JP2007122002A - 投射型表示装置及びそれに用いられるプリズムユニット - Google Patents

Abstract

【課題】投射型表示装置において、偏光板から伝わる熱による液晶パネルの過熱を効果的に防止し、安定した映像が得られる投射型表示装置を提供する。
【解決手段】液晶パネル２１と入射側の偏光板との間に高断熱性の光学板としてコントラスト改善素子２３を配置した構成とし、これによって偏光板から液晶パネル２１に伝わる熱を遮断する。さらにこの構成においてコントラスト改善素子２３は、液晶パネル２１に固定保持され、かつその保持部３６が、液晶パネル２１との間に冷却風を通すダクト構造に形成されている構成とし、このダクト構造によって冷却風が液晶パネル２１にスムーズに供給されて、液晶パネル２１が効率的に冷却されるようにする。
【選択図】図４

Description

本発明は、映像を投射して表示する投射型表示装置、及びこの投射型表示装置に用いられるプリズムユニットに関する。

一般に、いわゆる３板式の投射型表示装置は、光源であるランプから発光されて分離された３原色の色光を色光毎に映像情報に応じて変調する３つの液晶パネルと、この液晶パネルの入射側と出射側に夫々配置される偏光板と、液晶パネルで変調された各色光を合成するクロスプリズムと、このクロスプリズムによって形成された映像を投射する投射レンズと、を備えて構成される(例えば特許文献１参照)。

そしてこの投射型表示装置では、送風手段として冷却ファンが内蔵され、この冷却ファンから送られる冷却風によって発熱量の大きいランプや液晶パネルの付近を冷却するようにしている。
特開２００４−２２６９１４号公報

このような投射型表示装置では、液晶パネル付近において偏光板からも熱が発生し、特に入射側の偏光板の発熱量が大きく、この偏光板の熱が液晶パネルに伝わると液晶パネルが過熱し、映像に悪影響を及ぼすおそれがある。上記の如く投射型表示装置においては、冷却風によって液晶パネルの付近を冷却するようにしているが、偏光板の熱が液晶パネルに伝わると、液晶パネルはそれ自身の発熱に加えてさらに高温となるので、冷却風によっても充分な冷却効果が得られず、その結果、液晶パネルの動作が不安定となって映像が劣化する懸念がある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、偏光板から伝わる熱による液晶パネルの過熱を効果的に防止し、安定した映像が得られる投射型表示装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため本発明は、
光源であるランプから発光されて分離された複数の色光を色光毎に映像情報に応じて変調する複数の液晶パネルと、この液晶パネルの少なくとも入射側に配置される偏光板と、液晶パネルで変調された各色光を合成するクロスプリズムと、このクロスプリズムによって形成された映像を投射する投射レンズと、ランプ及び液晶パネル付近を冷却するための冷却風を流す送風手段と、を有して構成される投射型表示装置において、
液晶パネルと偏光板との間に配置される高断熱性の光学板として例えばコントラスト改善素子を備え、ここでこのコントラスト改善素子は、液晶パネルに固定保持され、かつその保持部が、液晶パネルとの間に冷却風を通すダクト構造に形成されていることを特徴とするものである。

本発明では、液晶パネルと偏光板との間に高断熱性の光学板としてコントラスト改善素子を配置したことにより、偏光板から液晶パネルに伝わる熱を確実に遮断できるので、液晶パネルの過熱が効果的に防止されて安定した映像を得ることができる。さらに本発明では、コントラスト改善素子の保持部が、液晶パネルとの間に冷却風を通すダクト構造に形成されていることにより、冷却ファンから送風される冷却風が液晶パネルにスムーズに供給されるので、液晶パネルが効率的に冷却されて、より安定した映像を得ることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。
図１は、本発明による投影型表示装置の実施例としてビデオプロジェクタを示しており、即ちこのビデオプロジェクタ１は、その筐体２の前面３に表出する投影レンズ２６から前方のスクリーンに映像を投射して表示するものである。

このビデオプロジェクタ１に内蔵される光学系は、図２に示すように、光源であるランプ５、フライアイレンズ６、偏光変換素子７、コンデンサーレンズ８、ダイクロイックミラー９，１０、全反射ミラー１１，１２，１３、リレーレンズ１４，１５、フィールドレンズ１６，１７，１８、表示素子である液晶パネルを備えた３つのライトバルブ２０(Ｒ)，２０(Ｇ)，２０(Ｂ)、クロスプリズム２５、投射レンズ２６を有して構成されている。

この光学系では、ランプ５で発光された偏りのない白色光が先ずフライアイレンズ６から偏光変換素子７を透過して直線偏光光に変換されるとともにコンデンサーレンズ８で集光されて輝度むらのない均一の白色光が形成され、その輝度むらのない白色光がダイクロイックミラー９，１０を経由して３つのライトバルブ２０(Ｒ)，２０(Ｇ)，２０(Ｂ)に入射される。

その際、色分離手段であるダイクロイックミラー９，１０によって白色光が赤色光(Ｒ)・緑色光(Ｇ)・青色光(Ｂ)に分離され、赤色光はダイクロイックミラー９から全反射ミラー１１を介してフィールドレンズ１６で集光されて赤色用のライトバルブ２０(Ｒ)に入射する。また、緑色光は、ダイクロイックミラー１０からフィールドレンズ１７で集光されて緑色用のライトバルブ２０(Ｇ)に入射し、さらに青色光は、リレーレンズ１４、全反射ミラー１２、リレーレンズ１５、全反射ミラー１３を介してフィールドレンズ１８で集光されて、青色用のライトバルブ２０(Ｂ)に入射する。

３つのライトバルブ２０(Ｒ)，２０(Ｇ)，２０(Ｂ)は夫々、液晶パネル２１の入射側に偏光板２２とコントラスト改善素子２３を有するとともに出射側に偏光板２４を有して構成されており、入射側の偏光板２２で各色光の偏光方向が揃えられ、さらにコントラスト改善素子２３によって各色光のコントラストが最適化されて液晶パネル２１に入射される。

液晶パネル２１は各色に対応して印加された映像信号により各色光を変調し、この３つの変調光が出射側の偏光板２４を透過して偏光されて映像光となり、クロスプリズム２５に入射される。そして、クロスプリズム２５では各色の映像光が合成され、この合成された映像光が投射レンズ２６によってスクリーンに投射されてフルカラーの映像が映し出されるものである。
なお、このような光学系を内蔵するビデオプロジェクタには冷却ファンが備えられており、この冷却ファンから送風される冷却風によって発熱量の大きいランプやライトバルブ付近を効率的に冷却するようにしている。

上記の如き光学系を備えたビデオプロジェクタにおけるクロスプリズム付近の構造例を図３に示す。ここでは、各色のライトバルブ２０(Ｒ)，２０(Ｇ)，２０(Ｂ)を夫々構成する液晶パネル２１、コントラスト改善素子２３、偏光板２４と、各色光を合成するクロスプリズム２５と、を一体に組み合わせたプリズムユニット２８を有し、これが投射レンズ２６とともにアルミダイカスト製の基台４６に螺子止めによって固定されている。

このプリズムユニット２８のさらに詳細な構造を図４及び図５で説明する。図４は図３の一部を拡大して示すプリズムユニットの平面図、図５はプリズムユニットの全体構成を示す斜視図である。
このプリズムユニット２８においてクロスプリズム２５には、各色のライトバルブ２０(Ｒ)，２０(Ｇ)，２０(Ｂ)を夫々構成する液晶パネル２１、コントラスト改善素子２３、偏光板２４を取り付けるための樹脂製のベース部品３０が固定されている。このベース部品３０は、クロスプリズム２５の下側に配置される下部ベース３０ａと、クロスプリズム２５の上側に配置される上部ベース３０ｂと、により構成されており、何れも接着剤によってクロスプリズム２５に固定される。

液晶パネル２１は、これを保持する保持枠３２の四隅部に固定孔３３を有し、この固定孔３３にベース部品３０から突出されるピン３４を通した状態でその部分を接着剤で固着することにより、クロスプリズム２５に対し正確に位置決めされた状態で固定される。

コントラスト改善素子２３は、これを保持する保持枠３６を液晶パネルの保持枠３２に被せるように固定して液晶パネル２１の外側に取り付けられる。ここで図６に示す如くコントラスト改善素子２３は、保持枠３６の上枠部３６ａと下枠部３６ｂとの間に位置し、かつ保持枠３６の左右両側枠部３６ｃと３６ｄに形成された左右の突起部３７の間に嵌め込まれる状態で接着剤によって固定される。この場合、コントラスト改善素子２３は、その四隅部を保持枠３６の４箇所に設けられた突き当て面部３８に突き当てることによって前後左右の傾きが抑えられた状態で確実に保持枠３６に固定され、さらに上辺部を保持枠３６の上側枠部３６ａに形成された左右一対の突き当て凸部３９に突き当てることにより、面方向の回転が防止された状態で確実に保持枠に固定される。

そしてこのコントラスト改善素子２３は、保持枠３６を液晶パネルの保持枠３２に接着剤で固定して液晶パネル２１の外側に取り付けられる。ここで図５に示す如くコントラスト改善素子２３は、保持枠３６の四隅部を液晶パネルの保持枠３２の４箇所に設けられた突き当て凸部４０に突き当てることにより、液晶パネル２１に対する平行度が正確に保たれた状態で位置決め固定されるとともに、保持枠３６の左右両側枠部３６ｃ，３６ｄにおいて上下に形成された突起部４１ａと４１ｂの一方(本例では上方)の突起部４１ａを液晶パネルの保持枠３２の突き当て凸部４０に突き当てることで、面方向の回転が防止された状態で液晶パネル２１に対し正確に位置決め固定される構造となっている。

このように本例のプリズムユニット２８では、コントラスト改善素子２３が液晶パネル２１に対し正確に位置決めされた状態で固定されるので、安定したコントラスト改善効果が得られるものである。

またこのコントラスト改善素子２３は、これに用いられている光学補償フィルム(ＷＶフィルム)により、光学特性面での断熱効果が他の光学部品に比べて高い。そこで本例の光学系では、図２に示す如く、入射側の偏光板２２と液晶パネル２１との間にコントラスト改善素子２３を配置することにより、発熱量の大きい入射側の偏光板２２から液晶パネル２１を効果的に断熱する構成としてある。

そしてこの構成において本例のプリズムユニット２８では、図４及び図５に示す如く、コントラスト改善素子２３の保持枠３６を、液晶パネル２１の保持枠３２との間で所要の空間を確保し、かつ上下方向に開放されるダクト(管)構造となるように形成してあり、これよって冷却ファンから送風される冷却風が液晶パネル２１にスムーズに供給されるようにしている。このため液晶パネル２１が効率的に冷却されて、常に安定した映像を得ることができるものである。

上記の如く構成されるプリズムユニット２８は、図３及び図４に示す如く、クロスプリズム２５の前面(出射面)を投影レンズ２６側に向けた状態で、基台４６と一体の台座部４７に螺子止めによって固定される。本例の構成では、ベース部品３０の下部ベース３０ａにおける投射レンズ２６側の前方中央の１箇所とその反対側の後方左右２箇所の計３箇所に螺子止め部４２ａ，４２ｂ，４２ｃが設けられており、この螺子止め部４２ａ，４２ｂ，４２ｃの螺子穴に夫々螺子４３を通して台座部４７に固定するようにしている。

このように本例の構成では、プリズムユニット２８を３箇所で螺子止めして台座部４７に固定する構造としたことにより、プリズムユニット２８は台座部４７に対し安定した状態で固定される。即ち、プリズムユニット２８を４箇所以上で螺子止めする構造の場合、プリズムユニット２８は台座部４７の平面状態の影響を受けて台座部４７との間に歪みが生じ、不安定な固定状態となるが、本例のようにプリズムユニット２８の螺子止め部を３箇所とした構造では、プリズムユニット２８は台座部４７の平面状態の影響を受けず、台座部４７との間に歪みが生じることないので、安定した状態で確実に固定されることになる。

なお、このプリズムユニット２８には、ベース部品３０における上部ベース３０ｂの上面に円筒状の摘み部４４が設けられており、プリズムユニット２８をビデオプロジェクタに組み込むときや取り外しの際には、この摘み部４４を指先で摘んでプリズムユニット２８を簡単に持つことができるようになっている。

上記の如く本例のプリズムユニット２８は、その３箇所に螺子止め部４２ａ，４２ｂ，４２ｃを設けて台座部４７に安定して固定される構造となっているが、ここで前方中央の螺子止め部４２ａにおいて螺子止めを行う場合、投射レンズ２６とクロスプリズム２５との間の狭い空間に螺子とドライバーを挿入して螺子を回す際に、螺子やドライバーがクロスプリズム２５に接触して傷を付けてしまうおそれがある。

その対策として特に本例のプリズムユニットでは、図５に示すように、ベース部品３０の上部ベース３０ｂにおいて、クロスプリズム２５を挟んで前方中央の螺子止め部４２ａと対向する位置に、クロスプリズム２５の前面より突出する凸部４５を設けてある。

このような凸部４５を設けたプリズムユニット２８では、螺子やドライバーを上方から挿入して螺子止め作業を行う際に、凸部４５があることによって螺子やドライバーはクロスプリズム２５に接触しないようにガイドされる状態となり、即ち凸部４５が螺子やドライバーからクロスプリズム２５を保護する働きを有し、これによって螺子やドライバーがクロスプリズム２５に接触して傷を付けてしまうことを効果的に防止することができるものである。

図７は、プリズムユニットの他の構造例を示す。この例のプリズムユニット２８は、ベース部品３０の下部ベース３０ａと上部ベース３０ｂとを一体化したものである。即ちこの例では、ベース部品３０の下部ベース３０ａと上部ベース３０ｂとを連結柱部３０ｃで連結して一体に形成した構造を有し、ここでも図５の実施例と同様に上部ベース３０ｂに凸部４５を設けてあり、これによって螺子やドライバーがクロスプリズム２５に接触して傷を付けてしまうことを効果的に防止できる構造となっている。この例のプリズムユニット２８は、ベース部品３０の下部ベース３０ａと上部ベース３０ｂとを一体化した構造により、下部ベース３０ａと上部ベース３０ｂを夫々別個にクロスプリズム２５に固定する必要がないので、組立性がよいという利点がある。

なお、以上の実施例では、本発明による投射型表示装置として、映像を前方のスクリーンに投影して表示する前方投影式のビデオプロジェクタを例示して説明したが、本発明はこの方式に限ることなく、スクリーンの背面から映像を投影する背面投影式の表示装置においても好適に採用できるものであることは言うまでもない。

本発明の実施例を示すビデオプロジェクタの斜視図である。 上記ビデオプロジェクタに内蔵される光学系の構成図である。 上記光学系におけるクロスプリズム付近の構造例を示す平面図である。 図３の一部を拡大して示すプリズムユニットの平面図である。 プリズムユニットの全体構成を示す斜視図である。 プリズムユニットにおけるコントラスト改善素子の正面図である。 プリズムユニットの他の構造例を示す斜視図である。

符号の説明

１…ビデオプロジェクタ(投射型表示装置)、５…ランプ、２１…液晶パネル、２３…コントラスト改善素子(高断熱性の光学板)、２５…クロスプリズム、２６…投射レンズ、２８…プリズムユニット、３６…コントラスト改善素子の保持枠(保持部)

Claims (4)

1. 光源であるランプから発光されて分離された複数の色光を色光毎に映像情報に応じて変調する複数の液晶パネルと、上記液晶パネルの少なくとも入射側に配置される偏光板と、上記液晶パネルで変調された各色光を合成するクロスプリズムと、上記クロスプリズムによって形成された映像を投射する投射レンズと、上記ランプ及び上記液晶パネル付近を冷却するための冷却風を流す送風手段と、を有して構成される投射型表示装置であって、
   上記液晶パネルと偏光板との間に配置される高断熱性の光学板を備え、この光学板は、上記液晶パネルに固定保持され、かつその保持部が、上記液晶パネルとの間に上記冷却風を通すダクト構造に形成されていることを特徴とする投射型表示装置。
2. 上記光学板は、コントラスト改善素子であることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 光源であるランプから発光されて分離された複数の色光を色光毎に映像情報に応じて変調する複数の液晶パネルと、上記液晶パネルの少なくとも入射側に配置される偏光板と、上記液晶パネルで変調された各色光を合成するクロスプリズムと、上記クロスプリズムによって形成された映像を投射する投射レンズと、上記ランプ及び上記液晶パネル付近を冷却するための冷却風を流す送風手段と、を有して構成される投射型表示装置において、上記液晶パネルと上記クロスプリズムとを一体に組み合わせて構成されるプリズムユニットであって、
   上記液晶パネルと上記偏光板との間に配置される高断熱性の光学板を備え、この光学板は、上記液晶パネルに固定保持され、かつその保持部が、上記液晶パネルとの間に上記冷却風を通すダクト構造に形成されていることを特徴とするプリズムユニット。
4. 上記光学板は、コントラスト改善素子であることを特徴とする請求項３に記載のプリズムユニット。
   

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