JPH04138490A - 液晶プロジェクタの冷却機構 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、画像表示素子に液晶パネルを使用した液晶プ
ロジェクタに係り、特にその冷却機構に関する。

（ロ）従来の技術 第５図は上記の如き液晶プロジェクタの概略構成を示し
ている。

同図に於いて（１１）は液晶プロジェクタ（１）の外装
ケースであり、このケース（１１）の全面に投射レンズ
（１３）が、また、このレンズ（１３）に対向してケー
ス（１１）の奥方に投射用光源（１２）がそれぞれ配備
されている。前記光源（１２）と投射レンズ（１３）と
の間に液晶パネルユニッ）　（５ｇ）が配置されるとと
もに、該パネルユニット（５ｇ）と光源（１２）との間
及びパネルユニット（５ｇ）と投射レンズ（１３）との
間にそれぞれ青色光用ダイクロイックミラー（２ａ）（
２ｂ）及び赤色光用ダイクロイックミラー（３ａ）（３
ｂ）が配置されている。そして、この各ダイクロイック
ミラー（２ａ）（２ｂ）及び（３ａ）（３ｂ）に対向し
て全反射ミラー（６）（８）及び（７）（９）が配置さ
れ、この各ミラー（６）（８）間及び（７）（９）間に
液晶パネルユニット（５ｂ）（５ｒ）がそれぞれ配置さ
れている。なお、（１４）は投射レンズ（１３）の前方
に設置されたスクリーンである。

このような液晶プロジェクタの構成は既に公知であり、
また、その動作も図より容易に理解できるであろうから
これ以上の説明は省略するが、ここで注意すべきは次の
点である。

すなわち、それは、光源（１２）からの高輝度の光を液
晶パネルユニット（５ｂ）（５ｇ）（５ｒ）に照射する
ため、その各ユニット内の液晶パネルや偏光板の温度が
かなり上昇し、画質劣化等を招来するということである
。

このため、従来は、液晶パネルユニットをファンによる
空冷方式で冷却したり、或いは液体冷媒を強制循環させ
て冷却する（特開平１−１５９６８４号公報参照）よう
にしていた。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしながら、前者の空冷方式では液晶ユニットを充分
に冷却できないだけでなく、ファンによる風切り音が発
生したり、ファンによる風によって埃や塵が液晶パネル
ユニットに付着するという問題がある。また、後者の冷
却方法では冷媒用の配管や循環機構が必要なため、機構
が複雑になって装置が大型になったり、コスト高になる
という欠点がある。

そこで、本発明は、簡単な構造によりコストアップを招
来せず、液晶パネルユニットを効率よく且つ充分に冷却
することができる液晶プロジェクタの冷却機構を提供す
ることを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明の冷却機構では、液晶パネルユニットをガラス容
器内に封入した液体冷媒によって冷却する冷却器を設け
るとともに、金属製管体内に少量の作動液を封入し上端
部に放熱フィンを設けたヒートパイプの下端部を前記ガ
ラス容器の上端部に熱伝導的に結合し、上記放熱フィン
を外気に臨ませるようにした。

そして、前記ヒートパイプの下端部は具体的には上記ガ
ラス容器の壁面の上端部に接合するか、又は上記ガラス
容器の上端部から前記液体冷媒内に挿入された状態でそ
の上端部に固定される。

また、少なくとも１枚の偏光板が液晶パネルに接合され
た液晶パネルユニットでは、その偏光板の外側表面に前
記ガラス容器の壁面が接合固定される。その際、その壁
面をオイルまたはグリスを介して上記偏光板に密着させ
た状態で固定するとよい。

更に、前記壁面と偏光板との間の間隙の下端部には前記
オイル又はグリス留めを設けるのが望ましい。

（ホ）作　用 上記のように構成された冷却機構では、液晶パネルユニ
ットで発生した熱はガラス容器内の液体冷媒に）ヒート
バイブ噂放熱フィンの順に急速に伝わり、放熱フィンか
ら外気中に発散される。これにより液晶パネルユニット
が短時間で充分に冷却される。

そして、特にヒートパイプの下端部がガラス容器の壁面
の上端部に接合固定されるか、ガラス容器内の液体冷媒
中に挿入されている場合は、液体冷媒からヒートパイプ
への熱伝導が効果的に行われる。

一方、ガラス容器の壁面を液晶パネルに装着された偏光
板に接合固定することにより、液晶パネルユニットから
ガラス容器内の液体冷媒への熱伝導も効率よく行われる
。

その際、特に上記壁面と偏光板とをオイル又はグリスを
介在させて接合した場合には、このオイル又はグリスが
熱歪等に対する緩衝材になる。

更に、前述のオイル又はグリス留めを設けることによっ
て、上記オイル又はグリスが垂れ落ちるのを防止できる
。

（へ）実施例 以下、第１図〜第４図に示す本発明の実施例について説
明する。

第１図は先の第５図の三組の液晶パネルユニット（５ｂ
）（５ｇ）（５ｒ）の一つを垂直方向に断面して示して
いる。（２０）はその周囲がシールド枠金具（２１）に
よって保持された液晶パネル、（２３）はこの液晶パネ
ルに対して光源側に近接配置された集光用のコンデンサ
レンズであり、これらの各後面には有効表示領域よりも
少し大きめの出射側偏光板（２５）及び入射側偏光板（
２６）がそれぞれ透明接着剤によって密着接合されてい
る。

前記液晶パネル（２０）は上記枠金具（２１）とともに
第１固定枠（２２）に取り付けられ、又、コンデンサレ
ンズ（２３）はレンズ固定枠（２４）に直接取り付けら
れ、その各固定枠の端面が第２図のように液晶プロジェ
クタの垂直フレーム（２８）に複数のネジ（２７）で固
定される。その際、コンデンサレンズ（２３）は光軸（
１）に対して垂直に固定されるが、液晶パネル（２０）
は液晶パネルの優先視野角を考慮して約６度傾斜させて
固定されようになっている。

一方、（３０）は液冷式のフラット型冷却器であり、こ
の冷却器は、枠状のスペーサガラス（３２）を挟んで二
枚の透明平板ガラス（３３）（３４）を接合してフラッ
ト型容器を形成し、この容器内の上部に若干の真空空間
（３５）が残るよう液体冷媒（３６）を充填し封入して
なる。なお、液体冷媒（３６）には水とエチレングリコ
ールの混合物、成るいはアルコール、アセトン、フロン
等が使用される。

また、（４０）は上記冷却器（３１）の上端部に熱的に
連結されて取り付けられるヒートパイプであり、このヒ
ートパイプは、第２図に示されるように銅製のＬ字状パ
イプ（４１）の上端部の外周に放熱フィン（４２）を形
成し、そのパイプ内を一旦真空にした後、少量の作動液
（アルコール又はフロン）（４６）を封入してなるもの
である。

前記フラット冷却器（３０）及びヒートパイプ（４０）
は、シールド枠金具（２］）及び第１固定枠（２２）に
取り付けられた液晶パネル（２０）を垂直フレーム（２
８）に取り付ける前に、この液晶パネル（２０）と一体
化されるが、それは次のようにして行われる。

すなわち、前記冷却器（３０）の一方のガラス壁面（３
３）側を第２固定枠（３７）に嵌め込み、この固定枠側
を下にして冷却器（３０）を水平に置き、この冷却器の
他方のガラス壁面（３４）に透明なオイルを数滴落とし
、その上に出射側偏光板（２５）を密着させるようにし
て液晶パネル（２０）を押しつける。そして、この状態
で上記第２固定枠（３７）の両端部をシールド枠金具（
２１）と共に第１固定枠（２２）に複数個のネジ（３８
）（第２図参照）で締め付けると、ガラス壁面（３４）
と上記偏光板（２０）の間に１０〜２０μｍ程度のオイ
ル層（５０）が介在した状態で、その両者が接合固定さ
れることになる。この時、第３図（ｂ）のように」―記
偏光板（２５）の下端側に、紙又はウレタン等のオイル
留め（５１）を予め圧入しておく。

なお、上記透明オイル層（５０）には、適当な粘度を持
ちガラスと同程度の屈折率（１，４〜１．５）の例えば
ジメチルポリシロキサン等のシリコン系オイルを用いる
が、オイルの代わりに例えば東し製オプティカルコンパ
ウンド等のグリスを使用してもよい。

一方、前記ヒートパイプ（４０）にはその水平に延びた
部分（４０ａ）に鋼板製の連結具（４３）が第２図のよ
うに複数個のネジ（伺）で取り付けられており、前述の
ように第２固定具（３７）をシールド枠金具（２１）及
び第１固定具（２２）にネジ止めする際に、この連結具
（４３）の垂直片部（４５）を第３図（ａ）のように冷
却Ｗ（３０）のガラス壁面（３３）と第２固定具（３７
）の上端部間の隙間（３９）に圧入することによって、
上記ヒートパイプ（４０）が冷却器（３０）の」二端部
に熱的に連結されて固定されるのである。

なお、前記ヒートパイプ（４０）の−Ｌ端部（４０ｂ）
側は垂直フレーム（２８）の切欠（２９）を通って該フ
レーム（２８）の外側に延出され、その」二端部の放熱
フィン（４２）が第１図のケース（１１）に設けた空気
口（図示せず）の内側に臨むようになっている。

さて、このように構成された実施例に於て、光が液晶ユ
ニットに照射されると、液晶パネル（２０）及び偏光板
（２５）（２６）は光を吸収して発熱する。そして、液
晶パネル（２０）と出射側偏光板（２５）に生じた熱は
オイル層（５０）及びガラス壁面（３４）を介して冷却
！（３０）内の冷媒（３６）に伝わる。この時、先ず表
示領域中央部の温度が上昇するため、冷媒（３６）内部
で対流が起こり、これにより熱は冷却器（３０）の上部
に移動する。

こうして冷却器（３０）の上部に移動した熱は、更にガ
ラス壁面（３３）及び連結具（４３）を通ってヒートパ
イプ（４０）の水平部（４０ａ）に伝わり、この水平部
内に滞留している作動液（４６）を蒸発させる。このイ
ヤ動液（４６）の蒸気は、ヒートパイプ（４０）内を上
端部（４０ｂ）に向かって移動し、その上端部の放熱フ
ィン（４２）によって放熱冷却されて液体に戻り、ヒー
トパイプ（４０）内を落下して水平部（４０ａ）に再び
溜まる。即ち、作動液（４６）の蒸気に気化熱として吸
収され運搬された熱が、放熱フィン（４２）によって空
中に放散されるのである。

以上の動作の繰り返しにより、液晶パネル（２０）及び
出射側偏光板（２５）の放熱が順次行われるのである。

なお、上記実施例では入射側偏光板（２６）をその熱が
液晶パネル（２０）に影響を与えないようにコンデンサ
レンズ（２３）側に取り付けたが、この偏光板（２６）
を液晶パネル（２０）の入射面側に取り付けてもよい。

その場合、冷却器（３０）は液晶パネル（２ｏ）の前面
側、背面側の何れに接合してもよい。勿論、第１図の実
施例の場合でも、液晶パネル（２０）の入射面側に取り
付けてもよい。

また、上記実施例ではヒートパイプ（４０）を冷却６（
３０）の上端部壁面と熱接合するように取り付けたが、
第４図のようにヒートパイプ（４０）の下端部（４０ａ
）を冷媒（４６）内に直接挿入し、取り付は具（４８）
によって接着固定するようにしてもよい。

（ト）発明の効果 本発明に依れば、フラット冷却器内の冷媒は空気に比較
して比熱が大きく且つ熱伝導率が高く、又、ヒートパイ
プの熱伝導率は銅自体の５００倍もあるので、液晶パネ
ルユニットに生じるの熱を急速に放熱フィンに伝えて極
めて効率よく放熱を行うことができる。

また、放熱ファンを使用しないので、騒音が発生せず、
ファンによる塵や埃が液晶パネル等に付着することもな
い。

更に、」１記冷却器と液晶ユニットの接合面にオイル又
はグリスを介在させて結合するようにした場合には、液
晶パネルに接着剤の熱歪み等による部分的な力が加わり
画質が劣化する等の問題が生じない。また、この場合、
冷却器と液晶パネルユニットの分離を容易に行うことが
できるので、故障した冷却器又は液晶パネルユニットを
交換する際に便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷却機構を備える液晶パネルユニット
の一実施例を示す垂直断面図、第２図はこの液晶ユニッ
トを冷却器側から見た正面図、第３図（ａ　）（ｂ　）
は何れも第１図の要部の部分拡大図、第４図は他の実施
例を示す要部の断面図、第５図は液晶プロジェクタの光
学系を示す図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像表示用の液晶パネルユニットをフラット型ガ
   ラス容器内に液体冷媒を封入した冷却器によって冷却す
   るようにした液晶プロジェクタに於いて、 金属製管体内に少量の作動液を封入し上端部に放熱フィ
   ンを設けたヒートパイプの下端部を前記ガラス容器の上
   端部に熱伝導的に結合し、上記放熱フィンを外気に臨ま
   せるようにしてなる液晶プロジェクタの冷却機構。
2. （２）前記ヒートパイプの下端部は前記ガラス容器の壁
   面の上端部に接合固定されてなる請求項１記載の液晶プ
   ロジェクタの冷却機構。
3. （３）前記ヒートパイプの下端部は前記ガラス容器の上
   端部から前記液体冷媒内に挿入された状態で前記上端部
   に固定されてなる請求項１記載の液晶プロジェクタの冷
   却機構。
4. （４）前記液晶パネルユニットは少なくとも１枚の偏光
   板が液晶パネルに接合されていて、その偏光板の外側に
   前記ガラス容器の壁面が接合固定されてなる請求項１記
   載の液晶プロジェクタの冷却機構。
5. （５）前記壁面がオイル又はグリスを介して前記偏光板
   の外側表面に接合された状態で前記ガラス容器が前記液
   晶パネルに固定されてなる請求項４記載の液晶プロジェ
   クタの冷却機構。
6. （６）前記壁面と前記偏光板間の間隙の下端部に前記オ
   イル又はグリス留めを設けてなる請求項５記載の液晶プ
   ロジェクタの冷却機構。