JPH09189962A

JPH09189962A - 投写形表示装置

Info

Publication number: JPH09189962A
Application number: JP8001175A
Authority: JP
Inventors: Kozo Sato; 剛三佐藤; Nobuaki Kabuto; 展明甲; Yuichi Yamada; 裕一山田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-01-09
Filing date: 1996-01-09
Publication date: 1997-07-22

Abstract

(57)【要約】【課題】放熱効果と埃の付着による映像の品位の低下を
防止する投写形表示装置を提供することにある。【解決手段】液晶パネル等のライトバルブの光入射面及
び／又は光出射面に対向して配置された透明体を用いて
ライトバルブの光入射面び／又は光出射面に接する密閉
空間を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶パネル等のライ
トバルブを用いた、例えば液晶プロジェクタ等の投写型
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】投写型表示装置のライトバルブの構成に
関する従来技術としては、例えば特開平３−５１８８１
号公報に記載されているものが知られている。これは、
ライトバルブである液晶パネルの両面に一対の放熱用の
ガラス板と、このガラス板に対し離間対向配置される一
対の偏光板と、この一対の偏光板の一方に接着されるコ
ンデンサレンズとで構成するものである。この特開平３
−５１８８１号公報に記載された液晶パネルの構成にお
いては、一対の放熱用のガラス板で液晶パネルの前面と
後面を多い放熱を行うのでコンパクトな構造で放熱効果
が得られる特長を持っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な液晶パネルを長時間使用すると放熱ガラスに埃が付着
し映像の品位を落すことがある。このため付着した埃を
除去することが映像の品位を維持する上で必要である。

【０００４】本発明は、上記の問題に鑑みて為されたも
のであって、その目的は、放熱効果と埃の付着による映
像の品位を低下を防止するためのライトバルブ構成を備
えた投写形表示装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る投写形表示装置は、液晶パネル等のライ
トバルブの光出射側及び／又は光入射側にスペーサーを
介して透明体を設け、該スペーサー及び透明体を用いて
ライトバルブの光出射側及び／又は光入射側に密閉空間
を形成したことを特徴とする。このライトバルブの光入
射面又は光入射側に対向して配置された透明体を用いて
前記ライトバルブの光入射面又は光入射側に接する密閉
空間を形成してもよい。

【０００６】また、ライトバルブの光出射側及び／又は
光入射側に、該ライトバルブの画像表示面から前記投写
レンズの焦点距離の１％以上離して透明体を配置し、か
つライトバルブの光出射面及び／又は光入射面を、前記
透明体及びスペーサーを用いて密閉構造とした構成も本
発明の特徴である。

【０００７】上記ライトバルブは、少なくとも赤色画像
表示用液晶パネル、緑色画像表示用液晶パネル及び青色
画像表示用液晶パネルから構成さたものでもよい。

【０００８】また、上記前記ライトバルブの光出射側に
配置された透明体や、ライトバルブの光出射面に偏光板
を貼付したもよい。

【０００９】そしてこのような構成によれば、送風手段
により運ばれた埃は、ライトバルブの光入射面、光出射
面に付着されない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図に沿っ
て説明する。図１は本発明の投写形表示装置の一実施形
態の投写光学系の模式構成図である。ライトバルブとし
て液晶パネルを例にとっている。

【００１１】光源１からの出射光はフィルタ４を透過
後、集光レンズ６により効率良く液晶パネル２に集光
し、それを照射する。該液晶パネル２からの出射光は画
像表示光であり、その画像表示光を投写レンズ３により
スクリ−ン５上に拡大投射する構成である。

【００１２】また本実施形態の構成において、液晶パネ
ル２、光入射側偏光板１４、光出射側偏光板１５等の主
要光学部品を冷却、放熱するためそれらの部品２、１
４、１５等に送風手段７から送風路９を経由して風８を
吹き付けている。

【００１３】図２は本投写形表示装置の第一実施形態の
液晶パネルおよびその近傍側面の摸式図である。液晶パ
ネル２の前後に一定間隔を隔てて、ガラス板、プラスチ
ック板等からなる透明体１０、１１を配置している。透
明体１０、１１と液晶パネル２の間隔は液晶パネル２の
画像形成表面から透明体１０、透明体１１の外表面まで
の距離がそれぞれｄ１、ｄ２になるように設定してい
る。またｄ１、ｄ２は投写レンズ３の焦点距離ｆの約１
％以上（１％〜３０％）に設定している。それら透明体
１０、１１と液晶パネル２はそれぞれの周辺部でスぺ−
サ１２、１３接着剤（図示せず）等により封止してい
る。すなわち液晶パネル２の光入射面２０、光出射面２
１は外気から遮断、密封されている。ここで、液晶パネ
ルの２の光出射面２１には光出射側偏光板が貼り付けら
れ、透明体１１から一定間隔離して配置した集光レンズ
６の表面に入射側偏光板１４が貼り付けられている。

【００１４】この構成において、光源（図１の１）から
の光がフィルタ４、集光レンズ６を経て液晶パネル２等
に入射した場合液晶パネル２等の各部品は温度上昇する
が送風手段（図１の７）からの風８を各部品２、１４、
１５等に吹き付けることにより、各部品２、１４、１５
の温度上昇を許容レベル以下に抑えることができる。

【００１５】ところで送風手段（図１の７）からの風８
は埃を含んでいる場合が多く、風８を液晶パネル２等に
吹き付けた場合、その埃が液晶パネル２等に付着するこ
とがある。従来技術による液晶パネル部分の構成では液
晶パネル２の光入射めん２０、光出射面２１が密封され
てなく、そのため光入射面２０、光出射面２１に風が運
んでくる埃が付着する場合があり、その埃が液晶パネル
の表示画像と共にスクリ−ン上に投射され、投写画像の
画質劣化を来していた。しかし図２に示す本第一形態の
構成では風８が運んでくる埃は液晶パネル２の光入射側
に設けた透明体１０、１１に附着し、附着埃１６とな
る。しかし、その埃は液晶パネル２の光入射面２０、光
出射面２１に付着することはない。

【００１６】次に、透明体１０、１１の表面と液晶パネ
ル２の画像形成表面との距離をｄ１、ｄ２を投写レンズ
３の焦点距離ｆの１％以上に設定した場合透明体１０、
１１の表面に附着する埃があっても投写画像に影響がな
いことについて説明する。

【００１７】いま投写画像の焦点距離ｆの投写レンズを
使用して、液晶パネルと投写レンズ主点との間隔をａ、
スクリ−ンと投写レンズ主点との間隔をｂに設定し、投
写倍率ｍで液晶パネル像をスクリ−ン上にジャストフォ
−カスするように投写したとする。そのとき、仮に透明
体１０の外表面に附着埃１６があった場合、その埃１６
はスクリ−ンの手前（投写レンズ３側）、〔（ｍｄ１／
ａ）／（１＋（１＋ｍ）ｄ１／ａ）〕×ｂのところに結
像することになりスクリ−ン上には結像しない。

【００１８】また透明体１１の外表面に附着埃１６があ
った場合、その附着埃１６はスクリーン後方、〔（ｍｄ
２／ａ）／（１−ｄ１／ａ（ｍ＋１））〕×ｂのところ
に結像することになり、スクリ−ン上には結像しない。

【００１９】具体例として、ｆ＝１００mmの投写レンズ
で投写倍率ｍを３０倍で液晶パネル像を投写した場合
（１．３インチの液晶パネル表示画像を投写して４０イ
ンチとした場合など）、投写レンズ主点、液晶パネル間
ａは１０３mm、投写レンズ主点から投写画像のスクリ−
ンまでの距離ｂは３１００mmとなる。ここでｄ２をｆの
１％（１mm）に設定した場合、附着埃のジャストフォ−
カス点はスクリ−ン面から約１．３ｍ後方となり、画像
が結像するスクリ−ン面で埃はほとんど見えない。ｄ２
をｆの１％より大に設定した場合、附着埃のジャストホ
−カス点はスクリ−ン面よりさらに後方にあるため、附
着埃１６が投写画像と一緒に見えることはほとんどな
い。尚、ｄ１をｆの１％以上に設定したときもほぼ同様
に、附着埃１６が投写画像と一緒に見えることはほとん
どない。一方、ｄ１、ｄ２を大きく設定した場合、液晶
パネル２、透明体１０、１１周辺に集光レンズ等を十分
機能する位置に配置できなくなる。また装置の形状も大
きくなる。具体的構造を検討した結果、ｄ１、ｄ２の上
限値は投写レンズ、焦点距離ｆの約３０％程度であっ
た。

【００２０】図２の構成で最も発熱が大と考えられる光
入射側偏光板１４には狭い間隔を通る強い風８により温
度上昇が効果的に抑えられる。一方、光出射側偏光板１
５は光入射側偏光板１４に比べ発熱ロスは数分の１以下
である、そのため、液晶パネル２の光出射面２１に貼付
され、密閉されていても温度上昇が大となることはな
い。さらに出射側の透明体１０の両面を表面反射防止
（ＡＲコ−ト）処理を施しておくことにより、透明体１
０の反射光成分による液晶パネル２への余分な光入射を
避けることができ、表示パネル誤動作防止及びコントラ
スト劣化を防止できる。

【００２１】図３は本発明の投写形表示装置の第二実施
形態の液晶パネルおよびその近傍側面の摸式図である。
本第二実施形態の図２に示した第一実施形態に対しての
違いは、光入射側偏光板１４を集光レンズ６でなく、光
入射面２０に対向配置した透明体１１の外表面に貼付し
たことにある。このような構成は集光レンズ面が曲面の
場合など、該レンズ面に偏光板を貼付しにくいときなど
において特に有効な構成である。尚、液晶パネル２がア
クティブマトリクス方式の液晶パネルの場合、第一実施
形態の場合も、第二実施形態の場合も出射側偏光板１
５、透明板１０の表面に無反射コ−ト処理をしておくと
よい。それら５、１０に無反射コ−ト処理をしていない
場合に、それら１５、１０による光反射により、液晶パ
ネル画素を駆動するトランジスタが誤動作（フォトコン
発生）する場合がある。

【００２２】図４は本発明の投写形表示装置の第三実施
形態の液晶パネルおよびその近傍側面の摸式図である。
本第三実施形態の図２に示した第一実施形態に対しての
違いは、光出射側偏光板１５を液晶パネルの出射側面２
１でなく、光出射面２１に対向配置した透明体１０の該
光出射面２１の対向面に貼付した構成にある。このよう
な構成はとすることにより、第一実施形態の構成に比
べ、液晶パネル２、光出射側偏光板１５の温度上昇を若
干低減できる。但し、この構成において、液晶パネル２
がアクティブマトリクス方式の液晶パネルの場合、該光
出射面２１光出射側偏光板１５に無反射コ−ト処理をし
ておくとよい。光出射側偏光板１５、光出射面２１に無
反射コ−ト処理をしてない場合に、それら１５、２１に
よる光反射により、液晶パネル画素を駆動するトランジ
スタが誤動作（フォトコン発生）する場合がある。尚無
反射コ−ト処理は、それら２、１５に直接無反射コ−ト
処理するか、または無反射コ−ト処理をした複屈折のな
いフィルムをそれら２、１５に貼付してもよい。

【００２３】図５は本発明の投写形表示装置の第四実施
形態の液晶パネルおよびその近傍側面の摸式図である。
本第四実施形態の図４に示した第三実施形態に対しての
違いは、透明体１０に光出射側偏光板１５を貼付するの
ではなく、光出射側偏光板１５と１／２波長板１８の積
層板を貼付した構成にある。このような構成とすること
により、単に光出射側偏光板１５のみを用いたときに対
し、該積層板から出射直線偏光の振動方向を変更するこ
とができる。一例として、１／２波長板１８の主軸と光
出射側偏光板１５の光透過軸方向がなす角を４５度にな
るように設定、積層すると、それらから出射する直線偏
光の振動方向は入射直線偏光の振動方向に対し９０度回
転した方向となる。尚、このときも、液晶パネル画素駆
動トランジスタが誤動作することを防止する観点から光
出射側偏光板１５、液晶パネル光出射面２１に無反射コ
−ト処理をしておくとよい。

【００２４】ところで、図５の第四実施形態において、
光出射側偏光板１５と１／２波長板１８を積層構造とし
たが、これらは分離して配置しても、直線偏光の振動方
向を回転することができる。一例として、光出射側偏光
板１５を光出射面２１に貼付し、１／２波長板１８を透
明体１０の光入射面、または光出射面に貼付してもよ
い。

【００２５】または、光出射側偏光板１５を光出射面２
１、または透明体１０の光入射面に貼付し、１／２波長
板１８を透明体１０の光出射面、または投写レンズ内の
平坦面に貼付してもよい。しかし、いずれの場合も、液
晶パネル２から出射し１／２波長板１８に入射する光路
に配置される透明物質は複屈折のない透明物質である必
要がある。

【００２６】図６は本発明の投写形表示装置の第五実施
形態の液晶パネルおよびその近傍側面の摸式図である。
本第五実施形態の図５に示した第四実施形態に対しての
違いは、出射側偏光板１５と１／２波長板を透明板１０
の光入射側に貼付するのではなく、出射側に貼付した点
と、光入射側偏光板を集光レンズでなく透明体１１の光
入射側に貼付した点にある。

【００２７】偏光層５１と１／２波長層５２、無反射処
理層５３を一体化した出射側偏光フィルムを透明体１１
の光出射側に配置することにより、光を吸収し、熱を発
生しやすい偏光層２０を冷却用の空気の流れに近接でき
るので、液晶パネルの温度上昇を抑えることができる。
また、第五実施形態では第四実施形態で述べた無反射コ
−ト処理として無反射コ−トフィルム５９、５０を液晶
パネル２の光出射側、及び透明体１１の光入射側に設け
ている。さらに入射側偏光板を透明体１１の光入射側に
設けているがこれまで述べてきた動作原理自体は同じで
あり、埃附着による表示画像への影響を小さくする効果
がある。

【００２８】図７は本発明の投写形表示装置の第六実施
形態の水平方向の断面図である。第六実施形態の図１に
示した第一実施形態に対しての主な違いは、単板式でな
く、三板式の投写形液晶表示装置とした構成にある。

【００２９】同図において、先の図と同じものは同じ符
号を付しその他、３２は第一のダイクロイックミラ−、
３３は第二のダイクロイックミラ−、３４は第一の反射
ミラ−、３５は第二の反射ミラ−、４０は第一の液晶表
示手段である赤色の第一の液晶パネル、４１は第二の液
晶表示手段である緑色の第二液晶ユニット、４２は第三
の液晶表示手段である青色の第三液晶ユニット、４３は
第三のダイクロイックミラ−、４４は第四のダイクロイ
ックミラ−、４８は紫外線カットフィルタ、４０は投写
レンズの組、４６はユニットケ−ス、４７はハウジング
を示す。

【００３０】図７において光源１はメタルハライドラン
プでなり、図中横方向に向かって配置されている。光源
１よりでた光は紫外線カットフィルタ４８を通過し、第
一ダイクロイックミラ−３２で赤色光のみ通過され、他
は反射される。そして、前記赤色光は第一反射ミラ−３
４で反射され赤色用の第一液晶表示パネル４０を照射す
る。

【００３１】一方、前記第一ダイクロイックミラ−４２
で反射された青色光および緑色光は第二ダイクロイック
ミラ−４３で青色が反射され、緑色光は透過されること
によって分離され、各々、青色用の第三液晶ユニット４
２および緑色用の第二液晶ユニット４１を照射する。

【００３２】前記第一から第三液晶ユニット４０、４
１、４２はＲ、Ｇ、Ｂの各映像信号により駆動されてい
るため、各パネルの透過光は各々、前記映像信号で輝度
変調されたものとなる。そして輝度変調された赤色光お
よび青色光は第三ダイクロイックミラ−４３で合成され
る。また、輝度変調された緑色光は第二反射ミラ−４５
で反射され、緑色光のみ通過させる第四ダイクロイック
ミラ−４４で前記青色光および赤色光と合成された後、
投写レンズで拡大される。以上が光学経路である。

【００３３】さらに同図において、光学経路はユニット
ケ−ス４６で覆われている。また、ユニットケ−ス４６
の内部は空冷されてなる。

【００３４】本実施形態における液晶パネルユニットに
おいても、図２〜図６で示した液晶パネル、およびその
近傍の光学系構成が適用できる。

【００３５】以上において、単板式、三板式の投写形表
示装置をとりあげ、その液晶パネル、およびその近傍の
光学系構成について説明してきたが、本発明の主旨は上
記単板式、三板式の投写形表示装置に限定されない。

【００３６】二板式、四板式、五板式、六板式等多数の
投写形パネル、ライトバルブを使用した投写形表示装置
にも同様に適用できる。

【００３７】

【発明の効果】上記の如く、本発明の構成によれば、ラ
イトバルブ、偏光板等に十分送風でき、それら光学部品
を十分空気冷却できる構成であると同時に、液晶パネル
表面に埃が附着しない構成でもあるため、投写形表示装
置の画像品質を長期に渡って維持できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の投写形表示装置の一実施形態の投写光
学系の横式構成図。

【図２】本投写形表示装置の第一実施形態の液晶パネル
およびその近傍側面の摸式図。

【図３】本発明の投写形表示装置の第二実施形態の液晶
パネルおよびその近傍側面の摸式図。

【図４】本発明の投写形表示装置の第三実施形態の液晶
パネルおよびその近傍側面の摸式図。

【図５】図５は本発明の投写形表示装置の第四実施形態
の液晶パネルおよびその近傍側面の摸式図。

【図６】本発明の投写形表示装置の第五実施形態の液晶
パネルおよびその近傍側面の摸式図。

【図７】本発明の投写形表示装置の第六実施形態の水平
方向の断面図。

【符号の説明】

１…光源、２…液晶パネル、３…投写レンズ、４…フィ
ルタ、５…スクリ−ン、６…集光レンズ、７…送風手
段、８…風、９…送風路、１０、１１…透明体、１２、
１３…スぺ−サ、１４…光入射側偏光板、１５…光出射
側偏光板、２０…液晶パネルの光入射面、２１…液晶パ
ネル２の光入射面、２２…光源１からの出射光４０…赤
色の第一の液晶パネル、４１…緑色の第二液晶ユニッ
ト、４２…青色の第三液晶ユニット、４６…ユニットケ
−ス、４７…ハウジング、５０…排気用送風器、５１…
吸気用送風器。

フロントページの続き (72)発明者山田裕一神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所情報映像事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を出射する光源と、該光源から出射され
た光が入射されるライトバルブと、該ライトバルブから
の表示画像をスクリ−ン上に投写する投写レンズと、前
記ライトバルブを冷却するための冷却手段とを有する投
写形表示装置において、前記ライトバルブの光出射側及
び／又は光入射側にスペーサーを介して透明体を設け、
該スペーサー及び前記透明体を用いて前記ライトバルブ
の光出射側及び／又は光入射側に密閉空間を形成したこ
とを特徴とする投写形表示装置。
【請求項２】光を出射する光源と、該光源から出射され
た光が入射されるライトバルブと、該ライトバルブから
の表示画像をスクリ−ン上に投写する投写レンズと、前
記ライトバルブを冷却するための冷却手段とを有する投
写形表示装置において、前記ライトバルブの光入射面に
対向して配置された透明体を用いて前記ライトバルブの
光入射面に接する密閉空間を形成したことを特徴とする
投写形表示装置。
【請求項３】光を出射する光源と、該光源から出射され
た光が入射されるライトバルブと、該ライトバルブから
の表示画像をスクリ−ン上に投写する投写レンズと、前
記ライトバルブを冷却するための冷却手段とを有する投
写形表示装置において、前記ライトバルブの光出射面に
対向して配置された透明体を用いて前記ライトバルブの
光出射面に接する密閉空間を形成したことをことを特徴
とする投写形表示装置。
【請求項４】光を出射する光源と、該光源から出射され
た光が入射されるライトバルブと、該ライトバルブから
の表示画像をスクリ−ン上に投写する投写レンズと、前
記ライトバルブを冷却するための送風手段を有する投写
形表示装置において、前記ライトバルブの出射側に、該
ライトバルブの画像表示面から前記投写レンズの焦点距
離の１％以上離して透明体を配置し、かつ該ライトバル
ブの光射出面を、前記透明体及びスペーサーを用いて密
閉構造とした構成を特徴とする投写形表示装置。
【請求項５】光を出射する光源と、該光源から出射され
た光が入射されるライトバルブと、該ライトバルブから
の表示画像をスクリ−ン上に投写する投写レンズと、前
記ライトバルブを冷却するための送風手段とを有する投
写形表示装置において、前記ライトバルブの光入射面側
に、該ライトバルブの画像表示面から前記投写レンズの
焦点距離の１％以上離して透明体を配置し、かつ該ライ
トバルブの光入射面を、前記透明体及びスペーサーによ
り密閉構造とした構成を特徴とする投写形表示装置。
【請求項６】前記ライトバルブは、液晶パネルであるこ
とを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の投写
形表示装置。
【請求項７】前記ライトバルブは、少なくとも赤色画像
表示用液晶パネル、緑色画像表示用液晶パネル及び青色
画像表示用液晶パネルから構成されることを特徴とする
請求項１乃至６のいずれかに記載の投写形表示装置。
【請求項８】前記ライトバルブの光出射側に配置された
透明体に偏光板を貼付した構成を特徴とする請求項１、
３、４、６及び７のいずれかに記載の投写形表示装置。
【請求項９】前記ライトバルブの光出射面に偏光板を貼
付した構成を特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記
載の投写形表示装置。