JPH0531622Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は液晶プロジエクタに関するものであ
る。

〔従来の技術〕

液晶プロジエクタは、透過型の液晶表示パネル
を用いて画像を表示させ、この液晶表示パネルの
表示像を投影レンズによりスクリーン面に拡大投
影するもので、この液晶プロジエクタは次のよう
な構成となつている。

すなわち、第５図は液晶プロジエクタの原理を
示したもので、図中１はプロジエクタのケースで
あり、このケース１の前面には複数枚の光学レン
ズを組合わせてなる投影レンズ２が設けられてい
る。３はケース１内に設けられた表示装置であ
り、この表示装置３は、投影レンズ２と対向させ
て配置された透過型のドツトマトリツクス液晶表
示パネル４からなつている。５は液晶表示パネル
４の後方に位置させてケース１内に設けられた光
源装置である。この光源装置５は、光源ランプ６
とこの光源ランプ６からの照明光を液晶表示パネ
ル４に向けて反射させるリフレクタ７とからなつ
ており、この光源装置５からの照明光は液晶表示
パネル４に入射し、液晶表示パネル４を透過した
光つまり液晶表示パネル４の表示像は、集光レン
ズ（図ではフレネルレンズ）８により投影レンズ
２に集光されて投影レンズ２により拡大され、プ
ロジエクタの前方に配置されたスクリーン９面に
投影される。

つまり、この液晶プロジエクタは、液晶表示パ
ネルの表示像を拡大してスクリーン面に拡大投影
するもので、この液晶プロジエクタによれば、表
示画面が小さい液晶表示パネルの表示像を大きく
拡大して見ることができる。なお、前記透過型の
液晶表示パネル４としてはTN（ツイステツド・
ネマテイツク）型のものが使用されており、この
TN型液晶表示パネルは視野角をもつているため
に、上記液晶プロジエクタでは、図示のように液
晶表示パネル４をその視野角（表示パネル面に対
する垂線と表示が最も明るく見える最適視野方向
とのずれ角）θ₀だけ傾けて配置して、その視野角
方向を光源装置５からの照明光の光軸Ｏに一致さ
せ、光源装置５からの照明光を液晶表示パネル４
にその視野角方向つまり最も効率よく光が入射す
る最良入射角方向から入射させて、高輝度でかつ
コントラストのよい高画質の画像をスクリーン９
面に投影させるようにしている。

ところで、上記液晶プロジエクタでは、投影画
像を表示する液晶表示パネル４が熱に弱いため
に、光源部５からの照明光がもつている熱（赤外
線成分）や光源装置５からの放射熱によつて液晶
表示パネル４が加熱されると、この熱影響により
液晶表示パネル４の表示コントラストが低下して
鮮明な画像をスクリーン９面に投影できなくなる
し、また液晶表示パネル４内の液晶の寿命も低下
するという問題をもつていた。なお、液晶表示パ
ネル４の昇温は、ケース１内の換気によりケース
１内を空冷することによつてある程度は抑えるこ
とができるが、液晶プロジエクタの光源ランプ６
として一般に使用されている高輝度のキセノンラ
ンプ等はかなりの発熱をともなうために、ケース
１内の換気だけでは、液晶表示パネル４の昇温を
熱影響を受けない程度に抑えることは難しい。

そこで考案者は、冷却液を充填した表示パネル
冷却器を用いて液晶表示パネルを冷却することを
考えた。

すなわち、第６図は考案者が考えた液晶プロジ
エクタの表示装置を示したもので、図中１０は表
示パネル冷却器である。この表示パネル冷却器１
０は、両面が透明な薄箱状の容器内にエチレング
リコール水溶液等の透明な冷却液ａを充填したも
ので、前記容器は、液晶表示パネル４より十分大
きな外形を有する枠体１１と、この枠体１１の両
面を閉塞する透明板１２，１３とからなる密閉構
造となつている。また、１４は表示パネル冷却器
３１内の上部に挿入されたヒートパイプである。
このヒートパイプ１４は、表示パネル冷却器１０
内の冷却液ａが吸収した熱を冷却器１０の外部に
放出するもので、このヒートパイプ１４の冷却器
１０外に突出する部分には放熱フイン１５が設け
られている。このヒートパイプ１４は、両端を閉
塞した金属パイプ内に揮発性の作動流体（伝熱媒
体）を封入したもので、このヒートパイプ１４の
内面にはその全域に、ヒートパイプ１４内の作動
流体を毛細管現象により放熱フイン１５を設けた
放熱部から冷却器１０内の吸熱部に導く石綿状の
ウイツク１４ａが形成されている。前記作動流体
は、蒸発・凝縮の可逆２相変化により伝熱を行な
うもので、この作動流体としては例えばフロン等
のような潜熱係数が高くかつ浸透性にすぐれた流
体が使用されている。この作動流体は、ヒートパ
イプ１４の吸熱部において表示パネル冷却器１０
内の冷却液ａとの熱交換により昇温して蒸発し、
蒸気となつてヒートパイプ１４内を上昇するとと
もに、ヒートパイプ１４の放熱部において外部へ
の放熱により凝縮して液化するもので、潜熱を奪
われて液化した作動流体は、ウイツク１４ａに浸
透してその毛細管現象により再び吸熱部へと導か
れる。そして、液晶表示パネル４は、前記表示パ
ネル冷却器１０の一面に、その壁面を構成する透
明板１３に密着させて取付けられている。

この表示装置は、液晶プロジエクタのケース内
に、表示パネル冷却器１０の表示パネル取付け面
を投影レンズ２側に向けた状態で設置されるもの
で、この表示装置の後方に設けられている光源装
置からの照明光は、表示パネル冷却器１０にその
光源装置対向面側から入射して表示パネル冷却器
１０内を通り、その投影レンズ対向面から出射し
て液晶表示パネル４に入射する。

したがつてこの表示装置によれば、光源装置か
らの照明光は、表示パネル冷却器１０を通る過程
でその内部の冷却液ａとの熱交換により熱を奪わ
れて液晶表示パネル４に入射することになるか
ら、照明光がもつている熱による液晶表示パネル
４の昇温を低く抑えることができる。しかもこの
表示装置においては、液晶表示パネル４を表示パ
ネル冷却器１０に取付けているために、この液晶
表示パネル４は表示パネル冷却器１０内の冷却液
ａにより強制的に冷却される（冷却液ａが吸収し
た熱はヒートパイプ１４によつて外部に放出され
る）から、液晶表示パネル４が光源装置からの放
射熱によつて昇温するのも防いで、熱影響による
液晶表示パネル４の表示コントラストの低下や液
晶の寿命低下を防ぐことができる。

〔考案が解決しようとする問題点〕 ところで、上記のような表示パネル冷却器１０
に液晶表示パネル４を取付けた表示装置に使用す
る液晶プロジエクタにおいても、光源装置からの
照明光を液晶表示パネル４にその視野角方向つま
り最も効率よく光が入射する最良入射角方向から
入射させて、高輝度でかつコントラストのよい高
画質の画像をスクリーン面に投影させるようにす
るには、液晶表示パネル４の視野角方向を光源装
置からの照明光の光軸Ｏに一致させる必要があ
る。

しかしながら、第６図に示した表示装置では、
表示装置全体を液晶表示パネル４の視野角θ₀だけ
傾けて図示の姿勢で配置しなければ液晶表示パネ
ル４の視野角方向を照明光の光軸Ｏに一致させる
ことができなかつたために、次のような問題を生
じていた。すなわち、上記表示装置に傾けて配置
すると、表示パネル冷却器１０も斜めになるが、
このように表示パネル冷却器１０を斜めにする
と、冷却器１０内の冷却液ａの対流性が悪くなる
ために、冷却器１０内を対流しながらヒートパイ
プ１４との熱交換により冷却される冷却液ａの冷
却効率が低下し、その結果液晶表示パネル４の冷
却効率も悪くなる。また、表示パネル冷却器１０
が垂直であれば、冷却液ａが照明光および液晶表
示パネル４から熱を奪つて昇温する際に冷却液ａ
中に発生する気泡は冷却器内面に付着することな
く冷却液ａ中を速やかに上昇する（この気泡はヒ
ートパイプ１４との熱交換により冷却液ａが冷却
されるのにともなつて消滅する）が、上記のよう
に冷却器１０が斜めになつていると、冷却液ａ中
を上昇する気泡が冷却器１０の内壁面（第６図に
おいては下向きに傾いている光入射側透明板１２
の内面）に付着するために、この気泡により冷却
器１０を通つて液晶表示パネル４に入射する光が
散乱されて、液晶表示パネル４の表示を悪化させ
る。

この考案は上記のような実情にかんがみてなさ
れたものであつて、その目的とするところは、表
示パネル冷却器の投影レンズ対向面に液晶表示パ
ネルを設けることによつて液晶表示パネルの昇温
を防ぐとともに、装置全体を斜めに配置しなくて
も液晶表示パネルの視野角方向を光源装置からの
照明光の光軸に一致させることができるようにし
た液晶プロジエクタを提供することにある。

〔問題点を解決する手段〕

この考案は、透明冷却液を充填した冷却器（表
示パネル冷却器）が付随された液晶表示パネル
と、この液晶表示パネルに光を入射するための光
源と、前記液晶表示パネルの表示像を投影する投
影レンズとを備えた液晶プロジエクタであつて、
前記冷却器は、前記液晶表示パネルの前記光源側
に設けられるとともに、この光入射側透明板が前
記液晶表示パネルに対して、前記冷却器の容積が
下方から上方に向つて大きくなるように傾斜して
いることを特徴とするものである。

〔作用〕

すなわち、この考案の液晶プロジエクタは、表
示パネル冷却器の投影レンズ対向面に液晶表示パ
ネルを設けることによつて液晶表示パネルの昇温
を防ぐとともに、前記表示パネル冷却器の入射側
透明板を上方に向かつて前記投影レンズ対向面か
ら離間するように傾斜させることにより、表示パ
ネル冷却器に入射する光を前記入射側透明板で屈
折させて、表示パネル冷却器を通つて液晶表示パ
ネルに入射する光を液晶表示パネルにその視野角
方向から入射させるようにしたものであり、この
表示装置は、表示パネル冷却器の入射側透明板を
傾斜させることによつて光源装置からの照明光の
向きつまり光軸方向を変えてやるようにしたもの
であるから、装置全体を斜めに配置しなくても、
液晶表示パネルの視野角方向を光源装置からの照
明光の光軸に一致させることができる。

したがつてこの表示装置によれば、光源装置か
らの照明光がもつている熱や光源装置からの放射
熱によつて液晶表示パネルが昇温するのを防い
で、熱影響による液晶表示パネルの表示コントラ
ストの低下や液晶の寿命低下を防ぐことができる
だけでなく、表示装置を傾けて配置しなくても、
液晶表示パネルの視野角方向を光源装置からの照
明光の光軸に一致させて光源装置からの照明光を
液晶表示パネルにその視野角方向つまり最も効率
よく光が入射する最良入射角方向から入射させる
ことができるから、表示装置を傾けて配置した場
合に生ずる表示パネル冷却器内の冷却液の対流性
の悪化による冷却効率の低下や、冷却液中に発生
する気泡が冷却器の内壁面に付着して光を散乱さ
せるといつた問題もないし、しかも表示パネル冷
却器の入射側透明板を上方に向かつて前記投影レ
ンズ対向面から離間するように上向きに傾斜させ
ているために、冷却液中に発生する気泡の上昇を
さらに良好にすることができる。

〔実施例〕

以下、この考案の一実施例を第１図〜第４図を
参照して説明する。

まず表示装置の構成を説明すると、第１図〜第
３図において、２０は表示パネル冷却器であり、
液晶表示パネル４はこの表示パネル冷却器２０の
外面に設けられている。なお、第２図において４
ａは液晶表示パネル４の表示領域を示している。

前記表示パネル冷却器２０は、液晶表示パネル
４により十分大きな外形を有しかつ一面が垂直で
他面が傾斜している上方に向かつて広巾となる形
状の枠体２１と、この枠体２１の傾斜開口面を閉
塞する入射側透明板２２と、前記枠体２１の垂直
開口面を閉塞する出射側透明板２３とからなる密
閉構造の容器内に、エチレングリコール水溶液等
の透明冷却液ａを充填したもので、前記透明板２
２，２３は例えば青板ガラスからなつており、液
晶表示パネル４は垂直な出射側透明板２３の外面
に密着させて接着等の手段により固定されてい
る。

また、２４，２４は前記表示パネル冷却器２０
内に液晶表示パネル４と対応する部分を避けて挿
入された２本のヒートパイプである。このヒート
パイプ２４，２４は、横に並べて配置されるとと
もに、両端側を冷却器２０の両側面から外部に突
出させた状態で冷却器２０内の上部に挿通されて
おり、このヒートパイプ２４，２４の冷却器２０
外に突出する両端側部分にはそれぞれ縦長帯板状
の大面積放熱フイン２５，２５が設けられてい
る。このヒートパイプ２４，２４は、第６図に示
したヒートパイプ１４と同様に、両端を閉塞した
金属パイプ内にフロン等の揮発性作動流体を封入
したもので、このヒートパイプ２４，２４の内面
にはその全域に石綿状のウイツク２４ａが形成さ
れている。なお、このヒートパイプ２４，２４
は、表示パネル冷却器２０内の吸熱部において蒸
発した作動流体を冷却器外に突出している放熱部
に導き、放熱部において液化してウイツク２４ａ
に浸透した作動流体を再び吸熱部に導くために、
中央部が最も低くかつ両端側が斜め上方に向かつ
て傾斜する形状に折曲されている。

この表示装置は、液晶プロジエクタのケース内
に、表示パネル冷却器２０の表示パネル取付け面
を投影レンズ２側に向け、表示パネル冷却器２０
の入射側透明板２２を表示装置の後方に設けられ
る光源装置に対向させるとともに、表示パネル冷
却器２０の投影レンズ対向面を垂直にした状態で
設置されるもので、前記光源装置からの照明光
は、光源装置と対向する光入射側の透明板２２を
通つて表示パネル冷却器２０に入射し、この表示
パネル冷却器１０の投影レンズ対向面に出射し
て、出射側透明板２３の外面に垂直状態で設けら
れている液晶表示パネル４に入射する。

このように前記表示パネル冷却器２０の入射側
透明板２２を傾斜させているのは、この入射側透
明板２２により表示パネル冷却器２０に入射する
光を屈折させて、表示パネル冷却器２０を通つて
液晶表示パネル４に入射する光を液晶表示パネル
４の視野角方向に向けるためであり、この入射側
透明板２２の傾斜角度（液晶表示パネル４を取付
けた投影レンズ対向面に対する角度）αは次のよ
うな角度に設定される。

すなわち、第４図は表示パネル冷却器２０を通
る光の屈折を示したもので、光源装置からの水平
照明光Ａは、入射側透明板２２を通つて表示パネ
ル冷却器２０に入射し、冷却器２０内の冷却液ａ
および出射側透明板２３を通つて投影レンズ対向
面に出射する。

ここで、光源装置からの水平光Ａが入射側透明
板２２の入射面２２ａに入射する角度をθ₁（θ₁＝
α）、入射側透明板２２の入射面２２ａにおいて
屈折された光の角度をθ₂、入射側透明板２２の出
射面２２ａから冷却液ａ中への出射角をθ₃、冷却
液ａ中から垂直な出射側透明板２３への入射角を
θ₄、出射側透明板２３の入射面２３ａにおいて屈
折された光の角度をθ₅、出射側透明板２３の出射
面２３ｂからの出射角をθ₆とし、また空気中の光
屈折率をn₁、入射側透明板２２の光屈折率をn₂、
冷却液ａの光屈折率をn₃、出射側透明板２３の光
屈折率をn₄とすると、前記入射角および出射角θ₁
〜θ₆の関係はスネルの法則により、 n₁ sinθ₁＝n₂ sinθ₂ n₂ sinθ₂＝n₃ sinθ₃ n₃ sinθ₄＝n₄ sinθ₅ n₄ sinθ₅＝n₁ sinθ₆ θ₁＝θ₂＋θ₃ で現わされる。

そして、表示パネル冷却器２０を通つて液晶表
示パネル４に入射する光を液晶表示パネル４にそ
の視野角方向から入射させるためには、前記出射
側透明板２３からの出射角θ₆を液晶表示パネル４
の視野角θ₀（第１図参照）と同じにしてやればよ
いから、例えば液晶表示パネル４の視野角θ₀が
15°である場合は、出射側透明板２３からの出射
角θ₆が15°になるように入射側透明板２２の傾斜
角度αを選べばよい。この入射側透明板２２の傾
斜角度αは、前記各式を連立させてθについて解
くことによつて求められるもので、出射側透明板
２３からの出射角θ₆を15°とし、空気中の光屈折
率をn₁＝１、入射側透明板２２および出射側透明
板２３の光屈折率をn₂＝n₄＝1.523、冷却液ａの
光屈折率をn₃＝1.373とした場合は、 θ₁＝36.590°≒36.6° θ₂＝23.04° θ₃＝25.73° θ₄＝10.86° θ₅＝ 9.78° となるから、前記入射側透明板２２の傾斜角度α
は36.6°に選べばよい。

しかして、上記表示装置においては、内部に透
明冷却液ａを充填するとともに前記冷却液ａが吸
収した熱を外部に放出するヒートパイプ２４，２
４を設けた表示パネル冷却器２０の投影レンズ２
と対向する面に液晶表示パネル４を設けているか
ら、第６図に示した表示装置と同様に、光源装置
からの照明光がもつている熱や光源装置からの放
射熱によつて液晶表示パネル４が昇温するのを防
いで、熱影響による液晶表示パネル４の表示コン
トラストの低下や液晶の寿命低下を防ぐことがで
きる。しかもこの表示装置では、表示パネル冷却
器２０の光源装置と対向する入射側透明板２２
を、上方に向かつて表示パネル冷却器２０の投影
レンズ対向面から離間するように上向きに傾斜さ
せることにより、表示パネル冷却器２０に入射す
る光を前記入射側透明板２２で屈折させて、表示
パネル冷却器２０を通つて液晶表示パネル４に入
射する光を液晶表示パネル４にその視野角方向か
ら入射させるようにしているから、第６図に示し
た表示装置のように装置全体を斜めに配置するこ
となく、液晶表示パネル４の視野角方向を光源装
置からの照明光の光軸Ｏに一致させて、光源装置
からの照明光を液晶表示パネル４にその視野角方
向つまり最も効率よく光が入射する最良入射角方
向から入射させ、高輝度でかつコントラストのよ
い高画質の画像をスクリーン面に投影させること
ができる。なお、スクリーンは、液晶表示パネル
４と平行に垂直に設ければよい。したがつてこの
表示装置は、その表示パネル冷却器２０を垂直に
立てた状態（液晶表示パネル４を取付けた投影レ
ンズ対向面を垂直にした状態）で配置することが
できるから、表示装置を傾けて配置した場合に生
ずる表示パネル冷却器内の冷却液の対流性の悪化
による冷却効率の低下や、冷却液中に発生する気
泡が冷却器の内壁面に付着して光を散乱させると
いつた問題もない。しかもこの表示装置では、表
示パネル冷却器２０の入射側透明板２２を上向き
に傾斜させているために、冷却液ａ中に発生する
気泡の上昇をさらに良好にすることができるとと
もに、表示パネル冷却器２０の冷却液充填容積が
上方に行くほど増加するために冷却液ａの対流性
を向上させて冷却液層の温度むらを少なくするこ
とができるから、液晶表示パネル４をその前面に
わたつて均一に冷却して、温度むらによる表示画
像の輝度むらや色むらも生じにくくすることがで
きる。また、上記表示装置は、これを垂直に立て
て配置できるために、液晶プロジエクタ内に設け
られる集光レンズ８および投影レンズ２を、その
光軸を液晶表示パネル４の視野角方向に合せて斜
めに配置して、斜め上方に向けて画像を投影する
ことができ、したがつて液晶プロジエクタをスク
リーンの設置高さ（一般にスクリーンは壁等に掛
けて高い位置に設置される）に合せて高い位置に
設置することなく、低い位置から高い位置にある
スクリーンに画像を投影できるという利点もあ
る。

なお、上記実施例では、表示パネル冷却器２０
の光出射側つまり投影レンズ対向面を透明板２３
で形成してその外面の液晶表示パネル４を取付け
ているが、この液晶表示パネル４は、表示パネル
冷却器２０の投影レンズ対向面に開口を設けて、
この開口に嵌着してもよい。また上記実施例で
は、表示パネル冷却器２０の投影レンズ対向面を
垂直にしているが、この投影レンズ対向面は上向
きに傾斜する傾斜面としてもよく（この場合は液
晶表示パネル４が傾斜状態となるから、これに応
じて表示パネル冷却器２０の入射側透明板２２の
傾斜角度αを選択する）、このようにすれば、冷
却液ａ中に発生する気泡の上昇をさらに良好にす
るとともに、また表示パネル冷却器２０の冷却液
充填容積を上方に行くほどさらに増加させて冷却
液ａの対流性をより向上させることができる。さ
らに、上記実施例では、液晶表示パネル４を直接
表示パネル冷却器２０に取付けているが、この液
晶表示パネル４は、この液晶表示パネル４とその
表示駆動回路基板とをハウジング内に収納してユ
ニツト化した状態で表示パネル冷却器２０に取付
けてもよいし、また表示パネル冷却器２０に設け
るヒートパイプ２４の数も２本に限らず、１本ま
たは３本以上としてもよい。

〔考案の効果〕

この考案は、透明冷却液を充填した冷却器（表
示パネル冷却器）が付随された液晶表示パネル
と、この液晶表示パネルに光を入射するための光
源と、前記液晶表示パネルの表示像を投影する投
影レンズとを備えた液晶プロジエクタであつて、
前記冷却器は、前記液晶表示パネルの前記光源側
に設けられるとともに、その光入射側透明板が前
記液晶表示パネルに対して、前記冷却器の容積が
下方から上方に向つて大きくなるように傾斜して
いるから、この液晶プロジエクタによれば、光源
装置からの照明光がもつている熱や光源装置から
の放射熱によつて液晶表示パネルが昇温するのを
防いで、熱影響による液晶表示パネルの表示コン
トラストの低下や液晶の寿命低下を防ぐことがで
きるだけでなく、表示装置を傾けて配置しなくて
も、液晶表示パネルに視野角方向を光源装置から
の照明光の光軸に一致させて光源装置からの照明
光を液晶表示パネルにその視野角方向つまり最も
効率よく光が入射する最良入射角方向から入射さ
せることができるから、表示装置を傾けて配置し
た場合に生ずる表示パネル冷却器内の冷却液の対
流性の悪化による冷却効率の低下や、冷却液中に
発生する気泡が冷却器の内壁面に付着して光を散
乱させるといつた問題もないし、しかも表示パネ
ル冷却器の入射側透明板を上方に向かつて前記投
影レンズ対向面から離間するように上向きに傾斜
させているために、冷却液中に発生する気泡の上
昇をさらに良好にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの考案の一実施例を示した
もので、第１図は表示装置の縦断側面図、第２図
および第３図は同じく表示装置の一部切開正面図
および平面図、第４図は表示パネル冷却器を通る
光の屈折を示す説明図、第５図は液晶プロジエク
タの原理構成図、第６図は先に考案者が考えた表
示装置の縦断側面図である。 ２……投影レンズ、４……液晶表示パネル、８
……集光レンズ、２０……表示パネル冷却器、ａ
……冷却液、２２……入射側透明板、２３……出
射側透明板、２４……ヒートパイプ、Ｏ……光
軸、θ₀……液晶表示パネルの視野角。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 透明冷却液を充填した冷却器が付随された液晶
   表示パネルと、この液晶表示パネルに光を入射す
   るための光源と、前記液晶表示パネルの表示像を
   投影する投影レンズとを備えた液晶プロジエクタ
   であつて、 前記冷却器は、前記液晶表示パネルの前記光源
   側に設けられるとともに、その光入射側透明板が
   前記液晶表示パネルに対して、前記冷却器の容積
   が下方から上方に向つて大きくなるように傾斜し
   ていることを特徴とする液晶プロジエクタ。