(57)【要約】【課題】  偏光板と検光板の冷却効率を改善する冷却構造を有し、小型化および低騒音化の可能な投写型表示装置を提供する。【解決手段】  投写型表示装置は、ＲＧＢ各色ごとに集光レンズ１Ｂ等と、集光レンズ１Ｂ等を通過した光をそれぞれ偏光する偏光板２Ｂ等と、偏光板２Ｂ等を通過した光をそれぞれ画像情報に応じて変調する液晶パネル４Ｂ等と、光変調手段でそれぞれ変調された光を合成するクロスダイクロイックプリズム６と、投写レンズとを有している。偏光板２Ｂ等は、光の入射する面において、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する透明基板３Ｂ等に密着して支持され、透明基板３Ｂ等の光の入射する面は集光レンズ１Ｂ等と密着している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射され複数の色に分離された光をそれぞれ集光する集光レンズと、前記集光レンズを通過した光をそれぞれ偏光する偏光板とを有し、前記偏光板を通過した光を変調し、合成し、投写する投写型表示装置において、
前記偏光板は、光の入射する面において、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する透明基板に密着して支持され、該透明基板の光の入射する面は、前記集光レンズと密着していることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】
前記偏光板の透過偏光軸と、前記透明基板のＣ軸またはＣ軸投影方向とのなす角度が４°以内である、請求項1に記載の投写型表示装置。
【請求項３】
前記透明基板はサファイアからなる、請求項１または２に記載の投写型表示装置。
【請求項４】
前記透明基板は放熱手段を備えた、請求項1から３のいずれか１項に記載の投写型表示装置。
【請求項５】
光源から出射され複数の色に分離された光をそれぞれ集光する集光レンズと、前記集光レンズを通過した光をそれぞれ偏光する偏光板とを有し、前記偏光板を通過した光を、変調し、合成し、投写する投写型表示装置において、
前記偏光板は、光の入射する面において、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する前記集光レンズに密着して支持されていることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項６】
前記偏光板の透過偏光軸と、前記集光レンズのＣ軸またはＣ軸投影方向とのなす角度が４°以内である、請求項５に記載の投写型表示装置。
【請求項７】
前記集光レンズはサファイアからなる、請求項５または６に記載の投写型表示装置。
【請求項８】
前記集光レンズは放熱手段を備えた、請求項５から７のいずれか１項に記載の投写型表示装置。
【請求項９】
光源から出射され、複数の色に分離され、偏光され、変調された光をそれぞれ偏光する検光板と、前記検光板をそれぞれ通過した光を合成するクロスダイクロイックプリズムとを有する投写型表示装置において、
前記検光板は、光の出射する面において、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する前記クロスダイクロイックプリズムに密着して支持されていることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項１０】
前記検光板の透過偏光軸と、前記クロスダイクロイックプリズムのＣ軸またはＣ軸投影方向とのなす角度が４°以内である、請求項９に記載の投写型表示装置。
【請求項１１】
前記クロスダイクロイックプリズムはサファイアからなる、請求項９または１０に記載の投写型表示装置。
【請求項１２】
前記クロスダイクロイックプリズムは放熱手段を備えた、請求項９から１１のいずれか１項に記載の投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルの映像を投影表示する投写型表示装置における、装置または部品の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６を用いて、従来の投写型表示装置について説明する。図６は従来の投射形表示装置の一例を示す。光源１０１から放射された光束は、インテグレータレンズ、ＰＢＳ等からなる集光系１０２によって集光される。集光された光束は、ダイクロイックミラー、全反射ミラー等からなる色分離光学系１０３によって、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に分離される。各色光は、光変調系１０４において、それぞれ画像情報に応じて変調され、クロスダイクロイックプリズム１０６で合成された後、投写レンズ１０７によって前面のスクリーン（図示せず）に拡大投影される。
【０００３】
図７は、このうち、光変調系１０４、クロスダイクロイックプリズム１０６の部分（図６のＡ部）を拡大したものである。光変調系１０４は、青色光については、集光レンズ１５１Ｂ、偏光板１５２Ｂ、液晶パネル１５３Ｂ、基板１５４Ｂ、検光板１５５Ｂ、基板１５６Ｂから構成されている。同様に緑色光については集光レンズ１５１Ｇ、偏光板１５２Ｇ、液晶パネル１５３Ｇ、基板１５４Ｇ、検光板１５５Ｇ、基板１５６Ｇから、赤色光については集光レンズ１５１Ｒ、偏光板１５２Ｒ、液晶パネル１５３Ｒ、基板１５４Ｒ、検光板１５５Ｒ、基板１５６Ｒから、それぞれ構成されている。なお、各偏光板と基板とを合わせて偏光子、各検光板と検光板の基板とを合わせて検光子という場合がある。
【０００４】
色分離光学系１０３によってＲＧＢに分離された各色光は、各集光レンズ１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂで集光された後、各液晶パネル１５３Ｒ、１５３Ｇ、１５３Ｂに入射する前に、各偏光板１５２Ｒ、１５２Ｇ、１５２Ｂを通過し、偏光を整えられる。各偏光板１５２Ｒ、１５２Ｇ、１５２Ｂは基板１５４Ｒ，１５４Ｇ、１５４Ｂで支持されている。これらは通常透明ガラス等で製作されるため、光はそのまま透過する。そして、緑色光と赤色光は、対応する液晶パネル１５３Ｇ、１５３Ｒに入射し、青色光はリーレ光学系にて対応する液晶パネル１５３Ｂに入射する。入射した各色光は、各液晶パネル１５３Ｒ、１５３Ｇ、１５３Ｂで画像情報に応じて変調される。各液晶パネル１５３Ｒ、１５３Ｇ、１５３Ｂの光出射側の面には検光板１５５Ｒ、１５５Ｇ、１５５Ｂが配置されており、出射した光は、各検光板１５５Ｒ、１５５Ｇ、１５５Ｂを透過する際、各液晶パネル１５３Ｒ、１５３Ｇ、１５３Ｂで捩られて出てくる光を吸収遮光して、白・グレイ・黒の映像を検出する。なお、検光板１５５Ｒ、１５５Ｇ、１５５Ｂも、偏光板と同様、透明ガラス等で製作される基板１５６Ｒ、１５６Ｇ、１５６Ｂで支持されている。
【０００５】
このような投写型表示装置は、高精細化液晶パネル、高輝度化ランプによって、パーソナルコンピューターの映像をそのまま投影して使用するプレゼンツールへと拡大するにつれ、小型、高輝度、高精彩の要求が強くなり、益々高出力のランプが選択されるようになってきている。
【０００６】
このため、投写型表示装置においては、熱による不都合が重要な課題となっている。液晶パネルの小型化と開口率の向上に伴い、低輝度時において、出射側の検光板は光遮断による熱負荷が非常に大きくなり、検光板の高温特性保証に課題がある。また、明るさ向上に伴い、入射側の偏光板と液晶パネルにかかる熱負荷も大きくなり、偏光板や液晶パネルの高温特性保証に課題がある。
【０００７】
そこで、投写型表示装置においては、一般に冷却ファンを発熱部に取り付ける空冷方式を採用している。入射側の偏光子と集光レンズ１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂとの間、出射側の検光子とクロスダイクロイックプリズム１０６との間をそれぞれ１ｍｍ以上離して配置し、双方の熱が直接伝わることを防止し、その間に冷却風を流す構造が一般的である。しかし、空冷方式は、熱負荷の増大に対処するためには冷却ファンの風量を増加する必要があり、風量を増加すると、装置の小型化の制約となり、また、冷却装置の騒音も問題となる。
【０００８】
このため、一般に青板ガラスまたは白板ガラスからなる基板１５４Ｒ，１５４Ｇ、１５４Ｂの材質を、熱伝導性能の高いサファイアに変更して、偏光板１５２Ｒ、１５２Ｇ、１５２Ｂで発生した熱を、基板に効率的に伝導して放熱する技術が提案されている（例えば、特許文献１。）。
【０００９】
さらに、一層の放熱性向上が可能な構造として、基板１５６Ｒ、１５６Ｇ、１５６Ｂを熱伝導率の高いサファイアで製作して、これを直接クロスダイクロイックプリズム１０６に貼り付ける技術が提案されている（例えば、特許文献２。）。また、検光板１５５Ｒ、１５５Ｇ、１５５Ｂを液晶パネル１５３Ｒ、１５３Ｇ、１５３Ｂに密着支持させ、これらをクロスダイクロイックプリズム１０６に貼り付ける技術も提案されている（例えば、特許文献３。）。
【特許文献１】特開平６―６７１４３号公報
【特許文献２】特開２００２―９０８７３号公報
【特許文献３】特開平１０―２８２４８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように偏光板を集光レンズから分離して単体で設置する構造においては、基板の材質の工夫等によって、ある程度偏光板の放熱性を改善することは可能であるが、熱負荷が増加すると十分な冷却効果が得ることができない。また、冷却ファンの高速回転による騒音の問題も依然として残る。さらに、冷却風の流路の確保の必要性から、小型化にも限界があった。
【００１１】
一方、検光板を支持するサファイア製の基板を、直接クロスダイクロイックプリズムに貼り付けた構造においては、クロスダイクロイックプリズムの材質の熱伝導率が低く、また、冷却風の流路も閉ざされてしまうため、十分な放熱効果は得られない。
【００１２】
本発明は、上記の状況に鑑み、偏光板と検光板の冷却効率を改善する冷却構造を有し、小型化および低騒音化の可能な投写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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、光源から出射され複数の色に分離された光をそれぞれ集光する集光レンズと、集光レンズを通過した光をそれぞれ偏光する偏光板とを有し、偏光板を通過した光を変調し、合成し、投写する投写型表示装置であって、偏光板は、光の入射する面において、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する透明基板に密着して支持され、透明基板の光の入射する面は、集光レンズと密着している投写型表示装置を提供する。
【００１４】
これによって、主たる熱の発生源である偏光板からの発生熱は、透明基板に直接伝達され、その熱を受け取った透明基板は、従来の石英ガラスよりも１０倍以上大きな熱伝導率によって、透明基板内を効率よく伝導するので、透明基板に接する空気によって放熱されやすくなる。さらに、透明基板に多くの熱が伝達され、かつ透明基板と集光レンズが密着しているため、透明基板から集光レンズへの熱伝達も促進され、集光レンズでも放熱されやすくなる。このため、投写型表示装置の温度上昇を効果的に抑制することができ、より高輝度の投写型表示装置の実現が可能となるばかりでなく、冷却ファンを併用する場合には冷却ファンの小型化が可能となり、装置の低騒音化にも資することができる。
【００１５】
本発明は、また、光源から出射され複数の色に分離された光をそれぞれ集光する集光レンズと、集光レンズを通過した光をそれぞれ偏光する偏光板とを有し、偏光板を通過した光を、変調し、合成し、投写する投写型表示装置であって、偏光板は、光の入射する面において、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する集光レンズに密着して支持されている投写型表示装置を提供する。
【００１６】
これによって、主たる熱の発生源である偏光板からの発生熱は、熱伝導率の高い集光レンズに直接伝達されるだけでなく、集光レンズの裏面は通常空気に直接接しているので空気への放熱が促進され、放熱性能をさらに高めることができる。
【００１７】
本発明は、さらに、光源から出射され、複数の色に分離され、偏光され、変調された光をそれぞれ偏光する検光板と、前記検光板をそれぞれ通過した光を合成するクロスダイクロイックプリズムとを有する投写型表示装置であって、検光板は、光の出射する面において、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有するクロスダイクロイックプリズムに密着して支持されている投写型表示装置を提供する。
【００１８】
これによって、もう一つの主たる熱の発生源である検光板からの発生熱は、クロスダイクロイックプリズムに直接伝達され、従来の石英ガラスよりも１０倍以上大きな熱伝導率によって、プリズム内を効率よく伝導するので、放熱性が改善される。このため、投写型表示装置の温度上昇を効果的に抑制することができ、より高輝度の投写型表示装置の実現が可能となるばかりでなく、冷却ファンを併用する場合には冷却ファンの小型化が可能となり、装置の低騒音化にも資することができる。
【００１９】
上記の各投写型表示装置では、偏光板の透過偏光軸と、透明基板または集光レンズの、Ｃ軸またはＣ軸投影方向とのなす角度を４°以内とすることができる。同様に、検光板の透過偏光軸と、クロスダイクロイックプリズムのＣ軸またはＣ軸投影方向とのなす角度を４°以内とすることができる。これによって、結晶内部の複屈折による旋光が発生しにくくなり、映像の乱れ等の影響を緩和することができる。
【００２０】
上記の各投写型表示装置では、透明基板、集光レンズまたはクロスダイクロイックプリズムはサファイアから構成することができる。サファイアは、例えばＥＦＧ（Edge-defined  Film-fed  Growth）法によって工業的に大量生産することが可能となっており、冷却性能に優れた投写型表示装置を、経済的に提供することができる。
【００２１】
上記の各投写型表示装置では、透明基板、集光レンズまたはクロスダイクロイックプリズムは放熱手段を備えた構成とすることができる。これによって、冷却性能をさらに改善し、あるいは冷却ファンの一層の小型を可能とすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように本発明によれば、液晶パネルの入射側にある偏光板および出射側にある検光板の放熱効果が向上し、これによって、投写型表示装置の温度上昇を効果的に抑制することができ、より高輝度の投写型表示装置の実現が可能となる。
【００２３】
また、偏光板を集光レンズに密着支持し、検光板をクロスダイクロイックプリズムに密着支持したことで、部品間の隙間が不要となり省スペース化を図ることができること、および、温度上昇の抑制効果が高いため、冷却用ファンの容量を抑制することができることによって、投写型表示装置の一層の小型化にも寄与する。さらに、上記冷却用ファンの容量低減によって、装置の低騒音化も図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図を用いて本発明の投写型表示装置の実施の形態を説明する。
【００２５】
図1は、本発明の投写型表示装置の第１の実施形態における、光変調系およびクロスダイクロイックプリズム６の構成図である。光源、集光系、色分離光学系、投写レンズは図６に示した従来の構成と同様であるため、図および説明は省略する。
【００２６】
光変調系は青色光の場合、光の通過する順に、集光レンズ１Ｂ、透明基板３Ｂ、偏光板２Ｂ、液晶パネル４Ｂ、検光板５Ｂの順に配置されている。赤色光、緑色光の場合も同様である。
【００２７】
偏光板２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの入射面側は、透明粘着剤（図示せず）を用いて透明基板３Ｒ、３Ｇ、３Ｂに密着支持されている。透明基板３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの反対面は、透明粘着剤（図示せず）によって、集光レンズ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂに密着している。透明基板３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは、偏光板２Ｒ、２Ｇ、２Ｂおよび集光レンズ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂより大きな平面積を有しており、その外周部は直接空気に接するような形状となっている。偏光板２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの出射面側には、間隔をおいてそれぞれ液晶パネル４Ｒ、４Ｇ、4Ｂが配置されており、各液晶パネル４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの出射面側には再び間隔をおいて検光板５Ｒ、５Ｇ、５Ｂがそれぞれ配置されている。検光板５Ｒ、５Ｇ、５Ｂは、サファイアからなるクロスダイクロイックプリズム６の入射側の面に透明粘着剤（図示せず）を用いて密着支持されている。
【００２８】
また、偏光板２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの透過偏光軸と、透明基板３Ｒ、３Ｇ、３ＢのＣ軸方向またはＣ軸投影方向とのなす角度は、±４°以内になるように調整されている。図２は、偏光板２Ｂと透明基板３Ｂとの接合の状況を示しており、透明基板３ＢのＣ軸１２は鉛直方向に延びており、偏光板２の透過偏光軸１１は鉛直方向から２．５°ずれている。同様に、検光板５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの透過偏光軸と、クロスダイクロイックプリズム６のＣ軸方向またはＣ軸投影方向とのなす角度も±４°以内となるように調整されている（図示せず）。ここで、偏光板の透過偏光軸と透明基板のＣ軸をできるだけ一致させるのは、偏光板２Ｒ、２Ｇ、２Ｂによって生成された偏光が、サファイア結晶内部の複屈折による旋光を発生させないようにするためである。旋光が発生すると、映像の乱れ等の影響が生じやすくなる。従来この角度は±２°程度に収めるのが通常であったが、±４°程度でも実用上大きな問題とはならないことが分かっている。
【００２９】
集光レンズ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂによって集光されたＲＧＢの各色光は、液晶パネル４Ｒ、４Ｇ、４Ｂに入射する前に、偏光板２Ｒ、２Ｇ、２Ｂによって偏光が整えられる。液晶パネル４Ｒ、４Ｇ、４Ｂに入射した各色光は、画像情報に応じて変調され、液晶パネル４Ｒ、４Ｇ、４Ｂで捩られて出てくる光を検光板５Ｒ、５Ｇ、５Ｂが吸収遮光して、白・グレイ・黒の映像を検出する。そして、検光板５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを通過した各色光は、クロスダイクロイックプリズム６で合成され、投写レンズ１０７（図６参照）によって前方のスクリーンに投写される。
【００３０】
サファイアは熱伝導率が高いことで知られており、一般的には４２〜４６Ｗ／ｍ・Ｋ程度の数値を有している。これは石英ガラスと比べて１０倍以上の値である。このように、熱伝導率の高いサファイアを用いることによって、入射側の偏光板２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの熱負荷は、透明基板３Ｒ、３Ｇ、３Ｂに効果的に伝達し、さらに透明基板３Ｒ、３Ｇ、３Ｂから集光レンズ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂへと伝わるため、効率よく放熱させることができる。同様に、出射側の検光板５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの熱負荷もサファイア製のクロスダイクロイックプリズム６に効果的に伝達し、効率よく放熱させることができる。また、偏光板２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ、透明基板３Ｒ、３Ｇ、３Ｂおよび集光レンズ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂが一体化され、かつ、検光板５Ｒ、５Ｇ、５Ｂとクロスダイクロイックプリズム６も一体化しているため、投写型表示装置をより小型化することができる。さらに、冷却ファンと組み合わせて使用しても、送風量や風圧を減らせるので、ファンの大型化や騒音の問題が軽減できる。
【００３１】
図３は、本発明の投写型表示装置の第２の実施形態における、光変調系およびクロスダイクロイックプリズムの構成図である。第１の実施形態と同様、光源、集光系、色分離光学系、投写レンズは従来と同様であるので、その説明は省略する。
【００３２】
本実施形態は、偏光板２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの入射面側が、透明粘着剤を用いて、サファイアからなる集光レンズ２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂに、直接密着支持されている点が第１の実施形態と異なる。
【００３３】
また、図４に示すように、偏光板２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの透過偏光軸と集光レンズ２１Ｒ、２１Ｇ、２１ＢのＣ軸方向またはＣ軸投影方向となす角度は、±４°以内となるように調整されている。
【００３４】
本実施形態においては、第１の実施形態で設置されていた透明基板３Ｒ、３Ｇ、３Ｂが不要となる。また、第１の実施形態では、透明基板３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの両面がふさがれているのに対して、本実施形態においては、主たる放熱源である集光レンズ２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの裏面が完全に開放されており、放熱効果がより高い。
【００３５】
図５は、本発明の投写型表示装置の第３の実施形態における、透明基板の冷却構造を示すものである。透明基板３Ｂの１面には偏光板２Ｂが接着されており、また周囲３辺には冷却用フィン３１ａ、３１ｂが取り付けられている。図５は青色光について示しているが、青色光以外の光についても同様である。冷却用フィン３１ａ、３１ｂはサファイアで製作し、接着剤で透明基板３Ｂに固定してもよいが、より熱伝導率の高い金属で製作することもできる。偏光板２Ｂで発生した熱は第１の実施形態と同様、熱伝導率の高い透明基板３Ｂに伝達し、さらに冷却用フィン３１ａ、３１ｂに伝えられるので、放熱効果をより一層高めることができる。また、一般に、発生する熱は青色光が最も多いため、青色光だけに冷却用フィン３１ａ、３１ｂを設けたり、青色光の冷却用フィンのサイズを大きくしたりなど、本実施形態の範囲で適宜変更できることは勿論である。
【００３６】
なお、以上説明した各実施形態では、透明基板、集光レンズ、クロスダイクロイックプリズムはサファイアで構成しているが、熱伝導率が高い他の材料を用いても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態による投写型表示装置の部分構成図である。
【図２】図１に示した投写型表示装置の、偏光板の透過偏光軸と透明基板のＣ軸との関係を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による投写型表示装置の部分拡大図である。
【図４】図３に示した投写型表示装置の、偏光板の透過偏光軸と集光レンズのＣ軸との関係を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態による投写型表示装置の、透明基板の部分拡大図である。
【図６】従来の投写型表示装置の全体構成図である。
【図７】従来の投写型表示装置の部分構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ    集光レンズ 
２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ    偏光板 
３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ    透明基板 
４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ    液晶パネル 
５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ    検光板 
６、１０６    クロスダイクロイックプリズム 
７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ    偏光子
１１    透過偏光軸
１２    Ｃ軸
２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ    集光レンズ 
１０１    光源 
１０２    集光系
１０３    色分離光学系
１０４    光変調系
１０７    投写レンズ
【図１】
2005025123.tif 000003
【図２】
2005025123.tif 000004
【図３】
2005025123.tif 000005
【図４】
2005025123.tif 000006
【図５】
2005025123.tif 000007
【図６】
2005025123.tif 000008
【図７】
2005025123.tif 000009