
きくしたことを特徴とする液晶表示装置用冷却装置。