KR100490181B1 - 투사형표시장치 - Google Patents

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다케시 다키자와
아키토시 구로다
모토유키 후지모리
신지 하바
기요시 미야시타
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 전원 유닛의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 투사형 표시 장치에 관한 것으로, 광원 램프 유닛(8)으로부터의 광속을 광학적으로 처리하여 형성한 광학상(光學像)을 투사 렌즈 유닛(6)으로 투사면상에 확대 투사하는 투사형 표시 장치에 있어서, 광원 램프 유닛(8) 근방에서 외장 케이스(2)내에서 배기를 행하는 배기팬(16)을 설치하고, 전원 유닛(7)의 내부에 통풍로를 설치한다. 이 통풍로의 입구에 흡기팬(17)을 설치하고, 이 통풍로의 입구와 외장 케이스(2)에 형성한 냉각용 공기 도입구(150)를 덕트 커버(170)에 의해 접속하여 외기를 직접 통풍로에 도입한다. 이것에 의해, 외장 케이스(2)내의 공기보다도 저온인 외기에 의해서 전원 유닛(7)의 내부를 냉각할 수 있으므로 냉각 효율을 높일 수 있다.

Description

투사형 표시 장치
본 발명은 광원으로부터 광속(光束)을 빨강, 파랑, 초록의 3색 광속으로 분해하고, 이 각 색 광속을 액정 패널로 구성되는 라이트 밸브(light valve)를 통하여 화상 정보에 대응시켜 변조하고, 변조한 후의 각 색 변조 광속을 재합성하여, 투사 렌즈를 통하여 스크린 등의 투사면상에 확대 투사하는 타입의 투사형 표시 장치에 관한 것이다.
투사형 표시 장치는, 기본적으로, 광원 램프 유닛으로부터 출사된 광속을 화상 정보에 대응한 컬러 화상을 합성할 수 있도록 광학적으로 처리하여, 합성한 광속을 투사 렌즈 유닛에 의해서 스크린상에 투사하는 광학 유닛과, 전원 유닛과, 제어 회로 등이 탑재된 회로 기판군을 가지도록 구성되어 있다.
광학 유닛은 광원 램프 유닛으로부터 출사된 광속을 빨강, 파랑, 초록의 3색 광속으로 분해하고, 이 각 색 광속을 액정 패널로 구성되는 라이트 밸브를 통하여서 화상 정보에 대응시켜 변조하고, 변조한 후의 각 색 변조 광속을 크로스 다이클로익 프리즘 등을 사용하여 재합성하고, 스크린상에 투사하도록 되어 있다.
또한, 본 출원인은 투사 화상에 생기는 암선을 눈에 띄기 어렵게 하기 위해서, 광원 램프 유닛으로부터 출사된 광속의 편광 방향을 가지런히 하기 위한 편광변환 소자를 탑재한 투사형 표시 장치를 제안했다(일본 특허 출원 평 9-93003호). 이 편광 변환 소자는 서로 평행한 편광 분리막 및 반사막의 복수의 세트를 구비한 편광 빔 분할기 어레이를 가지며, 이 편광 빔 분할기 어레이에 의해, 입사한 광속을 2 종류의 직선 편광 성분으로 분리하고, 이 2 종류의 직선 편광 성분의 편광 방향을 편광 변환 수단에 의해서 가지런히 하도록 하고 있다.
이러한 투사형 표시 장치를 구성하는 편광 변환 소자 및 광학 유닛 등의 각 부분은 외장 케이스내에 수납되어 있다. 이 중, 투사 렌즈 유닛은, 그 투사면측이 되는 선단부가, 외장 케이스의 전면으로부터 돌출된 상태로 수납되어 있다. 외장 케이스에는 전원 스위치 등의 조작부, 리모트 컨트롤용의 수광창, 외부와의 신호의 수수(授受)를 행하는 입출력 단자군 등이 설치되어 있다.
상기 종류의 투사형 표시 장치에서는 광원 램프 유닛, 전원 유닛, 광학 유닛을 구성하는 각 광학 소자 등이 발열원이 된다. 광학 소자 중, 특히, 액정 라이트밸브나 그것에 대하여 설치된 편광판은 통과광의 일부를 흡수하기 때문에 발열원이 된다.
상기 발열원을 냉각하기 위해서, 투사형 표시 장치에는 냉각 기구가 설치되어 있다.
이 냉각 기구는, 일반적으로, 외장 케이스의 흡기구로부터 흡기팬을 사용하여 외기를 도입하고, 도입한 외기를 외장 케이스의 내부에 유통시켜 냉각을 행하고, 그 후에, 배기팬에 의해서, 외장 케이스에 열린 배기구로부터 외부로 배출하는 것이다.
또한, 이러한 냉각 기구에서는, 고온이 되기 쉬운 전원 유닛에는 흡기팬을 설치하고, 이 흡기팬에 의해서, 외장 케이스 내의 공기를 전원 유닛의 내부로 흡인하여 냉각하도록 하고 있다.
즉, 전원 유닛은 일차측 액티브 필터, 파워 서플라이(power supply) 및 밸러스트(ballast) 등을 가지고 있으며, 일차측 액티브 필터의 회로 기판에는, 발신용 FET 등의 소자가 탑재되고, 파워 서플라이의 회로 기판에는, 정류용 다이오드 브릿지, D/D 컨버터용 발진 트랜지스터 및 D/D 컨버터용 3 단자 레귤레이터 등의 소자가 탑재되고, 밸러스트용의 회로 기판에는, 초퍼 회로(chopper circuit)용 드라이브 FET 및 초퍼 회로용 역류 방지용 다이오드 등의 소자가 탑재되어 있다. 전원 유닛에서는, 이 소자가 발열원이 되기 때문에 냉각 효율을 높이기 위해서, 각 소자에 히트 싱크(heat sink)를 고정하여 흡기팬으로 받아들인 공기에 의해서 이 히트 싱크를 냉각하도록 하고 있다.
그러나, 전원 유닛에 도입하는 외장 케이스 내의 공기는 외장 케이스 내를 순환하여 이미 다른 발열체에 의해서 가열된 공기, 즉, 외기보다도 고온인 공기이기 때문에, 전원 유닛의 냉각 효율이 나쁘다.
또한, 흡기팬에 의해서 외장 케이스 내의 공기를 흡인하면, 외장 케이스의 개구부, 예를 들면, 투사 렌즈 유닛 및 외장 케이스 사이의 틈 등으로부터, 이물질이 혼입된 외기를 흡인할 우려가 있고, 케이스내에 침입한 이물질이 광학계에 부착되어 표시 품위를 저하시키는 경우가 고려되기 때문에 신뢰성이 충분하지 않다.
또한, 편광 변환 소자는 그 편광 분리막 및 반사막이 입사광의 일부를 흡수하여 온도가 상승하기 때문에, 냉각이 필요하게 되지만, 특별한 냉각 수단이 설치되어 있지 않기 때문에, 흡기구로부터 배기구를 향하여 유통하는 공기에 의해서 냉각되는 것에 지나지 않고, 장치의 구조 등에 의해서는 냉각용 공기가 편광 변환 소자 주변에 효율 좋게 유통하지 않아 충분한 냉각 효과가 얻어지지 않을 우려가 있다.
본 발명의 목적은 광원 램프 유닛으로부터 출사된 광속을 광학적으로 처리하여 화상 정보에 대응한 광학상을 형성하는 타입의 투사형 표시 장치에 있어서, 전원 유닛의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 투사형 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 광원 램프 유닛으로부터 출사된 광속을 광학적으로 처리하여 화상 정보에 대응한 광학상을 형성하는 타입의 투사형 표시 장치에 있어서, 편광 변환 소자를 확실하게 냉각시킬 수 있는 투사형 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 광원 램프 유닛으로부터 출사된 광속을 광학적으로 처리하여 화상 정보에 대응한 광학상을 형성하고, 이 광학상을 투사 렌즈 유닛에 의해 투사면상에 확대 투사하는 광학 유닛과, 전원 유닛과, 이것들의 광학 유닛 및 전원 유닛을 수납하는 외장 케이스를 구비한 투사형 표시 장치에 있어서, 전원 유닛의 내부에 설치된 냉각용 공기를 유통시키기 위한 통풍로와, 외장 케이스에 형성된 냉각용 공기 도입구와, 이 냉각용 공기 도입구로부터 통풍로의 입구에 외장 케이스의 외부의 외기를 직접 도입하기 위한 냉각용 공기 도입 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 외기를 통풍로에 직접 도입하는 냉각용 공기 도입 수단을 설치하였기 때문에, 외장 케이스 내의 공기보다도 저온인 외기에 의해서 전원 유닛의 내부를 냉각할 수 있으므로 냉각 효율을 높일 수 있다.
이 경우, 상기 광원 램프 유닛의 근방에서 상기 외장 케이스 내에서의 배기를 행하는 배기팬을 갖는 것이 바람직하고, 이것에 의해, 통풍로에서 배출된 공기를 포함하는 외장 케이스 내의 공기를 광원 램프 유닛 근방에 집합시키고 나서 외부로 배출할 수 있기 때문에, 고온이 되는 광원 램프 유닛을 확실하게 냉각할 수 있다.
이상에서, 냉각용 공기 도입 수단은 냉각용 공기 도입구 및 통풍로의 입구를 연결하는 덕트부(duct section)를 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 덕트부를 설치하면, 냉각용 공기 도입구로부터 들어가는 외기만을 통풍로에 도입할 수 있기 때문에, 외기보다도 고온인 외장 케이스내의 공기가 통풍로로 유입하는 것을 방지할 수 있으므로, 전원 유닛의 내부를 한층 더 효율 좋게 냉각할 수 있다.
또한, 냉각용 공기 도입 수단은 통풍로의 입구에 설치되어 외기를 흡인하는 흡기팬을 포함하는 것이 바람직하고, 이것에 의해, 다량의 외기를 통풍로에 안정하게 공급할 수 있기 때문에 전원 유닛을 효율 좋게 확실하게 냉각할 수 있다.
또한, 이 흡기팬을 상술한 덕트부와 접속하면, 외장 케이스의 개구부, 예를 들면, 투사 렌즈 유닛 및 외장 케이스 사이의 틈 등으로부터 이물질이 혼입된 외기를 외장 케이스내로 흡인하는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 따라서, 이물질이 광학계에 부착되는 것을 회피할 수 있기 때문에 표시 품위를 유지할 수 있고, 충분한 신뢰성을 확보할 수 있다.
이와 같이 흡기팬을 설치한 전원 유닛의 외장 케이스 내에서의 위치는 특별히 한정되지 않지만, 투사형 표시 장치에서는 외장 케이스 내의 한정된 공간에 광원 램프 유닛으로부터 투사 렌즈 유닛에 이르기까지의 광로를 확보하지 않으면 안된다. 이 때문에, 외장 케이스내에서 아무 것도 배치되지 않은 빈 공간에 흡기팬이 위치하도록 전원 유닛을 배치하고, 외장 케이스 내의 공간을 유용하게 이용하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 투사 렌즈 유닛은 그 선단부가 외장 케이스로부터 돌출하도록 배치되고, 전원 유닛은 흡기팬이 이 투사 렌즈 유닛의 기단부의 옆쪽에 위치하도록 배치되고, 냉각용 공기 도입구는 외장 케이스의 바닥벽(底壁) 중, 투사 렌즈 유닛의 아래쪽 영역을 포함하는 영역에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
광학 유닛에서는, 일반적으로, 투사 렌즈 유닛을 광원 램프 유닛이나 각종 광학 소자 등으로부터 돌출되도록 배치하고, 광학 소자 등에 의해 합성한 빛을 투사 렌즈의 기단부에서 입사되도록 하고 있다. 이 때문에, 투사 렌즈 유닛을 그 선단부가 외장 케이스로부터 돌출되도록 배치하면, 그 기단부의 옆쪽에는 쓸데없는 공간이 생긴다.
본 발명에서는, 전원 유닛은 그 통풍로의 입구에 설치한 흡기팬이 투사 렌즈 유닛의 기단부의 옆쪽에 위치하도록 배치되어 있기 때문에, 외장 케이스내의 공간을 유용하게 이용할 수 있으므로, 장치의 소형화를 방해하지 않는다.
또한, 냉각용 공기 도입구는 투사 렌즈 유닛의 아래쪽 영역에 형성되어 있기 때문에, 상술한 덕트부를 배치하는데 있어서도, 외장 케이스 내에서, 투사 렌즈 유닛의 아래쪽으로부터 그 기단부의 옆쪽까지 쓸데없는 공간에 설치할 수 있으므로 외장 케이스 내의 공간을 유효하게 이용할 수 있다.
한편, 본 발명은 광원 램프 유닛으로부터 출사된 광속을 광학적으로 처리하여 화상 정보에 대응한 광학상을 형성하고, 이 광학상을 투사 렌즈 유닛에 의해 투사면상에 확대 투사하는 광학 유닛과, 전원 유닛과, 이것들의 광학 유닛 및 전원 유닛을 수납하는 외장 케이스와, 광원 램프 유닛 근방에서 외장 케이스 내에서의 배기를 행하는 배기팬을 구비한 투사형 표시 장치에 있어서, 광학 유닛은, 광원 램프 유닛의 출사면에 대향 배치되고 또한 광원 램프 유닛으로부터 출사된 광속을 2 종류의 직선 편광 성분으로 분리하여 이것들의 직선 편광 성분의 편광 방향을 가지런히 하는 편광 변환 소자를 구비하고, 외장 케이스 내에는, 편광 변환 소자의 광 입사면 및 광 출사면 중 적어도 한쪽을 따라서 냉각용 공기를 유통시키기 위한 통풍로가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 편광 변환 소자의 광 입사면 및 광 출사면 중 적어도 한쪽을 따라서 냉각용 공기를 유통시키기 위한 통풍로가 설치되어 있기 때문에, 장치의 구조 등에 관계되지 않고, 편광 변환 소자 주변에 냉각용 공기를 확실하게 유통시킬 수 있으므로 충분한 냉각 효과가 얻어진다.
이 경우, 편광 변환 소자의 광 입사면 및 광 출사면 중 적어도 한쪽을 따라서 유통한 냉각용 공기를 광원 램프 유닛쪽으로 유도하기 때문에 가이드가 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성하면, 편광 변환 소자를 냉각한 후의 냉각용 공기를 가이드에 의해 광원 램프 유닛쪽으로 유도할 수 있기 때문에, 광원 램프 유닛을 효율 좋게 냉각할 수 있다. 따라서, 램프 수명이 연장되기 때문에 높은 신뢰성이 얻어지고, 광원 램프의 교환 빈도가 낮게 되는 만큼 사용이 편리해진다.
이상에서, 상기 외장 케이스에는, 주 전원을 온·오프하기 위한 메인 스위치를 포함하는 복수의 스위치를 구비한 조작부가 설치되고, 메인 스위치와, 이 메인 스위치에 인접한 스위치 사이에는 해당 메인 스위치보다도 돌출한 돌출부가 설치되어 있는 것이 바람직하고, 이것에 의해, 스위치의 오조작을 방지할 수 있어, 편리하다.
또한, 이 돌출부는 메인 스위치의 주변을 따라서 설치되어 있는 것이 바람직하고, 이것에 의해, 메인 스위치에 부주의하게 접촉하는 것을 회피할 수 있기 때문에, 사용중의 오조작을 확실하게 방지할 수 있다.
이상에서, 광학 유닛의 위에는 회로 기판이 배치되고, 이 회로 기판에서의 광원 램프 유닛 근방에는 온도 센서가 탑재되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성하면, 광원 램프 유닛의 온도를 감시할 수 있음과 동시에, 온도 센서를 회로 기판에 바로 탑재하고 있기 때문에, 이를 위한 배선을 생략할 수 있다.
도면을 참조하여, 본 발명의 대표적인 제 1 실시예를 설명한다.
〈전체 구성〉
도 1(A),(B)는, 각각 본 실시예의 투사형 표시 장치의 정면도, 배면도이다. 도 2(A),(B)는, 각각 본 실시예의 투사형 표시 장치의 평면도, 저면도이다.
상기 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예와 관계되는 투사형 표시장치(1)는 직방체 형상을 한 외장 케이스(2)를 가지고 있다. 외장 케이스(2)는, 기본적으로, 상부 케이스(3)와, 하부 케이스(4)로 구성되어 있다.
외장 케이스(2)의 후벽(後壁)에는 외부 전력 공급용 AC 인렛(inlet)(36)이나 각종 입출력 단자군(50)이 배치되어 있다. 따라서, 이용자가 통상, 위치하는 장치 측면부에 신호 케이블 등이 배치되지 않기 때문에 사용이 편리하다.
〈외장 케이스의 구조〉
외장 케이스(2)의 상부 케이스(3)는, 장방형의 상벽(上壁)(3a)과, 그 사방의 근처에서 거의 수직으로 아래쪽으로 연장되어 있는 좌우의 측벽(3b, 3c), 전벽(前壁)(3d), 및 후벽(後壁)(3e)에 형성되어 있다. 하부 케이스(4)는, 장방형의 바닥벽(4a)과, 그 사방의 근처에서 거의 수직으로 기립(起立)하고 있는 좌우의 측벽(4b, 4c), 전벽(4d), 및 후벽(4e)에 형성되어 있다.
상부 케이스(3) 및 하부 케이스(4)는 전방에서 보아 중앙 부분에서 약간 왼쪽 부분이 움푹 패여 있고, 거기에 형성된 원형의 개구에서 투사 렌즈 유닛(6)의 전단측 부분이 장치 전방측으로 연장되고 있고, 투사 렌즈 유닛(6)의 선단부는, 외장 케이스(2) 전면으로부터 돌출하고 있다.
이 돌출 부분 중 줌 렌즈를 유지하고 있는 줌링(61)에는 그 축선 방향으로 연장되는 1 조의 노브(knob) 등의 돌기(610)가 형성되어 있다. 이 때문에, 손으로 탐색하여 줌링(61)과 포커스링(62)을 판별할 수 있고, 또한, 이것을 돌리는 데 편리하다. 이러한 돌기(610)는 포커스링(62)의 움직임을 방해하지 않는 위치이면 포커스링(62)쪽으로 형성하여도 좋다.
도 1(A)에 나타낸 바와 같이, 장치 전면을 규정하고 있는 상부 케이스(3)의 전벽(3d) 중 투사 렌즈 유닛(6)의 우측 위치에는 수광창(35)이 설치되어 있다. 이 수광창(35)은 도시하지 않은 리모트 컨트롤러로부터 제어광을 받기 위한 것이다.
상부 케이스(3)의 상벽(3a)의 전방측의 중앙 부분에는 도 2(A)에 나타낸 바와 같이, 내장 스피커(도시하지 않음)에 대응한 위치에 다수의 연통 구멍(25)이 형성되어 있다.
또한, 상벽(3a)의 전방측의 중앙 부분에는 조작부로서의 조작 스위치(26)가 설치되어 있다. 이 조작 스위치(26)에 형성되어 있는 각 스위치군 중 주전원의 온 오프를 행하기 위한 메인 스위치(261)와, 이 메인 스위치(261)에 인접하는 다른 스위치(263) 사이에는, 메인 스위치(261)보다도 돌출된 돌출부(262)가 형성되어 있다. 이 돌출부(262)는 평면에서 보아 원형상으로 형성된 메인 스위치(261)의 주변을 따라서 원호상으로 형성되고, 구체적으로는, 메인 스위치(261)의 주변 전체에서 90° 의 각도 범위로 설치되어 있다. 이 원호상의 돌출부(262)는 메인 스위치(261)의 상단면보다도 위쪽으로 돌출하고 있기 때문에 다른 스위치(263)가 닿을 때에 잘못하여 메인 스위치(261)를 눌러 버리는 일이 없어, 오조작을 확실하게 방지할 수 있다.
한편, 하부 케이스(4)의 바닥벽(4a)의 후단의 중앙에는 푸트(foot)(31C)가 배치되고, 전단의 좌우에는 푸트(31R, 31L)가 배치되어 있다. 이 푸트 중, 좌우의 푸트(31R, 31L)는 그것을 돌림으로써 푸트 높이, 즉, 바닥벽(4a)에서의 돌출 길이를 조정할 수 있다.
〈장치 본체의 내부 구조〉
도 3에는 투사형 표시 장치(1)의 외장 케이스(2)의 내부에서 각 구성 부분의 배치를 나타내고 있다. 외장 케이스(2)의 내부에는, 상술한 투사 렌즈 유닛(6)을 포함하는 광학 유닛(10) 및 전원 유닛(7)이 병설되고, 광학 유닛(10)의 위에는 장치 구동 제어용의 제어 기판(13) 및 비디오 기판(11)이 적층 배치되어 있다.
〈광학 유닛〉
광학 유닛(10)은 광원 램프(81; 도 4 참조)를 하우징(802) 내에 수납한 광원 램프 유닛(8)과, 이 광원 램프 유닛(8)으로부터 출사된 광속을 광학적으로 처리하여 화상 정보에 대응한 광학상을 형성하는 광학 렌즈 유닛(9)과, 이 광학상을 투사면상에 확대 투사하는 투사 렌즈 유닛(6)을 포함하여 구성되어 있다. 이 광학 유닛(10)은, 외장 케이스(2)의 내부 공간에서, 뒤쪽에서 보면 오른쪽 반 이상을 점유하고 있다.
〈광학 렌즈 유닛〉
광학 렌즈 유닛(9)은 후술하는 각종 광학 소자를 내장한 상자형상의 상하의 라이트 가이드(901, 902)에 프리즘 유닛(910)을 설치한 구조를 구비하고 있다. 이 위 라이트 가이드(901) 및 아래 라이트 가이드(902)는, 각각, 도 1 및 도 2에 나타낸 상부 케이스(3) 및 하부 케이스(4) 측에 고정 나사에 의해 고정되어 있다.
라이트 가이드(901, 902)의 앞쪽의 중앙 부분에는, 평면에서 보아 직사각형의 노치(9001)가 형성되고, 이 노치(9001)에 프리즘 유닛(910)이 설치되어 있다.
프리즘 유닛(910)은 마그네슘이나 알루미늄의 다이캐스트판인 두꺼운 헤드판(903)에 설치되고, 이 헤드판(903)을 통해 라이트 가이드(901, 902)에 고정되어 있다.
헤드판(903)은 장치의 폭 방향을 향하여 수직인 자세로 연장되는 수직벽(91)과, 이 수직벽(91)의 하단에서 수평으로 연장되는 바닥벽(92; 도 7 참조)으로 기본적으로 거의 L 자형으로 구성되고, 이 바닥벽(92)상에 프리즘 유닛(910)이 고정되어 있다. 수직벽(91)의 중앙 부분에는 프리즘 유닛(910)으로부터의 출사광이 통과하기 위한 직사각형의 개구(도시생략)가 형성되고, 이 개구에 투사 렌즈 유닛(6)의 기단부가 고정되어 있다. 이와 같이, 강성이 높은 수직벽(91)을 사이에 두고, 위치 맞춤한 상태로, 프리즘 유닛(910) 및 투사 렌즈 유닛(6)이 광학 렌즈 유닛(9)에 고정되기 때문에, 이것들의 일체성은 높고, 충격력 등이 작용하더라도, 상호 위치 어긋남이 발생할 우려는 극히 적은 이점이 있다.
이 투사 렌즈 유닛(6)의 기단부는 광학 렌즈 유닛(9)의 앞쪽의 중앙에 위치하여, 그 기단부의 옆쪽, 즉 헤드판(903)과 외장 케이스(2)의 전벽(3d, 4d) 사이에는 투사 렌즈 유닛(6)의 외장 케이스(2)로부터의 돌출 길이에 따른 틈이 형성되어 있다.
이러한 광학 렌즈 유닛(9)의 후단부의 전원 유닛(7)측의 각부는 평면에서 보아 움푹 패인 부분으로 되고, 이 움푹 패인 부분에 광원 램프 유닛(8)이 설치되어 있다. 즉, 광원 램프 유닛(8)은 외장 케이스(2)내에서 전원 유닛(7)의 후단부 및 광학 렌즈 유닛(9)의 움푹 패인 부분으로 구성되는 거의 직사각형의 영역에 배치되어 있다.
여기에서, 하부 케이스(4)의 바닥벽(4a)에는 광원 램프 유닛(8)에 대응하는 위치에 램프 교환 덮개(27)가 나사멈춤 고정되어 있고, 나사를 느슨하게 하여 덮개(27)를 떼는 것에 의해 내장의 광원 램프 유닛(8)을 교환할 수 있도록 되어 있다.
〈기판〉
광학 유닛(10)(광학 렌즈 유닛(9))의 상면측에는 장치 구동 제어용의 제어 기판(13)이 나사멈춤 고정되고, 그 상면측에는 이것과 평행하게 비디오 신호 처리회로가 탑재된 비디오 기판(11)이 배치되어 있다.
제어 기판(13)에 관하여는 광학 유닛(10)의 상면측에 나사멈춤 고정되어 있기 때문에 제어 기판(13)을 광학 유닛(10)에 고정한 상태로 OEM 등으로 생산할 때에는, 모든 조립이 완료하기 전이라도 외부 전력 공급만 되면 제어 기판(13)이나 광학 유닛(10)을 시험용으로 구동할 수 있다. 이 제어 기판(13)의 프리즘 유닛(910)에 대응한 부분, 즉, 프리즘 유닛(910)과 겹치는 부분에는 노치(130)가 형성되어 있다.
또한, 각 기판(11, 13) 사이의 전기적 접속은 커넥터(114, 116)에 의해서 행하여진다.
〈전원 유닛〉
전원 유닛(7)은, 표시 장치(1)를 뒤쪽에서 보아, 외장 케이스(2)의 내부의 좌단, 즉, 광학 유닛(10)의 좌측에 배치되어 있다.
이 전원 유닛(7)은 외장 케이스(2)와 광학 유닛(10)의 틈 형상에 맞춰서 장치 뒤쪽에서 장치 앞쪽을 향하여 배치된 본체 부분(71)과, 본체 부분(71)의 앞쪽 단부에서 굴곡하는 연장 설치 부분(72)으로 이루어지는 L자 형상을 구비하고, 이 연장 설치 부분(72)은 투사 렌즈 유닛(6)의 기단부의 옆쪽에 위치하고 있다.
이와 같이, 전원 유닛(7)은 외장 케이스(2)의 전단 부분으로부터 투사 렌즈 유닛(6)의 돌출 치수를 짧게 하면 할수록 넓게 공간이 생기는 투사 렌즈 유닛(6)의 기단부의 옆쪽 위치의 틈을 연장 설치 부분(72)이 메우는 구조로 되어 있다. 따라서, 외장 케이스(2)의 내부를 유효하게 이용할 수 있기 때문에, 투사형 표시 장치(1)의 소형화를 도모할 수 있다.
전원 유닛(7)은 금속제의 L자 형상의 실드 케이스(70)에 각종의 전자 부품을 내장한 구조로 되고, 이것에 사용하는 실드 케이스(70)는 전원 유닛(7)의 내부에 냉각용 공기가 흐를 때의 통풍로를 구성하고 있다. 또한, 실드 케이스(70)는 전원 유닛(7)에서 발생하는 전기적, 자기적 노이즈가 외부로 새어 나가는 것을 방지함과 동시에, 전원 유닛(7)으로 이끌어온 AC 입력 라인이나 출력선 등을 덮고, 그것으로부터 발생하는 노이즈를 차단하고 있다.
이러한 실드 케이스(70)의 내부에는, 도시하지 않지만, 일차측 액티브 필터, 파워 서플라이 및 밸러스트 등이 수납되고, 이들은 각종의 소자를 회로 기판에 탑재한 구조를 가지고 있다. 구체적으로는, 일차측 액티브 필터의 회로 기판에는 발신용 FET 등의 소자가 탑재되고, 파워 서플라이의 기판에는 정류용 다이오드 브릿지, D/D 컨버터용 발진 트랜지스터 및 D/D 컨버터용 3단자 레귤레이터 등이 탑재되고, 밸러스트의 회로 기판에는 초퍼 회로용 드라이브 FET 및 초퍼 회로용 역류 방지용 다이오드 등이 탑재되어 있다. 이 소자는 발열원이 되기 때문에, 히트 싱크를 고정하여 방열시키는 것으로 냉각 효율을 높이도록 하고 있다.
또한, 외장 케이스(2)의 내부는, 쓸데없는 틈이 발생하지 않도록 각종 광학 부품이 치밀하게 배치되어 있으므로 금속제의 통상의 섀시를 외장 케이스(2)의 전체에 배치하는 것은 곤란하다. 그리하여, 시트형상의 실드재(도시하지 않음)를 씌움과 동시에, 필요한 장소에서 구부리면, 쓸데없는 틈을 발생시키는 일없이 전체를 덮을 수 있다.
〈광학계〉
도 4를 참조하여, 광학 유닛(10)에 설치되어 있는 광학계에 대하여 설명한다. 본 실시예의 광학계는 광원 램프 유닛(8)과, 인테그레이터 렌즈(integrator lens)(921, 922) 및 편광 변환 소자(920)를 포함하는 조명 광학계(923)와, 이 조명 광학계(923)로부터 출사되는 광속(W)을 빨강, 초록, 파랑의 각 색 광속 R, G, B로 분리하는 색 분리 광학계(924)와, 각 색 광속을 변조하는 변조계(라이트 밸브)로서 3매의 액정 라이트 밸브(925R, 925G, 925B)와, 변조된 색 광속을 재합성하는 색 합성 광학계로서의 프리즘 유닛(910)과, 합성된 광속을 스크린상에 확대 투사하는 투사 렌즈 유닛(6)으로 구성된다.
광원 램프 유닛(8)의 광원 램프(81)는 할로겐 램프 등의 램프 본체(805)와, 리플렉터(806)와, 리플렉터(reflector)(806)의 전면부에 붙여진 글라스면(807)을 구비하고, 해당 글라스면(807)이 노출하도록 하우징(802; 도 3 및 도 8 참조)에 수납되어 있다. 이 광원 램프(81)는 램프 본체(805)로부터의 빛을 글라스면(807)을 통해서 광학 렌즈 유닛(9)의 인테그레이터 렌즈(921)를 향하여 장치(1)의 전후 방향과 직교하는 방향으로 출사하게 되어 있다.
또한, 광원 램프(81)로서는 할로겐 램프, 메탈 할라이드(metal halide) 램프, 크세논 램프 등을 사용할 수 있다.
조명 광학계(923)는, 미소 렌즈가 매트릭스 형상으로 배치된 두장의 인테그레이터 렌즈(921, 922)와, 이 인테그레이터 렌즈(921, 922)와 거의 평행하게 배치된 편광 변환 소자(920)와, 이 편광 변환 소자(920)와 거의 직교하도록 배치된 집광 렌즈(930)를 포함하여 구성되어 있다. 이 집광 렌즈(930)의 전단, 즉, 편광 변환 소자(920) 및 집광 렌즈(930) 사이에는 반사 미러(931)가 배치되고, 광원 램프(81)로부터의 출사광의 중심 광축(1a)을 장치 앞방향을 향하여 직각으로 구부리도록 하고 있다.
인테그레이터 렌즈(921)는 광원 램프 유닛(8)으로부터 출사된 광속을 복수의 부분 광으로 분할하고, 각 부분 광을 인테그레이터 렌즈(922) 근방에서 집광시킨다.
인테그레이터 렌즈(922)는 인테그레이터 렌즈(921)로부터 출사된 각 부분 광속의 중심 광로를 광축(1a)에 대하여 평행하게 가지런히 하는 기능을 가지고 있다. 광원 램프 유닛(8)으로부터 출사되는 광속이 광축(1a)에 완전히 평행한 빛인 경우에는 인테그레이터 렌즈(921)로부터 출사되는 부분 광속도 그 중심 광로가 광축(1a)에 평행하게 되기 때문에 광원 램프 유닛(8)으로부터 출사되는 광속의 평행도가 높은 경우에는 인테그레이터 렌즈(922)를 생략해도 좋다.
집광 렌즈(930)는 각 부분 광속을 라이트 밸브(925R, 925G, 925B) 상에 중첩시키는 기능을 가지고 있다.
이와 같이, 본 실시예의 투사형 표시 장치(1)에서는 광원 램프 유닛(8)으로부터 출사된 광속을 인테그레이터 렌즈(921)에 의해서 복수의 부분 광속으로 분할하고, 각각의 부분 광속을 집광 렌즈(930)에 의해서 액정 라이트 밸브(925R, 925G, 925B) 상에 중첩시키도록 하고 있기 때문에, 액정 라이트 밸브(925R, 925G, 925B)를 거의 균일한 조도의 빛으로 조명할 수 있고, 따라서, 조도 얼룩이 적은 화상을 얻을 수 있다.
편광 변환 소자(920)는 편광 분리막과 λ /2 위상차판과의 집합체에 의해서 입사광을 P 편광과 S 편광으로 분리한 후, S 편광에 나란하게 하는 것이다. 즉, 도 5에 나타낸 바와 같이, 편광 변환 소자(920)는 편광 빔 분할기 어레이(9201)와, 선택 위상차판(9202)을 구비하고 있다. 편광 빔 분할기 어레이(9201)는 각각 단면이 평행 사변형의 기둥형상의 복수의 투광성 판재(9203)가 교대로 붙여 합쳐지는 형상을 가지고 있다. 투광성 판재(9203)의 계면에는 편광 분리막(9204)과 반사막(9205)이 교대로 형성되어 있다. 또한, 이 편광 빔 분할기 어레이(9201)는 편광 분리막(9204)과 반사막(9205)이 교대로 배치되도록 이것들의 막이 형성된 복수매의 판 글라스를 붙여 합쳐서 소정의 각도로 비스듬히 절단함으로써 제작된다.
인테그레이터 렌즈(921, 922; 도 4 참조)를 통과한 랜덤한 편광 방향을 가지는 빛은 편광 분리막(9204)에서 s 편광 광과 p 편광 광으로 분리된다. s 편광 광은, 편광 분리막(9204)에 의해서 거의 수직으로 반사되고, 반사막(9205)에 의해서 또한 수직으로 반사되고 나서 출사된다. 한편, p 편광 광은 편광 분리막(9204)을 그대로 투과한다. 선택 위상차판(9202)은 편광 분리막(9204)을 통과하는 빛의 출사면 부분에 λ /2 위상차층(9206)이 형성되어 있고, 반사막(9205)에서 반사된 빛의 출사면 부분은 λ /2 위상차층이 형성되어 있지 않은 광학 소자이다. 따라서, 편광 분리막(9204)을 투과한 p 편광 광은 λ /2 위상차층(9206)에 의해서 s 편광 광으로 변환되어 출사한다. 이 결과, 편광 변환 소자(920)에 입사한 랜덤한 편광 방향을 가지는 광속은 대개 s 편광 광이 되어 출사한다.
이와 같이 S 편광만을 이용할 수 있도록 하면 P 편광 및 S 편광이 혼재하고 있는 랜덤 편광을 그대로 이용하는 경우와 비교하여, 후술하는 색 분리 광학계(924)의 다이클로익 미러(941, 942; 도 4 참조)에서 색 분리성이 개선된다. 또한, 미러를 사용하여 광속을 반사하고 있지만, S 편광은 P 편광과 비교하여 반사율이 좋기 때문에, 광량 손실 등을 억제할 수 있다는 이점도 있다.
다시, 도 4로 되돌아가 설명한다. 색 분리 광학계(924)는 파랑 초록 반사 다이클로익 미러(941)와, 초록 반사 다이클로익 미러(942)와, 반사 미러(943)로 구성된다.
이러한 색 분리 광학계(924)에서는 광속(W)은 우선 파랑 초록 반사 다이클로익 미러(941)에서 거기에 포함되어 있는 적색 광속(R)이 통과하여 후방의 반사 미러(943)에서 직각으로 반사되어 적색광의 출사부(944)로부터 프리즘 유닛(910) 측으로 출사된다.
한편, 광속(W)에 포함되는 청색 광속(B) 및 녹색 광속(G)은 파랑 초록 반사 다이클로익 미러(941)에서 직각으로 반사되어, 초록 반사 다이클로익 미러(942) 측을 향하고, 초록 반사 다이클로익 미러(942)에서, 녹색 광속(G)만이 직각으로 반사되어, 녹색 광속의 출사부(945)로부터 프리즘 유닛(910) 측으로 출사된다. 이 초록 반사 다이클로익 미러(942)를 통과한 청색 광속(B)은 도광계(927)를 통해 청색 광속의 출사부(946)로부터 프리즘 유닛(910) 측으로 출사된다.
이 도광계(927)는 청색 광속(B)을 대응하는 액정 라이트 밸브(925B)로 유도하기 위한 것이고, 입사측 반사 미러(971)와, 출사측 반사 미러(972)와, 이것들의 사이에 배치한 중간 렌즈(973)와, 입사측 반사 미러(971)의 전단에 배치한 집광 렌즈(976)로 구성된다. 조명 광학계(923)로부터 각 색 광속 R, G, B의 출사부(944, 945, 946)까지의 거리는 청색 광속(B)인 경우가 가장 커지지만 이러한 도광계(927)를 배치함에 의해 빛의 손실을 방지하도록 하고 있다.
색 분리 광학계(924)의 적색 광속(R) 및 녹색 광속(G)의 각 출사부(944, 945)에는 각각 집광 렌즈(951, 952)가 배치되어 있다. 따라서, 각 출사부(944, 945)로부터 각각 출사한 적색 광속(R) 및 녹색 광속(G)은 이것들의 집광 렌즈(951, 952)에 입사하여 평행화된다.
이와 같이 평행화된 적색 광속(R) 및 녹색 광속(G)은, 각각, 각 액정 라이트밸브(925R, 925G)에 대하여 배치된 편광판(981, 982)을 통해 액정 라이트 밸브(925R, 925G)에 입사하여 변조되고, 각 색광에 대응한 화상 정보가 부가된다. 즉, 이것들의 라이트 밸브(925R, 925G)는 도시하지 않은 구동 수단에 의해서 화상 정보에 따라서 스위칭 제어되고, 이것에 의해, 여기를 통과하는 각 색광의 변조가 행하여진다.
이 광속(R,G)과 같이, 도광계(927)를 통과한 청색 광속(B)은 해당 청색 광속(B)의 출사부(946)에 배치된 집광 렌즈(953)에 입사하여 평행화되고, 액정 라이트 밸브(925B)에 대하여 배치된 편광판(983)을 통하여 액정 라이트 밸브(925B)에 입사하고, 여기에서, 상술한 적색 광속(R) 및 녹색 광속(G)과 같이 화상 정보에 따라서 변조가 행해진다.
또한, 액정 라이트 밸브(925 R, G, B)로서는, 예를 들면, 폴리실리콘 TFT를 스위칭 소자로서 사용한 것을 사용할 수 있다.
다음에, 각 액정 패널(925 R, G, B)을 통하여 변조된 각 색 광속은 상술한 바와 같이 다이클로익 프리즘으로 이루어지는 프리즘 유닛(910)에 입사하고 재합성된다. 여기에서 재합성된 컬러 영상은 투사 렌즈 유닛(6)을 통해 소정의 위치에 있는 투사면으로서의 스크린 위에 확대 투사된다.
본 실시예의 광학 유닛(10)에서는 이 조명 광학계(923), 색 분리 광학계(924), 액정 라이트 밸브(925R, 925G, 925B), 편광판(981 내지 983) 및 도광계(927)는 상술한 라이트 가이드(901, 902; 도 3 참조) 안에 광축을 합친 상태로 위치 결정 고정되어 있다.
이와 같이 구성된 본 실시예에서는, 광원 램프 유닛(8)으로부터 출사된 광속은 반사 미러(931)에 의해서 반사되어 큰 회전의 L자형의 광로를 진행하여 색 분리 광학계(924)를 통해 프리즘 유닛(910)에 도달한다. 따라서, 각 광학 부품이 좁은 영역 내에 배치되어 있는 분할에는 광로를 최대한 길게 설정하고 있다. 그 때문에, F 값이 작은 렌즈를 사용하면서, 또한, 인테그레이터 렌즈(921, 922)나 편광 변환 소자(920)의 배치 위치를 충분히 확보하면서 광원 램프 유닛(8)으로부터 출사된 광속을 평행 광속으로서 액정 라이트 밸브(925R, 925G)에 도달시킬 수 있다. 또한, 인테그레이터 렌즈(921, 922)의 배치 영역을 충분히 널리 확보할 수 있는 만큼 그 분할 수를 늘릴 수 있다. 따라서, 인테그레이터 렌즈(921, 922)를 접근하여 배치할 수 있어 결과적으로는 소형화를 도모할 수 있다.
〈흡기구 및 흡기팬 등의 배치〉
하기에 본 실시예의 투사형 표시 장치(1)에서 냉각을 위한 구조를 도 3, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 본 실시예의 장치(1)에서는 외장 케이스(2)에 형성된 냉각용 공기 도입구(150)로부터 흡입된 외기(냉각용 공기)를 외장 케이스(2) 내에서 순환시켜, 외장 케이스(2) 후단면의 배기구(160)로부터 배출하는 것으로 케이스(2)내의 각 발열원을 냉각하도록 구성되어 있다.
즉, 냉각용 공기 도입구(150)(흡기구)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 외장 케이스(2)의 저면부가 되는 하부 케이스(4)의 바닥벽(4a)에 형성된 다수의 공기통(151)에 의해 구성되어 있다. 이 공기통(151)은 하부 케이스(4)의 바닥벽(4a)중 프리즘 유닛(910)의 아래쪽 영역(150A) 및 투사 렌즈 유닛(6)의 기단부의 아래쪽 영역(150B)에 걸쳐서 형성되어 있다.
이러한 공기통(151)이 형성된 영역(150A, 150B) 전체에는, 하부 케이스(4)의 바닥벽(4a)의 아래쪽으로부터 스폰지상의 에어 필터(241)가 씌워지고, 이 에어 필터(241)는 하부 케이스(4)의 바닥벽(4a)에 나사멈춤 고정된 에어 필터 커버(23)에 의해서 유지되어 있다. 이 에어 필터 커버(23)에도 다수의 공기통(231)이 형성되어 있다. 이와 같이, 에어 필터(241)는 바닥벽(4a)에서 광학 렌즈 유닛(9)의 배치 영역(150A) 및 투사 렌즈 유닛(6)의 아래쪽 영역(150B)의 쌍방에 적재되어 설치되어 있기 때문에 그곳은 1매의 에어 필터(241)로 충분하다. 그 때문에, 에어 필터(241)를 교환하는 시간이 감소하는 만큼 사용이 편리해진다. 또한, 방진이라는 면에서 신뢰성이 높다.
이러한 냉각용 공기 도입구(150)의 후반분, 즉, 프리즘 유닛(910)의 아래쪽 영역(150A)에는 냉각용의 흡기팬(15)이 설치되어 있다. 이 흡기팬(15)은 도 7에 나타낸 바와 같이, 프리즘 유닛(910)을 탑재한 상기 헤드판(903)의 바닥벽(92)의 하면에 고정되어 있다. 이 헤드판(903)의 바닥벽(92)에는 흡인한 냉각용 공기를 유통시키기 위한 공기통(도시생략)이 형성되어 있다.
또한, 냉각용 공기 도입구(150)의 전반분이 되는 투사 렌즈 유닛(6)의 아래쪽 영역(150B)은 투사 렌즈 유닛(6)의 기단부의 옆쪽에 위치하는 전원 유닛(7)의 연장 설치 부분(72) 근방에 형성된다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 이 연장 설치 부분(72)의 단부가 되는 실드 케이스(70)의 투사 렌즈 유닛(6) 측의 단면은 케이스(70)내에 형성된 통풍로의 입구로 되고, 본체 부분(71)의 후단부가 되는 실드 케이스(70)의 단면은 통풍로의 출구로 되어 있다.
통풍로의 입구에는, 냉각용 공기 도입 수단으로서의 보조 냉각팬(17; 전원 유닛(7)내에 냉각용 공기를 흡인하기 위한 흡기팬)이 설치되고, 실드 케이스(70) 앞부분의 입구에서 통풍로로 공기를 받아들여, 케이스(70) 뒷부분의 출구에서 통풍로의 공기를 배기하게 되어 있다.
이 보조 냉각팬(17)과, 투사 렌즈 유닛(6)의 아래쪽 영역(150B)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 공기 통로를 구획 형성하는 덕트부인 덕트 커버(170; 냉각용 공기 도입 수단)에 접속되고, 냉각용 공기 도입구(150)로부터 외기를 직접 전원 유닛(7) 내로 흡인하게 되어 있다.
한편, 장치 후단측, 구체적으로, 전원 유닛(7) 및 광원 램프 유닛(8)의 후방에는 배기팬(16)을 구비한 배기구(160)가 설치되어 있다. 이와 같이 배기구(160)를 장치 후단부에 설치하면, 통상, 이용자가 위치하는 장치 측면부에서 배기되지 않기 때문에 장치(1)의 사용이 편리하여 좋다. 배기팬(16)은 광원 램프 유닛(8)의 하우징(802)의 후측면에 형성된 개구를 덮도록 해당 하우징(802)에 설치되고, 하우징(802) 내부를 통하여 외장 케이스(2) 내의 공기를 배출하도록 구성되어 있다.
〈냉각용 공기의 흐름〉
이와 같이 구성된 투사형 표시 장치(1)에서는 프리즘 유닛(910)의 아래쪽 위치에는 냉각용의 흡기팬(15)을 구비하는 냉각용 공기 도입구(150)가 설치되고, 또한, 프리즘 유닛(910)은 투사 렌즈 유닛(6)에 면하는 전측면 이외의 측면이 소정의 틈을 사이를 두고 액정 라이트 밸브(925R, 925G, 925B) 등으로 둘러싸고 있다. 더욱이, 광학 유닛(10)의 상면측에 씌워진 제어 기판(13) 중 프리즘 유닛(910)에 대응하는 부분은 노치(130)로 되어 있고, 그 위쪽에 비디오 기판(11)이 덮여 있는 상태에 있다. 그 때문에, 냉각용 공기 도입구(150)로부터 받아들인 공기는 배기팬(16)으로 흡인되어 도 7 중 화살표(A1)로 나타낸 바와 같이 프리즘 유닛(910)의 각 단면을 따라서 상승하고 있고, 프리즘 유닛(910), 액정 라이트 밸브(925R, 925G, 925B) 및 편광판(981 내지 983)을 냉각한다. 프리즘 유닛(910)의 위쪽으로 빠진 냉각용 공기는 도 6 및 도 7 중 화살표(A2)로 나타낸 바와 같이, 배기팬(16)에 흡인되어 비디오 기판(11)과 제어 기판(13) 사이를 통하여 광원 램프 유닛(8)쪽으로 흘러 광원 램프 유닛(8)을 냉각한 후, 배기구(160)로부터 배출된다. 따라서, 외장 케이스(2)의 저면부에서 받아들인 냉각용 공기로 기판(11, 13)상의 회로를 냉각하는 공기 통로를 구성할 수 있다. 더욱이, 기판(11, 13)을 냉각한 후, 가장 고온이 되는 광원 램프 유닛(8)을 냉각하기 때문에 냉각 효율이 높다.
이와 같이, 외장 케이스(2)의 저면부에 설치한 냉각용 공기 도입구(150)로부터 받아들인 냉각용 공기로 적어도 프리즘 유닛(910), 액정 라이트 밸브(925R, 925G, 925B), 편광판(981, 982, 983) 및 광원 램프 유닛(8)을 냉각할 수 있기 때문에, 각 부품을 좁은 영역내에 배치한 경우라도 효율이 좋게 냉각할 수 있어 신뢰성이 향상한다.
또한, 냉각용 공기 도입구(150)로부터는 전원 유닛(7)에 설치한 보조 냉각팬(17)에 의해서도 냉각용 공기(외기)가 흡입되고, 이 공기는 도 6 중 화살표(A3)로 나타낸 바와 같이, 덕트 커버(170)를 통하여 전원 유닛(7)내, 즉, 실드 케이스(70) 내의 통풍로로 끌어들인다. 그리하여, 냉각용 공기는 배기팬(16)으로 흡인되면서 연장 설치 부분(72)으로부터 본체 부분(71)을 향하여 전원 유닛(7)의 내부를 냉각하면서 빠져나가 배기구(160)로부터 외부로 배출된다.
이 전원 유닛(7)에서는 소자에 설치한 히트 싱크가 고온이 되기 때문에, 이 히트 싱크를 냉각할 필요가 생기지만 냉각용 공기 도입구(150)로부터 받아들인 냉각용 공기(외기)를 직접 실드 케이스(70)내의 통풍로에 도입하기 때문에 히트 싱크를 효율 좋게 확실하게 냉각할 수 있다. 즉, 외기를 전원 유닛(7)에 직접 공급하기 때문에, 외장 케이스(2) 내의 공기, 즉, 전원 유닛(7) 이외의 부품을 냉각한 후의 공기를 전원 유닛(7)에 도입하는 것보다도 저온인 냉각용 공기를 전원 유닛(7)으로 공급할 수 있으므로 히트 싱크로부터 열을 효율 좋게 빼앗을 수 있다.
특히, 보조 냉각팬(17)과 냉각용 공기 도입구(150)의 전반분과는 덕트 커버(170)에 의해 연결되어 있기 때문에, 외장 케이스(2)의 외부의 저온인 외기만을 실드 케이스(70)내의 통풍로에 도입할 수 있으므로 전원 유닛(7)의 냉각 효율을 한층 더 높일 수 있다.
또한, 보조 냉각팬(17)을 사용하는 것으로 다량의 외기를 통풍로에 안정하게 공급할 수 있기 때문에 전원 유닛(7)을 효율 좋게 확실하게 냉각할 수 있다.
또한, 이 보조 냉각팬(17)은 덕트 커버(170)를 통해 냉각용 공기 도입구(150)에 접속되어 있기 때문에 팬(17)을 작동시키더라도 투사 렌즈 유닛(6) 및 외장 케이스(2) 사이의 틈 등으로부터 이물질이 혼입된 외기가 외장 케이스(2) 내로 흡인되는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 따라서, 이물질의 광학계에의 부착을 회피할 수 있기 때문에 표시의 품위를 유지할 수 있으므로 충분한 신뢰성을 확보할 수 있다.
여기에서, 도 3 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 제어 기판(13) 중 발열원이 되는 프리즘 유닛(910)이나 액정 라이트 밸브(925R, 925G, 925B)에 가까운 위치 및 발열원인 광원 램프 유닛(8)에 가까운 위치에는 각각 온도 센서(S1, S2)가 바로 탑재되어 있다. 이것에 의해, 이것들의 발열원을 통하여 발열한 공기의 온도를 측정할 수 있기 때문에, 정상이 아닌 온도 상승을 감시할 수 있다. 또한, 온도 센서(S1, S2)를 제어 기판(13) 상에 바로 탑재하고 있는 만큼 이를 위한 배선을 생략할 수 있다.
〈편광 변환 소자 등의 냉각〉
본 실시예의 광학 유닛(10)에서는 도 8에 나타낸 바와 같이, 인테그레이터 렌즈(921, 922) 및 편광 변환 소자(920) 사이에 각각 상하 방향으로 관통하는 통풍로로서의 틈이 확보되어 있다. 또한, 아래 라이트 가이드(902) 중 인테그레이터 렌즈(921, 922) 및 편광 변환 소자(920)의 아래쪽이 되는 영역에는 복수의 흡기구(909)가 형성되어 있다. 이것들의 틈 및 흡기구(909)에 의해, 인테그레이터 렌즈(921, 922) 및 편광 변환 소자(920)의 광 입사면 및 광 출사면 중 적어도 한쪽을 따라서 냉각용 공기를 유통시키기 위한 통풍로가 구성되어 있다.
또한, 인테그레이터 렌즈(921, 922) 및 편광 변환 소자(920)의 상방 위치에는, 이것들의 광학 소자의 광 입사면 및 광 출사면 중 적어도 한쪽을 따라서 유통하여 온 냉각용 공기를 광원 램프 유닛(8)의 하우징(802)에 설치된 후드(848)로 유도하기 위한 가이드판(89)이 배치되어 있다.
이 렌즈(921, 922) 및 편광 변환 소자(920) 등의 광학 소자의 냉각은 상술한 냉각용 공기 도입구(150)로부터 흡기팬(15)으로 흡입된 냉각용 공기에 의해 행해진다.
즉, 냉각용 공기 도입구(150)로부터 외장 케이스(2) 내로 들어간 냉각용 공기는 광원 램프 유닛(8)의 배후에 배치한 배기팬(16)으로 흡인되어 아래 라이트 가이드(902)의 흡기구(909)를 통하여 광학 렌즈 유닛(9)내에 흡입된다. 이 흡입된 냉각용 공기는 도 8 중 화살표(A7)로 나타낸 바와 같이, 인테그레이터 렌즈(921, 922) 및 편광 변환 소자(920)의 광 입사면 및 광 출사면 중 적어도 한쪽을 따라서 통풍로를 상승하여 상기 광학 소자를 냉각한다.
광학 소자 중, 특히, 편광 변환 소자(920)에서는 입사한 s 편광 광이 편광 분리막(9204) 및 반사막(9205; 도 5 참조)에서 약간 흡수되어 발열하기 때문에, 냉각의 필요성이 생긴다. 본 실시예의 장치(1)에서는 이 편광 변환 소자(920)를 따라서 냉각용 공기를 유통시키는 통풍로가 설치되어 있기 때문에 편광 변환 소자(920)를 확실하게 냉각할 수 있다.
이 편광 변환 소자(920) 및 인테그레이터 렌즈(921, 922)를 냉각하여 상승한 냉각용 공기는, 도 8 중 화살표(A8)로 도시한 바와 같이, 가이드판(89)을 따라서 하우징(802)의 후드(848)로 유도되고, 하우징(802)내에 도입되어 광원 램프(81)를 냉각한 후에 배기구(160)로부터 배출되게 된다.
따라서, 가이드판(89)에 의해 편광 변환 소자(920) 및 인테그레이터 렌즈(921, 922)를 냉각한 후의 냉각용 공기를 광원 램프 유닛(8)쪽으로 유도할 수 있기 때문에 고온이 되기 쉬운 광원 램프 유닛(8)을 효율 좋게 확실하게 냉각할 수 있다.
또한, 광학 렌즈 유닛(9)내에 들어간 냉각용 공기의 일부는 배기팬(16)에 흡인되어 그대로 광원 램프 유닛(8)을 향하고, 도 8 중 화살표(A9)에서 나타낸 바와 같이, 광원 램프(81)의 글라스면(807)을 따라서 상승하여, 해당 글라스면(807)을 냉각한다. 이와 같이 글라스면(807)을 냉각한 후의 공기는 하우징(802)의 후드(848)나, 광원 램프(81) 및 하우징(802) 사이의 틈을 통하여 하우징(802)내로 흡입되어 광원 램프(81)를 냉각하고, 그후, 배기구(160)로부터 배출된다.
그 때문에, 광원 램프(81)나 광학 소자에 대한 냉각 효율이 높기 때문에 높은 신뢰성이 얻어지는 데다가 광원 램프(81)의 교환 빈도가 적기 때문에 사용이 편리하다.
또한, 상술한 실시예에서는 전원 유닛(7)의 통풍로의 입구를 실드 케이스(70)의 투사 렌즈 유닛(6)측의 단면에 형성한 경우에 대하여 설명하였지만, 예를 들면, 통풍로의 입구는 실드 케이스의 투사면측의 전방 측면에 형성해도 좋다. 이 경우, 외장 케이스의 투사면측의 측면에 냉각용 공기 도입구를 설치하고, 이 냉각용 공기 도입구 및 통풍로의 입구를 직접 접속해도 좋다.
본 발명에 의하면 전원 유닛 내부에 설치한 통풍로에 외기를 직접 도입하는 냉각용 공기 도입 수단을 설치함으로써, 외장 케이스내의 공기보다도 저온인 외기에 의해서 전원 유닛의 내부를 냉각할 수 있으므로 전원 유닛의 냉각 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 외장 케이스 내에 편광 변환 소자를 따라서 냉각용 공기를 상승시키기 위한 통풍로를 설치함으로써, 투사형 표시 장치의 구조에 관계되지 않고, 편광 변환 소자 주변에 냉각용 공기를 확실하게 유통시킬 수 있으므로 충분한 냉각 효과가 얻어진다.
도 1(A), 1(B)은 본 발명에 따른 실시예의 투사형 표시 장치의 정면도 및 배면도.
도 2(A), 2(B)는 상기 실시예의 투사형 표시 장치의 평면도 및 저면도.
도 3은 상기 실시예의 광학계 및 전원 유닛 등의 배치를 나타내는 분해 사시도.
도 4는 상기 실시예의 광학계를 나타내는 설명도.
도 5(A), 5(B)는 상기 실시예의 편광 변환 소자를 나타내는 단면도 및 사시도.
도 6은 상기 실시예의 투사형 표시 장치에서 냉각용 공기 흐름을 나타내는 평단면도.
도 7은 상기 실시예의 투사형 표시 장치에서 냉각용 공기 흐름을 나타내는 단면도.
도 8은 상기 실시예의 투사형 표시 장치에서 냉각용 공기 흐름을 나타내는 단면도.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
1: 투사형 표시 장치 2: 외장 케이스
3: 상부 케이스 4: 하부 케이스
6: 투사 렌즈 유닛 7: 전원 유닛
8: 광원 램프 유닛 9: 광학 렌즈 유닛
10: 광학 유닛 15: 흡기팬
16: 배기팬 17: 보조 냉각팬(냉각용 공기 도입 수단)
23: 에어 필터 커버 26: 조작 스위치(조작부)
81: 광원 램프 802: 하우징
89: 가이드판(가이드) 150: 냉각용 공기 도입구
160: 배기구 170: 덕트 커버(냉각용 공기 도입 수단)
241: 에어 필터 261: 메인 스위치
262: 돌출부 901, 902: 라이트 가이드
909: 흡기구 910: 프리즘 유닛
920: 편광 변환 소자 923: 조명 광학계
924: 색 분리 광학계 925R, 925G, 925B: 액정 라이트 밸브
927: 도광계 S1, S2: 온도 센서

Claims (13)

  1. 광원 램프 유닛으로부터 출사된 광속을 광학적으로 처리하여 화상 정보에 대응한 광학상(光學像)을 형성하고, 이 광학상을 투사 렌즈 유닛에 의해 투사면상에 확대 투사하는 광학 유닛과, 전원 유닛과, 상기 광학 유닛 및 전원 유닛을 수납하는 외장 케이스를 구비한 투사형 표시 장치에 있어서,
    상기 전원 유닛의 내부에 설치된 냉각용 공기를 유통시키기 위한 통풍로와,
    상기 외장 케이스에 형성된 냉각용 공기 도입구와,
    상기 냉각용 공기 도입구로부터 상기 통풍로의 입구로 상기 외장 케이스의 외부의 외기를 직접 도입하기 위한 냉각용 공기 도입 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광원 램프 유닛의 근방에서 상기 외장 케이스 내로부터의 배기를 행하는 배기팬을 갖는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉각용 공기 도입 수단은 상기 냉각용 공기 도입구 및 상기 통풍로의 입구를 연결하는 덕트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉각용 공기 도입 수단은 상기 통풍로의 입구에 설치되고 상기 외기를 흡인하는 흡기팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 투사 렌즈 유닛은, 그 선단부가 상기 외장 케이스로부터 돌출하도록 배치되고,
    상기 전원 유닛은, 상기 흡기팬이 상기 투사 렌즈 유닛의 기단부의 옆쪽에 위치하도록 배치되고,
    상기 냉각용 공기 도입구는 상기 외장 케이스의 바닥벽 중, 상기 투사 렌즈 유닛의 아래쪽 영역을 포함하는 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  6. 광원 램프 유닛과,
    상기 광원 램프 유닛으로부터 출사된 광속을 광학적으로 처리하여 화상 정보에 대응한 광학상을 형성하는 광학계와,
    상기 광학상을 확대 투사하는 투사 렌즈 유닛과,
    전원 유닛과,
    상기 광원 램프 유닛, 상기 광학계, 상기 투사 렌즈 유닛 및 전원 유닛을 수납하는 외장 케이스와,
    상기 광원 램프 유닛의 근방에서 상기 외장 케이스내로부터의 배기를 행하는 배기팬을 구비한 투사형 표시 장치에 있어서,
    상기 광학계는, 상기 광원 램프 유닛의 출사면에 대향 배치되고 또한 상기 광원 램프 유닛으로부터 출사된 광속을 2종류의 직선 편광 성분으로 분리하여 이들의 직선 편광 성분의 편광 방향을 일치시키는 편광 변환 소자를 구비하고,
    상기 외장 케이스내에는, 상기 광학계를 수납하는 동시에, 상기 편광 변환 소자에 따른 위치에 흡기구가 형성된 라이트 가이드가 배치되고,
    상기 외장 케이스에는, 냉각용 공기 도입구가 형성되어 있고,
    상기 외장 케이스내에는, 상기 냉각용 공기 도입구로부터의 냉각용 공기가, 상기 라이트 가이드와 외장 케이스 사이를 통과하고, 상기 라이트 가이드의 흡기구로부터 라이트 가이드 내부에 도입되고, 상기 편광 변환 소자의 광 입사면 및 광 출사면 중 적어도 어느 한쪽을 따라서 냉각용 공기를 유통시키기 위한 통풍로가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 편광 변환 소자의 광 입사면 및 광 출사면 중 적어도 한쪽을 따라서 유통한 냉각용 공기를 상기 광원 램프 유닛쪽으로 유도하기 위한 가이드가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 외장 케이스에는, 주전원을 온·오프하기 위한 메인 스위치를 포함하는 복수의 스위치를 구비한 조작부가 설치되고,
    상기 메인 스위치와, 이 메인 스위치에 인접한 상기 스위치 사이에는, 해당 메인 스위치보다도 돌출한 돌출부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 메인 스위치의 주변을 따라서 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 광학 유닛 위에는 회로 기판이 배치되고,
    상기 회로 기판에서 상기 광원 램프 유닛 근방에는 온도 센서가 탑재되는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외장 케이스에는, 주전원을 온·오프하기 위한 메인 스위치를 포함하는 복수의 스위치를 구비한 조작부가 설치되고,
    상기 메인 스위치와, 이 메인 스위치에 인접한 상기 스위치 사이에는, 해당 메인 스위치보다도 돌출한 돌출부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 메인 스위치의 주변을 따라서 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광학 유닛 위에는 회로 기판이 배치되고,
    상기 회로 기판에서 상기 광원 램프 유닛 근방에는 온도 센서가 탑재되는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
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