CN101852931B - 光调制器和投射型显示装置 - Google Patents

光调制器和投射型显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了光调制器和投射型显示装置。光调制器，包括：保持构件，其具有绕开口布置的框架；以及光调制面板，其以下述方式形成：所述光调制面板的边缘由所述框架保持，并且与所述开口相对应的一部分的外表面与所述框架的外表面平齐或位于所述框架的所述外表面的外侧。

Description

光调制器和投射型显示装置
技术领域
本发明涉及对光进行调制以形成光学图像的光调制器以及利用该光调制器显示投射图像的投射型显示装置。
背景技术
近年来，液晶投影仪被广泛公知为显示投射图像的投射型显示装置。液晶投影仪被配置为通过利用液晶面板(其是一种光调制面板)对从光源发射的光进行调制以根据图像信号形成光学图像，通过投影透镜对图像进行放大并投射，并将放大图像显示在屏幕上。
在这样配置的液晶投影仪中，通常，其壳体容纳包括电风扇和空气管道的空冷单元。空冷单元产生沿着液晶面板的面板表面的气流，从而冷却液晶面板。空冷的原因在于液晶面板的热阻小于光源、电源和其他部件的热阻(例如，见JP-A-08-262432和JP-A-2001-318361)。
发明内容
形成液晶投影仪的液晶面板通常被保持在所谓镶框(bezel)的保持构件中以用于使用。具体而言，例如图7所示，具有平板形状的液晶面板101由框架状保持构件102保持。保持构件102具有分别设置在其前表面和后表面中并与液晶面板101的有效图像区域相对应的开口103和104。液晶面板101对经过开口103和104以及有效图像区域的光进行调制，以根据图像信号形成光学图像。
但是，在如上所述的面板保持结构中，在液晶面板101的外表面105与保持构件102的框架部分的外表面106之间不利地产生台阶，该台阶对应于框架部分的厚度(见图7中的A)。
当存在这样的台阶并且空冷单元产生沿着面板表面的气流时，可以想到，在该台阶中不利地产生诸如漩涡之类的湍流。所产生的湍流因而将容易引起气流中包含的灰尘107蓄积在面板上与台阶略微间隔开的位置。
当灰尘107蓄积在液晶面板101的面板表面上的有效图像区域中时，投射在屏幕上的图像将不利地伴随有与灰尘107对应的阴影。即，蓄积在有效图像区域中的灰尘107导致在屏幕上显示的图像的质量劣化。
因此，不仅期望提供光调制器，其具有的保持结构即使当为了冷却而沿着面板表面产生气流时也能防止灰尘蓄积在面板表面上，并还期望提供投射型显示装置。
本发明的实施例针对一种光调制器，包括：保持构件，其具有绕开口布置的框架；以及光调制面板，其以下述方式形成：所述光调制面板的边缘由所述框架保持，并且与所述开口相对应的一部分的外表面与所述框架的外表面平齐或位于所述框架的所述外表面的外侧。
在这样构造的光调制器中，通过保持构件的开口观察的光调制面板的外表面与保持构件的框架的外表面平齐或位于该外表面的外侧。即，光调制面板的外表面和保持构件的框架的外表面不产生凹台阶。因此，即使当沿着面板表面产生气流以冷却光调制面板时，也不会产生将在凹台阶中产生的漩涡或湍流，即，不会由于所产生的湍流使灰尘蓄积在面板表面上。
根据本发明的实施例，即使当沿着面板表面产生气流以冷却光调制面板时，灰尘也不会蓄积在面板表面上。因此，利用该光调制器将图像投射在屏幕上将不会由于与蓄积灰尘相对应的伴随阴影导致显示图像的质量的劣化。
附图说明
图1是示出液晶投影仪的示例性示意构造的说明图；
图2是示出在三面板式液晶投影仪中的光学***单元的示例性构造的说明图；
图3是示出在三面板式液晶投影仪中的光学***单元的另一个示例性构造的说明图；
图4是示出在本发明所应用的第一实施例中的面板单元的示例性构造的说明图；
图5是示出在本发明所应用的第二实施例中的面板单元的示例性构造的说明图；
图6是形成具有凸出部分的构成基板的处理的具体示例的说明图；并且
图7是示出在背景技术的液晶投影仪中使用的面板单元的示例性构造的说明图。
具体实施方式
以下将参照附图对根据本发明的实施例的光调制器和投射型显示装置进行说明。
[投射型显示装置的说明]
首先，将对投射型显示装置进行说明。
将在以下说明中对作为投射型显示装置的示例的液晶投影仪进行说明。
液晶投影仪被配置为通过利用作为一种光调制面板的液晶面板对从高压水银灯或任意其他光源发射的光进行调制以根据图像信号形成光学图像，通过投影透镜对光学图像进行放大并投射，并将放大图像显示在屏幕上。这种类型的液晶投影仪的公知示例是包括与R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)对应的液晶面板的所谓三面板式投影仪。
图1是示出液晶投影仪的示例性示意构造的说明图。
如图所示，液晶投影仪包括壳体1，以及容纳在其中的光学***单元2和空冷单元3。
光学***单元2将彩色图像投射并显示在屏幕上。
空冷单元3主要冷却光学***单元2。空冷单元3也可以冷却布置在壳体1中的电子部件(例如，用于对形成光学***单元2的液晶面板进行驱动的电子电路部件)以及光学***单元2。
以下将按顺序对单元2和3进行说明。
图2是示出在三面板式液晶投影仪中的光学***单元2的示例性构造的说明图。图2示出了在使用透射式液晶面板的液晶投影仪中的光学***单元2的示例性构造。
在图示的光学***单元2中，从光源11发射的光经过将红外光和紫外光去除的滤光器12、第一蝇眼透镜13、第二蝇眼透镜14、偏振转换元件15、以及聚光透镜16。已经经过以上部件的光入射在二向色镜17上，每个二向色镜17仅反射具有特定波带的光，并且二向色镜17将光分为RGB颜色分量光束。RGB颜色分量光束中的一部分或全部根据需要经过或反射离开吸收紫外光的滤光器18、全反射镜19、集聚透镜20、中继透镜21、以及其他部件，并入射在与RGB颜色相应地设置的液晶面板23R、23G和23B上。液晶面板23R、23G和23B中的每个设置有光入射侧偏振器22、光学补偿器24、以及光出射侧偏振器25。已经经过光入射侧偏振器22的颜色分量光束入射在各个液晶面板23R、23G和23B上，并且由各个液晶面板23R、23G和23B调制的颜色分量光束经过光学补偿器24和光出射侧偏振器25。在液晶面板23R、23G和23B根据视频信号执行光调制之后，已经经历光调制的颜色分量光束根据需要经过半波膜26，由二向色棱镜27组合，并通过投影透镜28放大并投射。因而光学***单元2将彩色图像投射并显示在屏幕上。
图3是示出光学***单元2的另一个示例性示意构造的视图。图3示出了在使用反射式液晶面板的液晶投影仪中的光学***单元2的示例性构造。
同样在如图3所示的光学***单元2中，如在使用透射式液晶面板的情况(见图2)下，从光源11发射的光经过滤光器12、第一蝇眼透镜13、第二蝇眼透镜14、偏振转换元件15、以及聚光透镜16。已经经过以上部件的光入射在二向色镜17上，二向色镜17将光分为RGB颜色分量光束。此后，颜色分量光束根据需要经过或反射离开全反射镜19、偏振分束器(PBS)29、以及四分之一波片24，并入射在与RGB颜色相应地设置的反射液晶面板30R、30G和30B上。反射液晶面板30R、30G和30B根据视频信号执行光调制，并且已经经历光调制的颜色分量光束由二向色棱镜27组合，并通过投影透镜28放大并投射。因而光学***单元2将彩色图像投射并显示在屏幕上。
在图1中，空冷单元3包括电风扇和空气管道以冷却壳体1的内部。电风扇由例如多叶片式风扇电动机形成，将空气吸入到壳体1中，并将吸入的空气作为冷却空气进行输送。空气管道将冷却空气从电风扇导引到例如光学***单元2中液晶面板布置的位置。通过空气管道导引的冷却空气在光学***单元2附近经历热交换处理，并接着排出壳体1。
即，空冷单元3被设计为将冷却空气从电风扇通过空气管道导引到光学***单元2。这样，如将在下文详细说明的，空冷单元3产生沿着光学***单元2中的每个液晶面板的冷却空气流。
作为示例的液晶投影仪如上所述示意性地构造，并且主要特征在于用于保持光学***单元2中使用的各个液晶面板的结构。
[光调制器的说明]
接着将详细说明用于保持各个液晶面板的结构，即，包含每个液晶面板的面板单元的构造。
下述面板单元对应于根据本发明实施例的光调制器的具体示例。
<第一实施例>
图4是示出在本发明所应用的第一实施例中的面板单元的示例性构造的说明图。
图示的面板单元包括液晶面板40和保持液晶面板40的保持构件50。液晶面板40用作如上所述光学***单元2中的液晶面板23R、23G、23B、30R、30G和30B中的任一者。
所谓镶框的保持构件50包括第一框架51和第二框架52，并被配置为保持液晶面板40的面板边缘。
第一框架51以其不仅抵靠液晶面板40的面板边缘并支持该边缘而且还抵靠液晶面板40的面板端部并能够约束其在面板表面方向上的位置的方式成形。此外，第一框架51设置有开口51a，开口51a与由第一框架51保持的液晶面板40的有效图像区域相对应地定位，并至少大于有效图像区域但小于液晶面板40的面板边缘的尺寸。第一框架51可构思为例如通过将树脂材料模制成型来形成。
第二框架52具有能够将液晶面板40的面板边缘夹置在第一框架51与第二框架52之间的形状。即，以第二框架52覆盖第一框架51的将液晶面板40暴露的一侧的方式，将第二框架52安装在将液晶面板40装配在其中的第一框架51上，从而能够保持并紧固液晶面板40。如第一框架51那样，第二框架52还设置有开口52a，开口52a与由第一框架51保持的液晶面板40的有效图像区域相对应地定位，并至少大于有效图像区域但小于液晶面板40的面板边缘的尺寸。第二框架52可构思为例如通过对金属材料进行片金属加工来形成。
即，保持构件50由围绕与液晶面板40的有效图像区域相对应的开口51a和52a的第一框架51和第二框架52形成。第一框架51和第二框架52不一定要由上述具体示例中分别指明的那些材料制成，而是可选地，第一和第二框架两者均可以适当地例如由树脂材料制成。
在其边缘由第一框架51和第二框架52保持的液晶面板40中，液晶面板40的至少通过对树脂材料模制成型而形成的第一框架51所在的一侧如下构造：即，以与第一框架51的开口51a相对应的一部分的外表面40a与第一框架51的外表面51b平齐或位于第一框架51的外表面51b的外侧的方式来形成液晶面板40。
液晶面板40的与开口51a相对应的一部分是当液晶面板40由第一框架51保持时通过第一框架51的开口51a观察的一部分，并且至少包括液晶面板40的面板表面中的有效图像区域。
因此，当液晶面板40由第一框架51保持时，包括液晶面板40的面板表面中的有效图像区域的一部分的外表面40a与第一框架51的外表面51b平齐，或者位于从外表面51b向外间隔开一段的位置。
在正在说明的第一实施例中，这样构造的液晶面板40如下实现：即，通过将具有与第一框架51的开口51a相对应的尺寸的平板状透光构件41安装到平坦的面板主体表面上，来形成第一实施例中的液晶面板40。与开口51a相对应的尺寸是能够装配到开口51a中并至少包括液晶面板40的面板表面中的有效图像区域的尺寸。
透光构件41具有等于或大于液晶面板40的面板主体表面与第一框架51的外表面51b之间的台阶的尺寸，以实现如上所述外表面40a的位置。
这样形成的透光构件41的示例可构思为玻璃板。可选地，可以使用透明树脂板、透明树脂膜、以及任意其他相似的部件，只要他们透光即可。但是，注意，为了防止光被不必要地折射，透光构件41理想地具有与形成液晶面板40的面板主体的基板的材料相同的光透射性。
将透光构件41安装到液晶面板40的面板主体可构思通过例如使用使光透射的粘接剂来实现。可选地，可以使用布置在有效图像区域外的不透光的粘接剂、或螺钉、或任意其他合适的紧固件，只要他们不影响液晶面板40的有效图像区域中的光透射性即可。
在第二框架52所在的一侧，安装膜构件60以覆盖第二框架52的开口52a。
膜构件60的示例可以构思为三乙酰纤维素膜和聚缩醛纤维膜，其在不可燃性、透明度、电绝缘性以及其他属性方面较优。
将膜构件60安装到第二框架52的原因在于第二框架52由例如片金属加工来形成。即，当第二框架52由金属板形成时，将不会在液晶面板40的面板主体表面与第二框架52之间产生引起灰尘蓄积问题的大台阶。
因此，例如，当通过对树脂材料模制成型来形成第二框架52时，或者当通过片金属加工来形成第二框架52但产生较大的台阶时，可构思的是，液晶面板40的在第二框架52所在的一侧上的外表面以与第一框架51所在的一侧相同的方式来构造。
这样构造的面板单元用于液晶投影仪的光学***单元2中。当面板单元用于光学***单元2中并且液晶面板40的有效图像区域对从光源发生并经过保持构件50中的开口51a和52a的光进行调制时，形成了根据图像信号的光学图像。
因为该面板单元用于液晶投影仪的光学***单元2中，所以通过由空冷单元3产生的空气流来冷却该面板单元。在此过程中，空冷单元3产生沿着面板单元的表面方向的冷却气流(见如图4所示的箭头)。
因此，在面板单元的附近，例如，在第一框架51所在的一侧上，沿着第一框架51的外表面51b和通过第一框架51的开口51a观察的液晶面板40的外表面40a产生气流。气流接着对液晶面板40进行冷却。
在这样构造的面板单元中，通过第一框架51的开口51a观察的液晶面板40的外表面40a与第一框架51的外表面51b平齐，或者位于外表面51b的外侧。即，液晶面板40的外表面40a和保持构件50的第一框架51的外表面51b将不产生凹台阶。
因此，即使当沿着面板表面产生气流以冷却液晶面板40时，没有将在凹台阶中产生的漩涡或湍流，或者灰尘不会由于所产生的湍流而蓄积在面板表面上。
如上所述，在这样构造的面板单元中，即使当沿着面板表面产生气流以冷却面板单元时，灰尘也不会蓄积在面板表面上。因此，利用布置在液晶投影仪的光学***单元2中的面板单元以将图像投射在屏幕上，将不会由于与蓄积灰尘相对应的伴随阴影导致显示图像的质量的劣化。
此外，在这样构造的面板单元中，通过将透光构件41安装到液晶面板40的面板主体表面，抵消了第一框架51中的凹台阶。因此，面板单元可以应用于通常构造的面板主体，从而可以高度灵活地形成液晶面板40。此外，因为仅需要安装透光构件41，所以因为提高了制造效率，所以可以减小制造成本的增加量。
<第二实施例>
图5是示出在本发明所应用的第二实施例中的面板单元的示例性构造的说明图。
图示的面板单元与第一实施例中的面板单元的不同之处在于液晶面板42的构造。保持液晶面板42的保持构件50与第一实施例中的相同。因此省略对保持构件50的说明。
在第一框架51所在的一侧上，以与第一框架51的开口51a相对应的一部分的外表面42a与第一框架51的外表面51b平齐或位于第一框架51的外表面51b的外侧的方式，来形成液晶面板42。第二实施例在这一点上与第一实施例相同。
在正在说明的第二实施例中，液晶面板42的构造如下实现：即，在第二实施例的液晶面板42中，形成与第一框架51的开口51a相对应的一部分的外表面42a的构成基板具有由尺寸与开口51a相对应的突起形成的凸出形状。即，在第一框架51所在的一侧上的构成基板具有与开口51a相对应的凸出部分42b。与开口51a相对应的尺寸是能够装配在开口51a中并且至少包括液晶面板40的面板表面中的有效图像区域的尺寸。凸出部分42b的突起量等于第一框架51的厚度(即，第一框架51的外表面51b与液晶面板40的面板表面之间的台阶)或大于该台阶，以实现上述外表面42a的位置。
此外，在第二框架52所在的一侧上，以与第二框架52的开口52a相对应的一部分的外表面42c与第二框架52的外表面52b平齐或者位于第二框架52的外表面52b外侧的方式，来形成第二实施例中的液晶面板42。如上所述液晶面板42的构造也可构思为以与第一框架51所在的那侧相同的方式来构造。即，在第二框架52所在的一侧上的构成基板具有与开口52a相对应的凸出部分42d。
但是，注意，凸出部分42d不一定形成在液晶面板42的第二框架52所在的一侧上的构成基板上，而是可以如第一实施例中那样安装膜构件60。
液晶面板42的具有凸出部分42b和42d的构成基板可构思为以下述处理来形成：
图6是形成具有凸出部分的构成基板的处理的具体示例的说明图。
在液晶面板42的构成基板的形成中，首先制备平板状复合基板，从该复合基板可以制造多个构成基板。例如，当构成基板是玻璃基板时，制备较大的玻璃平板。对复合基板执行例如利用铣机进行的端铣，以形成多个凸出部分。在形成凸出部分之后，将复合基板切割并分离为各个构成基板。这样，形成了具有当从上方观察时为矩形的凸出部分的构成基板。
在形成具有凸出部分的构成基板之后，可以基于构成基板使用公知的制造处理来形成液晶面板42。
同样在这样构造的面板单元中，如在第一实施例中那样，通过第一框架51的开口51a观察的液晶面板42的外表面42a与第一框架51的外表面51b平齐，或位于外表面51b外侧。即，液晶面板42的外表面42a和保持构件50的第一框架51的外表面51b不产生凹台阶。
因此，在这样构造的面板单元中，即使当在液晶投影仪的光学***单元2中使用面板单元并且沿着面板表面产生气流以冷却面板单元时，灰尘也不会蓄积在面板表面上。结果，使用布置在液晶投影仪的光学***单元2中的面板单元以将图像投射在屏幕上将不会由于与蓄积灰尘相对应的伴随阴影导致显示图像的质量的劣化。
此外，在这样构造的面板单元中，通过在液晶面板42的构成基板上形成凸出部分42b和42d，抵消第一框架51中的凹台阶。因此，因为单件式的构成基板用于抵消台阶，所以在无需考虑光折射效应和其他效应的情况下，容易地形成令人满意的光学图像。此外，因为使用单件式的构成基板，所以与需要分立部件的情况相比，减少了部件的数量，并因此简化了构造。
虽然以上以及说明了本发明的优选具体实施例，但是本发明不限于此。
例如，虽然已经参照作为投射型显示装置的液晶投影仪对以上实施例进行了说明，但是本发明能够以相同的方式应用于其他投射型显示装置，即，使用非液晶面板的器件作为光调制器的那些装置，只要壳体的内部需要被冷却即可。
如上所述，本发明不限于以上实施例中已经说明的那些，而可以在不偏离本发明的主旨的范围内适当地对本发明进行修改。
本发明包含与2009年1月5日递交给日本专利局的日本在先申请JP2009-024542相关的主题，其全文通过引用结合于此。

Claims (5)

1.一种光调制器，包括：
保持构件，其具有绕开口布置的框架；以及
光调制面板，其以下述方式形成：所述光调制面板的边缘由所述框架保持，并且与所述开口相对应的一部分的外表面与所述框架的外表面平齐或位于所述框架的所述外表面的外侧。
2.根据权利要求1所述的光调制器，
其中，所述光调制面板中的与所述开口相对应的所述一部分至少包括在所述光调制面板的面板表面中的有效图像区域。
3.根据权利要求1或2所述的光调制器，
其中，通过将具有与所述开口相对应的尺寸的平板状透光构件安装到平坦的面板主体表面，来形成所述光调制面板。
4.根据权利要求1或2所述的光调制器，
其中，所述光调制面板以如下方式构造：形成与所述开口相对应的所述一部分的所述外表面的构成基板具有凸出形状，所述凸出形状由尺寸与所述开口相对应的突起形成。
5.一种投射型显示装置，包括：
光源，其发射光；
保持构件，其具有绕开口布置的框架；
光调制面板，其以下述方式形成：所述光调制面板的边缘由所述框架保持，并且与所述开口相对应的一部分的外表面与所述框架的外表面平齐或位于所述框架的所述外表面的外侧，所述光调制面板对来自所述光源的光进行调制；
投影透镜，其将由在所述光调制面板中执行的光调制形成的光学图像进行投射；以及
空冷单元，其沿着所述保持构件中的所述框架的所述外表面以及通过所述保持构件的所述开口观察的所述光调制面板的所述外表面产生气流，以冷却所述调制面板。
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