JPH0712971Y2 - 表示パネルの冷却構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は表示パネルの冷却構造に関するものである。

〔従来の技術〕

最近、液晶表示パネル等の表示パネルを備えた表示装置
として、表示パネルの表示画像をスクリーン面に投影表
示する投影型表示装置が開発されている。この投影型表
示装置は、透過型表示パネルの後方に光源を設けて表示
パネルをその背面側から照明し、この表示パネルを通っ
た光つまり表示パネルの表示画像を表示パネルの前方に
設けた投影レンズによりスクリーン面に拡大投影するも
ので、この投影型表示装置によれば、表示パネルの画面
が小さくてもその表示画像を大きく拡大して見ることが
できる。

しかし、上記投影型表示装置では、透過型表示パネルの
後方に設けられた光源からの放射熱によって表示パネル
が加熱されるために、表示パネルが昇温して正常に表示
動作しなくなるという問題がある。このため、従来か
ら、装置本体内に外気を取入れて表示パネルを空冷する
ことにより表示パネルの昇温を抑制することが行なわれ
ているが、上記液晶プロジェクタ等の表示装置の光源ラ
ンプとして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、単に外部から取入れた
冷却空気を装置本体内に流して表示パネルを空冷するだ
けでは、表示パネルを十分に冷却して表示パネルの温度
上昇を防ぐことはできなかった。

そこで出願人は、表示パネルを、内部に冷却媒体を封入
するとともにこの冷却媒体が吸収した熱を外部に放出す
る放熱パイプを挿通した表示パネル冷却器に接面もしく
は近接させて、この表示パネル冷却器により表示パネル
を冷却することを考えた。この表示パネルの冷却構造
は、冷却媒体によって内部から冷却される表示パネル冷
却器により表示パネルを強制的に冷却するようにしたも
ので、冷却器内の冷却媒体が吸収した熱は放熱パイプに
よって外部に放出されるために表示パネル冷却器の温度
は常に低く維持されるから、この冷却構造によれば、表
示パネルの昇温を防いでその熱影響を防止することがで
きる。

ところで、上記表示パネルの冷却構造においては、表示
パネルを通る光が表示パネル冷却器によって遮られるの
を防ぐために、表示パネル冷却器の両面を透明とし、か
つこの冷却器内に封入する冷却媒体を透明媒体とすると
ともに、表示パネル冷却器内に挿通される放熱パイプ
も、表示パネルの表示領域と対応する部分を避けて挿通
する必要がある。この放熱パイプの挿通位置は、基本的
には表示パネルの表示領域を避けた位置であればどのよ
うな位置でもよいが、表示パネル冷却器内の冷却媒体
は、冷却器内を対流しながら放熱パイプとの熱交換を行
なって冷却されるために、この冷却媒体を最も効率よく
冷却するには、放熱パイプを、熱を吸収した冷却媒体が
上昇してくる冷却器上部に冷却器内を横切るように挿通
するのが望ましい。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、先に出願人が提案した前述の表示パネル
冷却構造では、表示パネル冷却器の上部だけに放熱パイ
プを挿通しているために、表示パネル冷却器の高さが高
くなるほど、冷却媒体の対流時間の関係で冷却媒体の上
層側と下層側との温度差が大きくなる（放熱パイプとの
熱交換を行なう上層側の温度に比べて下層側の温度が高
い）という問題がある。なお、放熱パイプの径を大きく
してその表面積つまり冷却媒体との熱交換面積を大きく
すれば、冷却媒体の冷却能力を高くして冷却器の下部側
の温度を下げることができるが、この場合でも冷却器の
上部側と下部側とでは上記と同様な温度差があるから、
表示パネル全体をほぼ均一温度になるように冷却するこ
とはできなかった。

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
であって、その目的とするところは、縦に配置された表
示パネルを冷却する冷却器を、その上部側と下部側とで
温度差を生じないように冷却して、表示パネルをその全
域にわたってほぼ均一な温度に冷却することができる表
示パネルの冷却構造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、天地をもって配置される表示パネルを、放
熱手段を具備し冷却媒体が充填された表示パネル冷却器
に接面もしくは接近させて、この表示パネル冷却器によ
り前記表示パネルを冷却する表示パネルの冷却構造であ
って、前記表示パネル冷却器の上部と下部とにそれぞれ
前記放熱手段を設け、下部側放熱手段の放熱能力を上部
側放熱手段の放熱能力より小さくするとともに、前記下
部側放熱手段よりも前記上部側放熱手段の近くに冷却フ
ァンを配置するようにしたことを特徴とするものであ
る。

〔作用〕

すなわち、この考案の表示パネルの冷却構造は、表示パ
ネル冷却器の上部と下部とにそれぞれ放熱手段を設ける
ことにより、冷却器内部の冷却媒体をその上層側だけで
なく下層側においても放熱手段で放熱冷却するととも
に、下部側の放熱手段を上部側の放熱手段より小さく
し、さらに、冷却ファンを下部側放熱手段よりも上部側
放熱手段の近くに配置したものであり、このようにする
ことで、冷却器内部の冷却媒体の対流による表示パネル
の上部側と下部側とで温度差を防ぎ、かつ効率よく冷却
することができるから表示パネル全域をほぼ均一な温度
に充分冷却できる。

〔実施例〕

以下この考案の一実施例を、液晶表示パネルの表示画像
を外部スクリーン面に拡大投影する液晶プロジェクタに
おける表示パネルの冷却構造を例にとって図面を参照し
説明する。

まず液晶プロジェクタの構造を説明すると、第１図およ
び第２図において、10は矩形箱状をなすプロジェクタ本
体であり、このプロジェクタ本体10の前面側下部には、
プロジェクタ本体10を斜め上向きに支持するための脚体
10aが設けられている。20はプロジェクタ本体10の前面
に設けられた投影レンズであり、この投影レンズ20は、
プレジェクタ本体10の前面に貫通固定した筒体21に螺合
された鏡筒22内に設けられており、この鏡筒22を回すこ
とによって、液晶プロジェクタの前方に配置される図示
しない外部スクリーンの位置に応じて焦点を調節される
ようになっている。30はプロジェクタ本体10内の前部側
に投影レンズ20と対向させて垂直に配置されたテレビジ
ョン画像を表示する透過型のドットマトリックス液晶表
示パネルであり、この液晶表示パネル30はプロジェクタ
本体10内に垂直に設けられた後述する構成の表示パネル
冷却器31に取付けられている。なお、38はプロジェクタ
本体10内の一側に立設配置されたメイン回路基板であ
り、このメイン回路基板38には図示しないアンテナによ
って受信したテレビジョン電波を処理して画像信号を出
力するリニア回路および表示駆動回路が構成されてお
り、液晶表示パネル30はこのメイン回路基板38の表示駆
動回路部にシート状のフレキシブルコネクタ（図示せ
ず）によって接続されている。

また、40は液晶表示パネル30と投影レンズ20との間に配
置された集光フレネルレンズである。この集光フレネル
レンズ40は液晶表示パネル30の表示画像を投影レンズ20
に集光させるもので、この集光フレネルレンズ40はアク
リル樹脂等からなる透明板の一面にその全面にわたって
多数の環状凸レンズ部を同心円状に形成したサーキュラ
フレネルレンズとされており、この集光フレネルレンズ
40はプロジェクタ本体10内に設けたレンズ保持枠11に保
持されている。50はプロジェクタ本体10内の後部側に設
けられた光源装置であり、この光源装置50からの照明光
は表示パネル冷却器31を通って液晶表示パネル30にその
裏面側から入射し、この液晶表示パネル30を透過した光
つまり液晶表示パネル30の表示画像は、集光フレネルレ
ンズ40により投影レンズ20に集光されてこの投影レンズ
20によってスクリーン面に拡大投影されるようになって
いる。

前記光源装置50は、前面に円形の開口を形成した金属板
からなる光源ボックス51内に、光源ランプ52と、この光
源ランプ52からの照射光を液晶表示パネル30に向けて反
射させるリフレクタ53とを設けたもので、このリフレク
タ53は、光源ランプ52からの照射光を光軸Ｏと平行な平
行光として反射させる方物面鏡リフレクタとされてお
り、このリフレクタ53は光源ボックス51にねじ止め等の
手段によって固定されている。また、光源ランプ52とし
ては、発光輝度が高いキセノンランプ等の高電圧アーク
ランプが使用されている。この光源ランプ52は、その基
部をリフレクタ53のネック部に挿通して、発光部（アー
ク発生部）がリフレクタ53の焦点位置に一致するように
位置決めしてリフレクタ53に支持されており、またその
両端の陽極端子52aおよび陰極端子52bは、リード線54a,
54bによって光源ボックス51の側方に立設配置された光
源用電源回路基板55に接続されている。なお、56は光源
装置50の前面側周囲を囲む金属板からなる防爆壁であ
り、この防爆壁56は、キセノンランプ等の高電圧アーク
ランプからなる光源ランプ52が異常加熱を生じて破裂し
たときにその破片（ガラス片）が周囲に飛散してプロジ
ェクタ本体10内の回路基板38,55等が損傷されるのを防
ぐために設けられている。

次に、前記液晶表示パネルを冷却する表示パネル冷却構
造について説明する。まず表示パネル冷却器31の構成を
説明すると、この表示パネル冷却器31は、光源装置50か
らの放射熱（光源ランプ52の発生熱）によるプロジェク
タ本体10内の昇温によって加熱される液晶表示パネル30
を冷却するためのもので、この表示パネル冷却器31は、
液晶表示パネル30より十分大きな外形を有する垂直な粋
体32の両面をガラス等の透明板33,34で閉塞した密閉構
造の冷却容器内にエチレングリコール水溶液等の透明な
冷却媒体35を充填したもので、液晶表示パネル30は、こ
の表示パネル冷却器31の投影レンズ側透明板34の外面に
接面させて接着等の手段により固定されている。また、
36a,36bは前記表示パネル冷却器31に液晶表示パネル30
と対応する部分を避けて設けられた放熱パイプであり、
この放熱パイプ36a,36bは、その両端側が冷却容器の両
側面から外部に突出する状態で冷却容器内の上部と下部
に挿通されている。この放熱パイプ36a,36bは、表示パ
ネル冷却器31内の冷却媒体35が吸収した熱を外部に放出
するもので、冷却容器内に挿入された中央部は吸熱部と
され、冷却容器外に突出する両端側部分は放熱部とされ
ており、この各放熱部には複数枚の放熱フイン37,37が
設けられている。この放熱フイン37,37は、上下の放熱
パイプ36a,36bに共用される縦長帯板状の大面積フイン
とされており、この各放熱フイン37,37は、プロジェク
タ本体10内を流れて液晶表示パネル30を冷却した空気を
良好に排気方向に導くように、その板面を液晶表示パネ
ル30の表示面に対して垂直な方向に沿わせるとともに、
下端側から上端側に向かって内側（表示パネル冷却器31
の中央側）に傾くように傾斜させて互いに平行に設けら
れている。この放熱パイプ36a,36bは、その構造は図示
しないが一般のヒートパイプと同様に、両端を閉塞する
とともに内部を真空とした金属パイプ内に微少量の作動
流体（伝熱媒体）を封入したもので、パイプ内面にはそ
の全域に、パイプ内の作動流体を毛細管現象により放熱
部側から吸熱部側に導く石綿状のウイックが形成されて
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、放熱パイプ36a,
36bの吸熱部において表示パネル冷却器31内の冷却媒体3
5との熱交換により昇温して蒸発し、蒸気となってパイ
プ内を上昇するとともに、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、ウイック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。なお、この各放熱パイプ36
a,36bは、その吸熱部において蒸発した作動流体をパイ
プ両端の放熱部に導き、放熱部において液化してウイッ
ク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って傾斜する
形状に折曲されている。

すなわち、前記表示パネル冷却器31は、その内部の冷却
媒体35により内側から冷却されてこの表示パネル冷却器
31に固定した液晶表示パネル30を強制的に冷却するもの
で、冷却媒体35が吸収した熱は、上下の放熱パイプ36a,
36bとの熱交換により放熱パイプ36a,36bの放熱部に設け
た放熱フィン37,37によって外部に放熱されるから、冷
却媒体35の温度は常に低温に維持される。

また、上記表示パネル冷却器31の上下に挿通した放熱パ
イプ36a,36bのうち、下部側の放熱パイプ36bは、その表
面積（冷却媒体35との熱交換面積）を上部側放熱パイプ
36aの表面積よりも小さくした小径パイプとされてお
り、上部側放熱パイプ36aは、冷却媒体35の上層側を表
示パネル冷却器31の上部側の温度が液晶表示パネル30の
冷却に適正な温度になるまで冷却するだけの表面積をも
つ径とされ、下部側放熱パイプ36bは、冷却媒体35の下
層側の温度を、下部側放熱パイプ36bがない場合に生ず
る冷却媒体上層部と下部層との温度差分だけ下げる表面
積をもつ径とされている。

この上下の放熱パイプ36a,36bの表面積の選択について
説明すると、第３図は上部側だけに放熱パイプを挿通し
た表示パネル冷却器に液晶表示パネルを接面させて、放
熱パイプの表面積を種々の面積に選択しながら表示パネ
ルの上下部の温度を測定した結果を示したもので、図中
太線は表示パネルの上部側温度を示し、細線は表示パネ
ルの下部側温度を示している。この上部側だけに放熱パ
イプを挿通した表示パネル冷却器によって表示パネルを
冷却した場合における表示パネルの上部側と下部側の温
度について説明すると、放熱パイプの表面積が小さい場
合は、放熱パイプがない場合と同様に冷却器の温度が上
部側ほど高いから、表示パネルの温度分布も上部側ほど
高くなっている。一方、放熱パイプの表面積を大きくし
て行くと、この放熱パイプによる放熱作用が高くなるの
にともなって冷却器内の冷却媒体が冷却され始めるが、
放熱パイプは冷却器の上部側にしかないために、冷却器
はその上部側がより強く冷却されるから、表示パネルの
温度は上部側の方が下部側よりも急速に下がって行き、
放熱パイプの表面積をS1としたときに、表示パネルの上
部側温度と下部側温度とが等しくなる。つまりこのとき
は表示パネルの温度は全体にわたってほぼ均一である。
しかし、このときの表示パネルの温度T1は、表示パネル
の動作可能温度範囲（耐高温性をよくしたプロジェクタ
用液晶表示パネルの場合で約35±15℃）よりも高いため
に、表示パネルは正常に表示動作しない。そこでさらに
放熱パイプの表面積を大きくして行くと、放熱パイプの
表面積をS2としたときに、表示パネルの上部側温度は動
作可能温度範囲内の温度T3（例えば約35℃）となるが、
このときは表示パネルの下部側温度が動作可能温度範囲
よりも高い温度T2であるために、表示パネルの下部側は
依然として正常に表示動作しないことになる。そこで、
上記表示パネル冷却構造では、表示パネル冷却器31の下
部側にも放熱パイプ36bを挿通して、この下部側放熱パ
イプ36aにより表示パネル冷却器31の下部側の温度を下
げてやるようにしたのであり、表示パネル冷却器31の上
部側放熱パイプ36aの表面積を第３図におけるS2に選ぶ
とともに、このときの液晶表示パネル30の上下部の温度
差ΔＴ＝T2−T3分つまり下部側放熱パイプがない場合の
冷却器31内の冷却媒体上層部と下部層との温度差分だけ
を冷却するように下部側放熱パイプ36bの表面積を選べ
ば、液晶表示パネル30全体を、その動作可能温度範囲内
の温度にかつ表示パネル全体にわたってほぼ均一に冷却
に冷却することができる。

上記のように、上記表示パネルの冷却構造は、表示パネ
ル冷却器31の上部と下部とにそれぞれ放熱パイプ36a,36
bを挿通することにより、冷却器31内の冷却媒体35をそ
の上層側だけでなく下層側においても放熱パイプ36a,36
bとの熱交換により冷却するとともに、下部側放熱パイ
プ36bの表面積を上部側放熱パイプ36aの表面積よりも小
さくすることにより、冷却媒体35の下層側は、下部側放
熱パイプ36bがない場合の冷却媒体上層部と下部層との
温度差ΔＴ分しか冷却しないようにしたものであり、こ
のようにすれば、冷却器31を上部側と下部側とで温度差
を生じないように冷却することができるから、この冷却
構造によれば、表示パネル30をその全域にわたってほぼ
均一な温度に冷却することができるし、また表示パネル
冷却器31の上部と下部とに放熱パイプを挿通しているた
めに、冷却媒体35の冷却速度を速くして冷却器31を効率
よく冷却することができるから、表示パネル30の温度を
常にほぼ一定に保つことができる。

なお、第１図および第２図において、12,12はプロジェ
クタ本体10の前後面および両側面の下縁側に設けられた
外気をプロジェクタ本体10内に取入れるためのスリット
状の吸気孔、13はプロジェクタ本体10の上面中央部に設
けられた複数のスリット状排気孔13、14はプロジェクタ
本体10内の上部に前記排気孔13の形成部下に位置させて
設けられた送風ファンである。この送風ファン14は、前
記各吸気孔12,12からプロジェクタ本体10内に外気を吸
入するとともにこの外部から取入れた冷却空気を前記排
気孔13から排出するもので、プロジェクタ本体10の前面
および両側面の吸気孔12,12からプロジェクタ本体10内
に取入れられた冷却空気は、第２図に矢印で示すように
プロジェクタ本体10内を流れて集光フレネルレンズ40お
よび液晶表示パネル30やメイン回路基板38等を空冷する
とともに、表示パネル冷却器31の放熱フィン37,37との
熱交換を行なって排気孔13から排出される。また、プロ
ジェクタ本体10の後面の吸気孔12からプロジェクタ本体
10内に取入れられた冷却空気は、光源装置50をその背面
側から空冷して光源ボックス51の外面とプロ本体10内に
設けた仕切り壁15との間から光源装置50の前方に流れ、
プロジェクタ本体10の両側面の吸気孔12から取入れられ
て光源装置50をその前面側から空冷した冷却空気ととも
に排気孔13から排出される。また、前記光源装置50と表
示パネル冷却器31との間には、この間を仕切る断熱壁60
が表示パネル冷却器31側に偏らせて垂直に設けられてい
る。この断熱壁60は、光源装置50からの放射熱による表
示パネル冷却器31および液晶表示パネル30の加熱を低く
抑えるために設けられたもので、この断熱壁60には、光
源装置50からの照明光を透過させる開口61が設けられて
おり、この開口61には、赤外線吸収フィルタまたは耐熱
ガラスからなる透明板62が取付けられている。

上記液晶プロジェクタは、液晶表示パネル30が表示する
テレビジョン画像を外部スクリーン面に拡大投影するも
ので、光源装置50の光源ランプ52を点灯させるとともに
液晶表示パネル30にテレビジョン画像を表示させると、
この液晶表示パネル30によって表示されたテレビジョン
画像が投影レンズ20によってスクリーン面に拡大投影さ
れる。

しかして、上記液晶プロジェクタにおいては、その液晶
表示パネル30を上記のような冷却構造によって冷却して
いるから、液晶表示パネル30全体を、その動作可能温度
範囲内の温度にかつ表示パネル全体にわたってほぼ均一
に冷却に冷却することができ、したがって液晶表示パネ
ル30を正常に表示動作させてコントラストのよい鮮明な
表示画像をスクリーン面に投影することができるし、ま
た液晶表示パネル30の液晶の寿命低下も防ぐことができ
る。

なお、上記実施例では、液晶表示パネル30の表示画像を
外部のスクリーンに投影する液晶プロジェクタについて
説明したが、この考案はプロジェクタ本体の前面に半透
明スクリーンを組込んだ液晶プロジェクタにおける液晶
表示パネルの冷却にも適用できるし、また液晶プロジェ
クタに限らず、内部に表示パネルを備えた表示装置にお
ける表示パネル冷却にも広く適用できることはもちろん
である。さらに上記実施例では、表示パネル冷却器31に
表示パネル30を接面させているが、この表示パネル30は
表示パネル冷却器31に近接させて配置してもよいし、ま
た表示パネルは、液晶表示パネルに限らず、酸化還元反
応によって着色消色するエレクトロクロミック表示パネ
ル等でもよい。

〔考案の効果〕

この考案の表示パネルの冷却構造は、表示パネル冷却器
の上部と下部とにそれぞれ放熱手段を設けることによ
り、冷却器内部の冷却媒体をその上層側だけでなく下層
側においても放熱手段で放熱冷却するとともに、下部側
の放熱手段を上部側の放熱手段よりも小さくし、さら
に、冷却ファンを下部側放熱手段よりも上部側放熱手段
の近くに配置したものであり、このようにすることで、
冷却器内部の冷却媒体の対流による表示パネルの上部側
と下部側とで温度差を防ぎ、かつ効率よく冷却すること
ができるから表示パネル全域をほぼ均一な温度に充分冷
却できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの考案の一実施例を示す表示パ
ネル冷却器を備えた液晶プロジェクタの切開斜視図およ
び縦断側面図、第３図は上部側だけに放熱パイプを挿通
した表示パネル冷却器で表示パネルを冷却した場合の放
熱パイプ表面積と表示パネルの上下部の温度との関係を
示す図である。 30……液晶表示パネル、31……表示パネル冷却器、35…
…冷却媒体、36a……上部側放熱パイプ、36b……下部側
放熱パイプ、37……放熱フィン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】天地をもって配置される表示パネルを、放
   熱手段を具備し冷却媒体が充填された表示パネル冷却器
   に接面もしくは接近させて、この表示パネル冷却器によ
   り前記表示パネルを冷却する表示パネルの冷却構造であ
   って、 前記表示パネル冷却器の上部と下部とにそれぞれ前記放
   熱手段を設け、下部側放熱手段の放熱能力を上部側放熱
   手段の放熱能力より小さくするとともに、前記下部側放
   熱手段よりも前記上部側放熱手段の近くに冷却ファンを
   配置するようにしたことを特徴とする表示パネルの冷却
   構造。