JP3678062B2

JP3678062B2 - 投射型表示装置

Info

Publication number: JP3678062B2
Application number: JP22594899A
Authority: JP
Inventors: 信行原; 琢二大久保
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 1999-08-10
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2019-08-10
Also published as: JP2001051349A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの光をライトバルブに照射することによって得られた映像をスクリーン等に投射する投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投射型表示装置は、例えば液晶パネルを用いてライトバルブを構成し、光源から発せられた白色光を赤、青、緑の３原色に分離した後、３つの液晶パネルを画像信号に基づいて変調し、その変調光を色合成した後、投射レンズにより拡大投射してスクリーン上に表示するものである。
【０００３】
上記投射型表示装置を、その外装キャビネットの形状で分類すると、光源から発せられた光を分離合成する方向を、縦方向にした縦長状（以下、縦型という）の投射型表示装置１０１（図５〜６）と、横方向にした横長状（以下、横型という）の投射型表示装置２０１（図７）とがある。近年、液晶パネルの縦方向の長さが横方向の長さに比べて短いので、光源から発せられた光の分離合成の光学系がコンパクトにできる縦型の投射型表示装置が、装置の小型化及び軽量化を実現するために用いられている。
【０００４】
図５〜６に示す従来の縦型の投射型表示装置１０１は、光学系ユニット２と、該光学系ユニット２を冷却する冷却ファン３としての軸流ファン（以下、単に軸流ファン３という）と、光学系ユニット２，軸流ファン３等を取付けた外装キャビネット（筺体）４とを備えている。
【０００５】
光学系ユニット２は、光源（ランプ）２１と、フライアイレンズ群２２と、ＰＳ変換素子２３と、色分解ミラー（ダイクロイックミラー）２５，２６と、反射ミラー２４，２７，２８，２９と、３枚のコンデンサレンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂと、入射側偏光板３６，液晶パネル３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ及び出射側偏光板３７からなる３組のライトバルブ３５と、色合成用のクロスプリズム（ダイクロイックプリズム）３２と、投射レンズ３３と、ユニットフレーム３４を備えている。
【０００６】
光学系ユニット２は、光源２１側を下にし、ライトバルブ３５側を上にした状態で縦長状の外装キャビネット４内に配置されている。
【０００７】
ＰＳ変換素子２３は、誘電体膜がコーティングされた短冊状のガラスを接着剤で貼り合わせることにより形成されている。また、液晶パネル３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの入射側には、それぞれ入射側の偏光板（偏光フィルム）３６が薄いガラス板を介してコンデンサレンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに接着されているとともに、液晶パネル３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの出射側には、それぞれ偏光板３７が薄いガラス板を介してクロスプリズム３２に接着されている。
【０００８】
光源２１から照射された照明光は、フライアイレンズ群２２によって均一化され、ＰＳ変換素子２３によって偏光方向が揃えられたのち、反射ミラー２４，２７，２８，２９、色分解ミラー２５，２６によって、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に分解される。
【０００９】
コンデンサレンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ及び偏光板３６を通して液晶パネル３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに照射された各色の光は、画像信号によって変調され、偏光板３７を通してその透過率が制御される。このようにして液晶パネル３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ上に形成された画像は、クロスプリズム３２によって色合成され、投射レンズ３３によって外部のスクリーン（図示省略）に投射される。
【００１０】
次に、偏光板３６、３７を光が通過するときに発生する温度上昇を押さえるための冷却手段について説明する。図６に示したように、ユニットフレーム３４の一側面３４ａには、３枚の液晶パネル３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂや偏光板３６，３７に臨む吸気用の開口部３８Ｒ，３８Ｇ，３８Ｂが設けられているとともに、ユニットフレーム３４の他側面３４ｂの、上記吸気用の開口部３８Ｒ，３８Ｇ，３８Ｂと対向する位置には、排気用の開口部３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂが設けられている。
【００１１】
軸流ファン３は、光学系ユニット２のクロスプリズム３２の略真横に配置されていて、外気（冷却風）を外装キャビネット４の一側面に設けた吸気口４ａ及びユニットフレーム３４に設けた吸気用の開口部３８Ｒ，３８Ｇ，３８Ｂを通して３枚の液晶パネル３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂや偏光板３６，３７等に吹き付けたのち、ユニットフレーム３４に設けた排気用の開口部３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂ及び外装キャビネット４の他側面に設けた排気口４ｂから外部に排出するようになっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述の縦型の投射型表示装置１０１に対して、横型の投射型表示装置２０１では、図７に示したように、軸流ファン３を下部（底部）に配置することができる。その結果、例えば吸気口４ａを外装キャビネット４の底面に設け、排気口４ｂを上面に設けた場合には、その吸気に伴う風切り音をオぺレータや聴衆が直接聴くことはなくなるので、軸流ファンの騒音は緩和される。一方、従来の縦型の投射型表示装置１０１では、上述したように、入射側偏光板３６、液晶パネル３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ及び出射側偏光板３７を冷やすために、それらに近い位置に軸流ファン３を配置するので、図６に示したように外装キャビネット４の側面に、吸気口４ａや排気口４ｂが設けられる。そのため、縦型の投射型表示装置をテーブルＴの上などに置いて使用する場合に、オぺレータや聴衆は、軸流ファン３による騒音を吸気口４ａや排気口４ｂから直接聴くことになる。従って、軸流ファン３を底面に配置することができる横型の投射型表示装置に比べて、縦型の投射型表示装置１０１は騒音レベルが上がってしまうという問題点があった。
【００１３】
そこで、軸流ファン３や吸気口４ａ、排気口４ｂを縦長状の外装キャビネット４内の下部（底部）に軸流ファン３を配置することも考えられる。しかし、軸流ファン３は、図８の静圧−風量特性図に示したように、風量を得るには有利だが大きな静圧を得るには適していない。このため、縦長状の外装キャビネット４内の下部に配置された軸流ファン３から遠く離れた外装キャビネット４の上部位置にあるライトバルブ３５に外気（冷却風）を送り込むために、軸流ファン３の高電圧駆動、高回転での使用を余儀なくされ、このためにファンの騒音は却って悪化してしまうことがある。
【００１４】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、投射型表示装置において、入射側偏光板、液晶パネル及び出射側偏光板を効率よく冷やし、かつ送風による騒音レベルを低くできる投射型表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、光源と上記光源より上部であってクロスプリズムの周りに配置された複数のライトバルブ及び投射レンズとを有する光学系ユニットと、上記光学系ユニットを冷却する冷却手段を組付けた外装キャビネットと、を備えた投射型表示装置において、上記冷却手段を、上記外装キャビネットの下部に配置された偏平型シロッコファンと、該シロッコファンの上部に配置されている光学系ユニットのライトバルブに導入される冷却風を上記クロスプリズム周辺に導くダクトと、上記ダクト内部の上記クロスプリズム周辺に設けられ、少なくとも上記複数のライトバルブに導かれる冷却風の風量を制御する風量制御手段で構成した。外装キャビネットの下部にファンを配置することで、騒音レベルを低くし、シロッコファンとダクトによって外装キャビネット上部のクロスプリズム周辺に静圧の高い冷却風を送ることができる。また、シロッコファンからの静圧の高い冷却風を適切な割合で複数のライトバルブに分配できるようになる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、上記外装キャビネットの下面に上記シロッコファンに空気を吸入する空気吸入口を配置した。このように構成することで、その吸気に伴う風切り音をオペレータや聴衆が直接聴くことがなくなるので騒音が緩和される。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２において、さらに、上記シロッコファンを上記光源と上記外装キャビネットの下面との間に配置した。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１において、さらにライトバルブは、赤色光を変調する第１のライトバルブと、緑色光を変調する第２のライトバルブと、青色光を変調する第３のライトバルブとからなり、上記風量制御手段は、上記第１、第２及び第３のライトバルブに１：２：３の割合で冷却風を導くようにした。このように構成することで、当該各ライトバルブに理想的な形で送風することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１において、さらに風量制御手段が外装キャビネットの外部から風量の操作ができるようにした。このように構成することで、光学系ユニットへの冷却風が適切な割合となるよう、外部から容易に操作できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の投射型表示装置１の斜視図、図２は同平面図、図３は同側面図である。
【００２１】
上記投射型表示装置１は、光源２１とライトバルブ３５及び投射レンズ３３を備えた光学系ユニット２と、該光学系ユニット２を冷却する冷却ファン３としてのシロッコファン（以下、単にシロッコファン３という）と、上記光学系ユニット２及びシロッコファン３を組付けた縦長状の外装キャビネット（筺体）４と、上記シロッコファン３で作られた冷却風を上記光学系ユニット２に導くダクト５と、該ダクト５に設けられていてシロッコファン３で作られた冷却風を所定の割合で光学系ユニット２のライトバルブ３５に導く風量制御手段６と、光源排気用ファン７を備えている。
【００２２】
上記光学系ユニット２は、光源２１側を下にし、ライトバルブ３５側を上にした状態で外装キャビネット４内に取り付けられている。上記光学系ユニット２は、図５〜６に示した従来の光学系ユニットと略同じ構成であるので重複する説明を省略する。
【００２３】
上記シロッコファン３には、偏平型のシロッコファン（多翼型ファン）が用いられている。
【００２４】
上記シロッコファン３は、送風口３ａを外装キャビネット４の背面４ｃ側に向けた状態で上記光源２１と外装キャビネット４の底面４ｄの間に配置されている。そして、上記シロッコファン３の送風口３ａから吹き出された冷却風は、ダクト５によって上記光学系ユニット２の各部に導かれるようになっている。
【００２５】
上記ダクト５は、シロッコファン３から送り出されてきた冷却風を上記光学系ユニット２のクロスプリズム３２周辺に導くためのＲ，Ｇ，Ｂ用の第１のダクト部５１と、上記冷却風を光源２１周辺に導くための光源用の第２のダクト部５２を備えている。
【００２６】
図２に示したように、上記第１のダクト部５１は、上記光学系ユニット２０のＰＳ変換素子２３の側方を通ってクロスプリズム３２周辺まで延びている。図３に示したように、第１のダクト部５１の上端部にはシロッコファン３から送り出されてきた冷却風の向きを変えるための傾斜面５３と、上記光学系ユニット２に設けた吸気用の開口部３８Ｒ，３８Ｇ，３８Ｂへ導入される冷却風の風量を制御するための風量制御手段６を備えている。そして、上記シロッコファン３から送り出されてきた冷却風は、上記傾斜面５３に当って略９０゜向きを変えられ、かつ上記風量制御手段６によって風量を制御され、上記開口部３８Ｒ，３８Ｇ，３８Ｂから上記クロスプリズム３２側に導入され、該クロスプリズム３２等を冷却した後、図１に示したように、第３のダクト５８によって外装キャビネット４の上記投射レンズ３３が配置されている面４ｅ側に設けられた排気口４ｂから外部に排出されるようになっている。
【００２７】
上記傾斜面５３は、冷却に大きな風量を必要とするＧ，Ｂの開口部３８Ｇ，３８Ｂの下方に設けるのが良い。
【００２８】
また、図３に示したように風量制御手段６は、軸５４によって風量制御板５５を回動可能に取付けることによって構成されていて、上記軸５４を中心にして上記風量制御板５５を回動させ、該風量制御板５５の角度を制御することにより、上記ＲＧＢ用の開口部３８Ｒ，３８Ｇ，３８Ｂに導入される風量を微調整することができるようになっている。上記風量制御手段６は、図示省略の操作手段によって外部から操作可能になっている。
【００２９】
図４は、風量と偏光板温度の関係を示すものであり、ＲＧＢの各開口部毎の個別送風量と温度の低減曲線を示す。このカーブに基づいて適切な風量バランスを与えることにより、偏光板を適切な温度範囲に保つことが可能になる。
【００３０】
実験の結果、開口部３８Ｒ，３８Ｇ，３８Ｂから、偏光板３６、３７と、その間に介在する赤色、緑色及び青色の液晶パネルに、その順番に１：２：３の風量比で冷却風を配分することで、ライトバルブの温度を総合的に最も効率的に低減できることがわかった。
【００３１】
また、図２に示したように、上記第１のダクト部５１の上記光学系ユニット２０のＰＳ変換素子２３に臨む部分には第１の開口部５６が設けられていて、冷却風の一部は、第１の開口部５６を通ってＰＳ変換素子２３に当たりこれを冷却するようになっている。
【００３２】
上記第２のダクト部５２は、上記第１の開口部５６の近傍から分岐されていて、上記光源２１の近傍まで延びている。上記第２のダクト部５２の先端には、第２の開口部５７が設けられている。上記第１のダクト５１を通って第２のダクト部５２内に導入されてきた冷却風は、上記第２の開口部５７を通って上記光源２１に当たり、これを冷却したのち上記光源部排気用ファン７で作られた排気と共に外装キャビネット４の前面側から外部に排出されるようになっている。
【００３３】
上記第２のダクト部５２は、上記第１の開口部５６よりも下流側（第２の開口部５７側）に風量制御板６１を有している。
【００３４】
上記風量制御板６１は、スライドスイッチ（図示省略）に連動して作動し、上記ＰＳ変換素子２３や光源２１側への送風量を調整することができるようになっている。そして、上記光源２１の長期信頼性を向上させる為に設けられた節電モードにおいては、上記光源２１からの出力が小さくなるのでこれに合わせて送風量を少なくするとともに、光源部排気用ファン７の電圧（回転数）を落として騒音を低減させることができる。
【００３５】
上記外装キャビネット４の下面の上記シロッコファン３に対応する位置には空気吸入口７１が設けられていて、該空気吸入口７１にはフィルター７２が取付けられている。上記フィルター７２は、外気中に含まれている塵埃等を除去することにより、これら塵埃等から上記液晶パネル３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂやクロスプリズム３２等を保護するためのものである。上記フィルター７２を使用した場合に吸入側流入抵抗が増大し、送風量は低下する。特に、冷却ファンに従来のように軸流ファンを使用した場合には、上記送風量の低下とともに騒音が増大する。シロッコファンを使用した場合には、送風量の低下は避けられないが、シロッコファンの騒音は、上記フィルター７２の密閉効果により外装キャビネット４内に封じ込められた状態になるのでむしろ減少する。
【００３６】
上記ダクト５は、光学系ユニット２や外装キャビネット４とは別部材として構成して、上記外装キャビネット４に取付ける構成にしても、或は上記外装キャビネット４と一体的に形成してもよい。
【００３７】
上述の実施の形態においては、風量制御手段６が回動可能であり、外部より調整できるようになっているが、風量制御手段６がダクトに固定もしくは一体成形され、単に風量の配分を制御する場合にも適用することができる。
【００３８】
また、上述の実施の形態においては、風量制御手段６が一つの仕切り板として図示されているが、複数の部品であったり、その形状が曲面であったり、さらに冷却風の一部を通す多孔質材で構成されても構わない。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の投射型表示装置には次に述べるような効果がある。
（１）請求項１の投射型表示装置は、外装キャビネットの下部にファンを配置することで、騒音レベルを低くし、シロッコファンとダクトによって外装キャビネット上部のクロスプリズム周辺に静圧の高い冷却風を送ることができる。また、シロッコファンからの静圧の高い冷却風を適切な割合で複数のライトバルブに分配できるようになる。
（２）請求項２の投射型表示装置は、外装キャビネットの下面から冷却風が外装キャビネット内に導入されることで、その吸気に伴う風切り音をオペレータや聴衆が直接聴くことがなくなるので騒音が緩和される。
（３）請求項３の投射型表示装置は、上述の請求項２において、さらに、シロッコファンを光源と外装キャビネットの下面との間に配置したものである。
（４）請求項４の投射型表示装置は、ＲＧＢの各液晶パネルの発熱比に応じて１：２：３の割合で冷却風を導入する構成にしたので上記ＲＧＢの各液晶パネルを理想的な形で冷却することができる。
（５）請求項５の投射型表示装置は、外装キャビネットの外部から風量調整を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】投射型表示装置の斜視図。
【図２】投射型表示装置の略示的側面図。
【図３】投射型表示装置の略示的断面図。
【図４】軸流ファン、シロッコファンによる実測偏光板温度−風量特性曲線を示すグラフ。
【図５】従来の縦型の投射型表示装置の略示的側面図。
【図６】従来の縦型型の投射型表示装置の略示的断面図。
【図７】従来の横型の投射型表示装置の略示的断面図。
【図８】静圧−風量特性図。
【符号の説明】
１…投射型表示装置、２…光学系ユニット、３…シロッコファン、４…外装置キャビネット、４ｂ…排気口、５…ダクト、６…風量調整手段、２１…光源、３３…投射レンズ、３５…ライトバルブ。

Claims

光源と上記光源より上部であってクロスプリズムの周りに配置された複数のライトバルブ及び投射レンズとを有する光学系ユニットと、
上記光学系ユニットを冷却する冷却手段を組付けた外装キャビネットと
を備えた投射型表示装置において、
上記冷却手段は、
上記外装キャビネットの下部に配置された偏平型シロッコファンと、
上記シロッコファンの上部に配置されている光学系ユニットのライトバルブに導入される冷却風を上記クロスプリズム周辺に導くダクトと、
上記ダクト内部の上記クロスプリズム周辺に設けられ、少なくとも上記複数のライトバルブに導かれる冷却風の風量を制御する風量制御手段を備えている
ことを特徴とする投射型表示装置。
上記外装キャビネットの下面に上記シロッコファンに空気を吸入する空気吸入口が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
上記シロッコファンは、上記光源と上記外装キャビネットの下面との間に配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の投射型表示装置。
上記ライトバルブは、赤色光を変調する第１のライトバルブと、緑色光を変調する第２のライトバルブと、青色光を変調する第３のライトバルブとからなり、
上記風量制御手段は、上記第１、第２及び第３のライトバルブに１：２：３の割合で冷却風を導くようになっている
ことを特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置。
上記風量制御手段は、外装キャビネットの外部から風量調整の操作が可能になっている
ことを特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置。