JPH06250165A - 電子プロジェクタユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子プロジェクタユニットにおいて、光源の
発熱が大きくても簡単な構造で液晶ディスプレイパネル
の温度上昇を抑えて良好な画像の形成を可能とするこ
と。 【構成】 液晶ディスプレイパネルを備えた電子プロジ
ェクタユニットにおいて、液晶ディスプレイパネルを少
なくとも液晶層と、その上下両面を挟むガラス基板と、
下面側のガラス基板の下側に設けた光源側偏光板とによ
る積層体とし、更にガラス基板と光源側偏光板との間に
透明の断熱層を備え、この断熱層によって液晶層への熱
伝達を抑える。断熱層としては、ガラスとほぼ同じ光透
過率を持ち且つ熱伝導性が小さい透明のアクリル板であ
りその厚さは３ｍｍ以上である。また、液晶ディスプレ
イパネルをユニットのハウジングに固定するブロックを
一体化し、光源側偏光板によって形成される下面を平坦
面とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種の透明原稿をスク
リーンに拡大投影するオーバーヘッドプロジェクタに関
する。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータやワークステー
ションの普及に伴って、会議等のプレゼンテーションで
提示する文書をコンピュータで作成することが多くなっ
た。そして、コンピュータで作成したプレゼンテーショ
ン用の文書を直接スクリーン上に投影表示するための装
置として、透過型液晶パネルを用いた電子オーバーヘッ
ドプロジェクタが近年急速に普及している。

【０００３】図４は一般的な電子プロジェクタユニット
の概要を示すものである。

【０００４】図において、コンピュータ１１からの画像
表示信号は電子プロジェクタユニット１２に入力され、
画像が透過型の液晶ディスプレイパネル１３に表示され
る。電子プロジェクタユニット１２は、オーバーヘッド
プロジェクタ１４のステージ上に置かれ、液晶ディスプ
レイパネル１３の上の表示画像は投影レンズ１５及び反
射ミラー１６によってスクリーン１７に投影される。

【０００５】オーバーヘッドプロジェクタ１４の内部に
は、明るい画像の表示を得るために光源１８が備えられ
る。そして、この光源１８が強力であるほど、液晶ディ
スプレイパネル１３が光を吸収して自身が発熱する。

【０００６】図５は液晶ディスプレイパネル１３の縦断
面図であって、これを用いて液晶ディスプレイパネル１
３が発熱する原因を説明する。

【０００７】液晶ディスプレイパネル１３は、２枚のガ
ラス基板１３ａの間に液晶層１３ｂを挟み、これらのガ
ラス基板１３ａの両面にそれぞれ投影レンズ側偏光板１
３ｃと光源側偏光板１３ｄとを積層した断面構造を持
つ。そして、オーバーヘッドプロジェクタ１４の光源１
８からの光は、図中の矢印の方向から液晶ディスプレイ
パネル１３に入射する。

【０００８】光源側偏光板１３ｄ，液晶層１３ｂ及び投
影レンズ側偏光板１３ｃの光透過率は、それぞれ４０
％，８０％及び５０％である。したがって、全入射光量
１００％のうち、光源側偏光板１３ｄで６０％が吸収さ
れ、液晶層１３ｂで８％が吸収され、投影レンズ側偏光
板１３ｃで１６％が吸収されることになる。その結果、
液晶ディスプレイパネル１３を透過する光は全入射光量
の１６％である。

【０００９】光源側偏光板１３ｄで吸収された光は熱に
変換され、この熱はガラス基板１３ａからの伝熱によっ
て液晶層１３ｂを加熱する。そして、液晶は一般に熱に
弱いため、スクリーン１７に投影された画像のコントラ
ストが低くなったり、明るさのむらを生じたりする。

【００１０】このような問題に対し、たとえば実開昭６
１−１８５０５２号によって提案されているように、冷
却ファンを用いて液晶ディスプレイパネルを空気冷却す
るようにしたものがあり、その例を図６に示す。

【００１１】図５で示したものと同様の構造を持つ液晶
ディスプレイパネル１３は、ハウジング５０の中に収納
されている。ハウジング５０には、その内部空間に対し
て空気を給排するための吸気口５０ａ及び排気口５０ｂ
を開け、内蔵したファン５１によって空気を矢方向に流
して液晶ディスプレイパネル１３を冷却する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このようにファン５１
による強制冷却を利用すれば、流動する空気によって光
源側偏光板１３ｄ及び投影レンズ側偏光板１３ｃから熱
が奪われ、液晶ディスプレイパネル１３の加熱が防止さ
れる。

【００１３】しかしながら、オーバーヘッドプロジェク
タによる画像形成では、画像を明るく表示してその鮮明
度を上げることが重要であるため、光源としては更に光
度の大きなものが要求される。たとえば、メタルハライ
ドランプのように従来のハロゲンランプの２倍程度の明
るさを持つものを光源とした場合では、その発熱量も増
大するので、液晶ディスプレイパネル１３の表面温度は
６０°Ｃを超えることが確認されている。

【００１４】このように、空気冷却による液晶ディスプ
レイパネルの加熱防止は或る程度は図れても、光源がよ
り強力になると、単なる空気冷却のみでは加熱を抑える
ことができない。したがって、明るい表示は可能であっ
ても、画像自体に歪み等を生じることになり、良好な画
像の再生に支障を来すことになる。

【００１５】本発明において解決すべき課題は、光源の
発熱が大きくても簡単な構造で液晶ディスプレイパネル
の温度上昇を抑えて良好な画像の形成を可能とすること
にある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源を内蔵し
たオーバーヘッドプロジェクタの本体の上に搭載され、
光透過型の液晶ディスプレイパネルに前記光源からの光
を透過させて入力画像をスクリーンに投影する電子プロ
ジェクタユニットにおいて、前記液晶ディスプレイパネ
ルを、少なくとも液晶層と、その上下両面を挟むガラス
基板と、下面側のガラス基板の下側に設けた光源側偏光
板とによる積層体とし、前記ガラス基板と光源側偏光板
との間に透明の断熱層を備えてなることを特徴とする。

【００１７】断熱層は、その厚さが３ｍｍ以上の透明の
アクリル板とすることができる。

【００１８】また、液晶ディスプレイパネルをユニット
のハウジングに固定するブロックを一体化し、このブロ
ックを含めて光源側偏光板によって形成される下面を平
坦面とした構成としてもよい。

【００１９】

【作用】光源側偏光板とガラス基板との間に断熱層を介
在させることによって、光源の発熱による光源側偏光板
が加熱されても、断熱層によってガラス基板側への伝熱
が抑制され、ガラス基板の上層に形成した液晶層の温度
上昇が抑えられる。

【００２０】断熱層として透明のアクリル板を組み込む
ようにすると、このアクリル板はガラスとほぼ同じ光の
透過率を持ちしかも熱伝導率もガラスに比べて小さいの
で、断熱と光の透過との両面で好ましい断熱層として適
用できる。

【００２１】また、液晶ディスプレイパネルをユニット
のハウジングに固定するためのブロックを含めて、パネ
ルの底面を平坦にしておけば、ハウジング内に冷却空気
を流して冷却するときに渦や淀みを発生することのない
空気流れが得られる。これにより、空気による冷却効率
も向上し、液晶ディスプレイパネル全体の温度上昇も抑
えられる。

【００２２】

【実施例】図１は本発明のオーバーヘッドプロジェクタ
の一実施例を示す概略縦断面図である。

【００２３】図において、オーバーヘッドプロジェクタ
の本体１の上面に電子プロジェクタユニット２が搭載さ
れている。そして、電子プロジェクタユニット２の上方
には、投影レンズ３ａ及び反射ミラー３ｂを配置し、こ
れらによって画像をスクリーン（図示せず）に投影す
る。

【００２４】本体１の内部には光源１ａを下方に配置
し、その光を赤外線吸収ガラス１ｂを通過させてフレネ
ルレンズ１ｃから電子プロジェクタユニット２に向かう
光路を形成した光学系を備える。また、光源１ａの発熱
による温度上昇を抑えるため、本体１の周壁にスリット
１ｄを開けると共にガイド用のフィン１ｅを設け、光源
１ａ周りから空気を外部に掃気するファン１ｆを備え
る。

【００２５】電子プロジェクタユニット２は、従来例と
同様に、その底面及び上面を光透過可能としたハウジン
グ２ａの中に液晶ディスプレイパネル４を収納したもの
である。そして、この液晶ディスプレイパネル４を空気
冷却するため、ハウジング２ａの一端側に吸気孔２ｂを
開けると共に他端側に排気孔２ｃを開け、吸気孔２ｂ側
に冷却ファン５を配置する。

【００２６】液晶ディスプレイパネル４は、液晶層４ａ
の上下面を２枚のガラス基板４ｂ，４ｃによって一体に
挟み込み、上側のガラス基板４ｂの表面に投影レンズ側
偏光板４ｄを積層したものである。そして、下側のガラ
ス基板４ｃの下面には、断熱板として組み込んだアクリ
ル板４ｅを一体化し、更にこのアクリル板４ｅの下面に
光源側偏光板４ｆを積層している。

【００２７】ここで、液晶ディスプレイパネル４の中に
組み込む断熱板は、光源１ａからの光を透過させ且つ断
熱する機能を必要とし、光透過率が高く熱伝導率が低く
なくてはならない。また、この断熱板は液晶ディスプレ
イパネル４の２枚のガラス基板４ｂ，４ｃと光源側偏光
板４ｆとの間に位置するので、正常な画像の表示を行う
ためには複屈折を生じてはならない。

【００２８】このような各種の条件に対し、アクリルは
ガラス基板４ｂ，４ｃのガラスと同等の光透過率を持
ち、複屈折もない。また、アクリルの熱伝導率はガラス
の１／３程度であるため、ガラス層だけのものに比べる
と断熱性がよい。したがって、光源１ａからの光の透過
性と発熱に対する断熱の両面から見て、アクリル板４ｅ
を断熱板として備えることはきわめて有効である。そし
て、実施例では、アクリル板４ｅの厚さは３ｍｍ程度で
あり、この肉厚を持つものであれば、十分な断熱効果が
得られる。

【００２９】液晶ディスプレイパネル４は、図示のよう
にハウジング２ａの上下方向の中間位置に浮くように配
置する。そして、冷却ファン５によって吸気孔２ｂから
流入する空気は、液晶ディスプレイパネル４の上下を図
中の矢印方向に流れ、この間に冷却しながら排気孔２ｃ
から排出される。

【００３０】ここで、もし従来例のように液晶ディスプ
レイパネル４の下面側のみを冷却伝熱面とすると、液晶
ディスプレイパネル４の上面側からの熱の放散がないた
め、アクリル板４ｅ内での温度勾配が形成されないこと
になる。このため、液晶層４ａの温度は光源側偏光板４
ｄの温度とほぼ等しい程度まで上昇することになり、ア
クリル板４ｅによる断熱効果を損ねてしまう。

【００３１】これに対し、図１に示すように、液晶ディ
スプレイパネル４の上下両面を冷却伝熱面とすることに
よって、ガラス基板４ｂ及び投影レンズ側偏光板４ｄを
伝熱層として液晶層４ａからの熱の放散を促進させるこ
とができる。したがって、液晶層４ａから上面側に向け
ての温度勾配が得られ、液晶層４ａが光源側偏光板４ｄ
と同じ温度まで上昇することはない。

【００３２】また、従来技術の項で説明した図５の液晶
ディスプレイパネル１３をハウジング５０の中で浮いた
状態に設置するには、図７に示すように両端にブロック
５２，５３を一体化し、これらのブロック５２，５３を
ハウジング５０に固定する構造が従来例でも採用されて
いる。

【００３３】ところが、ブロック５２，５３はＩＣ基板
等を保護する役目も果たすので、その肉厚は液晶ディス
プレイパネル１３の２〜３倍程度である。したがって、
ブロック５２，５３の高さ方向の中間位置に液晶ディス
プレイパネル１３を組み込むようにすると、ブロック５
２，５３との継ぎ目部分に段差ができてしまう。

【００３４】このような段差があると、冷却用の空気の
流れに渦を生じてしまい、空気流への伝熱効率が低下す
る。

【００３５】これに対し、図２に示すように、断熱材と
してアクリル板４ｅを備えたものであってしかもブロッ
ク６ａ，６ｂと光源側偏光板４ｆとの間に段差がないよ
うにすれば、このような冷却空気の流れの乱れを生じる
ことはない。したがって、アクリル板４ｅを組み込んだ
分の厚さを利用してブロック６ａ，６ｂとの間の面を一
致させることで、冷却効果の向上も可能となる。

【００３６】以上の構成において、光源１ａから出た光
はフレネルレンズ１ｃを経て液晶ディスプレイパネル４
を通過して投影レンズ３ａに向かい、その後反射ミラー
３ｂによってスクリーン（図示せず）上に画像を形成さ
せる。

【００３７】このとき、光源１ａからの光は光源側偏光
板４ｆに入射したときに熱を発生させるが、光源側偏光
板４ｆの上層となっているアクリル板４ｅによって断熱
される。また、冷却ファン５によってハウジング２ａ内
を空気が流下していくので、この空気が表層の投影レン
ズ側及び光源側の偏光板４ｄ，４ｆをそれぞれ冷却して
抜熱する。

【００３８】このように液晶ディスプレイパネル４の全
体が空気冷却され、光源１ａの光を浴びる光源側偏光板
４ｆに対しては、アクリル板４ｅが断熱層として液晶層
４ａへの伝熱を阻止する。したがって、透明なアクリル
板４ｅを組み込んだことで、光の透過に影響を与えるこ
となく液晶層４ａの温度上昇を抑えることができる。そ
の結果、光源１ａを非常に強力なものとしていても、液
晶層４ａに対す影響を無視でき、明るくて鮮明な画像を
スクリーンに映し出すことができる。

【００３９】図３はアクリル板４ｅを利用した断熱層の
有無による光源側偏光板４ｆから液晶層４ａまでの温度
分布を比較するための図である。

【００４０】同図の（ａ）はアクリル板４ｅを備えてい
ない場合であり、光源１ａからの光による温度上昇は表
層の光源側偏光板４ｆが最も大きく、ガラス基板４ｃで
少し温度降下した温度分布となる。しかし、この温度降
下量は小さく、液晶層４ａの温度は表層の光源側偏光板
４ｆの値とそれ程変わらず、表面温度に近い値まで液晶
層４ａは加熱されたものとなる。

【００４１】これに対し、同図の（ｂ）は透明のアクリ
ル板４ｅを断熱層として備えた場合であり、このアクリ
ル板４ｅの断熱効果によって、表層の光源側偏光板４ｆ
の表面温度に比べて、液晶層４ａの温度は格段に低い値
に維持される。なお、アクリル板４ｅの厚さは３ｍｍ程
度としておけば、液晶層４ａを表層側の温度よりも低い
値に保持することが可能である。

【００４２】更に、アクリル板４ｅによる断熱効果と合
わせて冷却ファン５による空気冷却効果について、従来
構造のものと比較した実験を行った。

【００４３】この実験によれば、従来構造では液晶ディ
スプレイパネルの表面温度は４７°Ｃであるのに対し
て、アクリル板４ｅを装着した本発明の構造では液晶デ
ィスプレイパネル表面温度は３７°Ｃであった。このこ
とから、図２で示した空気流れによる空気冷却の効率も
高く、またアクリル板４ｅの介在による断熱の相乗効果
によって、液晶ディスプレイパネル４全体の温度上昇が
抑えられることが明らかになった。

【００４４】また、液晶ディスプレイパネル４に対する
発熱の影響が低減されることから、光源１ａを更に強力
なものとすることができ、従来構造に比べると投影画面
の明るさを約２５％程度向上させるこもできた。

【００４５】

【発明の効果】本発明では、光源からの光を受けると同
時に加熱される面となる光源側偏光板とその上層のガラ
ス基板との間に断熱層を設けているので、ガラス基板よ
りも上層に位置する液晶層への熱伝達を抑えることがで
きる。このため、光源を強力なものとしても液晶に与え
る影響は小さく、スクリーンに得られる画像の鮮明度と
明るさとを向上させることができる。

【００４６】また、透明のアクリル板を断熱層とすれ
ば、ガラスと屈折率がほぼ同じであり熱伝達率は小さい
ので、光の透過と断熱に両面で最適に使える。したがっ
て、従来の液晶ディスプレイパネルのアクリル板を積層
するだけの簡単な構造で、より質の高い投影が可能とな
る。

【００４７】更に、液晶ディスプレイパネルを空気冷却
する構造の場合、固定用のブロックも含めて下層の光源
側偏光板の面を平坦面としておけば、この平坦面に沿っ
て冷却空気が速やかに流れ、効率的な冷却が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のオーバーヘッドプロジェクタの概要を
示す縦断面図である。

【図２】液晶ディスプレイパネルの両端をブロックで支
持しその下面を流れる空気流の平滑化を図った例を示す
要部の縦断面図である。

【図３】液晶ディスプレイパネルの光源による加熱温度
分布を示す図であって、同図の（ａ）は従来構造の場
合、同図の（ｂ）はアクリル板を断熱層として備えた場
合をそれぞれ示す。

【図４】オーバーヘッドプロジェクタによるスクリーン
への画像形成の系を示す概略図である。

【図５】従来から使われている一般的な液晶ディスプレ
イパネルの概略縦断面図である。

【図６】ユニットのハウジングに空気冷却用のファンを
備えて液晶ディスプレイパネルを冷却する従来構造の概
略縦断面図である。

【図７】断熱層を持たない液晶ディスプレイパネルをブ
ロックで支持したときの空気流路の段差を説明するため
の概略縦断面図である。

【符号の説明】

１：本体，１ａ：光源，２：電子プロジェクタユニッ
ト，２ａ：ハウジング，２ｂ：吸気孔，２ｃ：排気孔，
３ａ：投影レンズ，３ｂ：反射ミラー，４：液晶ディス
プレイパネル，４ａ：液晶層，４ｂ：ガラス基板，４
ｃ：ガラス基板，４ｄ：投影レンズ側偏光板，４ｅ：ア
クリル板（断熱板），４ｆ：光源側偏光板，５：冷却フ
ァン，６ａ：ブロック，６ｂ：ブロック

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源を内蔵したオーバーヘッドプロジェ
   クタの本体の上に搭載され、光透過型の液晶ディスプレ
   イパネルに前記光源からの光を透過させて入力画像をス
   クリーンに投影する電子プロジェクタユニットにおい
   て、前記液晶ディスプレイパネルを、少なくとも液晶層
   と、その上下両面を挟むガラス基板と、下面側のガラス
   基板の下側に設けた光源側偏光板とによる積層体とし、
   前記ガラス基板と光源側偏光板との間に透明の断熱層を
   備えてなる電子プロジェクタユニット。
2. 【請求項２】 前記断熱層は、その厚さが３ｍｍ以上の
   透明のアクリル板である請求項１記載の電子プロジェク
   タユニット。
3. 【請求項３】 前記液晶ディスプレイパネルをユニット
   のハウジングに固定するブロックを一体化し、該ブロッ
   クを含めて前記光源側偏光板によって形成される下面を
   平坦面としてなる請求項１記載の電子プロジェクタユニ
   ット。