专利名称：液晶投影仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶投影仪，尤其是，涉及一种在改进的固定结构下将液晶面板固定到二向棱镜的液晶投影仪。
背景技术：
通常，液晶投影仪包括多个液晶面板，用来分别调制红(R)、绿(G)和蓝(B)光；二向棱镜，用于合成如此调制的R、G和B光，以产生彩色图象；以及诸如投影透镜的光学系统，用于放大和投影如此产生的彩色图象。
在这种类型的液晶投影仪中，由多个液晶面板调制的相应的彩色光由二向棱镜合成。以便排列相应液晶面板的象素，从而将相应的液晶面板所产生的投影图象以高精度叠加到屏幕上，这种液晶投影仪需要沿着向上和向下、向左和向右、以及旋转方向具有调节机构。同样，也需要用于沿着镶嵌和向后、俯仰和摇摆方向聚焦的调节机构，以便将投影到屏幕上图象的焦点精确地带到焦点处。在其中结合有这种调节机构的光学棱镜单元的情况下，当液晶面板的尺寸小于预定尺寸时，难于减小调节机构的尺寸。调节机构对微调越精确，则，调节机构的尺寸变得越大。从而，即使液晶面板本身尺寸减小，鉴于光学棱镜单元和液晶投影仪结构在它们的调节机构的限制之下，也难于减小光学棱镜单元本身和液晶投影仪本身的尺寸。为了小型化的目的，提出了一种液晶投影仪，其液晶面板直接粘结，以便固定到二向棱镜上，并除去了调节机构。然而，在液晶面板中发现缺陷的情况下，难于在将液晶面板粘结到二向棱镜上之后仅仅更换有缺陷的液晶面板，从而，即使仅在一个液晶面板上发现缺陷，必须更换包括有缺陷的液晶面板以及其他无缺陷的液晶面板的二向棱镜单元，这是不经济的。
也提出了一种液晶投影仪，它具有固定到二向棱镜上的面板固定框架，并具有固定到面板固定框架上的液晶面板，而从光学单元中除去了调节机构。在这种情况下，液晶投影仪在液晶面板的出射表面和二向棱镜的入射表面之间提供了空间或气隙。在气隙中，还设置了出射侧的偏振板。从而，出现了如下的问题，即，由冷却液晶面板的冷却风扇所驱散的灰尘闯入气隙中，并粘附到偏振板和液晶面板上。尺寸大于象素尺寸的灰尘对投影图象的尺寸造成不良影响。液晶面板越小，灰尘问题越严重。
随着液晶面板小型化，来自光源的入射光密度增大，这因此增大了液晶面板的工作温度。此外，随着液晶投影仪的小型化，也需要光学棱镜单元小型化。在这种情况下，可以预计到工作温度不期望地超过温度上限，在这种情况下，出射侧偏振板和液晶面板不能工作，这个问题一定要解决。在液晶投影仪中，位于出射侧的偏振板和液晶面板吸收来自光源的光并发热。这种偏振板和液晶面板由有机材料制成，并要求其温度抑制在70℃之下，以便改善液晶投影仪的工作可靠性。
发明内容
于是，本发明的目的是通过提供一种如下的液晶投影仪克服现有技术中的上述问题，该液晶投影仪具有在改进的固定结构下固定到棱镜上的液晶面板，使部件或元件能够轻易更换，具有充分的散热能力，并也可以防止灰尘的粘附。
上述目的可以通过提供一种如下的液晶投影仪来实现，该液晶投影仪包括多个液晶面板，用于分布调制多束彩色光；棱镜，用于合成如此调制的彩色光，以产生彩色图象；以及光学系统，用于放大和投影如此产生的彩色图象，其中，液晶面板直接粘结到金属固定板上，而金属固定板固定到棱镜上，以便液晶面板的出射表面面对棱镜的入射表面。液晶面板优选地具有玻璃片，该玻璃片具有导热性，并固定到液晶面板的入射表面上。散热片固定到棱镜上，且金属固定板和具有导热性的散热片与该散热片形成接触。在棱镜的入射表面和液晶面板的出射表面之间提供一个封闭的空间，以防止空气流动，并且至少偏振板布置在此封闭空间内。偏振板布置在棱镜的入射侧，而用于吸收偏振板内产生的热量的导热元件可以布置在该封闭空间内。
根据本发明的液晶投影仪，液晶面板直接粘结到金属固定板上，而金属固定板固定到棱镜上，以便液晶面板的出射表面面对棱镜的入射表面。通过采用这种结构，结合有液晶面板的光学棱镜单元可以减小尺寸，并且在液晶面板中发现缺陷时可以容易地更换。直接粘结到导热性优良的金属固定板上的液晶面板在散热方面优异。此外，液晶面板具有玻璃片，该玻璃片由具有导热性的诸如蓝宝石玻璃制成，并固定到液晶面板的入射表面上。并且，散热片固定到棱镜上，且金属固定板和具有导热性的玻璃片与散热片接触。通过采用这种结构，液晶面板可以有效地得以冷却。另外，棱镜的入射表面和液晶面板的出射表面之间设置有封闭空间或气隙，以防止空气流动，这可以防止灰尘闯入气隙中并粘附到气隙中布置的偏振板和液晶面板上。
本发明的这些目的和其他目的、特征和优点将从下面对本发明优选实施例的详细描述中得以清楚。
图1示出构成采用本发明的液晶投影仪的主要部分的光学棱镜单元的分解视图；图2示出图1所示的光学棱镜单元的放大剖面图；图3示出在采用本发明的液晶投影仪的结构中表示用于散热的散热路径的方块图；图4示出采用本发明的液晶投影仪的光学棱镜单元的组装状态的示意性透视图；图5示出采用本发明的液晶投影仪的示意性平面图；图6示出采用本发明的液晶投影仪的光学棱镜单元的另一示例的示意性平面图；图7示出构成采用本发明的液晶投影仪的光学棱镜单元的另一示例的分解视图；图8示出图7所示的液晶投影仪的光学棱镜单元的放大剖面图；图9示出在图7所示的液晶投影仪的结构中表示用于散热的散热路径的方块图。
具体实施例方式
下面参照附图，关联最佳模式描述采用本发明的液晶投影仪。
图1示出构成采用本发明的液晶投影仪的主要部分的光学棱镜单元的分解视图。
在图1所示的液晶投影仪中，在光学棱镜单元中仅示出一个液晶面板1，实际上具有多个液晶面板，以为了理解方便而简化附图。液晶面板1具有两个玻璃基片，它们连接到一起并在其间封闭液晶，还具有扁平电缆，其上用于固定外部连接，如图1所示。
液晶投影仪还具有二色棱镜2，其形成为立方体形状，并夹在上板4和下板5之间。由金属材料，如铝制成的上板4和下板5导热。粘结液晶面板1以便固定到也由铝等制成的固定板3上。其上粘结并固定液晶面板1的固定板3利用螺钉6固定到上板4和下板5上。同样，一对用于冷却的散热片8利用螺钉6固定到上板4和下板5上，且固定板3夹于其间。
由诸如蓝宝石玻璃制成的具有高导热性的玻璃片7固定到液晶面板1的入射表面上，偏振板9和相差板10布置在二向棱镜2的入射表面与液晶面板1的出射表面之间提供的空间内。偏振板9和相差板10利用粘结剂粘结以固定到液晶面板1的出射表面上。固定到液晶面板1的入射表面上的玻璃片7直接或通过具有高导热性的连接材料(如硅酯)与散热片8形成接触。
从而，采用本发明的液晶投影仪具有直接粘结以固定到金属固定板3上的液晶面板1，这可以将液晶面板1处产生的热量辐射出去。
在液晶面板1封闭在由塑料制成的保护框架内的液晶投影仪中，液晶面板1经由这种保护框架布置。另一方面，在本发明的液晶投影仪中，液晶面板1本身直接固定到金属固定板3上，从而改善了冷却效率。同样，通过松开螺钉6并从上板4和下板5上取下固定板3，可以轻易更换液晶面板1，从而液晶面板1可以轻易更换。玻璃片7固定到液晶面板1的入射表面上。从而，液晶面板1的外表面得以保护，并且改善了冷却效率。金属固定板3和玻璃片7与散热片8物理接触，这由于热传导而提高了冷却效率。
图2示出图1所示的光学棱镜单元的放大剖面图，该图示意性示出液晶面板1的固定结构。
液晶面板1利用粘结剂11固定到金属固定板3上，如图2所示。固定板3利用螺钉6固定到上板4和下板5上，而后者布置在二向棱镜2的侧面。此时，散热片8固定到上板4和下板5上，且固定板3夹于其间。由诸如蓝宝石玻璃制成的玻璃片7固定到液晶面板1的入射表面上。高导热性的玻璃片7直接或经由硅酯等间接与散热片8接触，而液晶面板1内产生的热量传导到散热片8。偏振板9和相差板10布置在由二向棱镜2的入射表面和液晶面板1的出射表面分隔的气隙内。在本实施例中，偏振板9和相差板10固定到液晶面板1的出射表面上，而本发明不局限于此实施例，而偏振板9和相差板10可以固定到二向棱镜2的入射表面上。
图3示出在图1和2所示的结构中用于散热的散热路径的方块图。
从作为热源的液晶面板和出射侧偏振板产生的热量主要通过三个路径辐射到大气中，如图3所示。即，从液晶面板和出射侧偏振板产生的热量的一部分经由具有高导热性的蓝宝石玻璃等制成的玻璃片辐射到大气中。传导到玻璃片的热量的一部分进一步传导到散热片，而如此传导的热量辐射到大气中。从热源产生的热量的其他部分传导到金属固定板，而如此传导的热量从散热片辐射到大气中。借助经由这三条辐射路径散热，液晶面板和出射侧偏振板可以有效地得以冷却。通过开发这种导热和散热结构，从液晶面板和出射侧偏振板构成的热源产生的热量可以主动辐射到大气中。
在传统液晶投影仪中，从液晶面板和出射侧偏振板产生的热量仅通过冷却风扇产生的气流在其表面处冷却。
另一方面，根据本发明，从热源产生的热量主要通过三条散热路径快速传导到外侧，如图3所示，这可以有效地冷却液晶面板的出射侧偏振板。即，可以提高冷却效率。从而，在相同光量的光落到液晶面板的情况下，即使冷却风扇的旋转频率降低，也可以将液晶面板和出射侧偏振板的温度抑制到大约与传统结构相同的程度，当冷却风扇的转动频率降低时，可以抑制冷却风扇的噪声。
传统上，固定到液晶面板入射表面上的透明玻璃片由新型陶瓷(neoceram)制成，并且其透射表面涂覆有反射减弱薄膜(reflection reducingfilm)。即使诸如灰尘等的外来物质粘附到玻璃片的入射表面上，在图象焦点处散焦，实际上，可以忽略诸如灰尘的外来物质的粘附。在本发明中，通过用具有高导热性的蓝宝石玻璃制成的玻璃片替换用于防灰尘的新型陶瓷制成的玻璃片，可以获得冷却功能以及防灰尘功能，这可以降低成本。
图4示出图1所示液晶投影仪的光学棱镜单元的组装状态的示意性透视图。
基本上形成为正方体形状的二向棱镜2具有固定于其顶部的由诸如铝制成的上板4，还具有固定于其底部的也是由诸如铝制成的下板5或底板，如图4所示。对于一对上板4和下板5，用于R、G和B光的液晶面板1R、1G和1B得以固定。液晶面板1R用固定板3固定到上板4和下板5上，固定板3粘结，并利用螺钉与一对上和下散热片8一起固定到液晶面板1上。类似地，液晶面板1G经由固定板固定到二向棱镜2的相邻入射表面上。同样，液晶面板1B经由固定板固定到二向棱镜2的与液晶面板1R相对的入射表面上。从而，用于R、G和B光的液晶面板1R、1G和1B固定到二向棱镜2的三个入射表面上，而残留的一个表面保持开放，投影图象从该表满投影出来。未示出的冷却风扇布置成冷却气流Ec穿过散热片8。
图5示出图4所示的光学棱镜单元的示意性平面图。
液晶面板1R、1G和1B经由固定板3固定到表示二向棱镜2的正方形的三侧，如图5所示。作为具有投影投影的光学系统的投影透镜20布置成面对正方形残留的一侧。在二向棱镜2和其上粘结并固定液晶面板1R的固定板3之间提供一个间隙，且这个间隙由封装30封闭。同样，在二向棱镜2和其上粘结并固定液晶面板1B的固定板3之间提供一个间隙，且这个间隙由封装30封闭。如此前已经描述的，液晶投影仪包括多个液晶面板1R、1G和1B，用于调制R、G和B光；二向棱镜2，用于合成如此调制的R、G和B光，以产生彩色图象；以及投影透镜20的光学系统，用于放大和投影如此产生的彩色图象。液晶面板1R、1G和1B直接粘结以固定到金属固定板3上，而固定板3固定到二向棱镜2上，以便相应的液晶面板的出射表面面对二向棱镜2的相对应的入射表面。二向棱镜2的入射表面和相应的液晶面板1R、1G和1B的出射表面之间提供的空间(气隙)由封装30封闭，从而防止气流。同样，至少偏振板(未示出)设置在该气隙内。
如上面已经描述的，二向棱镜2的三个入射表面由液晶面板1R、1G和1B、固定板3和粘结剂封闭。同样，二向棱镜2的顶部和底部直接由上板4和下板5封闭。在面对投影透镜20的二向棱镜2的出射表面周围，在其上粘结并固定液晶面板1R的固定板3的端面处和在其上粘结并固定液晶面板1B的固定板3的端面处提供了空间，且该空间由封装30封闭。从而，二向棱镜2的面对相应的液晶面板1R、1G和1B的相应入射表面与外界屏蔽，从而防止冷却气流进入。从而，防止了由冷却气流Ec携带的灰尘粘附到液晶面板和偏振板上。
图6示出图5所示的光学棱镜单元的另一示例。在图6所示的示例中，取代用于封闭空间的封装30，预锻的(dummy)玻璃片40布置在二向棱镜2的出射表面侧。预锻玻璃片40连接到相邻的固定板3上，从而二向棱镜2的四个表面完全密封。同样，二向棱镜2的顶部和底部由上板4和下板5完全密封。从而，二向棱镜2和相应的液晶面板1R、1G和1B之间提供的气隙可得以完全密封。
图7示出构成采用本发明的液晶投影仪主要部分的光学棱镜单元的另一示例的分解视图，其中与图1所示的液晶投影仪中相类似的零件或部件用相同的附图标记标示。与图1所示的液晶投影仪的不同点在于相差板10和偏振板9未固定到液晶面板1上，而是固定到透明玻璃片15上，该玻璃片由诸如蓝宝石玻璃制成，并具有高导热性，且玻璃片15粘结以固定到二向棱镜2的入射表面上。此外，使用板簧17和弹性支架16，以便有效地传导从玻璃片15产生的热量。
图8示出图7所示的液晶投影仪的光学棱镜单元的放大剖面图，该图示意性示出了液晶面板1的固定结构。与图2所示的液晶投影仪相类似的零件或部件用相同的附图标记标示。
偏振板9和相差板10固定到玻璃片15上，如图8所示，玻璃片15粘结以固定到二向棱镜2的入射表面上。板簧17抵靠在玻璃片15上。板簧17的弹性部分夹在二向棱镜2的入射表面和金属固定板3之间。弹性支架16布置成制成板簧17。从而，由偏振板9吸收的热量有效地经由板簧17和弹性支架16辐射到外侧。
图9示出在图7和8所示的结构中用于散热的散热路径的方决图。与图3所示的类似的散热方块用相同的方块表示。
如上面已经描述的，液晶面板和出射侧偏振板为液晶投影仪的主要热源。从液晶面板产生的热量经由固定到其入射表面上的玻璃片直接辐射到大气中。否则，传导到玻璃片的热量进一步传导到散热片，而如此传导的热量从散热片辐射到大气中。此外，从液晶面板产生的热量传导到金属固定板，而如此传导的热量从散热片辐射到大气中。这些用来散热的散热路径类似于图3中所示的。在本实施例中，出射侧偏振板与液晶面板分离开，以形成另一条散热路径。首先，从出射侧偏振板产生的热量经由具有导热性的玻璃片传导到二向棱镜，而如此传导的热量从上板经由散热片并从下板经由散热片辐射到大气中。此外，从出射侧偏振板产生的热量传导到弹性支架，并然后传导到板簧，并进一步传导到金属固定板，而如此传导的热量从散热片辐射到大气中。在这种结构中，从液晶面板和出射侧偏振板产生的热量主要通过两条散热路径辐射到大气中，这可以进一步改善冷却能力。从而，即使液晶面板小型化，且发热值增大，这种结构的液晶投影仪也可以应付这种情况。由于冷却风扇的转动频率可以降低，在家用液晶投影仪普及时可以解决冷却风扇噪声的问题。
在这种结构中，液晶面板的出射表面和偏振板的出射侧由固定板封闭。从而，来自冷却风扇的冷却空气不会直接流到液晶面板和出射侧偏振板，这可以防止灰尘粘附到液晶面板上，以及粘附到出射侧偏振板上。此外，可以在组装光学棱镜单元之后更换单独一个液晶面板。
在上述实施例中，用于每个液晶面板的散热片可以结合成一体，它们是分开的或是由上散热片和下散热片构成。另一方面，散热片可以为不同的结构。例如，在本实施例中沿着纵向形成的散热片的狭缝可以沿着倾斜方向形成，以便高效利用冷却空气。此外，上散热片和下散热片的突出长度可以不同。此外，分离板(parting plate)可以布置在入射侧或出射侧，以便提高光学特性。
工业应用性如上所述，根据本发明，由于冷却风扇的旋转频率可以降低，可以提供一种抑制风扇噪声的液晶投影仪。由于液晶面板和出射测偏振板的温度可以保持较低，可以改善液晶投影仪的可靠性和市场价值。光学棱镜单元不需要在其中结合有调节机构，这可以使液晶投影仪小型化。即使液晶面板小型化且发热值增大，液晶投影仪也可以应付这种情况。由于冷却风扇的旋转频率可以降低，因此，在家用液晶投影仪普及时可以解决冷却风扇的噪声问题。可以去除固定到传统液晶面板上的树脂制成的保护框架和外壳，这可以降低成本。玻璃片具有冷却功能以及防尘功能，这也可以降低成本。同样，由于在棱镜和液晶面板之间提供气隙，且液晶面板不粘结到棱镜上，可以防止在液晶面板和棱镜之间出现气泡，这可以提高图象质量。
权利要求
1.一种液晶投影仪，包括多个液晶面板，用于分别调制多束彩色光；棱镜，用于合成如此调制的彩色光，以产生彩色图象；以及光学系统，用于放大和投影如此产生的彩色图象；其中，液晶面板直接粘结到金属固定板上；并且金属固定板固定到棱镜上，以便液晶面板的出射表面面对棱镜的入射表面。
2.如权利要求1所述的液晶投影仪，其中，液晶面板具有玻璃片，该玻璃片具有导热性，并固定到液晶面板入射表面上。
3.如权利要求1所述的液晶投影仪，其中，散热片固定到棱镜上，且金属固定板和具有导热性的玻璃片与散热片形成接触。
4.如权利要求1所述的液晶投影仪，其中，在棱镜的入射表面和液晶面板的出射表面之间提供一个封闭空间，而至少偏振板设置在该封闭空间内。
5.如权利要求4所述的液晶投影仪，其中，偏振板设置在棱镜的入射侧，而用于吸收偏振板内产生的热量的导热元件布置在棱镜的入射表面和液晶面板的出射表面之间提供的封闭空间内。
全文摘要
本发明提供了一种液晶投影仪，其包括多个液晶面板(1)，用于分别调制多束彩色光；棱镜(2)，用于合成如此调制的彩色光，以产生彩色图象；以及光学系统，用于放大和投影如此产生的彩色图象；其中，液晶面板(1)直接粘结到金属固定板(3)上；并且金属固定板(3)固定到棱镜(2)上，以便液晶面板(1)的出射表面面对棱镜(2)的入射表面。导热玻璃片(7)粘结到液晶面板(1)入射表面上。散热片(8)安装到棱镜(2)上，与金属固定板(3)和导热玻璃片(7)接触。在棱镜(2)的入射表面和液晶面板(1)的出射表面之间的空间被封闭，以便空气不通过其循环。
文档编号G02F1/1335GK1473279SQ02802927
公开日2004年2月4日 申请日期2002年8月12日 优先权日2001年8月27日
发明者西原静夫, 赤池吉文, 长屋道雄, 宇野奈央子, 央子, 文, 雄 申请人:索尼公司