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JP2002139723A - 液晶プロジェクタ用サファイヤ基板 - Google Patents

液晶プロジェクタ用サファイヤ基板

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JP2002139723A
JP2002139723A JP2000333265A JP2000333265A JP2002139723A JP 2002139723 A JP2002139723 A JP 2002139723A JP 2000333265 A JP2000333265 A JP 2000333265A JP 2000333265 A JP2000333265 A JP 2000333265A JP 2002139723 A JP2002139723 A JP 2002139723A
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JP
Japan
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liquid crystal
sapphire substrate
crystal panel
heat
crystal projector
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JP2000333265A
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Toshiro Furutaki
敏郎 古滝
Takashi Sekii
崇 関井
Kazuhiko Sunakawa
和彦 砂川
Yoichi Yaguchi
洋一 矢口
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Namiki Precision Jewel Co Ltd
Original Assignee
Namiki Precision Jewel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱光源の影響を受けにくい効率の良い装置
内部の冷却構造と、極めて耐熱信頼性に優れた光学系を
有する液晶プロジェクタ装置を得る。 【解決手段】 発光源からの光をレンズ及び偏光板を介
して液晶パネルに通過させ、液晶パネルの画像をスクリ
ーン上に投影する光学系を有した液晶プロジェクタ装置
において、上記光学系のレンズ及び偏光板における偏光
子の保持板、又は液晶パネルを構成する透明基板のう
ち、少なくとも一種を透明な鏡面に磨かれたサファイヤ
基板で形成し、かつ該サファイヤ基板が、単結晶育成の
EFG法により引き上げられた、平板状基板の一部に放
熱用フィン形状部分を一体成形した単結晶サファイヤ基
板である液晶プロジェクタ装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネルの画像
を拡大投影するようにした液晶プロジェクタ装置に関す
るものであり、例えば、明るさを重視する高輝度タイプ
の小型液晶プロジェクタ装置において、発熱光源の影響
を受けにくい効率の良い冷却構造と、極めて耐熱信頼性
に優れた光学系を有する液晶プロジェクタ装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来から一部のホームシアター用途を中
心に使用されてきた液晶プロジェクタ装置は、技術の進
歩、つまり液晶パネルの高精細化・ランプの高輝度化に
よる映写画像技術の向上により、パソコン画面をそのま
ま投影して使用するプレゼンテーションツールへと普及
が促進している。
【0003】液晶プロジェクタ装置の光学系部分の構成
の概略を、図5に示す。図において1は発光源の光源で
あり、例えばメタルハライドランプ・キセノンランプ・
UHP等の高輝度ランプである。ここから投射された光
は、凹面反射鏡2により集光反射され、赤外線や紫外線
等をカットするフィルタ3を透過して不要な光線が除去
され、その後、インテグレータレンズ4、集光レンズ5を
透過した後、入射側偏光板6を通じ、液晶パネル8に入射
する。さらに液晶パネル8から出射された光は、出射側
偏光板7を透過後、投影レンズ9により拡大投影され、前
方の大型スクリーン10等に画像が映し出される。
【0004】この上記液晶プロジェクタ装置の場合、そ
の液晶画像投影部の光学系には偏光板6、7を含む光学部
品が多数用いられているため、最終的に光量が大幅に減
衰されてしまうこと、また、装置全体の小型化を図るた
め、1インチ近傍のサイズにまで面積の小型化が図れた
液晶パネル8の画像を、数十インチから百インチ以上ま
で拡大して投影することなど、光学的にスクリーンに投
影する画像の明るさの減衰は、構造上避けられない。
【0005】そこで、近年、光源として前記の高輝度メ
タルハライドランプなどの高出力ランプ類が採用され始
めたが、液晶プロジェクタ装置の小型化、高精細化、高
輝度化が要求されるに従い、発光源の発熱問題、強いて
は熱の影響を受けやすい偏光板や液晶パネルの熱対策が
重要な課題となっている。
【0006】特に入射側の偏光板6の場合、光の透過率
が40%程度しかなく、大半の光を吸収して発熱してしま
い、70℃以上になると特性が維持できないという問題が
ある。また、液晶パネル8自体も熱に弱く、60℃以上に
なると特性に支障を来すという大きな問題があった。
【0007】この問題対策で、液晶プロジェクタ装置内
の光学系の冷却方法として数々のものが考案されてい
る。例えば、冷却ファンの送風を発熱部に当てる空冷方
式、または液晶パネルの外面に密閉空間を介して熱伝導
率1W・m・K以上の放熱用ガラス板を設置し、液晶パネルの
発熱に対する冷却効果を高める放熱方式、または発熱部
にペルチェ素子等の電子冷却部品を直接取り付ける強制
方式などがあった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記各冷却方
式においてもそれぞれ幾つかの問題があった。まず第一
に空冷方式の場合、小型化された光学系の発熱体に対し
十分な冷却効果を得るためには、スムーズな送風通路の
確保、ファンの大型化が必要であり、さらに高回転化な
どにより風切りの騒音も生じてしまい、プロジェクタ装
置としての静粛性が得られないという問題を抱えてい
た。
【0009】また放熱方式の場合、偏光板を保持する放
熱用無機ガラス自身の熱伝導性が悪く、また小型化され
た光学部品の表面積が小さいため、放熱効率が不十分と
なり、前記同様に併用する空冷用ファンのスペックアッ
プに頼らざるを得ない。
【0010】さらにまた電子冷却部品による強制方式の
場合、装置全体のコストが大幅に増大してしまい、コス
トに見合った十分な冷却効果を得ることはできないな
ど、いずれの冷却方法でも大小の問題を抱えていた。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、発光源からの光をレンズ及び偏光板を
介して液晶パネルに通過させ、液晶パネルの画像をスク
リーン上に投影する光学系を有した液晶プロジェクタ装
置において、上記光学系のレンズ及び偏光板における偏
光子の保持板、又は液晶パネルを構成する透明基板のう
ち、少なくとも一種を透明な鏡面に磨かれたサファイヤ
基板で形成し、かつ該サファイヤ基板が、単結晶育成の
EFG法により引き上げられた、平板状基板の一部に放
熱用フィン形状部分を一体成形した単結晶サファイヤ基
板である液晶プロジェクタ装置とした。
【0012】これにより、偏光板における偏光子の保持
板、又は液晶パネルを構成する透明基板のうち少なくと
も一種を上記放熱用フィン部分を一体成形したサファイ
ヤ基板で形成することにより、サファイヤの持つ熱伝導
率が高い特性と、外気送風ファンによる空冷効果を合わ
せて、接触表面積の大きな放熱フィン部分があることに
より、基板自身の発熱を効率よく放熱することができ
る。
【0013】また、本発明では、上記サファイヤ基板の
一部の放熱用フィン形状部分全体に、多数個の貫通孔B
を施し、表面積増大を図り、より効率のよい放熱効果を
得る液晶プロジェクタ装置とした。これにより、貫通孔
Bを通過する風は効率よく熱交換され、放熱効果が良好
となる。
【0014】また、本発明では、上記サファイヤ基板の
表面に反射防止膜を施すことにより、透過率を高め、さ
らに熱吸収の少ない光学系を有する液晶プロジェクタ装
置とした。反射防止膜にはフッ化マグネシウム等の無反
射コート膜が適している。
【0015】また、本発明では、上記偏光子又は液晶パ
ネルに、透明粘着剤を塗布してサファイヤ基板を貼り合
わせたことにより、熱膨張差により発生する変形による
液晶の画像への影響を少なくし、熱伝導の不都合が出な
いようにした液晶プロジェクタ装置とした。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態の一例
を示すと共に、図を用いて簡単に説明する。まず、光学
系部品構成の中の偏光板と一体となる保持板に、本発明
のサファイヤ基板を適用した実施形態について説明す
る。
【0017】図1に示すように、四角形平板形状の偏光
子13をサファイヤ基板15からなる保持板の表面に、透明
接着剤で接合して張り合わせ、偏光板6、及び7を構成す
る。この保持板となるサファイヤ基板15の窓面Aは、前
記偏光子13と近似の寸法サイズで、図2に示すような長
四角形の平板形状であり、かつサファイヤ窓面A部分が
透明な鏡面状態に基板両面が研磨加工されている。
【0018】また、そのサファイヤ窓面A部分の研磨面
の両脇には、EFG法により単結晶育成された引き上げ素
地肌を残した結晶表面状態の冷却フィン部分Cがあり、
前記研磨面部分の平面窓部と一体成形に形成されてい
る。
【0019】また、前記保持板のサファイヤ基板15は、
片面もしくは両面に反射防止コートを施すことにより、
さらに透過性を高めることができ、光の減衰と発熱防止
の効果をもたらす役割をする。
【0020】図3は、EFG法による単結晶育成で得られ
たサファイヤ・アズグロウ(引き上げた結晶板材)から
の材料取り(AG15)と前記冷却フィン部分領域を示す概
略図である。EFG法による引き上げ軸方向に伸びる帯長
形状のサファイヤ・アズグロウは、結晶育成装置のダイ
の断面形状により形作られ、前記冷却フィン部分Cを引
き上げる軸方向の両側に配置し、光学窓部分のサファイ
ヤ基板中央部の窓面A’となる部分に、段差幅の厚みを
持たせた板厚の異なる形状となっている。
【0021】これによりサファイヤ基板中央平面部分の
窓面A’のみが研磨工程により加工され、従来と同様な
光学窓部分としての機能構造を有し、残る冷却フィン部
分Cが未加工のまま、一体の付加部分としてサファイヤ
基板全体の表面積、特に冷却送風による接触表面積増大
部分として機能する。さらに、この部分に図4に示すよ
うな小径孔Bの貫通口を多数明けて冷却フィン部分Cの
表面積を増大させ、より効率の良い冷却を行うこともで
きる。
【0022】この構造により、実装密度が高く、小型化
が望まれる機器内部の蓄熱が大幅に低減され、小型・薄
型・高性能が望まれる最新の液晶プロジェクタ装置に対
して、有力な熱対策装置部品が得られることとなる。こ
のように冷却フィン付きサファイヤ基板は、ファンモー
タから送風される冷却風に対して効率のよい放熱効果が
得られ、局所冷却が必要な前記光学部品の各場所に最適
であり、載置スペースがない場合でも、サファイヤ基板
と冷却フィン部分が一体構造であるため、設置箇所を選
ばない。
【0023】なお付け加えておくが、上記記載のサファ
イヤ基板は、冷却フィン形状の一つの実施例として示し
たもので、本発明は偏光子の保持板に限定することな
く、同様に液晶パネルを構成する透明基板においても、
本発明の冷却機構を持つサファイヤ基板を応用すること
ができる。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、偏光板
における偏光子の保持板、又は液晶パネルを構成する透
明基板のうち少なくとも一種を上記放熱用フィン部分を
一体成形したサファイヤ基板で形成することにより、サ
ファイヤの持つ熱伝導率が高い特性と、接触表面積の大
きな放熱フィン部分を有することにより、外気送風ファ
ンによる空冷効果と合わせて、基板自身の発熱を効率よ
く放熱することができる。
【0025】また、本発明によれば、上記サファイヤ基
板の一部の放熱用フィン形状部分全体に、多数個の貫通
孔を施し、冷却フィン部分の表面積増大を図り、より効
率のよい放熱効果を得る液晶プロジェクタ装置の光学系
とすることができる。これにより、貫通孔を通過する風
は効率よく熱交換され、より放熱効果が良好となり、装
置内部の熱を抑制できる。
【0026】また、本発明では、上記サファイヤ基板の
表面に反射防止膜を施すことにより、透過率を高め、さ
らに熱吸収の少ない光学系を有する液晶プロジェクタ装
置ができる。
【0027】また、本発明では、上記偏光子又は液晶パ
ネルに、透明粘着剤を塗布してサファイヤ基板を貼り合
わせることにより、熱膨張差により発生する変形による
液晶画像への影響を少なくし、発熱による熱伝導の不都
合が出ないようにした液晶プロジェクタ装置ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶プロジェクタ装置における偏光板
の構成を示す斜視図。
【図2】本発明のサファイヤ基板の外観形状を示す、平
面図及び正面図。
【図3】本発明のサファイヤ基板のEFG法アズグロウ
材からの材料取りを示す概略図。
【図4】本発明のサファイヤ基板の他の一例の外観形状
を示す、平面図及び正面図。
【図5】一般的な透過型液晶単板式プロジェクタ装置の
概略図。
【符号の説明】
1 光源 2 反射鏡 3 フィルタ 4 , 5 レンズ 6 , 7 偏光板 8 液晶パネル 9 レンズ 10 スクリーン 13 偏光子 15 , 17 サファイヤ基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03B 21/14 G03B 21/14 Z H04N 5/74 H04N 5/74 K (72)発明者 矢口 洋一 東京都足立区新田3丁目8番22号 並木精 密宝石株式会社内 Fターム(参考) 2H088 EA13 EA68 HA01 HA18 HA28 MA06 MA20 2H090 JB04 JD19 LA09 LA16 4G077 AA02 BB01 CF03 HA01 PK00 5C058 EA02 EA26

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光源からの光をレンズ及び偏光板を介
    して液晶パネルに通過させ、液晶パネルの画像をスクリ
    ーン上に投影する光学系を有した液晶プロジェクタ装置
    において、上記光学系のレンズ及び偏光板における偏光
    子の保持板、又は液晶パネルを構成する透明基板のう
    ち、少なくとも一種を透明な鏡面に磨かれたサファイヤ
    基板で形成し、かつ該サファイヤ基板が、単結晶育成の
    EFG法により引き上げられた、平板状基板の一部に放
    熱用フィン形状部を一体成形した単結晶サファイヤ基板
    であることを特徴とする液晶プロジェクタ装置。
  2. 【請求項2】 上記サファイヤ基板の一部の放熱用フィ
    ン形状部全体に多数個の貫通孔を施したことを特徴とす
    る請求項1記載の液晶プロジェクタ装置。
  3. 【請求項3】 上記サファイヤ基板の表面に反射防止膜
    を施したことを特徴とする請求項1記載の液晶プロジェ
    クタ装置。
  4. 【請求項4】 上記偏光子又は液晶パネルに、透明粘着
    剤を塗布してサファイヤ基板を貼り合わせたことを特徴
    とする請求項1記載の液晶プロジェクタ装置。
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