JPH0473733A - 液晶プロジエクター装置 - 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〉 本発明は、ライトバルブに液晶表示装置を利用したプロ
ジェクタ−装置に関するものである。

〈従来技術〉 近年、大画面デイスプレィを実現するのに最も有力な手
段の１つであるライトバルブ方式プロジェクタ−装置に
おいて、液晶表示装置をライトバルブとして使用する商
品の開発が盛んに行われている。

第４図は従来のフロント型液晶プロジェクタ−装置の構
造図で、１は光源、２は全反射ミラー３はダイクロイッ
クミラー（Ｒ光反射）、４はダイクロイックミラー（Ｂ
光反射）、５はダイクロイックミラー（Ｇ光反射）、６
はコンデンサーレンズ、７．８．９は液晶表示装置、ｌ
Ｏは投影レンズを示している。

そして、前記光源１はメタルハライドランプ（出力２５
０Ｗ）からなり、太陽光の数倍の照度をもつ白色光が光
源ｌから出射し、全反射ミラー２およびダイクロイック
ミラー３．４．５によってＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青
）の３原色に分解される。各色の光がそれぞれコンデン
サーレンズ６によって集光され、液晶表示装置７，８．
９に入射し、アクティブマトリクス駆動方式により液晶
表示装置７゜８．９上に形成された映像を１つのフルカ
ラー映像に合成する。これを投影レンズ１０でスクリー
ン１１に拡大投影させるものである。

また、液晶表示装置７，８．９は、液晶パネルと偏光板
とを備えており、光源ｌの出射光が液晶表示装置？、８
．９を透過する際に、偏光板に吸収されて熱に変わって
しまう。さらに液晶パネルを透過する際にも光が熱に変
わる。

こうした条件で、画像に十分な光を与えるためには、光
源】の出力を上げざるを得す、さらに熱が発生してしま
う。発生する熱によって液晶表示装置？、８．９が劣化
してしまうので、光源ｌの出射光による液晶表示装置７
，８．９の温度上昇を防止するため、複数の冷却ファン
による送風を行っていた。

く　発明が解決しようとする課題　〉 しかしながら、従来の送風による冷却方法では冷却効率
が悪く、液晶プロジェクタ−装置内の液晶表示装置の中
心部で約６０℃、その周辺部で約４０℃と全体に高温で
あり、また場所や周囲温度による温度のばらつきが著し
い。

そして、液晶表示装置の中の液晶分子は、電圧印加時の
分子の立ち上がり方向を一定に規制し、誘起ドメインの
発生を防ぐため、プレティルト角を約１程度つけて配向
されているが、この液晶分子のプレティルト角は液晶表
示装置の温度上昇に伴い、初期の値より小さくなること
が分かつている。

この現象により、液晶表示装置をプロジェクタ−装置に
使用した場合、電圧印加時に誘起ドメインの発生が助長
され、一般的なノーマリホワイト方式（電圧印加時に黒
を表示）の液晶表示装置であれば、黒表示のときに輝線
が現れコントラストを低下させることがある。

また、液晶表示装置の冷却能力を向上させるために冷却
ファンを多数設けたり、大型ファンを取り付けるなどの
対策が考えられるが、ファンの騒音が大きくなり、音響
映像機器としての性質上実用困難である。

本発明は、上記に鑑み、騒音が少なく、しかも誘起ドメ
インの発生によるコントラストの低下がない優れた画像
品質を得ることができる液晶プロジェクタ−装置の提供
を目的とする。

〈　課題を解決するための手段　〉 本発明請求項１による課題解決手段は、第１図の如く、
光源Ｉからの出射光を光学的手段２１により液晶表示装
置７，８．９に導いて、該液晶表示装置７，８．９上に
形成された画像を投影レンズＩＯにより拡大投影さける
液晶プロジェクタ−装置において、プロジェクタ−本体
２０内部に、前記液晶表示装置？、８．９を冷却するた
めの液体冷却装置２２が設けられたものである。

請求項２によると、前記液体冷却装置２２は、液体２３
を冷却するための電子冷却素子２４と、冷却された液体
２３を液晶表示装置７．８．９に導き高温になった液体
２３を再び電子冷却素子２４に導く循環路２５とから構
成されたものである。

請求項３によると、前記電子冷却素子２４は、光源ｌの
周囲光を利用した太陽電池２６により駆動されるもので
ある。

請求項４によると、前記液体冷却装置２２は、循環路２
５内の電子冷却素子２４による冷却部２９と液晶表示装
置７，８．９による発熱部２７との間の液体２３の温度
差によって液体２３を循環さ什るものである。

請求項５によると、液晶表示装置７．８９は、液晶パネ
ル３１と、該液晶パネル３１のドライバー回路３０とか
らなり、液体冷却装置２２の循環路２５内に前記液晶表
示装置７，８．９が配され、該液晶表示装置７，８．９
は、前記ドライバー回路３０への液体２３の浸透を防ぐ
ため防水加工されたものである。

〈作用〉 上記課題解決手段において、光源Ｉの出射光が液晶表示
装置？、８．９を透過する際に、光が吸収されて、熱に
変わり発熱する。

この発熱部２７において、循環路２５中の液体２３が加
熱される。一方、液体冷却装置２２の電子冷却素子２４
により液体２３が冷却されており、加熱された液体２３
が循環路２５を上方に移動すると、そこに冷たい液体２
３が流れ込む。この発熱部２７と冷却部２９との温度差
（密度差）により、液体２３の自然循環が生じる。

そして、液晶表示装置７，８．９から熱を奪って高温に
なった液体２３は、循環路２５を時計回りに移動して、
光源１の周囲光を利用した太陽′ＦＬ池２６により駆動
される電子冷却素子２４の冷却部２９で冷却され、再び
液晶表示装置７，８．９の方に移動していく。

このように、循環路２５を液体２３が循環していくこと
によって、液晶表示装置７，８．９は一様で効率的に冷
却され、温度上昇による液晶分子の状態変化を防いで、
コントラストの低下を防止して、表示品位を向上させる
ことができ、しかも騒音や振動を発生させることなく冷
却することができる。さらに、電子冷却素子２４の駆動
電流に光源１の周囲光を利用した太陽電池２６を用いる
ことにより、余分な電力を使うことなく経済的に冷却を
行うことができる。

また、液晶表示装置７，８．９のドライバー回路３０へ
の液体２３の浸透を防いでドライバー回路３０の腐食損
傷を防止するため、液晶表示装置７゜８．９に防水加工
して、循環路２５の内部に配置することにより、直接液
晶表示装置７，８．９を冷却でき、冷却効果をさらに向
上させることができる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例を示す液晶プロジェクタ−装置
の構成図である。なお、従来と同じ構成部品には同一符
号を付す。

本実施例の液晶プロジェクタ−装置は、図示の如く、プ
ロジェクタ−本体２ｏ内部に、メタルハライドランプ（
出力２５０Ｗ）からなる光源ｌと、ＴＰＴアクティブマ
トリックス駆動方式の液晶表示装置？、８．９と、前記
光源ｌがらの出射光をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の
３原色に分解して各液晶表示装置７，８．９に導き液晶
表示装置７，８．９上の映像を１つのフルカラー映像に
合成する光学的手段２１と、前記フルカラー映像を拡大
投影する投影レンズｌＯと、前記液晶表示装置７，８．
９を冷却するための液体冷却装置２２とが設けられてい
る。

前記光源Ｉは、反射鏡と一体にされ、プロジェクタ−本
体２０の後側に照射面を下にして取付けられている。

前記液晶表示装置７．８．９は、ＲＧＢの６光をコント
ロールするための光シャッタとして用いられ、液晶パネ
ルと、液晶パネルの両側に配置された偏光板とからなり
、液晶パネルを制御駆動するためのコントロール基板お
よびドライバー回路が液晶パネルに接続されている。

前記光学的手段２１は、光源Ｉがらの出射光をプロジェ
クタ−本体２０の前側方向に反射する全反射ミラー２ａ
と、Ｒ光のみを上方に反射するダイクロイックミラー３
と、該ダイクロイックミラー３で反射されたＲ光を全反
射ミラー２ｂを介して集光して液晶表示装置７に導くコ
ンデンサーレンズ６ａと、全反射ミラー２ａがら光のう
ちＢ光のみを上方に反射するダイクロイックミラー５８
と、該ダイクロイックミラー５ａで反射されたＢ光を集
光して液晶表示装置８に導（コンデンサーレンズ６ｂと
、液晶表示装置７を透過したＲ光を透過して液晶表示装
置８からのＢ光を前側方向に反射するダイクロイックミ
ラー５ｂと、全反射ミラー２ａで反射され前記ダイクロ
イックミラー３およびダイクロイックミラー５ａを透過
したＧ光を集光して液晶表示装置９に導くコンデンサー
レンズ６ｃと、液晶表示装置９を透過したＧ光を上方に
反射する全反射ミラー２ｃと、Ｇ光のみを前側方向に反
射してＲ光およびＢ光を透過させるダイクロイックミラ
ー４とから構成される。なお、全反射ミラー２ａの入射
方向手前側に、紫外線および赤外線カットフィルター（
図示せず）が配されている。

前記投影レンズＩＯは、プロジェクタ−本体２０の前側
に配され、凸レンズと凹レンズを組み合わせたものであ
る。

前記液体冷却装置２２は、液体２３を冷却するための電
子冷却素子２４と、冷却された液体２３を液晶表示装置
７，８．９に導き高温になった液体２３を再び電子冷却
素子２４に導く循環路２５とからなる。

前記液体２３は、温度変化の範囲と取り扱いの容易さか
ら水を用いているか、アルコール類または水とアルコー
ルの混合液でし差し支えない。

前記電子冷却素子２４は、ベルチェ効果を利用したザー
モモジュール（小松エレクトロニクス株式会社製）が使
用され、Ｎ型とＰ型の半導体を銅などの金属片で接合し
たもので、直流電流を一定方向に流すと電子がエネルギ
ーレベルの低いＰ型半導体からエネルギーレベルの高い
Ｎ型半導体にうつる際、電子の運動エネルギーを熱の形
で奪いとる吸熱作用を利用して、液体２３を冷却する。

そして、該電子冷却素子２４の電源として、光源Ｉの周
囲光を利用したシリコン太陽電池２６が用いられており
、該太陽電池２６は、波長が９００ｎｍ付近の赤外光を
受光した時に最大電力を発生ずるので、光源１の近傍で
紫外線および赤外線カットフィルターの手前に配置され
ている。

前記循環路２５は、液晶表示装置７，８．９と液晶表示
装置７，８．９に対向した各コンデンサーレンズ６ａ、
６ｂ。６ｃとの間を通り、プロジェクタ−本体２０の内
部を循環するよう配設され、液晶表示装置７．８．９と
接触しており、この接触部が発熱部２７とされる。また
、循環路２５の上部に、上面が開放された液体タンク２
８が設けられており、下部に前記電子冷却素子２４が内
装され、冷却部２９とされる。

そして、該循環路２５は、約８０℃の温度に耐え、所定
の形状に加工しやすいポリエチレン等のパイプからなる
。また、液晶表示装置７，８．９と接している発熱部２
７における循環路２５は、冷却効果を一様に得るためと
光が透過するためにパイレックスガラス等が用いられ、
液晶表示装置と同じ大きさにしておくことが必要である
。しかも、冷却液のゆらぎ現象が表示におよぼず影響を
最小限にするためと冷却効果を得るために、パイレック
スガラスの部分の循環路２５の幅は３〜５＋ｎｍが望ま
しい。

循環路２５中の液体２３の循環は、前記発熱部２７にお
ける液体２３と冷却部２９における液体２３の温度差（
密度差）によって生じる自然循環を利用している。すな
わち、発熱部２７において、液体２３が高温になると、
液体２３が膨張して密度か小さくなる。すると、液体２
３は循環路２５中を上方に移動し、その下方は低温でし
かし高密度であるため、液体２３が流れ込み、時計回り
に自然循環が生じる。そこで、自然循環による液体２３
の循環力を高めるには、発熱部２７と冷却部２９の位置
における高低差および温度差を大きくすれば良いことが
実験的に分かつているので、発熱部２７と冷却部２９と
の距離が最も離れるように、電子冷却素子２４は循環路
２５のプロジェクタ−本体２０後側の下部に配されてい
る。

上記構成において、太陽光の数倍の照度をもつ白色光が
光源１から出射し、全反射ミラー２ａ、２ｂおよびダイ
クロイックミラー３，５ａによってＲ（赤）、Ｇ（緑）
、Ｂ（青）の３原色に分解する。これらの光が、コンデ
ンサーレンズ６　ａ、　６　ｂ、　６　ｃによって集光
され液晶表示装置７，８．９に入射し、各液晶表示装置
７，８．９上の映像を全反射ミラー２Ｃおよびグイクロ
イックミラー４．５ｂにより１つのフルカラー映像に合
成する。このフルカラー映像が投影レンズ１０でスクリ
ーン１．１に拡大投影される。

このとき、光源１の出射光が液晶表示装置７゜８９を透
過する際に、液晶パネルおよび偏光板に光が吸収されて
、熱に変わり発熱する。

この発熱部２７が、液体冷却装置２２の循環路２５に接
しているため、循環路２５中の液体２３が加熱される。

一方、液体冷却装置２２の電子冷却素子２４により液体
２３が冷却されており、加熱された液体２３が循環路２
５を上方に移動すると、そこに冷たい液体２３が流れ込
む。この発熱部２７と冷却部２９との温度差（密度差）
により、液体２３の自然循環が生じる。

そして、液晶表示装置７，８．９から熱を奪って高温に
なった液体２３は、循環路２５を時計回りに移動して、
電子冷却素子２４の冷却部２９で冷却され、再び液晶表
示装置７，８．９の方に移動していく。このように、循
環路２５を液体２３が循環していくことによって、液晶
表示装置７，８．９は一様で効率的に冷却され、温度上
昇による液晶分子のプレティルト角の変化を安定にし、
コントラストの低下を防止して、表示品位を向上させる
ことができる。

また、液体冷却装置２２に電子冷却素子２４を用いるこ
とにより、一般に使用されている冷凍機（コンプレッサ
ー）の発する騒音や冷却ファンのモーターの音、風音を
全く発生させることなく冷却効果を得ることができる。

しかも、電子冷却素子２４の駆動電流は光源１の周囲光
を利用した太陽電池２６を用いることにより、余分な電
力を使うことなく経済的に冷却を行うことができる。

さらに、液体冷却装置２２の液体２３は、液体２３の温
度差（密度差）によって生じる自然循環を利用すること
により、強制循環ポンプを使用する必要がなく、これに
より従来の冷却ファンによる風音およびポンプの騒音、
振動のない冷却装置を得ることができる。

ここで、さらに液晶表示装置７，８．９の冷却効果を高
めるために、液晶表示装置７，８．９を循環路２５の内
部に設置してもよい。この際、第２゜３図に示すように
、液晶表示装置７，８．９は、ドライバー回路３０への
液体２３の浸透を防いでドライバー回路３０の腐食損傷
を防止するため防水加工しておく。

すなわち、液晶パネル３１の端部に接続されたドライバ
ー回路３０を覆うよう、液晶パネル３１の端部にシール
ドケース３２を外嵌する。そして、液晶パネル３１とシ
ールドケース３２との両面の隙間をモールド樹脂３３に
より完全に埋めるようにして、液晶表示装置７，８．９
を形成する。なお、図中、３４は外部接続端子である。

したがって、液晶表示装置７，８．９に防水加工をして
、循環路２５の内部に配置することにより、直接液晶表
示装置７．８．９を冷却でき、冷却効果をさらに向上さ
せることができる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修正および変更
を加え得ることは勿論である。

例えば、光源１は、赤外線を多く含むハロゲンランプや
タングステンランプなどであってもよい。

これによって、電子冷却素子２４の駆動電流が余分な電
力を消費することなく安定的に得ることができる。

また、液晶表示装置７．８．９の防水に対して、液晶パ
ネル３１とシールドケース３２の間もしくはシールドケ
ース３２と循環路２５の間にゴムパツキン、０リングな
どを用いてもよい。

また、本発明による冷却対象は、偏光板、内部回路およ
び光源等であってもよい。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかな通り、本発明請求項１によると
、液晶プロジェクタ−装置の本体内部に、液晶表示装置
を冷却するための液体冷却装置が設けられているので１
、液晶表示装置は一様で効率的に冷却され、温度上昇に
よる液晶分子の状態変化を防ぎ、コントラストの低下を
防止して、表示品位を向上させることができる。

請求項２によると、液体冷却装置は、液体を冷却するた
めの電子冷却素子と、冷却された液体を液晶表示装置に
導き高温になった液体を再び電子冷却素子に導く循環路
とから構成されているので、般に使用されている冷凍機
（コンプレッサー）の発する騒音や冷却ファンのモータ
ーの音、風音を全く発生させることなく、冷却効果を得
ることができる。

請求項３によると、電子冷却素子は、光源の周囲光を利
用した太陽電池により駆動されるので、余分な電力を使
うことなく経済的に冷却を行うことができる。

請求項４によると、液体冷却装置は、循環路内の電子冷
却素子による冷却部と液晶表示装置による発熱部との間
の液体の温度差によって液体を循環させることができる
ので、強制循環ポンプを使用する必要がなく、これによ
り従来の冷却ファンによる風音およびポンプの騒音、振
動のない冷却装置を得ることができる。

請求項５によると、液晶表示装置は、液晶パネルと、該
液晶パネルのドライバー回路とからなり、液体冷却装置
の循環路内に前記液晶表示装置が配され、該液晶表示装
置は、前記ドライバー回路への液体の浸透を防ぐため防
水加工されているので、直接液晶表示装置を冷却でき、
冷却効果をさらに向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す液晶プロジェクタ−装置
の構成図、第２図は同じく防水加工された液晶表示装置
の斜視図、第３図は第２図におけるＡ−Ａ断面図、第４
図は従来の液晶プロジェクタ−装置の構成図である。 に光源、７．８，９：液晶表示装置、ｌＯ二投影レンズ
、２０：プロジェクタ−本体、２１：光学的手段、２２
：液体冷却装置、２３：液体、２４　＋ｉｉ子冷却素子
、２５：循環路、２６．太陽電池、２７：発熱部、２９
：冷却部、３０ニドライバ一回路、３１：液晶パネル。 出　願　人　　シャープ株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源からの出射光を光学的手段により液晶表示装置
   に導いて、該液晶表示装置上に形成された画像を投影レ
   ンズにより拡大投影させる液晶プロジェクター装置にお
   いて、プロジエクター本体内部に、前記液晶表示装置を
   冷却するための液体冷却装置が設けられたことを特徴と
   する液晶プロジェクター装置。 ２、請求項１記載の液体冷却装置は、液体を冷却するた
   めの電子冷却素子と、冷却された液体を液晶表示装置に
   導き高温になつた液体を再び電子冷却素子に導く循環路
   とから構成されたことを特徴とする液晶プロジェクター
   装置。 ３、請求項２記載の電子冷却素子は、光源の周囲光を利
   用した太陽電池により駆動されることを特徴とする液晶
   プロジェクター装置。 ４、請求項１記載の液体冷却装置は、請求項２記載の循
   環路内の電子冷却素子による冷却部と液晶表示装置によ
   る発熱部との間の液体の温度差によつて液体を循環させ
   ることを特徴とする液晶プロジエクター装置。 ５、請求項１記載の液晶表示装置は、液晶パネルと、該
   液晶パネルのドライバー回路とからなり、請求項２記載
   の液体冷却装置の循環路内に前記液晶表示装置が配され
   、該液晶表示装置は、前記ドライバー回路への液体の浸
   透を防ぐため防水加工されたことを特徴とする液晶プロ
   ジエクター装置。