(57)【要約】      （修正有）【課題】従来よりも光変調素子の温度ムラを低減するとともに遮蔽部材を効果的に放熱することが可能な光変調ユニットを提供する。【解決手段】光変調ユニット２００は、光源からの光を画像光に変調して反射する光変調素子２４と、光源からの光の一部を遮蔽する遮蔽部材２６と、光変調素子２４の光入射面と反対側の面の一部および遮蔽部材２６を支持する支持部材２２と、光変調素子２４の反対側に配置され、所定の面から所定の方向に延びた第１の凸部２１Ａを有する放熱部材２１とを有し、支持部材２２は、所定の面よりも所定の方向に延びた第２の凸部２２Ａを有する。【選択図】図３
2020071284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を画像光に変調して反射する光変調素子と、
前記光源からの光の一部を遮蔽する遮蔽部材と、
前記光変調素子の光入射面と反対側の面の一部および前記遮蔽部材を支持する支持部材と、
前記光変調素子の前記反対側に配置され、所定の面から所定の方向に延びた第１の凸部を有する放熱部材と、を有し、
前記支持部材は、前記所定の面よりも前記所定の方向に延びた第２の凸部を有する
ことを特徴とする光変調ユニット。
【請求項２】
前記放熱部材には貫通穴が形成されており、
前記支持部材の前記第２の凸部は、前記貫通穴に挿入されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光変調ユニット。
【請求項３】
前記第１の凸部は、前記所定の方向に延びた複数の放熱フィンであり、
前記複数の放熱フィンのうち第１のフィンは、前記第２の凸部よりも前記光変調素子の中心側に配置され、
前記複数の放熱フィンのうち第２のフィンは、前記第２の凸部よりも前記光変調素子の中心とは反対側に配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の光変調ユニット。
【請求項４】
前記遮蔽部材は、前記支持部材に直接接しているか、または、熱伝導部材を介して接している
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光変調ユニット。
【請求項５】
前記遮蔽部材は、前記支持部材にビスを用いて締結されている
ことを特徴とする請求項４に記載の光変調ユニット。
【請求項６】
前記放熱部材は、前記光変調素子の前記光入射面と反対側の前記面において、前記光変調素子の中心部に配置されており、
前記支持部材は、前記光変調素子の前記中心部の周りの周辺部に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光変調ユニット。
【請求項７】
前記第２の凸部は、前記所定の方向において、前記遮蔽部材の少なくとも一部と同一直線上に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光変調ユニット。
【請求項８】
前記所定の方向において、前記第２の凸部の先端位置は前記第１の凸部の先端位置と異なる
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光変調ユニット。
【請求項９】
前記光変調素子は、液晶パネルであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光変調ユニット。
【請求項１０】
複数の請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光変調ユニットと、
光源からの光を用いて前記複数の光変調ユニットを照明する照明光学系と、
前記照明光学系からの光を色分離して前記複数の光変調ユニットのそれぞれに導くとともに、前記複数の光変調ユニットのそれぞれからの光を色合成する色分離合成光学系と、を有する
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１１】
前記放熱部材に向けて風を流す冷却部を更に有する
ことを特徴とする請求項１０に記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調ユニットおよびそれを用いた投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶パネル等の光変調素子と、光変調素子に入射する光の一部を遮蔽する遮蔽部材と、光変調素子の熱を放熱する放熱部材とを有する光変調ユニットが知られている。しかし、光変調素子に入射する光量は均一でない。このため、光変調素子を均一に冷却するように構成すると、光変調素子に温度差（温度ムラ）が生じる。その結果、温度差による応力が発生し、光変調素子が歪み、画質劣化の原因となる可能性がある。
【０００３】
特許文献１には、中央部が周辺部に対して凸状に湾曲する形状を有する放熱部材を備え、放熱部材と液晶パネルとの隙間を熱伝導性充填材で埋めることで温度ムラを低減するプロジェクタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１には、遮蔽部材を適切に放熱するための構造が開示されていない。遮蔽部材を適切に放熱しないと、光変調素子の温度ムラを低減することができたとしても、光変調素子の寿命が低下する可能性がある。また、この場合、光変調素子の寿命の低下を防ぐために強い冷却風を送風するが必要となり、騒音が大きくなる可能性がある。
【０００６】
そこで本発明は、従来よりも光変調素子の温度ムラを低減するとともに遮蔽部材を効果的に放熱することが可能な光変調ユニットおよび投射型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての光変調ユニットは、光源からの光を画像光に変調して反射する光変調素子と、前記光源からの光の一部を遮蔽する遮蔽部材と、前記光変調素子の光入射面と反対側の面の一部および前記遮蔽部材を支持する支持部材と、前記光変調素子の前記反対側に配置され、所定の面から所定の方向に延びた第１の凸部を有する放熱部材とを有し、前記支持部材は、前記所定の面よりも前記所定の方向に延びた第２の凸部を有する。
【０００８】
本発明の他の側面としての投射型表示装置は、前記光変調ユニットと、光源からの光を用いて前記複数の光変調ユニットを照明する照明光学系と、前記照明光学系からの光を色分離して前記複数の光変調ユニットのそれぞれに導くとともに、前記複数の光変調ユニットのそれぞれからの光を色合成する色分離合成光学系とを有する。
【０００９】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、従来よりも光変調素子の温度ムラを低減するとともに遮蔽部材を効果的に放熱することが可能な光変調ユニットおよび投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態における投射型表示装置の構成図である。
【図２】本実施形態における光変調ユニットの分解斜視図である。
【図３】本実施形態における光変調ユニットの断面図である。
【図４】本実施形態における液晶パネル周辺の温度分布図である。
【図５】本実施形態における変形例としての光変調ユニットの断面図である。
【図６】第１の比較例における光変調ユニットの断面図である。
【図７】第１の比較例における液晶パネル周辺の温度分布図である。
【図８】第２の比較例における光変調ユニットの断面図である。
【図９】第２の比較例における液晶パネル周辺の温度分布図である。
【図１０】本実施形態、第１の比較例、および、第２の比較例における液晶パネル表面の温度分布図である。
【図１１】本実施形態、第１の比較例、および、第２の比較例における液晶パネルの中心からの距離と温度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
（全体構成）
まず、図１を参照して、本実施形態におけるプロジェクタ（投射型表示装置）１００の全体構成について説明する。図１は、プロジェクタ１００の内部構成図である。図１において、αは、ランプ１からの光を入射する照明光学系である。βは、照明光学系からの出射光を入射するＲ、Ｇ、Ｂの３色用の液晶パネル（光変調素子）を備えた色分離合成光学系である。色分離合成光学系βは、照明光学系αからの照明光に対して色分離および色合成を行う。１はランプ（光源）である。２は、色分離合成光学系βからの出射光を入射して不図示のスクリーン（被投射面）に画像を投射する投射レンズユニットである。
【００１４】
３はエアフィルタホルダである。エアフィルタホルダ３は、外気を吸入する際にプロジェクタ１００の筐体内への塵埃の進入を抑制するエアフィルタを保持する。４は、前述のランプ１に電力を供給する電源部である。５は、ランプ１に供給される電力量を制御する光源電力変更部である。６は制御部（制御基板）である。制御部６は、ＣＰＵやＲＯＭ等を備えて構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従って、ユーザにより入力されたプロジェクタ１００の投影モードを検出し、ランプ１の制御等を行う。制御部６は、例えば、ランプ１が消灯している間、後述の色分離合成光学系冷却ファン１０およびリフレクタ冷却ファン１８の駆動（回転数）を制御する。
【００１５】
７は、色分離合成光学系βを制御するＲＧＢ制御基板である。８は、ランプ１を冷却するランプ冷却ファンである。９は、照明光学系αを冷却する照明光学系冷却ファンである。１０は、吸気口３から吸入した空気（外気）を用いて色分離合成光学系βを冷却する色分離合成光学系冷却ファンである。１１は、ＲＧＢ制御基板７を冷却するＲＧＢ制御基板冷却ファンである。１２は、電源部４を冷却する電源排気ファンである。１３は、ランプ１を冷却するため、高温の空気をプロジェクタ１００の筺体の外部へ排気する光源排気ファンである。
【００１６】
１４は、制御部６を冷却する制御部冷却ファンである。１５は、吸気口３から吸入した空気を色分離合成光学系冷却ファン１０まで導く色分離合成光学系冷却ダクトである。１６は、光軸ＯＡを略９０度曲げる全反射ミラーである。１７は、プロジェクタ１００の各構成要素を格納する外装キャビネット（筺体）である。１８は、ランプ１の後方に設けられたリフレクタを冷却するリフレクタ冷却ファンである。
【００１７】
本実施形態において、照明光学系αは、ランプ１からの光を用いて複数の液晶パネル（複数の光変調ユニット）を照明する。色分離合成光学系βは、照明光学系αからの光を色分離して複数の光変調ユニットのそれぞれに導くとともに、複数の光変調ユニットのそれぞれからの光を色合成する。
【００１８】
（液晶パネルの冷却構成）
次に、図２乃至図５を参照して、本実施形態における液晶パネルの冷却構成（光変調ユニット）について説明する。図２は色分離合成光学系βの内部に設けられた光変調ユニット２００の分解斜視図である。図２において、２４は液晶パネル（光変調素子）である。２１は、後述の液晶パネル２４の背面（液晶パネル２４の光入射面（反射面）と反対側の面）に配置された放熱部材である。放熱部材２１は、ランプ１からの光が入射することにより液晶パネル２４に生じる熱を放熱するため、所定の方向（図２中の上方向）に延びた複数の放熱フィン（第１の凸部）２１Ａを有する。また放熱部材２１には、貫通穴（開口部）２１Ｂが形成されている。
【００１９】
２２は、液晶パネル２４の光入射面（反射面）と反対側の面の一部および後述の遮蔽部材（遮光部材）２６を支持する支持部材である。２２Ａは、支持部材２２から所定の方向（図２中の上方向）に延びた放熱フィン（第２の凸部）である。放熱フィン２２Ａは、放熱部材２１の貫通穴２１Ｂに挿入されている。２３は、後述する液晶パネル２４と放熱部材２１との間の隙間を埋め、液晶パネル２４から放熱部材に熱を伝達させる熱伝導部材（熱伝導グリス）である。
【００２０】
２４は、ランプ１から発せられた光を画像光に変調して反射する液晶パネル（光変調素子）である。ランプ１から発せられた光は、照明光学系αを介して液晶パネル２４に入射し、液晶パネル２４によって画像信号に応じて変調される。２５は、液晶パネル２４の反射面に接着されたカバーガラスであり、反射面の保護や塵埃の付着防止の役割を担っている。２６は、ランプ１から発せられた光の一部（有効光以外の光）を遮蔽する遮蔽部材である。遮蔽部材２６は、液晶パネル２４の外周部にある液晶を封入させたシール部に直接、ランプ１の光が当たることを防止する。
【００２１】
図３は、本実施形態における光変調ユニット２００の断面図である。図３中において、実線の矢印は液晶パネル２４に入射する光（有効光）、破線の矢印は遮蔽部材２６により遮光される光（有効光以外の光）をそれぞれ示している。放熱部材２１は、色分離合成光学系冷却ダクト１５により覆われている。放熱部材２１と色分離合成光学系冷却ダクト１５とにより囲まれた空間Ｓには、図１に示される色分離合成光学系冷却ファン（冷却部）１０から吹き付けられる冷却風が流れている。本実施形態において、支持部材２２から所定の方向に突出している放熱フィン２２Ａは、放熱部材２１の貫通穴２１Ｂに挿入されて所定の方向に突出しており、冷却風が流れている空間Ｓまで放熱フィン２２Ａが達している。このため、支持部材２２に接触している遮蔽部材２６からも熱を放熱することができる。
【００２２】
好ましくは、複数の放熱フィン２１Ａのうち一部の放熱フィン（第１のフィン）は、放熱フィン２２Ａよりも液晶パネル２４の中心側に配置されている。一方、複数の放熱フィン２１Ａのうち他の一部の放熱フィン（第２のフィン）は、放熱フィン２２Ａよりも液晶パネル２４の中心とは反対側に配置されている。また好ましくは、遮蔽部材２６は、支持部材２２に直接接しているか、または、熱伝導部材を介して接している。また好ましくは、遮蔽部材２６は、支持部材２２にビスを用いて締結されている。また好ましくは、放熱部材２１は、液晶パネル２４の光入射面と反対側の面において、液晶パネル２４の中心部に配置されており、支持部材２２は、液晶パネル２４の中心部の周りの周辺部に配置されている。また好ましくは、放熱フィン２２Ａは、所定の方向（図３中の上方向）において、遮蔽部材２６の少なくとも一部と同一直線上（直線Ｌ上）に配置されている。このような構成により、遮蔽部材２６からの熱をより効率的に放熱することが可能である。
【００２３】
図４は、図３に示される光変調ユニット２００における液晶パネル２４の周辺の温度分布図である。図３において、色が濃くなるにつれて温度は高くなることを示している。図３で示されるように、遮蔽部材２６により遮られた光の一部は反射し、その他は遮蔽部材２６により吸収される。その結果、遮蔽部材２６は発熱するため、その発熱を支持部材２２により放熱する。一方、液晶パネル２４の温度も、光の入射および自己発熱により上昇する。液晶パネル２４の発熱は、熱伝導部材２３を介して放熱部材２１により放熱される。
【００２４】
図５は、本実施形態における変形例としての光変調ユニット２００Ａの断面図である。光変調ユニット２００Ａは、所定の方向（図６中の上方向）において、放熱フィン（第２の凸部）２２Ｂの先端位置が放熱フィン２１Ａの先端位置と異なる点で、放熱フィン２２Ａの先端位置と放熱フィン２１Ａの先端位置とが等しい光変調ユニット２００と異なる。すなわち、図３に示される光変調ユニット２００において、所定の平面Ｐ（複数のフィン２１Ａの間が平面でなく谷部（凹部）である場合には、谷部の底面）を基準とした放熱フィン２２Ａの長さＤ１と放熱フィン２１Ａの長さＤ２は互いに等しい（Ｄ１＝Ｄ２）。一方、図５に示される光変調ユニット２００Ａでは、所定の平面Ｐを基準とした放熱フィン２２Ｂの長さＤ１は、放熱フィン２１Ａの長さＤ２よりも短い（Ｄ１＜Ｄ２）。所定の平面Ｐを基準とした放熱フィン２１Ａと放熱フィン２２Ａの長さが同じの場合（すなわち放熱フィン２２Ａのほうが放熱フィン２１Ａよりも長い場合）、放熱部材２１と支持部材２２のそれぞれの型形成を行うことが難しくなる。このため、図５の変形例によれば、放熱部材２１と支持部材２２のそれぞれの型形成を容易にすることができる。
【００２５】
次に、図６および図７を参照して、第１の比較例における液晶パネルの冷却構成（光変調ユニット）について説明する。図６は、第１の比較例における光変調ユニット３００の断面図である。光変調ユニット３００は、液晶パネル２４の中心部のみを冷却するように構成されている。光変調ユニット３００は、本実施形態の光変調ユニット２００と異なり、支持部材２２１に放熱フィンが設けられておらず、冷却風が流れる空間Ｓには放熱部材２１１のみが露出している。図７は、第１の比較例における液晶パネル２４の周辺の温度分布図である。図７の温度分布図は、図４の温度分布図と異なり、遮蔽部材２６の発熱が支持部材２２１に伝わっているが、放熱されずに熱が滞っていることを示している。
【００２６】
次に、図８および図９を参照して、第２の比較例における液晶パネルの冷却構成（光変調ユニット）について説明する。図８は、第２の比較例における光変調ユニット４００の断面図である。光変調ユニット４００は、液晶パネル２４の全面を冷却するように構成されている。光変調ユニット４００は、図３の放熱部材２１と支持部材２２とが一体的に構成された放熱部材２１２を有する。図９は、第２の比較例における液晶パネル２４の周辺の温度分布図である。図９の温度分布図は、図４と同様に、遮蔽部材２６の発熱が放熱部材２１２を介して放熱されていることを示している。
【００２７】
次に、図１０を参照して、本実施形態、第１の比較例、および、第２の比較例のそれぞれの液晶パネル２４の表面温度分布について説明する。図１０は液晶パネル２４の表面の温度分布図であり、図１０（Ａ）は本実施形態における温度分布図、図１０（Ｂ）は第１の比較例における温度分布図、図１０（Ｃ）は第２の比較例における温度分布図をそれぞれ示している。なお、温度分布の濃淡を見やすくするため、温度レンジはそれぞれ３℃の温度レンジとし、最高温度をそれぞれ変えて示している。
【００２８】
図１０（Ａ）と図１０（Ｂ）の温度分布図はそれぞれ略均一であるのに対して、図１０（Ｃ）の温度分布図は中心部の温度が高く、周辺部の温度が低くなっている。これは、液晶パネル２４の中心に光が入射するため液晶パネル２４の中心が最も発熱するにも関わらず、第２の比較例は液晶パネル２４の全面を均一に冷却する構造を有するためである。このような液晶パネル２４の温度差は、前述したように、画質劣化の原因となる可能性がある。
【００２９】
次に、図１１を参照して、本実施形態、第１の比較例、および、第２の比較例における液晶パネルの中心からの距離と温度との関係について説明する。図１１は、液晶パネル２４の中心（図１０中の破線）からの距離と液晶パネル２４の温度（パネル温度）との関係を示すグラフである。図１１（Ａ）は本実施形態、図１１（Ｂ）は第１の比較例、図１１（Ｃ）は第２の比較例をそれぞれ示している。
【００３０】
図１０を参照して説明したように、第２の比較例を示す図１１（Ｃ）では、液晶パネル２４の中心部と周辺部との温度差が、本実施形態を示す図１１（Ａ）や第１の比較例を示す図１１（Ｂ）の温度差に対して大きいが、液晶パネル２４の温度は低い。第１の比較例を示す図１１（Ｂ）では、液晶パネル２４の中心のみを冷却しているため、第２の比較例を示す図１１（Ｃ）に対して液晶パネル２４の中心部と周辺部との温度差は小さくなっている。しかし、図７を参照して説明したように、第１の比較例では、遮蔽部材２６の放熱を適切に行うことができないため、液晶パネル２４の温度が高い。
【００３１】
一方、本実施形態を示す図１１（Ａ）では、液晶パネル２４の中心部を冷却しつつ、遮蔽部材２６の放熱も支持部材２２により適切に行っている。このため、液晶パネル２４の中心部と周辺部との温度差が小さく、液晶パネル２４を適切に冷却することが可能である。このように本実施形態によれば、液晶パネル２４の温度分布を均一にしつつ、液晶パネル２４の温度を下げることができる。その結果、画質劣化を低減することができる。また、少ない冷却風で冷却を行うことが可能となるため、冷却風による騒音を低減することができる。
【００３２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００３３】
例えば、本実施形態では光変調素子として液晶パネルを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＤＭＤ等の他の光変調素子を用いてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
２１    放熱部材
２１Ａ  放熱フィン（第１の凸部）
２２    支持部材
２２Ａ  放熱フィン（第２の凸部）
２４    液晶パネル（光変調素子）
２６    遮蔽部材
２００  光変調ユニット
【図１】
2020071284.tif 000003
【図２】
2020071284.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2020071284.tif 000010
【図９】
2020071284.tif 000011
【図１０】
2020071284.tif 000012
【図１１】
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