JP2006017799A - Liquid crystal projector, its liquid crystal panel and its liquid cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源からの光をライトバルブと呼ばれる液晶パネルや投射レンズを介して映像をスクリーン上に投射する液晶プロジェクタに関し、特に、かかる液晶プロジェクタにおいて使用される液晶パネルの構造と、かかる液晶パネルを液体冷媒によって冷却するための液冷装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal projector that projects light on a screen through a liquid crystal panel called a light valve or a projection lens, and particularly to the structure of the liquid crystal panel used in the liquid crystal projector and the liquid crystal panel. The present invention relates to a liquid cooling device for cooling the liquid with a liquid refrigerant.
近年、例えば、パーソナルコンピュータ上のカラー映像画面等を拡大・投射して表示するための投射装置（以下、単に「プロジェクタ」と称する）では、メタルハライドランプなどの光源から得られる光を３方向に分解し、それぞれ、Ｒ、Ｇ又はＢの３原色用の液晶パネルを介してその光強度を変調してこれらを色合成プリズムなどによって合成した後、投射レンズなどを介してスクリーン上に投射する装置が、広く、実用化されてきている。 In recent years, for example, in a projection device for enlarging and projecting a color video screen on a personal computer (hereinafter simply referred to as “projector”), light obtained from a light source such as a metal halide lamp is decomposed in three directions. A device that modulates the light intensity via a liquid crystal panel for three primary colors of R, G, or B, combines them by a color combining prism, etc., and then projects them onto a screen via a projection lens or the like. Widely and practically used.
なお、かかるプロジェクタでは、得られる投射画面の精細度を上げるためにその液晶パネルの画素数をより多くする（高精細化）と共に、更には、表示画面の大型化などに伴って、その発光源であるランプの高照度化（例えば、２５０Ｗ、又は、それ以上の電力のメタハライドランプを採用）が図られている。そのため、かかる高照度の発光源からの熱が問題となってきている。特に、上述のような構成になるプロジェクタでは、発光源からの光が、それぞれ、Ｒ、Ｇ又はＢの３原色用の液晶パネルに照射され、その表面で変調・透過されることから、上記発光源の光強度（明るさ）が上昇すると、これら液晶パネルにおける発熱も上昇してしまい、液晶パネルの特性にも悪影響を与えることとなる。 In such a projector, the number of pixels of the liquid crystal panel is increased in order to increase the definition of the obtained projection screen (high definition), and further, the light emission source is increased as the display screen is enlarged. The illuminance of the lamp is increased (for example, a metahalide lamp with a power of 250 W or higher is employed). Therefore, heat from such a high illuminance light source has become a problem. In particular, in the projector configured as described above, the light from the light source is irradiated to the liquid crystal panel for the three primary colors of R, G, or B, and modulated and transmitted on the surface thereof. When the light intensity (brightness) of the source increases, the heat generation in these liquid crystal panels also increases, which adversely affects the characteristics of the liquid crystal panel.
ところで、従来、かかるプロジェクタでは、一般に、上記液晶パネルを含む装置の各部（特に、ランプや制御部など）における温度上昇を防止してその悪影響を防止するため、空冷用のファンを備え、これにより、装置の外部から筐体内部に冷却風を導入・循環することが行われている。しかしながら、上述したように、近年における発光源からの光強度の上昇に伴い、上述した空冷ファンによる冷却風の装置内部への導入や循環だけでは、液晶パネルにおける発熱を十分に抑制することは困難となってきていた。 By the way, conventionally, such a projector is generally provided with an air cooling fan in order to prevent an increase in temperature in each part (particularly, a lamp and a control unit) of the apparatus including the liquid crystal panel and to prevent adverse effects thereof. Cooling air is introduced and circulated into the housing from the outside of the apparatus. However, as described above, with the recent increase in light intensity from the light source, it is difficult to sufficiently suppress the heat generation in the liquid crystal panel only by introducing or circulating the cooling air by the above-described air cooling fan into the apparatus. It was becoming.
そこで、下記の特許文献１〜１５に開示されるように、例えば、偏光板とこれに対向するガラスパネルとでその内部に空間を形成すると共に、その空間内部に水などの液体冷媒を封止し、当該液晶パネルの発熱を利用して前記封入した液体冷媒を空間内部で循環させ、もって、液晶パネルの受光による温度上昇を抑制し、液晶パネルを温度上昇による悪影響から保護するものが提案されている。また、例えば、特に、下記の特許文献１１では、Ｒ、Ｇ及びＢの３原色用の液晶パネルを、全体で、光合成プリズムを取り囲んで形成してその内部に冷媒を封入すると共に、その一部に攪拌手段を備えてなる冷却容器内に浸漬し、冷却する冷却構造が開示されている。加えて、例えば、特に、下記の特許文献１５によれば、上記液晶パネルとその前後に設けられた偏光板との間に形成した空間に冷媒を封入すると共に、これら液晶パネル前後の空間の間に連結流路を形成し、更に、ポンプ等を利用して空間内部に充填した冷媒を積極的に循環するものも、既に、知られている。
Therefore, as disclosed in the following
上述したように、液晶パネルの一部に液体冷媒を封止し、その内部に封入した液体冷媒を当該液晶パネルの発熱によって生じる対流を利用して循環し、又は、攪拌手段やポンプ等により積極的に循環させるものでは、液晶パネル内に封入した液体冷媒の循環により、より効率的に、液晶パネルの冷却を実現することが可能となる。しかしながら、近年におけるプロジェクタにおける光源の光強度（明るさ）の著しい上昇に伴う液晶パネルの発熱を考慮した場合、未だなお、不十分であった。そこで、更に、例えば、以下の特許文献１６〜１９にも知られるように、上記Ｒ、Ｇ及びＢの３原色用の液晶パネルに液体冷媒の流路を形成すると共に、その外部に熱交換器を設け、更に、循環ポンプを利用して液体冷媒を循環する冷却サイクルを構成し、水などの液体冷媒をこの冷却サイクル内で循環させることにより、上記液晶パネルにおいて、より効率の高い冷却を実現するものが、既に、知られている。なお、特に、上記特許文献１９は、液体冷媒の循環路を、上記液晶パネルの周囲に形成してその周囲から冷却すると共に、更には、発光源の周囲にも循環路を形成し、もって、プロジェクタの全体を冷却サイクルによって冷却するものである。
As described above, a liquid refrigerant is sealed in a part of the liquid crystal panel, and the liquid refrigerant sealed in the liquid crystal panel is circulated using the convection generated by the heat generation of the liquid crystal panel, or actively by a stirring means, a pump, or the like. Therefore, the liquid crystal panel can be cooled more efficiently by circulating the liquid refrigerant sealed in the liquid crystal panel. However, in consideration of the heat generation of the liquid crystal panel accompanying the remarkable increase in the light intensity (brightness) of the light source in the projector in recent years, it is still insufficient. Therefore, for example, as is also known in the following
以上に詳述したように、従来のプロジェクタにおいては、特に、近年における光源強度（明るさ）の著しい上昇に伴って、空冷ファンによる冷却風の導入・循環から、より効率の高い冷却を実現するため、液晶パネルの一部に液体冷媒を接触されてこれをその内部で循環して冷却する方式が採用され、更には、より効率的な冷却を実現するため、液晶パネル内に液体冷媒の流路を形成すると共に、その外部に熱交換器や循環ポンプを設けて冷却サイクルを構成し、もって、液体冷媒をこの冷却サイクル内で循環させて冷却する方式が提案されている。なお、その際、プロジェクタにおいては、特に、液晶パネルの発熱による悪影響が大きなことから、当該液晶パネルにおける液体冷媒による冷却効率を上昇するために最適な流路構造が強く求められている。 As described above in detail, the conventional projector realizes more efficient cooling from the introduction and circulation of the cooling air by the air cooling fan, particularly with the remarkable increase in the light source intensity (brightness) in recent years. Therefore, a method is adopted in which a liquid refrigerant is brought into contact with a part of the liquid crystal panel and circulated and cooled inside the liquid crystal panel. Further, in order to realize more efficient cooling, the liquid refrigerant flows in the liquid crystal panel. There has been proposed a system in which a cooling cycle is formed by forming a passage and providing a heat exchanger and a circulation pump outside thereof, and thus cooling by circulating liquid refrigerant in the cooling cycle. At that time, in projectors, since the adverse effect caused by the heat generation of the liquid crystal panel is particularly great, an optimum flow path structure is strongly demanded in order to increase the cooling efficiency by the liquid refrigerant in the liquid crystal panel.
一方、上述した従来技術になるプロジェクタにおいては、上述したように、光源から得られる３方向の光を、それぞれ、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色用の液晶パネルを介してその光強度を変調し、これらを色合成プリズムなどによって合成した後に投射レンズなどを介してスクリーン上に投射するという原理から、上記の液晶パネル、特に、上述したように液体冷媒を利用して冷却するものにおいては、液晶パネルの透光部（面）に接触し又は通過する液体冷媒中に気泡が混入した場合は勿論のこと、更には、接触し又は通過する液体冷媒中に速度差や温度差などにより密度差等が生じた場合には、この液晶パネルを通して投射される映像に揺らぎや色むら等を生じてしまい、投射画面を乱してしまうという問題があった。なお、上述した従来技術においても、例えば、上記特許文献１７には、液晶パネルを冷却するための液体冷媒の循環サイクル内に気泡室を設けて、循環する液体冷媒内に混入する気泡を除去する構成が示されている。
On the other hand, in the projector according to the above-described prior art, as described above, the light intensity of the three directions of light obtained from the light source is modulated via the liquid crystal panels for the three primary colors R, G, and B, respectively. From the principle that these are synthesized by a color synthesizing prism and then projected onto a screen via a projection lens or the like, the above liquid crystal panel, in particular, the one that is cooled using a liquid refrigerant as described above, Needless to say, when bubbles are mixed in the liquid refrigerant in contact with or passing through the light-transmitting part (surface) of the panel, density difference due to speed difference or temperature difference in the liquid refrigerant in contact with or passing through. When this occurs, there is a problem in that the image projected through the liquid crystal panel causes fluctuations, color unevenness, and the like, thereby disturbing the projection screen. Also in the above-described prior art, for example, in
しかしながら、上記に種々述べた従来技術により提案される種々のプロジェクタにおける液晶パネルの冷却構造では、特に、光源から得られる３方向の光が、それぞれ、Ｒ、Ｇ及びＢの３原色用の液晶パネルを透過した後に、プリズムにより合成されて投射される方式の液晶プロジェクタに適用した場合、その投射される映像の画質を含めて、未だ、液体冷媒を循環する冷却サイクルを利用して効率的にその液晶パネルを冷却するに適した構造を提供するもとは言えなかった。 However, in the liquid crystal panel cooling structure in various projectors proposed by the above-described conventional technologies, particularly, the three directions of light obtained from the light source are liquid crystal panels for the three primary colors R, G, and B, respectively. When applied to a liquid crystal projector that is projected by being synthesized by a prism after being transmitted through the projector, it is still possible to efficiently use the cooling cycle that circulates the liquid refrigerant, including the image quality of the projected image. It could not be said to provide a structure suitable for cooling a liquid crystal panel.
そこで、本発明は、上述した従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、特に、液体冷媒を循環する液冷サイクルを利用して効率的に液晶パネルを冷却することを可能にする構成であり、特に、その液晶パネルの透光面を通過する液体冷媒中に速度差や温度差などによる密度の差が生じ難く、そのため、それを透過する映像に悪影響を及ぼすことなく、良好な投射映像を得ることが可能な液晶プロジェクタを提供し、更には、そのための液晶パネルとその液冷装置を提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and in particular, a configuration that makes it possible to efficiently cool a liquid crystal panel using a liquid cooling cycle in which a liquid refrigerant is circulated. In particular, the liquid refrigerant that passes through the light-transmitting surface of the liquid crystal panel is unlikely to have a density difference due to a speed difference or a temperature difference, so that a good projection can be achieved without adversely affecting the image transmitted therethrough. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal projector capable of obtaining an image, and to provide a liquid crystal panel and a liquid cooling device therefor.
かかる上記の目的を達成するため、本発明によれば、まず、光源と、前記光源からの光を平行光として３本の光に分割する光学素子と、前記光学素子により分割された３本の光を透過してその強度を変調する３種の液晶パネルと、前記３種の液晶パネルを透過してその強度を変調した３本の光を合成する光合成手段と、前記光合成手段により合成された３本の光を投射するための投射手段と共に、前記３種の液晶パネル内に液体冷媒を循環して冷却するため、その一部にタンクを備えたポンプと共に、ラジエータをも含む液冷サイクルを備えた液晶プロジェクタにおいて、前記３種の液晶パネルは、それぞれ、当該液晶パネルの一方の面と、それに対向して配置される透明部材とにより液体冷媒の流路を形成し、かつ、当該流路は、厚さが一様で扁平な前記液晶パネルの液晶パネル領域を覆う第１の流路と、前記第１の流路の上下流側の一方に設けられ、前記第１の流路における流路抵抗よりも高い流路抵抗を備えた第２の流路とから構成されている液晶プロジェクタが提供される。 In order to achieve the above-described object, according to the present invention, first, a light source, an optical element that divides light from the light source into three lights as parallel light, and three optical elements divided by the optical element. 3 types of liquid crystal panels that transmit light and modulate the intensity, a light combining unit that combines the three types of light that have transmitted through the three types of liquid crystal panels and modulated their intensity, and the light combining unit In order to circulate and cool the liquid refrigerant in the three kinds of liquid crystal panels together with the projection means for projecting three lights, a liquid cooling cycle including a radiator and a pump provided with a tank in a part of the liquid refrigerant is performed. In the liquid crystal projector provided, each of the three types of liquid crystal panels includes a liquid refrigerant channel formed by one surface of the liquid crystal panel and a transparent member disposed opposite thereto, and the channel The thickness is one The first flow path covering the liquid crystal panel region of the flat liquid crystal panel and the flow path higher than the flow path resistance in the first flow path provided on one of the upstream and downstream sides of the first flow path A liquid crystal projector comprising a second flow path having a resistor is provided.
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、２枚の透明基板の間に液晶を封入してなる液晶プロジェクタ用の液晶パネルであって、更に、少なくとも上記２枚の透明基板の一方の面に対向して配置された透明板を備え、その間に液体冷媒の流路を形成したものにおいて、前記流路は、前記液晶パネルの液晶パネル領域を覆う領域においては、厚さが一様で扁平な第１の流路を形成し、かつ、前記第１の流路の上流側及び下流側の一方には、前記第１の流路における流路抵抗よりも高い流路抵抗を備えた第２の流路を備えている液晶プロジェクタの液晶パネルが提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a liquid crystal panel for a liquid crystal projector in which liquid crystal is sealed between two transparent substrates. A transparent plate disposed opposite to one surface and having a liquid refrigerant channel formed therebetween, wherein the channel has a thickness in a region covering the liquid crystal panel region of the liquid crystal panel. A flat first flow path is formed, and one of the upstream side and the downstream side of the first flow path is provided with a flow path resistance higher than the flow path resistance in the first flow path. In addition, a liquid crystal panel of a liquid crystal projector including the second flow path is provided.
更に、やはり上記の目的を達成するため、本発明によれば、２枚の透明基板の間に液晶を封入してなる液晶プロジェクタ用の液晶パネルを液体冷媒により冷却する液冷装置であって、少なくとも上記２枚の透明基板の一方の面に対向して配置された透明板を備え、もって、その間に、前記液晶パネルの液晶パネル領域を覆う厚さが一様で扁平な第１の流路と、前記第１の流路の上流側及び下流側の一方の側に前記第１の流路における流路抵抗よりも高い流路抵抗の第２の流路とを形成しており、更に、前記液晶パネルの前記第１及び第２の流路に接続された液体冷媒の駆動手段と、前記第１及び第２の流路において受熱した前記液晶パネルの熱を外部に放熱する放熱手段とを備え、もって、液冷サイクルを構成する液晶プロジェクタにおける液晶パネルの液冷装置が提供される。 Furthermore, in order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a liquid cooling device for cooling a liquid crystal panel for a liquid crystal projector, in which liquid crystal is sealed between two transparent substrates, with a liquid refrigerant, A first flow path comprising a transparent plate disposed opposite to at least one surface of the two transparent substrates, and having a flat and uniform thickness covering the liquid crystal panel region of the liquid crystal panel therebetween And a second channel having a channel resistance higher than the channel resistance in the first channel on one of the upstream side and the downstream side of the first channel, and A liquid refrigerant driving means connected to the first and second flow paths of the liquid crystal panel; and a heat radiating means for radiating heat of the liquid crystal panel received in the first and second flow paths to the outside. In a liquid crystal projector constituting a liquid cooling cycle Liquid cooling device of LCD panels are provided.
なお、本発明によれば、前記に記載した液晶プロジェクタ、液晶プロジェクタの液晶パネル、更には、液晶パネルの冷却装置において、更に、前記第２の流路に加えて、前記第２の流路に隣接したバッファー部を備えていることが好ましい。 According to the present invention, in the liquid crystal projector, the liquid crystal panel of the liquid crystal projector, and the cooling device for the liquid crystal panel described above, in addition to the second channel, the second channel It is preferable to have an adjacent buffer part.
以上の記載からも明らかなように、本発明になる液晶プロジェクタ、更には、そのための液晶パネル及びその液冷装置によれば、液体冷媒を循環する液冷サイクルを利用して効率的に液晶パネルを冷却することを可能にすると共に、その液晶パネルの透光面を通過する液体冷媒中に速度差や温度差などによって密度差が生じ難く、透射される映像を乱すことなく、良好な透射映像を得ることが可能となり、更には、特に、その液晶パネルを含め、その寿命や信頼性を高く確保することが可能となるという、極めて優れた効果を発揮する。 As is apparent from the above description, the liquid crystal projector according to the present invention, and further, the liquid crystal panel and the liquid cooling device therefor can efficiently use the liquid cooling cycle in which the liquid refrigerant is circulated. The liquid refrigerant that passes through the light-transmitting surface of the liquid crystal panel is less likely to cause a density difference due to a speed difference or a temperature difference. In addition, in particular, the liquid crystal panel, including the liquid crystal panel, can exhibit a very excellent effect that it is possible to ensure a high lifetime and reliability.
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
まず、図３には、本発明の一実施の形態になる液晶パネルの液冷装置を備えた、液晶プロジェクタの全体構造の一例が示されている。図において、符号１００は、液晶プロジェクタの筐体を示しており、また、図からも明らかなように、その内部には、発光源である、例えば、メタルハライドランプ１１２が設けられている。そして、この発光源１１２からの光は、やはり、上記の筐体内の所定の位置に配置された第１レンズアレイ１１３、第２レンズアレイ１１４、偏光変換素子１１５、集光レンズ１１６により平行な光にされて出力される。この平行光は、その後、第１のダイクロイックミラー１１７に導かれ、その一部はこれを透過し、第１のコンデンサレンズ１１８を通してＲ（赤）用の液晶パネル１０１（Ｒ）に導かれ、そこで光強度が変調され、その後、光合成プリズム１１９に到る。
First, FIG. 3 shows an example of the entire structure of a liquid crystal projector provided with a liquid cooling device for a liquid crystal panel according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 100 indicates a housing of the liquid crystal projector, and as is apparent from the figure, a light source, for example, a
一方、上記第１のダイクロイックミラー１１７で反射された光は、第１の反射鏡１２０の表面で反射され、第２のダイクロイックミラー１２１に入射する。ここで反射された光は、第２のコンデンサレンズ１２２を通してＧ（緑）用の液晶パネル１０１（Ｇ）に導かれ、そこで光強度が変調された後、上記光合成プリズム１１９に到る。さらに、上記第２の第クロイックミラー１２１を透過した光は、第２の反射鏡１２３、リレーレンズ１２４を通って第３の反射鏡１２５の表面で反射され、第３のコンデンサレンズ１２６を通してＢ（青）用の液晶パネル１０１（Ｂ）に導かれ、そこで光強度が変調され、上記光合成プリズム１１９に到る。そして、上記３原色であるＲ、Ｇ、Ｂ用の液晶パネル１０１（Ｒ）、１０１（Ｇ）、１０１（Ｂ）でその光強度がそれぞれ変調された光は、上記光合成プリズム１１９によって合成され、更に、投射レンズを含む投射光学系１２７によって拡大されて、例えば、図示しないスクリーン上に投射される（図中の細い矢印を参照）。
On the other hand, the light reflected by the first
また、図中の符号１３１は、その内部にファン及びそれを回転駆動するモータを含む冷却ファンユニットを示しており、図中に白抜きの矢印で示すように、上記液晶プロジェクタの筐体１００の一部に開口された空気吸込口１３４を介して外部の空気を筐体内に取り込み、後に説明する放熱ユニット１３０や電気部品ユニット１２８を冷却する。さらに、取り込まれた空気は、上述したように、近年における表示画面の大型化などに伴い、高照度化が著しく、そのため、発熱が問題となってきている高照度発光源であるメタルハライドランプ１１２、更には、この発光源１１２に近接して配置される第１レンズアレイ１１３、第２レンズアレイ１１４、偏光変換素子１１５、集光レンズ１１６をも冷却した後、上記筐体１００の一部に開口された空気排出口１３５を介して外部へ排出される。
そして、上記３原色であるＲ、Ｇ、Ｂ用の液晶パネル１０１（Ｒ）、１０１（Ｇ）、１０１（Ｂ）には、それぞれ、以下に詳細にその構造を説明するが、液体冷媒の通路が形成されており、上記液晶プロジェクタの筐体１００の内部に設けられた電動ポンプ１２９の働きにより、液体冷媒が、図中の黒の太い矢印で示すように、筐体内に這い回された配管を介して、Ｒ、Ｇ、Ｂ用の液晶パネル１０１（Ｒ）、１０１（Ｇ）、１０１（Ｂ）、電動ポンプ１２９、放熱ユニット１３０の順に循環され、もって、所謂、液冷サイクルを形成している。
The liquid crystal panels 101 (R), 101 (G), and 101 (B) for R, G, and B that are the three primary colors will be described in detail below. A pipe in which the liquid refrigerant is squeezed into the casing as shown by the black thick arrow in the figure by the action of the
次に、添付の図１には、上記Ｒ、Ｇ、Ｂ用の液晶パネル１０１（Ｒ）、１０１（Ｇ）、１０１（Ｂ）の内の一つの液晶パネル１０１の内部構造の詳細を示す。まず、液晶パネル１０１の断面を示す図１（ａ）の符号２は、この液晶パネル１０１の主な構成要素であり、その表面に多数のトランジスタ駆動素子が形成された、例えば、ガラスからなるＴＦＴ基板を示しており、このＴＦＴ基板に対向して、やはりガラスからなる対向基板１が配置されて、そして、これらの透明基板２、１の間には液晶３が封入され、もって、Ｒ、Ｇ又はＢの３原色の一つとなる液晶パネル１０１を構成する。
Next, FIG. 1 attached herewith shows details of the internal structure of one of the liquid crystal panels 101 (R), 101 (G), and 101 (B) for the R, G, and B. First,
また、図中の符号４及び５は、所謂、保護ガラス板であり、これらの保護ガラス板は、それぞれ、上記液晶パネル１０１の入射側と出射側に設けられており、その間には、液体冷媒の流路６、７を形成している。そして、これら対向基板１、ＴＦＴ基板２、及び、保護ガラス板４、５の周囲を取り囲んで、枠体を形成するケース１４が取り付けられている。即ち、上記図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す図１（ｂ）からも明らかなように、上述した液晶パネル１０１が形成された領域（以後、「液晶パネル領域」と言う）を含めたパネルの両側面には、具体的には、上記対向基板１と保護ガラス板４との間、そして、上記ＴＦＴ基板２と保護ガラス板５との間に、その厚さ「Ｄ」（図１（ｂ）の紙面に垂直な方向の高さ）が一様で扁平な流路６、７が、それぞれ、形成されている。なお、ここでは図示しないが、保護ガラス板４、５の入射側及び出射側には、それぞれ、偏光膜が形成されている。
そして、上記各種基板を取り囲んで形成された枠体を形成するケース１４の上下の縁部には、上記図１（ａ）から明らかなように、上記流路６、７の厚さ「Ｄ」よりも小さな厚さ「ｄ」（即ち、ｄ＜Ｄ）の流路８、９（下方）、１５、１６（上方）が、スリット状に、そして、上記図１（ｂ）から明らかなように、その幅（即ち、図１（ｂ）の横方向）を上記流路と同じにして、それぞれ、形成されている。更には、このケース１４の上下縁部の端面には、それぞれ、その内部にバッファー流路を形成する箱状の部材１０、１１（下方）、１７、１８（上方）が取り付けられている。なお、この図１（ｂ）では、上記液晶パネル１０１の内部に形成された流路における液体冷媒の流れが矢印によって示されている。また、これらの図１（ａ）及び（ｂ）中の符号１２、１３、１９、２０は、それぞれ、上記バッファー流路を形成する箱状の部材１０、１１（下方）、１７、１８（上方）の略中央部に取り付けられた液体冷媒の導入・導出管を示している。更に、図中の符号２１に代表される黒塗の部分は、上述した部材を組み立てる際、その間を液密に封止するために挿入された、所謂、オーリングを示す。
As shown in FIG. 1A, the thickness “D” of the
次に、以上にその構成を示した上記の各液晶パネル１０１をその一部に含んだ、本発明になる液晶プロジェクタにおける液体冷媒の循環流について、添付の図２を参照しながら詳細に説明する。なお、ここで、上述した図３では、上記Ｒ、Ｇ、Ｂ用の液晶パネル１０１（Ｒ）、１０１（Ｇ）、１０１（Ｂ）は、ポンプ１２９により駆動され、放熱部を構成するラジエータ１３０を介して循環される図の液冷サイクル内において、直列に接続されているとして説明した。しかしながら、本発明では、これに限らず、これらの液晶パネル１０１（Ｒ）、１０１（Ｇ）、１０１（Ｂ）は、上記の液冷サイクル内において、並列に接続することも可能である。そこで、この図では、これら三種の液晶パネルから一つだけを取り出し、単一の液晶パネル１０１として説明する。
Next, the circulation flow of the liquid refrigerant in the liquid crystal projector according to the present invention, which includes the
すなわち、上記発光源１１２からの強度の強い光を受けて加熱された液晶パネル１０１内において受熱してその温度が上昇した液体冷媒は、バッファー流路１０、１１から排出され、ポンプ１２９により駆動されてラジエータ１３０を通る。その際、その熱を外部に放散することにより冷却され、再び、上記液晶パネル１０１の枠体であるケース１４の上下の縁部に取り付けられたバッファー流路１７、１８内に流入する。その後、このバッファー流路１７、１８内の液体冷媒は、上記ケース１４の上方縁部に形成された厚さ「ｄ」の扁平な流路１５、１６を通り、その後、厚さ「Ｄ」の扁平な液晶パネル領域の流路６、７を経て、更に、上記ケース１４の下方縁部に形成された厚さ「ｄ」の扁平な流路１０、１１を通って、再び、上記バッファー流路１０、１１へ戻る。その際、上述したように、厚さ「Ｄ」の扁平な液晶パネル領域の流路６、７の上下両側には、厚さ「ｄ」（Ｄ＞ｄ）の扁平な流路１５、１６（上方）、１０、１１（下方）からなる所謂、高抵抗の絞り流路が設けられている。
That is, the liquid refrigerant that has received heat in the
即ち、かかる流路構成によれば、例えば、液体冷媒の導入管２０から流入した液体冷媒は、バッファー流路１８（上方）に連続して，高抵抗の流路を構成する厚さ「ｄ」の扁平な流路１６が設けてあるため、バッファー流路１８の幅方向（すなわち，図１（ｂ）の横方向）に広がり大幅に減速する。その結果、バッファー流路１８内の圧力が均一になる。更に，厚さ「Ｄ」の扁平な液晶パネル領域の流路７の下流側にも、高抵抗な扁平な流路９に連続してバッファー流路１１が設けてあるため、一ヶ所の導出管１３から冷却媒体を吸引しても，流路９の流動抵抗が大きいため、バッファー流路１１内の圧力が均一になる。この様になると、高抵抗な扁平流路１６、９及び厚さ「Ｄ」の液晶パネル領域の扁平な流路７を流れる液体冷媒の流量（流速）は、上下のバッファー流路１８と１１の圧力差と流路断面積に比例するため、流路７の厚さ「Ｄ」と流路１６と９の厚さ「ｄ」が幅方向に均一であれば、流路７内の流速は一定となる。同様に、液体冷媒の導入管１９から流入した液体冷媒は，厚さ「Ｄ」の扁平な液晶パネル領域の流路６を均一な流速で流れる。
That is, according to such a flow path configuration, for example, the liquid refrigerant that has flowed from the liquid
このように、上述した流路構造によれば、流れる冷媒の均一化、安定化により、液晶パネル面（液晶パネル領域）内で液体冷媒が渦や偏流を生じることから防止される。また、そのため、その内部に流れる冷媒に密度差が生じ、又は、冷却能力に差が生じ、即ち、液晶パネルの面内に温度分布、更には、それにより屈折率の差異を生じることもなくなる。そのため、得られる画像に揺らぎや色むら等の不具合が発生することなく、画像品質の向上を図ることが出来る。加えて、上記の流路構造によれば、上述したように、ポンプ１２により液体冷媒を駆動して、放熱部を構成するラジエータ１３０を介して発熱を外部に排出する、所謂、液冷サイクルを構成することから、液晶パネルをより高い冷却効率で冷却することが出来る。
Thus, according to the above-described flow channel structure, the liquid refrigerant is prevented from being swirled or drifted in the liquid crystal panel surface (liquid crystal panel region) by making the flowing refrigerant uniform and stable. Therefore, a difference in density occurs in the refrigerant flowing in the interior or a difference in cooling capacity, that is, a temperature distribution in the plane of the liquid crystal panel, and further, no difference in refractive index due to this. Therefore, it is possible to improve the image quality without causing problems such as fluctuations and color unevenness in the obtained image. In addition, according to the above-described flow path structure, as described above, a so-called liquid cooling cycle in which the liquid refrigerant is driven by the
なお、以上の説明では、厚さ「Ｄ」の扁平な液晶パネル領域の流路６、７の上下両側には、それぞれ、上記の絞り機能を達成する高抵抗流路である、厚さ「ｄ」（Ｄ＞ｄ）の扁平な流路１５、１６（上方）、１０、１１（下方）、更には、バッファー流路１７、１８（上方）、１０、１１（下方）を設けるものとして説明したが、しかしながら、本発明は、かかる構造のみに限定されることなく、これらの一方のみを、その上流又は下流側にのみ設けるものであってもよい。
In the above description, the thickness “d” is a high-resistance channel that achieves the above-described diaphragm function on both the upper and lower sides of the
加えて、上記の各流路を流れる液体冷媒としては、例えば、その一部に、エチレングリコールやプロピレングリコール等の不凍液を混入した水や、又は、光透過性に優れ、不活性で発泡が少なく、電気絶縁性をも兼ね備えた、例えば、フロリナート（住友３Ｍ社の商標）などに代表されるフッ素系不活性液体（パークロロカーボン）を採用することができる。特に、後者の液体の採用によれば、上記液晶パネル領域の流路を流れる液体冷媒中への気泡の混入による投射画面の劣化を有効に防止することが可能となる。また、特に、上記厚さ「Ｄ」の扁平な液晶パネル領域の流路６、７を形成する各種基板の表面には、親水性を保持するための加工、例えば、酸化チタンの薄膜をコーティングすることが好ましい。これによれば、上記ランプからの光による酸化チタンの光触媒作用により、その壁面が常に親水性に保たれることから、当該壁面での汚れの付着、気泡の付着を抑制することが可能となる。
In addition, as the liquid refrigerant flowing through each flow path, for example, water mixed with an antifreeze liquid such as ethylene glycol or propylene glycol or a part of the liquid refrigerant is excellent. Further, for example, a fluorine-based inert liquid (perchlorocarbon) typified by Fluorinert (trademark of Sumitomo 3M Co., Ltd.) or the like that also has electrical insulation can be used. In particular, when the latter liquid is used, it is possible to effectively prevent deterioration of the projection screen due to air bubbles mixed into the liquid refrigerant flowing through the flow path of the liquid crystal panel region. In particular, the surface of the various substrates forming the
更に、例えば、上記の扁平な高抵抗流路１６の厚さ「ｄ」は，高抵抗流路１６内の流速が，上記バッファー流路１８内の冷却媒体の平均流速の１０倍以上になる様に設定することが好ましい。他の、バッファー流路と高抵抗流路の関係も同様に決めることが好ましい。また，液晶パネル領域の流路７の厚さ「Ｄ」と高抵抗流路１６と９の厚さ「ｄ」との関係は，特に限定する必要はないが，本発明はＤがｄより大きい場合に対応したものであり、Ｄとしては２から５mm、ｄとしては０．１〜１mm程度が好ましい。
Further, for example, the thickness “d” of the flat high-
また、上記の実施の形態では、上記液晶パネル１０１の両側（入射側及び出射側）の面に形成された扁平な液晶パネル領域の流路６、７の厚さ「Ｄ」は、互いに等しいものとして説明したが、しかしながら、例えば、入射側の面における液晶パネルの発熱が出射側に比較してより大きい場合など、その厚さを異ならせ、もって、内部の液体冷媒の流速（流量）を異ならせることも可能である。また、同様に、上記流路６、７の厚さ「Ｄ」だけではなく、液体冷媒の高抵抗流路である絞りを形成する流路１５、１６（上方）、１０、１１（下方）の厚さ「ｄ」、更に、バッファー流路１７、１８（上方）、１０、１１（下方）の流路面積についても、適宜、変更することが可能である。
Further, in the above embodiment, the thicknesses “D” of the
以上のように、液晶パネルの全体に亘って流れる冷媒の均一化、安定化によれば、得られる画像に揺らぎ等が発生することなく、良好な画像品質を得ることが可能であり、かつ、液晶パネルの発熱を外部に排出する液冷サイクルを構成することから、より高い液晶パネルの冷却効率を得ることが出来る。そして、上記の液晶パネル１０１を、そのＲ、Ｇ、Ｂ用の液晶パネル１０１（Ｒ）、１０１（Ｇ）、１０１（Ｂ）として液晶プロジェクタに採用することによれば、その小型化、静音化、高輝度化に伴う液晶パネル部での発熱量の増加にもかかわらす、液晶パネルの寿命や信頼性を確保することが可能となる。
As described above, according to the uniformization and stabilization of the refrigerant flowing over the entire liquid crystal panel, it is possible to obtain good image quality without causing fluctuations in the obtained image, and Since a liquid cooling cycle for discharging the heat generation of the liquid crystal panel to the outside is configured, higher cooling efficiency of the liquid crystal panel can be obtained. By adopting the
次に、添付の図４（ａ）には、上記図１に示した液晶パネル１０１の変形例が、その断面により示されており、また、図４（ｂ）には、上記図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面が示されている。なお、この変形例になる液晶パネル１０１では、特に、各種基板を取り囲んで形成された枠体を形成するケース１４の上下の縁部に形成される厚さ「ｄ」の流路８、９（下方）、１５、１６（上方）を、上記図１のようなスリット状ではなく、複数の円形の貫通穴３２として形成したものである。なお、かかる変形例になる液晶パネル１０１の構造によれば、上述した実施の形態になる液晶パネルと同様の効果に加え、特に、上記ケース１４の上下の縁部には、上記のスリット状の流路に代え、貫通穴３２を形成することから、その製造が容易であると共に、特に、液体冷媒の絞りを形成する流路１５、１６（上方）、１０、１１（下方）における流路を更に高抵抗に形成する際に有利である。
Next, in FIG. 4A attached, a modification of the
次に、添付の図５には、更に、他の変形例になる液晶パネル１０１の断面が示されている。この他の変形例になる液晶パネル１０１では、図からも明らかなように、上記各種基板を取り囲んで形成された枠体を形成するケース１４の上下の縁部に形成されるスリット状の流路８、９（下方）、１５、１６（上方）を、予め、上記液晶パネル領域の流路６、７の厚さ「Ｄ」と等しく形成しておき、その後、これらスリット状の流路の一方の壁面に、所定の厚さの抵抗板３０、３１（上方）、３２、３３（下方）を取り付けて、上記厚さ「ｄ」の高抵抗の流路として形成するものである。なお、かかる構造によれば、予め作製したケース１４の上下縁部に形成されるスリット状流路に固定される扁平な抵抗板３０、３１、３２、３３の厚さを、例えば、上記液晶パネル領域の流路６、７の厚さ「Ｄ」に対応して所望の値に設定することによれば、上述した作用・効果と共に、容易に、最適な高抵抗流路を構成することが可能となる。また、上記液晶パネル領域の流路６、７のそれぞれに対応し、上記抵抗板３０、３１、３２、３３の厚さを異ならせることにより、これら流路６、７内における冷媒の流速を変えることも可能となる。
Next, FIG. 5 attached herewith shows a cross section of a
更に、添付の図６には、本発明になる更に他の変形例である液晶パネル１０１が、その断面により示されている。図からも明らかなように、この更に他の変形例になる液晶パネル１０１では、上記各種基板を取り囲んで形成された枠体を形成するケース１４の上下の縁部に取り付ける上記バッファー流路を形成する箱状の部材を纏めて一体としたものである。即ち、上記図１に示した２個の箱状部材１０、１１（下方）に代えて、１個の箱状部材１０を取り付けて、他方、他の２個の箱状部材１７、１８（上方）に代えて、１個の箱状部材１７を取り付け、もって、バッファー流路を、上記ケース１４の上下の縁部に、それぞれ形成したものである。なお、かかる構造によっても、上述した作用・効果が得られると共に、その構成部品点数が削減されることから、液晶パネルを容易かつ安価に製造することが可能となる。
Furthermore, in FIG. 6 attached, a
加えて、添付の図７には、本発明になる更に他の変形例である液晶パネル１０１が、やはり、その断面により示されている。なお、図からも明らかなように、この更に他の変形例である液晶パネル１０１では、上記図１に示した液晶パネルとは異なり、厚さ「Ｄ」の一様な扁平な流路６と、その両側の厚さ「ｄ」の一様な扁平な高抵抗流路３０、３２とからなる液体冷媒の流路を、液晶パネル１０１の入射側だけに設けたものである。即ち、その間に液晶３を封入するＴＦＴ基板２と対向基板１から構成される液晶パネル１０１において、その対向基板１と入射側の保護ガラス板４との間には、厚さ「Ｄ」の一様な扁平な流路６が形成されておいる。しかしながら、他方の出射側では、ＴＦＴ基板２の上に保護ガラス板５が、直接、接触して取り付けられている。また、これら基板を取り囲んで形成された枠体を形成するケース１４の上下の縁部にも、上記した厚さ「Ｄ」の一様な扁平な流路６に対応して、それぞれ、一のスリット状の流路３０（下方）、３２（上方）が設けれ、これにより、上記した厚さ「ｄ」の高抵抗の流路が形成されている。
In addition, in FIG. 7 attached, a
なお、かかる液晶パネルの構成によれば、その構造からも、比較的、容易かつ安価に製造することが可能であり、また、その発熱量が比較的小さく、特に、液晶パネルの入射側での発熱を除去すれば十分な場合などにおいて、好適に適用することが可能である。 In addition, according to the structure of such a liquid crystal panel, it is possible to manufacture it relatively easily and inexpensively from its structure, and its calorific value is relatively small, particularly on the incident side of the liquid crystal panel. The present invention can be suitably applied in cases where it is sufficient to remove heat generation.
最後に、添付の図８には、本発明になる更に他の変形例である液晶パネル１０１が、やはり、その断面により示されている。なお、図からも明らかなように、この更に他の変形例である液晶パネル１０１では、上記枠体を形成するケース１４の上縁部には、流路６と同様に厚さ「Ｄ」の流路を「Ｕ」字状に湾曲して形成し、他の流路７へ連結しており、一方、ケース１４の下縁部には、厚さ「Ｄ」の高抵抗の流路４４、４５を形成し、そのそれぞれには、バッファー流路を形成する箱状の部材４２、４２が取り付けられている。なお、図の符号４２、４３は、液体冷媒の導入・導出管を示している。
Finally, in FIG. 8 attached, a
なお、かかる構成によれば、上記に説明した液晶パネル１０１とは異なり、液晶パネル内に液体冷媒を導入又は導出するための導入・導出管を、パネルの上下両側ではなく、その一方の側、例えば、この例ではその下側だけに設ける構成とすることが可能となることから、特に、液晶プロジェクタの狭い筐体内で冷媒の配管を取り付ける際に有利である。
In addition, according to such a configuration, unlike the
１ 対向基板
２ ＴＦＴ基板
３ 液晶
４、５ 保護ガラス板
６、７ 厚さ「Ｄ」の流路
８、９、１５、１６ 厚さ「ｄ」の流路
１０、１１、１７、１８ バッファー流路を形成する部材
１００ 液晶プロジェクタの筐体
１０１ 液晶パネル
１２９ ポンプ
１３０ ラジエータ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記３種の液晶パネルは、それぞれ、当該液晶パネルの一方の面と、それに対向して配置される透明部材とにより液体冷媒の流路を形成し、かつ、当該流路は、厚さが一様で扁平な前記液晶パネルの液晶パネル領域を覆う第１の流路と、前記第１の流路の上下流側の一方に設けられ、前記第１の流路における流路抵抗よりも高い流路抵抗を備えた第２の流路とから構成されていることを特徴とする液晶プロジェクタ。 A light source, an optical element that splits the light from the light source into three lights as parallel light, and three types of liquid crystal panels that transmit the three lights split by the optical element and modulate the intensity thereof, Along with the light combining means for combining the three light beams transmitted through the three liquid crystal panels and modulated in intensity, and the projection means for projecting the three lights combined by the light combining means, In a liquid crystal projector provided with a liquid cooling cycle including a pump and a radiator for circulating and cooling a liquid refrigerant in the liquid crystal panel,
In each of the three types of liquid crystal panels, a liquid refrigerant flow path is formed by one surface of the liquid crystal panel and a transparent member disposed opposite thereto, and the flow paths have a single thickness. The first flow path covering the liquid crystal panel region of the flat liquid crystal panel and the flow path higher than the flow path resistance in the first flow path are provided on one of the upstream and downstream sides of the first flow path. A liquid crystal projector comprising a second flow path having a path resistance.
6. The liquid crystal panel cooling apparatus according to claim 5, further comprising a buffer section adjacent to the second flow path in addition to the second flow path. Cold equipment.
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