专利名称：投影型影像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种投影型影像显示装置，其具有影像显示元件和照 明光学系统，通过影像显示元件对通过该照明光学系统得到的光束进 行调制，将影像投影在屏幕上，例如液晶投影装置和反射式影像显示 投影装置，特别是在用于冷却照明光学系统和影像显示元件的空气取 入口同时设置电式集尘装置和机械式除尘过滤器或者机械式除尘过滤 器和静电除尘过滤器的投影型影像显示装置。
背景技术：
投影型影像显示装置由于形成如下的结构，即从光源射出的光束 由照明光学系统而被影像显示元件、即液晶面板或反射型液晶面板、 反射型影像显示元件调制，由此得到的影像由投影透镜进行放大投影， 所以要求高亮度的光源。另外，构成前述的影像显示元件和照明光学 系统的所谓光学部件由于是小型部件，所以入射光束的面能量密度变 大。因此，例如影像显示元件采用液晶面板的情况下，朝向液晶面板 和偏光板或光学部件的光被吸收而发热。另外，由光源产生的热也需 要排出到设备外部。因此以往如专利文献1所记载，通过电机使风扇 旋转，将外部气体吸入设备内部，将前述的光学部件的发热和光源的 热向设备外部放出。这时，吸入设备外的空气而送入设备内部的情况 下，存在设备外的灰尘进入装置中的风险，通常要设置除尘过滤器。
另外，专利文献2中记载有如下的内容，即能够防止风扇的吸气 引起灰尘进入并且不产生对气流的阻力的集尘送风装置和具有该装置 的投影型影像显示装置。
专利文献1:日本专利特开2001—222065号公报
专利文献2:日本专利特开2005—95828号公报
发明内容但是，为了提高专利文献1记载的除尘过滤器的捕捉效率，需要
使过滤器的开口部分的宽度形成为液晶面板的像素尺寸(7 13um) 的一半左右，存在对空气的流动的阻力(压损失变大)，散热效率降低 的问题。
另外，在专利文献2记载的集尘送风装置中，提出有代替除尘过 滤器而设置电式集尘装置，从而降低压损的结构的送风装置。在设置 有该电式集尘装置的送风装置中，通过一侧电极离子化的灰尘在网格 状的另一侧电极上通过库仑力被吸引并吸附，但是为了提高捕捉率， 对电极间隔、形状和施加电压进行了适当的参数设置，然而对于100 %捕捉大小和成分不同的灰尘是极其困难的。进一步，由于一侧电极 为针状电极，施加数(kv)到数十(kv)的电压而使其电晕放电，所 以，会因周围的湿度等的变化不能成为稳定的放电而导致电极磨损。
进一步，由实验结果可以清晰地看出，通过设置有电式集尘装置 的送风装置而侵入装置内部的灰尘通过上述电式集尘装置的作用被离 子化，由于在影像显示元件和光学部件以活性化的状态吸附从而导致 投影影像的亮度降低、产生亮点和色斑等性能方面的严重问题。
本发明鉴于上述以往技术，其目的在于，提供一种能够长期稳定 地防止通过风扇由设备外部吸入空气带来的灰尘进入装置内部，即使 万一灰尘进入装置内部，也不会附着在影像显示元件和光学部件上， 能够维持良好的性能的投影型影像显示装置。
为实现上述目的，本发明的投影型影像显示装置构成为，由导入 空气一侧按照顺序配置遮住大粒的灰尘的进入的前置过滤器和由放电 电极和对置电极构成的灰尘电荷部和对通过上述灰尘电荷部带电的灰 尘集尘的高压电极和集尘电极构成的集尘部，在上述集尘部的后段配 置除电器，对通过上述集尘部的空气进行机械式地吸尘的带电的主过 滤器、将吸入的空气送风的离心式送风机，通过上述离心式送风机产 生的风对构成上述照明光学系统的部件的一部分和影像显示元件进行 冷却。
上述除电器起到电中和的作用，以使被上述灰尘带电部离子化的 灰尘不会附着在影像显示装置和光学部件上。根据本发明，能够提供一种投影型影像显示装置，利用集尘部对 在将灰尘带电部带电后的灰尘进行集尘，然后对未被集尘而通过的离 子化并活性化的灰尘，利用除电器中和电荷，从而在冷却用风扇的吸 气下使灰尘不易进入设备内部，并且即使进入设备内部也不会对光学 性能造成影响。
图1为本发明实施方式原理说明图。
图2为表示作为本发明实施例的集尘装置的整体结构的结构图。 图3为表示本发明投影型影像显示装置的实施例的结构的结构图。 图4为表示本发明投影型影像显示装置的实施例的结构的结构图。 图5为表示包含作为本发明实施例的集尘装置的主要部分的结构 的结构图。
图6为表示作为本发明实施例的主要部分的结构的结构图。 图7为表示作为本发明实施例的主要部分的结构的结构图。 图8为表示作为本发明实施例的主要部分的结构的结构图。 图9为作为本发明实施例的基于灯驱动方式的照度降低比较线图。 符号说明
1、机械式除尘过滤器，2-1、接地侧电极，2-2、集电电极，3、正 极侧电极，4、正极侧电极，5、机械式除尘过滤器，6-1、带电部，6-2、 集电部，8、高压电源，9、高压电源，10、集尘装置，11、外部电源， 20、除电器，21、针状电极，22、高压产生电源，112a、送风风扇， 112b、送风风扇，120、投影透镜，122a， 122b， 122c、影像显示元件， 101、光源单元、102、 UV截止滤波器，103、多透镜阵列，104、偏光 转换元件，105、重叠透镜，106、全反射镜，107、 二向色镜，108、 聚光透镜，109、 110、中继透镜，111、交叉棱镜，113、管道，lla， llb， llc、框架，21、后表面框体，22、前表面框体，23、加强板， 122 a， 122b， 122c、透过型液晶面板，126， 127， 128、入射侧偏光板， A、导电性涂料，B、导电性部件，C、导电性部件，D、导电性部件， 122af， 122bf， 122cf、透过型液晶面板的柔性电极
具体实施例方式
下面参照附图对本发明优选实施方式进行说明。在各图中，具有 共同的功能的要素采用同一符号表示，对已说明过的部件省略其说明。
图1是用于对本实施方式的原理容易理解地进行说明的原理图。 通过设于设备主体上的机械式除尘过滤器1 (预过滤器)将浮游在空气
中的灰尘a中尺寸比较大(例如500um以上)的灰尘遮住。接着，在 设于电荷部6—1的高压电源8的正极(高压)侧电极3和其负极(接 地)侧电极2—l之间产生电晕放电，使灰尘b带正电，在集电部6—2 上设置高压电源9的正极(高压)侧电极4和集电电极2—2。通过前 述的电荷部6—1而带正电的灰尘b向高压电极4排斥，并且通过正电 荷的库伦力吸附在集电电极2—2上。
进一步，在除去了由配置在最后段的机械式除尘过滤器5 (主除尘 过滤器)吸引的空气的灰尘之后，将被除电器20离子化的灰尘电中和 后的空气利用离心式送风机送至构成照明光学系统的部件的一部分和 影像显示元件，以进行冷却。此时，对于机械式除尘过滤器5，由于采 用静电型过滤器而能够使集尘效率进一步提高，这是毋庸置疑的。
除电器20具有针状电极21和高压产生电源22，通过在该针状电 极21上施加正负(±)交流(AC)高电压，而放出正离子和负离子。 在上述灰尘带电部6-1被正离子化的灰尘b被集尘部6-2、机械式除尘 过滤器5吸附，百分之几的灰尘逃离。若将逃离各除尘过滤器的被离 子化了的灰尘b保持原样地由送风风扇送至内部，则由于离子化并活 性化后容易附着于构件上，但是，通过使其与从上述除电器20放出的 正和负离子混合而能够对其进行电中和，因此，即使通过送风风扇送 至配置有光学部件的内部，也能够达到防止附着的效果。
图2是表示作为本发明的实施例1的集尘装置(电式集尘装置和 机械式除尘过滤器的组合)10的整体结构的配置图。在设备内部同时 设置有外部电源电路11。图1中说明的是机械式除尘过滤器1与设备 一体化设置的情况，但也可以形成分体，顾客能够根据需要拆除进行 清扫等维护。
以上关于本发明的集尘装置的结构进行了说明。接下来参照图3 和图4说明含有冷却用风扇的设备内部的照明光学系统的配置和作用。在图3中，从光源单元101射出的光束被UV截止滤波器102截 止紫外线，入射到作为积分仪(^V亍夕'^一夕)的一对多透镜阵列 103a、 103b。另外，通常紫外线截止也可以由其他光学元件进行，也 包括红外线截止器，但是这不是本发明的要点，所以省略详细说明。
在多透镜阵列103a、 103b上二维配置凸透镜(单元)，入射到多 透镜阵列103a的光束在多透镜阵列103b的各单元上二维形成光源像。 分别聚集后的光源像利用偏光转换元件104使自然光转换为振动方向 为一定方向的直线偏光。这是因为，后述的影像显示元件122a、 122b、 122c仅能够使振动方向为一定方向的直线偏光通过。在多透镜阵列 103a、 103b中被二维分割的光源像利用具有重叠作用的重叠透镜105 重叠在影像显示元件122a、 122b、 122c的影像显示面上。
另外，通过处于重叠透镜105和影像显示元件122a、 122b、 122c 之间的色分解光学系统分解为红色、绿色、蓝色三色。
通过重叠透镜105而由全反射镜106a光路折回的偏光方向 一定的 光束首先利用第一二向色镜107a使蓝色的光束透过，使红色和绿色的 反射。绿色的光束由全反射镜106b反射，经由聚光透镜108b而照射 在蓝色用的影像显示元件122b上。红色和绿色通过第二二向色镜107b 使绿色的光束反射，红色透过。绿色的光束经由聚光透镜108a照射在 绿色用的影像显示元件122a上。红色的光束在全反射镜106c、 106d 反射，经由聚光透镜108c照射在红色用的影像显示元件112c上。另外， 由于红色的光路其光路长度比蓝色或绿色长，所以使用中继透镜109、 IIO进一步成像。
照射在蓝色用的影像显示元件122b、绿色用的影像显示元件122a、 红色用的影像显示元件122c的各光束通过交叉棱镜111进行色合成， 入射到投影透镜120。
另外，在以上的照明光学系统的原理说明中，省略了关于截止存 在于实际的照明光学系统中的规定的偏光光线以外的光线的偏光板和 控制各色的偏光光线的振动方向的相位差板的说明。
图3是表示冷却风扇122b (未图示)相对于设备纵置的情况的结 构的配置图，通过安装在设备主体上的机械式除尘过滤器1和集尘装 置(电式集尘装置和机械式除尘过滤器的组合)10并进一步通过除电器20的空气由冷却风扇112b (未图示)而通过管道113，对影像显示 元件和偏光板(未图示)进行冷却。在此，如图所示，对集尘装置IO、 除电器20从设于设备内部的电源回路供给需要的电力，但是也可以使 集尘装置10和除电器20 —体构成。图3表示的本申请发明的实施例 中将除电器20与冷却风扇112b相比配置在集尘装置侧的理由在于， 冷却风的风速慢并能够得到最佳的除电效果。
接着，图4是表示冷却风扇112a相对于设备横置的情况的结构的 配置图，与图3所示的实施例同样地，通过安装在设备主体上的机械 式除尘过滤器1和集尘装置(电式集尘装置和机械式除尘过滤器的组 合)10、除电器20的空气利用冷却风扇112b (未图示)而通过管道 113，对影像显示元件和偏光板(未图示)进行冷却。
图5为表示本申请发明的集尘装置IO和送风风扇112b(未图示)、 112a (未图示)和管道113相对于作为照明光学系统的主要部件的影 像显示元件122c、 122b、 122a和交叉棱镜(未图示)进行配置的具体 的实施例的图。
从设备外部利用集尘装置10向设备内部吸入含灰尘的空气，利用 送风风扇112a、 112b (未图示)通过管道113对照明光学系统的主要 部件进行冷却。
具体地，通过与设备一体形成的预过滤器将浮游在空气中的灰尘a 中尺寸较大(例如500Pm以上)的灰尘遮住。接着，在集尘装置10 的内部，如使用图l对基本原理说明的那样，在正极(高压)侧电极3 和其负极(接地)侧电极2之间产生电晕放电，使灰尘b带正电，通 过设于集电部的正极(高压)侧电极4和集电电极2而带正电的灰尘 向高压电极4排斥，并且通过正电荷的库伦力吸附在集电电极2上。
进一步，在静电型除尘过滤器5 (主过滤器)的后段配置除电器 20，而除去吸入的空气的灰尘，并进行电中和，经送风扇112a、 112b
(未图示)冷却构成照明光学系统的部件的一部分和影像显示元件， 并验证了具有上述构成的试作机的效果。
此时，电式集尘装置的正极(高压)使用线径卯(urn)的钨丝四 段形成电极3，并且施加4.5 (kv)直流电压，其负极(接地)侧电极 以13 (mm)的间隔四段形成对合成树脂混入高传导物质抑制电阻的平板2 (深度12mm)，使其间产生电晕放电使灰尘b带正电荷，在集尘 部(深度15mm，间隔3.5mm)通过被施加3.5 (kv)直流电压的非集 尘侧电极4和集尘侧电极2对带正电荷的灰尘b集尘，通过对透过上 述集尘部的灰尘b'电式/机械式地吸尘的带电的主过滤器(东洋纺无纺 布过滤器(24NH))由送风扇经由管道向构成上述照明光学系统的主 要部件吹风测量冷却效率，并且验证了防尘性能。
此时使用的电式集尘装置的集尘效率当通过风速1.0m/s的情况下 对于粒径0.5 1.0 (um)的灰尘为76%。同样条件对于0.3 (um) 以下集尘效率降低到60%以下。进而了解到与设置在最终段的主过滤 器(东洋纺无纺布过滤器(24NH))相同，对于0.3 (um)以下的灰 尘的集尘效率只有7%左右，由于电式集尘装置携带正电荷的灰尘粘附 在照明光学系统的主要部件上。
因而，发明人通过在静电型除尘过滤器5 (主除尘过滤器)的后段 配置除电器20而除去吸入的空气的灰尘，并进行电中和，通过送风风 扇112a、 112b (未图示)对构成照明光学系统的部件的一部分和影像 显示元件进行冷却，并制成试作机验证其效果。
下面，为了进一步优化电式集尘装置10的集尘效率，使第二次试 作机与第一次试作机结构大致相同，变更了形状和附加电压的一部分。 此时，对于上述照明光学系统的主要部件进行电连接处理。
第二次试用机中，电式集尘装置的正极(高压)使用线径120 ( li m)的钨丝四段形成电极3，并且施加4.8 (kv)直流电压，对置电极 以13 (mm)的间隔四段形成对合成树脂混入高传导物质抑制电阻的平 板2 (深度12mm)，使其间产生电晕放电使灰尘b带正电荷，在集尘 部(深度27mm，间隔3.5mm)通过被施加4.0 (kv)直流电压的非集 尘侧电极4和集尘侧电极2对带正电荷的灰尘集尘，通过对透过上述 集尘部的灰尘b'电式/机械式地吸尘的带电的主过滤器(东洋纺无纺布 过滤器(24NH))由送风扇经由管道向构成上述照明光学系统的主要 部件吹风测量冷却效率的同时验证了防尘性能。
此时使用的电式集尘装置的集尘效率当通过风速1.0m/s的情况下 对于粒径0.3 0.5 ( u m)的灰尘为99%。同样条件对于0.3 ( u m) 以下集尘效率降低到95%以下。进而与设置在最终段的主过滤器(东
10洋纺无纺布过滤器(24NH))相同，对于0.3 (um)以下的灰尘的集 尘效率只有7%左右，但是通过上述电连接的对策，能够确认由电式集 尘装置而携带正电荷的灰尘即使与照明光学系统的主要部件接触也几 乎不会粘附，与上述结果相比进而为四倍以上的效果。
如上所述，在使用电式集尘装置的投影影像显示装置中为提高集 尘效率，在电式集尘装置的后段设置除电器，通过对在电式集尘装置 中被离子化并逃过了过滤器的灰尘进行电中和，从而很好的防止离子 化后的灰尘附着于影像显示装置或光学部件上，能够得到良好的效果。
进一步，代替作为电式/机械式地吸尘的带电的主过滤器的上述东 洋纺无纺布过滤器(24NH)，使用作为超低压强损失过滤器的3M制 HAF (HighAirFlow)过滤器时在电式集尘装置中灰尘也带正电荷，因 此能够在不损失风扇的压强损失的情况下使集尘效率飞跃提高。
另一方面，如图11所示，通过使在搭载了电式集尘装置的投影型 影像显示装置中使用的高压汞灯为AC驱动方式，由于送至灯内部或 灯反射部的离子化的灰尘颗粒被电中和，因此能够不使因上述灰尘带 电部而离子化的灰尘附着于影像显示装置及光学部件，与DC驱动灯 相比降低了灰尘的附着，能够对照度恶化问题有效果。
另外，在本申请发明的实施例中，与主过滤器一并设置用于分解 在电式集尘装置10电晕放电产生时产生的臭氧的催化剂过滤器，则能 够降低臭氧。
产业上的利用可能性
本发明涉及一种投影型影像显示装置，其具有影像显示元件和照 明光学系统，由该照明光学系统得到的光束利用影像显示元件调制并 投影到屏幕上，例如为液晶演示装置、反射式影像显示演示装置，尤 其是能够提供防尘性优异的投影型影像显示装置。
权利要求
1.投影型影像显示装置，利用投影透镜对利用照明光学系统使从光源射出的光束入射至影像显示元件由该影像显示元件进行调制而得到的影像进行放大投影，其特征在于从空气吸入侧依次配置有，由灰尘带电部和集尘电极构成的集尘部，所述集尘电极对由所述灰尘带电部所带电的灰尘进行集尘；和吸入通过了上述集尘部的空气并进行送风的送风机，利用由上述送风机产生的风对构成上述照明光学系统的部件的一部分和影像显示元件进行冷却，在上述集尘部与构成上述照明光学系统的部件的一部分和影像显示元件之间，配置除电器。
2. 投影型影像显示装置，利用投影透镜对利用照明光学系统使从 光源射出的光束入射至影像显示元件由该影像显示元件进行调制而得 到的影像进行放大投影，其特征在于-从空气吸入侧依次具有， 第一机械式除尘过滤器；由灰尘带电部和集尘电极构成的集尘部，所述集尘电极对由所述 灰尘带电部所带电的灰尘进行集尘； 第二机械式除尘过滤器；和吸入通过了该第二机械式除尘过滤器的空气并进行送风的送风机，利用由上述送风机产生的风对构成上述照明光学系统的部件的一 部分和影像显示元件进行冷却，在上述第二机械式除尘过滤器与构成上述照明光学系统的部件的 一部分和影像显示元件之间，配置除电器。
3. 投影型影像显示装置，利用投影透镜对利用照明光学系统使从 光源射出的光束入射至影像显示元件由该影像显示元件进行调制而得到的影像进行放大投影，其特征在于 从空气吸入侧依次具有， 第一机械式除尘过滤器；由灰尘带电部和集尘电极构成的集尘部，所述集尘电极对由所述 灰尘带电部所带电的灰尘进行集尘； 第二静电除尘过滤器；和吸入通过了该第二静电除尘过滤器的空气并进行送风的送风机， 利用由上述送风机产生的风对构成上述照明光学系统的部件的一部分和影像显示元件进行冷却，在上述第二静电除尘过滤器与构成上述照明光学系统的部件的一部分和影像显示元件之间，配置除电器。
全文摘要
本发明提供一种投影型影像显示装置，能够防止由风扇从设备外部吸入的灰尘进入装置内部，即使灰尘进入设备内部也会不附着于影像显示元件或光学部件，能够长时间维持良好性能。从空气吸入侧配置，机械式地遮挡大颗粒灰尘进入的前过滤器，由放电电极和对置电极构成的灰尘带电部，由对经上述灰尘带电部带电的灰尘进行集尘的高压电极和集尘电极构成的集尘部，和机械式地对通过了上述集尘部的空气吸尘的带电的主过滤器，对离子化的灰尘进行电中和的除电器，和吸入空气的送风机，通过上述冷却用风扇对构成上述照明光学系统的部件的一部分和影像显示元件进行冷却。
文档编号H05F3/06GK101551583SQ20091013464
公开日2009年10月7日 申请日期2009年2月27日 优先权日2008年4月1日
发明者乾真朗, 平田浩二 申请人:株式会社日立制作所