CN1381765A

CN1381765A - 液晶投影机的冷却装置

Info

Publication number: CN1381765A
Application number: CN 01110668
Authority: CN
Inventors: 李文宗; 张渊仁
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2002-11-27

Abstract

一种液晶投影机的冷却装置,用于冷却液晶投影机中的光学***的液晶面板和偏振片;当本发明的光学***受光源照射而被加热后,冷却液体将光学***中的液晶面板和偏振片的热量带走,并利用导流装置引导冷却液体流动,使温度高的冷却液体借助于热耗散装置冷却,再由热耗散装置将热量耗散至外部,待冷却液体降温后,利用导流装置使其再度流经液晶面板和偏振片,以重复冷却的循环。

Description

液晶投影机的冷却装置

本发明涉及一种液晶投影机的冷却装置，特别涉及一种用用冷却液晶投影机的光学***的液晶投影机的冷却装置。

液晶投影机为现在正在大力开发的产品，其中穿透式液晶投影机的结构如图1所示。首先，白色光源(包括红、绿、蓝三色光)经过透镜阵列A、并且再经过MR1(第一反射镜)曲折光路，通过透镜和偏光转换器(PSB)、准直透镜(CD1)后，利用MD1(第一分光片)使蓝光穿透，绿光和红光反射，此时，蓝光再由MR2曲折光路，通过线极化偏振片且经蓝色液晶面板(LCb)调节，再通过检光偏振片后，进入组合棱镜(XP)的第一面，而绿光和红光经过MD2时，MD2使绿光反射通过线极化偏振片且进入绿色液晶面板(LCg)调节光源，再通过检光偏振片，然后进入组合棱镜(XP)的第二面，红光则在穿透MD2后，经由MR3和MR4后，通过线极化偏振片且进入红色液晶面板(LCr)调节光线，再通过检光偏振片进入组合棱镜(XP)的第三面。在三种光分别进入组合棱镜组合后，此组合后的光线由组合棱镜的第四面进入镜头(PL)，从而可以将影像投影至屏幕(S)。

一般而言，在液晶投影机中，因为光线是通过气体放电原理发光产生的，所发出的高温光线经过集光的设计，将光线聚集照射在液晶面板及贴在组合棱镜的检光偏振片上，因而使液晶面板和检光偏振片的温度升高，所以在液晶投影机操作时，必须对液晶面板和检光偏振片做适当的冷却，以使液晶面板能在屏幕上显示出清晰的影像和不失去调节光线的功能，并且使检光偏振片不至于烧毁。现行的冷却装置可分为空气冷却以及液体冷却两种。

1.空气冷却：在固定式组合棱镜的基板上开设三个分别对应于三片液晶面板的冷却孔，并在基板的下方设置风扇，将风扇产生的气流导入液晶面板的照光区域，使空气流经液晶面板后温度上升，带走液晶面板的热量，且空气的冷却效率会随着流速的增加而逐渐提升。然而，此种冷却方式在空气流速达到一个临界值后，即使再增加流速，也无法提升冷却效率。并且，在投影机亮度大幅度增加以及液晶面板尺寸小型化的现在，冷却流的通道及冷却面积都在缩小，因此液晶面板冷却的需求已经超过了空气冷却的极限。

2.液体冷却：因为空气冷却有极限，因此发展出下列的液体冷却方式：

如美国专利号第4,772,098号公开的液体冷却方式为在液晶投影机中加入穿透式冷却容器和热管装置，其中穿透式冷却容器的内部装有穿透式的冷却液体，且外部的一面与液晶面板的一面紧贴在一起，而热管装置具有***穿透式冷却容器内部的吸收器及设置在穿透式冷却容器外部的用于将吸收器所吸收的液体热量带离的散热器，因而可降低液晶面板的温度。但是，在此专利中，液晶面板仅有一面设置在穿透式冷却容器上，因而无法将液晶面板另一面的热量带走。何况是，在液晶投影机小型化的现在，此专利无法快速且有效地散热，也无法对检光偏振片进行适当的冷却。

如美国专利号第5,170,195号专利公开的液体冷却方式为在液晶投影机中加入封闭容器、对流加强装置和散热片，其中封闭容器可供光穿透并装有液态冷却剂，且检光偏振片和液晶面板分别设置在封闭容器的前后壁，而对流加强装置则是利用液体将检光偏振片和液晶面板的热量带到容器的周边，再利用位于容器周边的散热片将液体热量带离容器，因而可降低检光偏振片和液晶面板的温度。但是此专利公开的容器仅位于检光偏振片和液晶面板的一边，因而无法将检光偏振片和液晶面板另一边的热量带走，且在液晶投影机小型化的现在，此专利并无法快速且有效地散热。

又，如美国专利号第5,767,924号专利公开的液体冷却方式为在液晶投影机中加入内部置放有冷却液体的容器，且将光路中的液晶面板浸入容器内部，以使液晶面板降低温度。但是因为只借助于冷却液体的升温来降低液晶面板的温度，并无其他的元件将冷却液体所增加的温度带走，因此如同上述的专利一样，此专利并无法对液晶面板进行有效的降温。

本发明的主要目的即为提供一种液晶投影机的冷却装置，用于将光学***中的液晶面板和偏振片有效地冷却。

根据本发明公开的液晶投影机的冷却装置，包括光学***、导流***、热耗散***、及容器，主要是将光学***、导流***、和热耗散***放在盛有透光冷却液体的容器内部，当光学***受光源照射而被加热后，冷却液体将光学装置的热量带走，且利用导流***引导冷却液体流动，以将温度低的液体引至光学***，将温度高的液体引至热耗散***冷却，再借助于热耗散***将液体吸收的热量耗散至容器外。

按照本发明的一个方面，提供一种液晶投影机的冷部装置，包括：

一容器，具有一上壁、一下壁及可供光线穿透的前、后壁，且该容器内部装有可供光线穿透的液体，该上壁的前边和该前壁相接，具有由多个突出部分隔的多个沟槽，且下壁在对应于上壁前边处具有由多个突出部分隔的沟槽；

一导流***，设置在该容器中，包括设在上壁前边的一入射端导流片及一出射端导流片；

一光学***，设置在容器中，包括一液晶面板、一组合棱镜、及一检光偏振片，其中液晶板设在入射端导流片和出射端导流片之间，组合棱镜设在容器的适当位置，并且检光偏振片设在出射端导流片和组合棱镜之间；以及

一热耗散***，设置在容器中，包括多个设置在液晶面板两侧的热管，且热管一端为设在容器外部的散热部，另一端为设在容器内部的吸收部。

优选地，上壁外部还包括多个凹槽；下壁内部还包括一平台；导流***还包括设在这些沟槽的多个搅拌器；光学***还包括一设在容器前壁的外部且对应于液晶面板的线极化偏振片；热耗散***还包括设在上壁外部的散热片。

按照本发明的另一个方面，提供一种液晶投影机的冷却装置，包括：

一容器，具有一上壁、一下壁及多个可供光线穿透的四周壁，且容器内部装有可供光线穿透的液体，上壁的多个周边具有由多个突出部分隔的多个沟槽，且下壁在对应于上壁的周边处也亦具有由多个突出部分隔的沟槽；

一导流***，设置在容器中，包括对应于上壁周边的多个入射端导流片和多个出射端导流片；

一光学***，设置在容器中，包括多个液晶面板、一组合棱镜、及多个检光偏振片，其中液晶面板设在入射端导流片和出射端导流片之间，组合棱镜对应于这些液晶面板，并设在容器的适当位置处，且这些检光偏振片设在这些出射端导流片和组合棱镜之间；以及

优选地，上壁外部还包括多个凹槽；下壁外部还包括一平台；导流***还包括设在沟槽的多个搅拌器；光学***还包括多个设在容器壁的外部且对应于液晶面板的线极化偏振片；热耗散***还包括设在上壁外部的散热片。

按照本发明的下一个方面，提供一种液晶投影机的冷却装置，包括：

一容器，具有一上壁、一下壁及多个可供光线穿透的四周壁，且容器内部装有可供光线穿透的液体；

一导流***，设置在容器中，包括设在这些四周壁的多个入射端导流片和多个出射端导流片；

一热耗散***，设置在容器中，包括多个设置在液晶面板上方的热管。

优选地，上壁外部还包括多个凹槽；下壁外部还包括有一平台；光学***还包括设在容器壁的外部且对应于液晶面板的线极化偏振片；热耗散***还包括设在上壁外部的散热片。

为使对本发明的目的、结构特征及其功能有进一步的了解，现结合附图详细说明如下：

图1为液晶投影机的结构图。

图2为本发明第一实施例的分解图。

图3为本发明第一实施例的组合图。

图4为本发明第一实施例的冷却液体流动示意图。

图5为本发明第二实施例的剖面示意图及冷却液体流动示意图。

图6为本发明第三实施例的剖面示意图及冷却液体流动示意图。

根据本发明公开的液晶投影机的冷却装置，用于将光学装置的热量带走，包括：容器10、导流***20、光学***30、及热耗散***40，请参见图2及图3所示。

容器10包括透明壁11、上壁12、及下壁13，且内部装有透光的冷却液体，透明壁11为容器10的四个侧面，上、下壁12、13则为容器10的上、下面，且上壁12具有位于其内壁四周的突出部121、突出部121两侧的沟槽122及外壁的凹槽123，下壁13具有位于其内壁中央的平台131、对应于上壁12突出部121的突出部121’和对应于上壁12沟槽122的沟槽122’。

导流***20包括入射端导流片21、出射端导流片22；两导流片21、22用于迫使冷却液体流经导流片21、22所构成的流动通路，两导流片21、22各具有一透光区211供光线通过，且两导流片21、22成对且分别设置在容器10内部的任意三个侧面。

光学***30包括线极化偏振片31、液晶面板32、组合棱镜33及检光偏振片34，其中线极化偏振片31贴附在对应的导流片21、22透光区211的位置的容器10透明壁11，且液晶面板32、组合棱镜33和检光偏振片34皆位于容器10的内部，液晶面板32设在成对的导流片21、22透光区211之间，且入射端导流片21将液晶面板32的入射面和容器10的透明壁11之间的两侧面阻塞，以构成一个封闭的流动通道，而出射端导流片22则是将液晶面板32的出射面和检光偏振片34之间的两侧面阻塞，以构成一个封闭的流动通道；组合棱镜33设置在容器10下壁13的平台131，而检光偏振片34则贴附在组合棱镜33上，且对应于出射端导流片22的透光区211。

热耗散***40包括热管41、散热片42，其中热管41内部设有纯水或酒精，利用其内部液体的相变化将热量带走，其一端为吸收热量的吸收部412位于容器10内部，另一端为耗散热量的散热部411放在上壁12的凹槽123，且容器10的四个角落各有一热管41的吸收部412，散热部411则在上壁12的外壁，而散热片42则设置在上壁12的外壁，与热管的散热部411结合。

在液晶投影机的光路将红、蓝、绿三色光分别导入位于容器10三侧边的线极化偏振片31后，光线再经由容器10的透明壁11，通过入射端导流片21的透光区211、液晶面板32、出射端导流片22的透光区211、和检光偏振片34后，经由组合棱镜33将三色光组合，此组合后的光线便由组合棱镜上没有设置检光偏振片的侧面射出，以进入镜头，将组合后的影像投影至屏幕。

如图4所示，当三色光在分别通过液晶面板32、检光偏振片34、和组合棱镜33时，液晶面板32及检光偏振片34会吸收部份光线而升高温度。因为冷却液体将三者的热量带走，因而使冷却液体产生自然对流，让温度高的冷却液体向上流动，并由突出部121将冷却液体分流，以分别顺着上壁12的沟槽122流动，并由热管41的吸收部412将冷却液体所带的热量吸收，而使冷却液体的温度降低，且此时冷却液体会受到本身的重力作用而向下流动，因而冷却液体经过沟槽122并通过突出部121的引导合流，再通过液晶面板32和检光偏振片34的流道内，如此即完成一个冷却循环，而热管41的吸收部412在吸收冷却液体的热量后，便将热量迅速传至散热部411，再传导至散热片42，以将热耗散至容器10的外部。

如图5所示，本发明第二实施例为在流动通道中的沟槽122处加入搅拌器35，以加速冷却液体的流动，使冷却液体能将热量快速的带走。

本发明的第三实施例包括容器10、光学***30、及热耗散***40，和图2所示的第一实施例不同之处请参见图6所示。

和图2所示的第一实施例相似，第三实施例的容器10也包括有透明壁11、上壁12及下壁13，且内部装有透光的冷却液体，透明壁11为容器10的四个侧面、上、下壁12、13则为容器10的上、下面，且下壁13具有位于其内壁中央的平台131。

而且，光学***30包括有线极化偏振片31、液晶面板32、组合棱镜33、及检光偏振片34，其中线极化偏振片31贴附在容器10的透明壁11，且液晶面板32、组合棱镜33和检光偏振片34皆位于容器10的内部，液晶面板32对应于线极化偏振片31并设在容器10透明壁11的内部，组合棱镜33设置在容器10下壁13的平台131，而检光偏振片34则贴附在组合棱镜33上，且对应于液晶面板32。

热耗散***40包括热管41、散热片42，其中热管41放在液晶面板32的上方，且其内部置放有纯水或酒精，并借由其内部液体的相变化将热量带走，而散热片42则设置在上壁12的外壁的上方。

在液晶投影机的光路将红、蓝、绿三色光分别导入位于容器10三侧边的线极化偏振片31后，光线再经由容器10的透明壁11，通过液晶面板32和检光偏振片34后，经由组合棱镜33将三色光组合，此组合后的光线便由组合棱镜上没有设置检光偏振片的侧面射出，以进入镜头，将组合后的影像投影至屏幕。

当三色光在分别通过液晶面板32、检光偏振片34和组合棱镜33时，液晶面板32及检光偏振片34会吸收部份光线而升高温度，因为冷却液体会将二者的热量带走，因而使温度高的冷却液体向上流动，并由热管41将冷却液体所带的热量吸收，而使冷却液体的温度降低，因而此时冷却液体会受到本身的重力作用而向下流动，并再次吸收二者的热量，而热管41在吸收冷却液体的热量后，便将热量迅速传导至散热片42，以将热耗散至容器10的外部。

根据本发明公开的液晶投影机的冷却装置的效果如下：

1.使液晶面板的温度冷却，可避免发生液晶面板的温度过高以致于减低其寿命、无法在屏幕上显示出清晰图像、及液晶面板失去调节光线的情况。

2.使液晶面板的温度冷却可以避免降低显示在屏幕上的图像的对比度。

3.因为本发明的尺寸小，因此非常轻便，且便于使用者携带。

4.因为本发明的尺寸小，因此适用于小型且亮度高的液晶投影机。

以上所述仅为本发明优选实施例，并非用来限定本发明的实施范围；凡按照本发明权利要求书所作的等效变化与改进都为本发明的覆盖。

Claims

1.一种液晶投影机的冷部装置，其特征在于包括：

2.如权利要求1所述液晶投影机的冷却装置，其特征在于该上壁外部还包括多个凹槽。

3.如权利要求1所述液晶投影机的冷却装置，其特征在于该下壁内部还包括一平台。

4.如权利要求1所述液晶投影机的冷却装置，其特征在于该导流***还包括有设在这些沟槽的多个搅拌器。

5.如权利要求1所述液晶投影机的冷却装置，其特征在于该光学***还包括一设在容器前壁的外部且对应于液晶面板的线极化偏振片。

6.如权利要求1所述液晶投影机的冷却装置，其特征在于该热耗散***还包括设在上壁外部的散热片。

7.一种液晶投影机的冷却装置，其特征在于包括：

8.如权利要求7所述液晶投影机的冷却装置，其特征在于该上壁外部还包括多个凹槽。

9.如权利要求7所述液晶投影机的冷却装置，其特征在于该下壁外部还包括一平台。

10.如权利要求7所述液晶投影机的冷却装置，其特征在于该导流***还包括设在沟槽的多个搅拌器。

11.如权利要求7所述液晶投影机的冷却装置，其特征在于该光学***还包括多个设在容器壁的外部且对应于液晶面板的线极化偏振片。

12.如权利要求7所述液晶投影机的冷却装置，其特征在于该热耗散***还包括设在上壁外部的散热片。

13.一种液晶投影机的冷却装置，其特征在于包括：

14.如权利要求13所述液晶投影机的冷却装置，其特征在于该上壁外部还包括多个凹槽。

15.如权利要求13所述液晶投影机的冷却装置，其特征在于下壁外部还包括有一平台。

16.如权利要求13所述液晶投影机的冷却装置，其特征在于该光学***还包括设在容器壁的外部且对应于液晶面板的线极化偏振片。

17.如权利要求13所述液晶投影机的冷却装置，其特征在于该热耗散***还包括设在上壁外部的散热片。