(57)【要約】【課題】  液晶パネルの前後に配設された偏光板に発生する熱を効率的に放出でき、少ない風量で充分な冷却ができ、偏光板の劣化を抑制することができる液晶プロジェクタを提供することを目的とする。【解決手段】  入射側偏光板２１の周縁部に、蒸着により積層された金属膜３６を設け、同金属膜３６と放熱板２９とをハンダ３７によりハンダ接合して、偏光フィルム２１ｂを貼着したガラス基板２１ａを放熱板２９に固定することにより、前記入射側偏光板２１で発生した熱を、前記金属膜３６と前記ハンダ３７とを介して効率的に前記放熱板２９に放熱させる。又、前後に分割された入射側通風孔及び出射側通風孔から、静圧が高く騒音の低い層流の空気を吹出し、偏光板を効率よく冷却する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された映像信号に基づいて入射光を変調する液晶パネルと、同液晶パネルの前後に配設され、入射光を偏光する偏光板とを備えた液晶プロジェクタにおいて、
前記偏光板を、ガラス基板の上面に偏光フィルムを貼付けて構成し、前記ガラス基板の下面周縁に金属膜を形成し、同金属膜と放熱板とをハンダ接合して、前記ガラス基板を前記放熱板に固定したことを特徴とする液晶プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶プロジェクタに係わり、より詳細には、液晶パネルの前後に配置される偏光板を効率的に冷却できる構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタ等の投射型表示装置は、光源からの光を映像情報に基づいて変調し、光学系を通じてスクリーンに投射するようになっている。従来例における液晶プロジェクタも、本願による液晶プロジェクタと概略同等の構成であるので図１を用いて説明する。図１で示す液晶プロジェクタは、光源１と、第一ダイクロイックミラー５、第二ダイクロイックミラー６と、反射ミラー５、７、８、９と、偏光板２１、２２、２４、２５、２７、２８を夫々前後に備えた液晶パネル２０、２３、２６とからなる液晶パネルユニット１５、１６、１７と、ダイクロイックプリズム１８と、投射レンズ１９等とから構成されている。前記光源１から照射された白色光は、前記第一ダイクロイックミラー５、前記第二ダイクロイックミラー６により、ＲＧＢの３つの波長帯域に分解され、分解された各色光は、夫々前記偏光板２１、２４、２７を通過し、対応する液晶パネル２０、２３、２６に夫々入射する。同液晶パネル２０、２３、２６にて、映像情報に基づいて変調された各色光は、前記ダイクロイックプリズム１８により合成され、前記投射レンズ１９によりスクリーン上に投影されるようになっている。
【０００３】
前記光源１から照射される光は非偏光であるため、偏光子として作用する前記偏光板２１、２２、２４、２５、２７、２８は、例えば５０％以上の光量を吸収する。偏光変換素子を用いることで、非偏光をある程度一方向の直線偏光に変換できるが、偏光変換素子を用いたとしても、非偏光を１００％直線偏光に変換できるわけではなく、前記偏光板２１、２２、２４、２５、２７、２８での光吸収は存在する。このように、前記偏光板は、高輝度の光が入射されることにより、光を吸収して高温となる。このため、熱に弱い偏光板は劣化しやすいという問題がある。
【０００４】
前記液晶パネル２０、２３、２６の前後に配設される前記偏光板２１、２２、２４、２５、２７、２８の劣化を防止するため、同偏光板への強制的な冷却が必要となる。更に、近年、高輝度化、小型化の要求が液晶プロジェクタに求められており、そのため、発光量の大きな光源、小型の液晶パネルを用いることが多くなり、前記偏光板２１、２２、２４、２５、２７、２８に印加される光の輝度は増大する傾向にあり、冷却用空冷ファンの風量を大きくする必要がある。しかしながら、冷却用空冷ファンの風量を大きくすると、ファンノイズが増大し、消費電力も増大する。このため、偏光板を可能な限り少ない風量で冷却でき、偏光板の劣化を防ぐことが求められていた。
【０００５】
偏光板の劣化を防ぐために、従来例として例えば図６で示すように、偏光板５０を、熱伝導性と光透過性とに優れた矩形状のサファイア基板５１に接合し、同サファイア基板５１の下端面及び両側面を、コ字状に形成されたホルダ部材５２に、高熱伝導性のシリコングリスあるいは接着材５３を介して固定する技術が提示されている（例えば、特許文献１参照）。前記ホルダ部材５２は高熱伝導性のアルミニウム合金等から形成されるとともに、その表面に放熱用のフィンを多数形成している。前記偏光板５０で発生した熱は前記サファイア基板５１から前記接着材５３を介して前記ホルダ部材５２に伝達され、これにより前記偏光板５０を冷却するようになっている。しかしながら、前記サファイア基板５１を前記ホルダ部材５２に固定する前記接着材５３の熱伝導性には限界があり、前記サファイア基板５１から前記ホルダ部材５２への放熱が充分でないというような問題が残されていた。参考として下記の［表１］に、各種の材質の熱伝導率を示す。
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【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２１４５８５号（３頁、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、液晶パネルの前後に配設された偏光板に発生する熱を効率的に放出でき、少ない風量で充分な冷却ができ、偏光板の劣化を抑制することができる液晶プロジェクタ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】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、入力された映像信号に基づいて入射光を変調する液晶パネルと、同液晶パネルの前後に配設され、入射光を偏光する偏光板とを備えた液晶プロジェクタにおいて、前記偏光板を、ガラス基板の上面に偏光フィルムを貼付けて構成し、前記ガラス基板の下面周縁に金属膜を形成し、同金属膜と放熱板とをハンダ接合して、前記ガラス基板を前記放熱板に固定した構成となっている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、液晶パネルの前後に配設された入射側偏光板及び出射側偏光板を、方形状に形成されたガラス基板上に、接着材により偏光フィルムを貼着して構成するとともに、放熱板を、光が通過する通過孔を中央部に穿設した矩形状に形成し、前記ガラス基板の前記放熱板に対応する周縁部に、Ｎｉ−Ｐｄ−Ａｕ系等の高熱伝導性を備え、蒸着により積層された金属膜を設け、同金属膜と前記放熱板とをハンダ接合して前記放熱板に前記ガラス基板を固定することにより、前記入射側偏光板及び出射側偏光板で発生した熱は、前記金属膜と前記ハンダとを介して効率的に前記放熱板に放熱されるようになり、非偏光の光を吸収して加熱した入射側偏光板及び出射側偏光板を効率的に冷却することができるようになっている。又、液晶パネルユニットを覆うフレームの下面壁に、前後に分割された入射側通風孔及び出射側通風孔とを穿設し、これらに遠心ファンを接続することにより、同遠心ファンから送出された空気が、前記入射側通風孔及び出射側通風孔の吹出口から静圧が高く騒音の低い層流となって吹出され、偏光板を効率よく冷却するようになっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は液晶プロジェクタの概略構成図であり、図２は液晶パネルと偏光板とからなる液晶パネルユニットを示す斜視図である。図３は偏光板の断面図である。
【００１２】
本発明による液晶プロジェクタは、図１（Ａ）の概略構成図で示すように構成されている。光源１は、メタルハライド高圧水銀ランプ、あるいはキセノンランプ等からなる発光ランプ１ａを備え、同発光ランプ１ａからの放射状の光を、椀体状に形成されたリフレクタにより前面に向かい反射させるようになっている。光源１からの光路上には、フライアイレンズ２、偏光変換素子３及び反射ミラー４が直線状に配設されている。
【００１３】
前記フライアイレンズ２は、前記光源１からの入射光束を分割し、多数の２次光源を出射するとともに、後述する液晶パネルの入射面に光を均一な輝度で照射するようになっている。又、偏光変換素子３は、前記フライアイレンズ２を通過してきた光を後述する偏光板の透過軸方向の偏光成分に変換するようになっている。前記反射ミラー４は、前記光源１から照射された光の光軸に対し約４５度傾斜して設けられており、前記偏光変換素子３からの出射光を９０度折曲させて反射するようになっている。
【００１４】
前記反射ミラー４からの反射光の光路上には、第一ダイクロイックミラー５及び反射ミラー７が光軸に対し約４５度傾斜して配設されており、同第一ダイクロイックミラー５は、前記反射ミラー４からの反射光に含有される光成分のなかで青色光成分（Ｂ光）及び緑色光成分（Ｇ光）を反射させる一方、赤色光成分（Ｒ光）を透過させるようになっている。又、前記反射ミラー７は前記第一ダイクロイックミラー５を通過してきた赤色光成分（Ｒ光）を９０度折曲させて反射するようになっている。
【００１５】
前記反射ミラー７から反射され、赤色光成分（Ｒ光）からなる反射光の光路上には、赤色光束を集光するフィールドレンズ１２が設けられるとともに、後述する、液晶パネルと、その前後に配設された一対の偏光板とからなる赤色用液晶パネルユニット１５が設けられている。
【００１６】
前記第一ダイクロイックミラー５からの反射光の光路上には、光軸に対し約４５度傾斜した第二ダイクロイックミラー６と、コンデンサレンズ１０と、反射ミラー８とが配設されており、前記第二ダイクロイックミラー６は、前記第一ダイクロイックミラー５から反射してきた反射光に含有される青色光成分（Ｂ光）及び緑色光成分（Ｇ光）のなかで緑色光成分（Ｇ光）を反射させる一方、青色光成分（Ｂ光）を透過させるようになっている。
【００１７】
前記第二ダイクロイックミラー６から反射された緑色光成分（Ｇ光）からなる反射光の光路上には、緑色光束を集光するフィールドレンズ１３が設けられるとともに、後述する、液晶パネルと、その前後に配設された一対の偏光板とからなる緑色用液晶パネルユニット１６が設けられている。
【００１８】
前記反射ミラー８は、前記第二ダイクロイックミラー６を透過した青色光成分（Ｂ光）を反射させるようになっている。同反射ミラー８の反射光の光路上には、青色光束を集光するコンデンサレンズ１１と、前記反射ミラー８と対称となる方向に、光軸に対し約４５度傾斜した反射ミラー９とが配設されている。同反射ミラー９により９０度折曲された反射光の光路上には、青色光束を集光するコンデンサレンズ１４と、後述する、液晶パネルと、その前後に配設された一対の偏光板とからなる青色用液晶パネルユニット１７が設けられている。
【００１９】
青色光成分（Ｂ光）が前記コンデンサレンズ１４に到達するまでの光路長は、他の２色の赤色光成分（Ｒ光）及び緑色光成分（Ｇ光）が前記フィールドレンズ１２及び前記フィールドレンズ１３に到達するまでの光路長に比べて長い。そこで、前記コンデンサレンズ１０と、前記反射ミラー８と、前記コンデンサレンズ１１と、前記反射ミラー９とによる光学系によって、青色光束の照明分布を他の２色の光束の照明分布と略等しくするようにしている。
【００２０】
前記赤色用液晶パネルユニット１５と、前記緑色用液晶パネルユニット１６と、前記青色用液晶パネルユニット１７とに対峙するように、赤色光成分（Ｒ光）と、緑色光成分（Ｇ光）と、青色光成分（Ｂ光）とを合成してカラー映像の映像光を出射するダイクロイックプリズム１８が設けられており、同ダイクロイックプリズム１８から出射された映像光は、投射レンズ１９により、室内の壁面等に配設されたスクリーン上に拡大投射されるようになっている。
【００２１】
前記赤色用液晶パネルユニット１５は、図１（Ｂ）の要部拡大図で示すように、液晶パネル２０と、その前後に配設された、入射側偏光板２１と、出射側偏光板２２とからなっている。同様に、前記緑色用液晶パネルユニット１６は、液晶パネル２３と、その前後に配設された、入射側偏光板２４と、出射側偏光板２５２とからなり、前記青色用液晶パネルユニット１７は、液晶パネル２６と、その前後に配設された、入射側偏光板２７と、出射側偏光板２８とからなっている。
【００２２】
前記入射側偏光板２１と、前記入射側偏光板２４と、前記入射側偏光板２７とは、夫々に入射したＲ光、Ｇ光、Ｂ光のなかで所定の偏光成分を通過させて、前記液晶パネル２０、前記液晶パネル２３、前記液晶パネル２６に夫々入射させるようになっている。これら液晶パネルには、夫々Ｒ、Ｇ、Ｂ映像信号が、図示しない信号線により供給されており、入射したＲ、Ｇ、Ｂ光を映像信号に基づいて変調させ、出射するようになっている。出射された出射光は夫々前記出射側偏光板２２、出射側偏光板２５、出射側偏光板２８により映像信号に応じた透過率で前記ダイクロイックプリズム１８に入射するようになっている。
【００２３】
前記ダイクロイックプリズム１８は、４つの直角プリズムが貼り合わされて形成され、その内面にＲ光を反射する誘電体多層膜と、Ｂ光を反射する誘電体多層膜とが十字状となっており、これらの誘電体多層膜によって、Ｒ，Ｇ，Ｂ色光を合成して、カラー映像の映像光を前記投射レンズ１９に向かい出射するようになっている。
【００２４】
前記液晶パネル２０、前記液晶パネル２３、前記液晶パネル２６の概略構成を説明する。これら液晶パネルは、ＴＦＴ基板等の素子基板と、対向基板との間に液晶を封入して構成され、素子基板上には画素を構成する画素電極等がマトリクス状に配置されている。画素電極を配設した画素領域には、複数本の走査線とデータ線とが交差するように配線され、データ線に供給された映像信号が画素電極に供給されるようになっている。この画素電極と対向基板に設けられた対向電極との間の電圧が液晶に印加されると、液晶の分子集合の配向や秩序が変化して、入射された光を変調し、階調表示を可能にするようになっている。
【００２５】
次に、前記液晶パネルユニット１５、１６、１７の構成について説明する。液晶パネルユニット１６、１７は前記液晶パネルユニット１５と同構成であるので、同液晶パネルユニット１５についてのみ説明する。図２で示すように、前記液晶パネルユニット１５は、映像信号が入力される信号線２０ａを上端部に接続し、液晶を封入した液晶パネル２０と、その前後に配設された入射側偏光板２１及び出射側偏光板２２と、前記入射側偏光板２１に接合された放熱板２９と、前記出射側通風孔３３に接合された放熱板３０とから構成されている。
【００２６】
前記液晶パネルユニット１５の周囲には、これを覆うように金属性のフレーム３１が設けられており、同フレーム３１の下面壁には、前後に分割された、入射側通風孔３２及び出射側通風孔３３とが穿設されている。又、入射側通風孔３２の吹出口３２ａは前記入射側偏光板２１と、前記液晶パネル２０との隙間に対応するように位置され、前記出射側通風孔３３の吹出口３３ａは、前記出射側偏光板２２と、前記液晶パネル２０との隙間に対応するように位置されている。又、前記入射側通風孔３２と前記出射側通風孔３３の下端部の開放口は、ダクト３５により遠心ファン３４の吹出口３４ｂに接続されている。
【００２７】
前記遠心ファン３４は、周上に多数のブレードを配設した円筒状のファンを内部に備え、吸込口３４ａから吸入した空気を、前記吹出口３４ｂ及び前記ダクト３５を介して前記入射側通風孔３２と前記出射側通風孔３３とに送出するとともに、図示しないダクトにより前記液晶パネルユニット１６、１７にも送出するようになっている。同遠心ファン３４から送出された静圧の高い空気は、前記入射側通風孔３２の吹出口３２ａから前記入射側偏光板２１と、前記液晶パネル２０との隙間に、静圧が高く騒音の低い層流となって吹出され、これらを効率よく冷却するようになっている。同様に、前記出射側通風孔３３の吹出口３３ａから前記出射側偏光板２２と、前記液晶パネル２０との隙間に向かうように吹出された層流の空気は、これらを効率よく冷却するようになっている。
【００２８】
前記入射側偏光板２１は、図３（Ａ）の断面図で示すように、方形状に形成されたガラス基板２１ａ上に、接着材２１ｃにより偏光フィルム２１ｂを貼着して構成され、前記ガラス基板２１ａの材質としては、高熱伝導性及び光透過特性に優れたサファイア基板が主によく用いられる。前記放熱板２９は、光が通過する通過孔２９ａを中央部に穿設した矩形状に形成され、ハンダ接合可能な銅等の熱伝導率の高い金属からなっている。
【００２９】
前記ガラス基板２１ａの前記放熱板２９に対応する周縁部には、図３（Ｂ）で示すように、Ｎｉ−Ｐｄ−Ａｕ系からなり、高熱伝導性を備えるとともに、ハンダとの親和性とを備えた金属膜３６が、Ｎｉ層、Ｐｄ層及びＡｕ層を蒸着により前記ガラス基板２１ａ上に積層して形成されている。Ｎｉ（ニッケル）は、サファイア基板との密着力を強化し、Ａｕ（金）はハンダとの親和性を高めるようになっており、又、Ｐｄ（パラジウム）は、Ｎｉ（ニッケル）と、Ａｕ（金）との親和性を高めるようになっている。前記ガラス基板２１ａは、前記金属膜３６と前記放熱板２９とをハンダ３７によりハンダ接合することにより前記放熱板２９に固定されるようになっており、同ハンダ３７も、通常の接着材に比較して約１０倍程度の高熱伝導性を有しており、前記入射側偏光板２１で発生した熱は、層状に重ねられた、熱伝導の高い前記金属膜３６と前記ハンダ３７とを介して効率的に前記放熱板２９に伝熱されるようになっている。  
【００３０】
次に、前記入射側偏光板２１の組立手順について説明する。まず、前記ガラス基板２１ａの一側周縁に、前記金属膜３６を蒸着機等を用いて蒸着する。次に、同金属膜３６と、前記放熱板２９との間に、薄板状であり、且つ固体状のハンダ３７を挟み込む。続いて、熱に弱い前記ガラス基板２１に過剰な熱が加えられないように、前記放熱板２９側から前記ハンダ３７を加熱する。これにより、同ハンダ３７が徐々に溶解し、前記金属膜３６と前記放熱板２９の表面とに堅固に接合されるようになっている。前記ガラス基板２１が前記放熱板２９に固定されたら、多少加熱された前記ガラス基板２１が変形を生じないように、これらを徐々に冷却する。同ガラス基板２１が充分に冷却されたら、これの表面に、前記接着材２１ｃにより偏光フィルム２１ｂを貼着する。熱に弱い偏光フィルム２１ｂを最終工程で貼着することにより、変形、捩れ等の不具合発生を極力防止することができるようになっている。
【００３１】
前記放熱板２９は、前記入射側通風孔３２の吹出口３２から吹出される静圧の高い層流の空気が表面を流れることにより充分な冷却が行われ、これらにより、非偏光の光を吸収して加熱した入射側偏光板２１を効率的に冷却することができるようになっている。以上、入射側偏光板２１について説明したが、前記出射側偏光板２２も、これと同構成である。尚、前記放熱板２９を構成する銅は加工性に優れているので、前記放熱板２９は中央部に孔を穿設した形状に限定されるものではなく、偏光板の取付方法によって、種々の形状に変化させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】（Ａ）は液晶プロジェクタの概略構成図である。  （Ｂ）はその要部拡大図である。
【図２】液晶パネルユニットを示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は偏光板の断面図である。  （Ｂ）は、その要部拡大図である。
【図４】従来の偏光板と放熱部材との構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  光源
１ａ  発光ランプ
２  フライアイレンズ
３、偏光変換素子
４  反射ミラー
５  第一ダイクロイックミラー
６  第二ダイクロイックミラー
７  反射ミラー
８  反射ミラー
９  反射ミラー
１０  コンデンサレンズ
１１  コンデンサレンズ
１２  フィールドレンズ
１３  フィールドレンズ
１４  コンデンサレンズ
１５  赤色用液晶パネルユニット
１６  緑色用液晶パネルユニット
１７  青色用液晶パネルユニット
１８  ダイクロイックプリズム
１９  投射レンズ
２０  液晶パネル
２０ａ  信号線
２１  入射側偏光板
２１ａ  ガラス基板
２１ｂ  偏光フィルム
２１ｃ  接着材
２２  出射側偏光板
２３  液晶パネル
２４  入射側偏光板
２５  出射側偏光板
２６  液晶パネル
２７  入射側偏光板
２８  出射側偏光板
２９、３０  放熱板
２９ａ  通過孔
３１  フレーム
３２  入射側通風孔
３２ａ  吹出口
３３  出射側通風孔３
３３ａ  吹出口
３４  遠心ファン
３４ａ  吸込口
３４ｂ  吹出口
３５  ダクト
３６  金属膜
３７  ハンダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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