CN101063798B - 投射型视频显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，在通过致冷剂来冷却LED光源的投射型视频显示装置中，能够充分冷却各色LED光源，并且缩短与各色LED光源相连接的配管的长度。投射型视频显示装置(10)具有：多个光源部(11)、多个第1柱状积分器(41)、多个第2柱状积分器(42)、三角棱镜(43)、多个液晶面板(5)、二向色棱镜(2)、投射透镜(6)、配管(12)、多个散热器(14)、以及多个送风扇(15)。另外采用三角棱镜(43)，以使冷却发热量最大的光源部(11B)的系统与其他两个光源的冷却系统分离，并使得光源部(11G)接近光源部(11R)侧。

Description

投射型视频显示装置

技术领域

本发明涉及一种具有对光源进行冷却的机构的投射型视频显示装置。

背景技术

投射型视频显示装置，是使用卤素灯作为光源，并通过液晶面板等的光阀管对从该光源所出射的光进行调制并投射的构成，因此需要具有高亮度的光源。存在由该高亮度的光源所产生的热，导致光源的发光特性降低以及寿命缩短等的不良情况。

因此，以前通过将风扇所产生的冷却风送风给光源，来冷却光源，并将装置的框体内温度上升了的空气，排出到该框体外(参照专利文献1)。

与此相对，代替以前的卤素灯，使用LED(Light-Emitting Diode)光源或LD(Laser Diode)光源之类的固体光源作为光源的投射型视频显示装置的开发近年来不断在发展。这样的投射型视频显示装置中，用来让固体光源有效率地进行发光的温度范围较低，具体地说，由于需要在约100℃以下进行发光动作，因此上述的热对策与以前的灯之类的光源相比，要求更加严格。

【专利文献1】日本特开2001-222065号公报

发明内容

因此，本发明立足于上述情况，目的在于实现一种能够通过致冷剂来更加有效率地冷却固体光源的投射型视频显示装置。

本发明用来解决上述问题，是一种具有出射光的颜色互不相同的3个光源、合成上述各个出射光的光合成机构、以及投射由上述光合成机构所合成的合成光的投射机构的投射型视频显示装置，其特征在于，具有：对上述3个光源中的第1光源进行冷却的第1冷却机构，以及对上述3个光源中除上述第1光源之外的第2光源以及第3光源进行冷却的第2冷却机构。

通过本发明，能够充分冷却LED或激光元件之类的各色光源。

本发明之二所述的发明的特征在于，在发明之一所述的投射型视频显示装置中，上述第3光源的发热量在上述3个光源中最小。通过采用这样的投射型视频显示装置，由于至少是3个光源中发热量最小的第3光源，与第2光源通过同一个第2冷却机构进行冷却，因此能够高效地对光源进行冷却。

发明三所述的发明的特征在于，在发明一或二所述的投射型视频显示装置中，具有：将上述第1光源所出射的第1出射光导入给上述光合成机构的第1导光路、将上述第2光源所出射的第2出射光导入给上述光合成机构的第2导光路、以及将上述第3光源所出射的第3出射光导入给上述光合成机构的第3导光路；上述第2导光路，具有使上述第2出射光弯曲的弯曲部。通过在第2导光路中设置弯曲部，能够让第2光源与第3光源靠近设置，从而能够实现对第2光源与第3光源进行冷却的第2冷却机构的小型化。因此，通过采用这样的投射型视频显示装置，能够实现投射型视频显示装置的小型化、轻量化或成本降低。

发明4所述的发明的特征在于，在发明3所述的投射型视频显示装置中，上述各个导光路，具有将上述各个光源所出射的出射光的照度分布均匀化的积分机构。通过在导光路中具有柱状积分器之类的积分机构，除了能够提供一种可显示出亮度不均或颜色不均较少的美观的视频的投射型视频显示装置之外，通过在弯曲部中使用三角棱镜之类的反射机构，还能够通过容易的构成来实现具有弯曲部的导光路。

发明5所述的发明的特征在于，在发明1～4中任一项所述的投射型视频显示装置中，上述各个冷却机构，是液体的致冷剂进行循环的液冷机构。发明6所述的发明的特征在于，在发明1～5中任一项所述的投射型视频显示装置中，上述各个冷却机构，具有珀尔帖元件(ペルチエ，Peltier)。冷却机构通过采用具有吸收来自光源的热并传导给致冷剂的热传导部、对致冷剂进行冷却并向投射型视频显示装置的外部散热的散热部、以及将该热传导部与散热部连接起来以使冷却水或油之类的液体致冷剂循环流动的致冷剂配管的液冷机构，能够提高冷却机构的冷却能力。特别是通过在光源附近设置珀尔帖元件之类的热移动部件，能够强制性地从光源吸热，从而能够短时间进行冷却。

发明7所述的发明的特征在于，在发明1～6中任一项所述的投射型视频显示装置中，上述各个光源包括激光元件。通过使用激光元件作为投射型视频显示装置的光源，鉴于激光元件的特性(一致性(coherence)较高以及发光效率)，是非常有用的。另外，称作翻滚(ロ一ルオ一バ一，roll over)的基于环境温度的发光特性变化，具体地说，是因环境温度上升导致发光特性降低这一问题，因此通过具有本发明这样的冷却机构，能够让投射型视频显示装置高效地进行工作。

另外，上述第2光源是绿色光源。另外，根据视频信号对光进行调制并生成视频光的灯泡，例如透射型液晶面板，也可以设置在积分机构与光合成机构之间，或光合成机构与投射机构之间。

通过本发明，在具有对LED光源进行冷却的冷却机构的投射型视频显示装置中，冷却机构分为对3个光源中的第1光源进行冷却的第1冷却机构，与对第1光源以外的第2光源以及第3光源进行冷却的第2冷却机构设置，通过这样能够高效地对各色LED光源进行冷却。

另外，通过让用来将来自第2光源的出射光导入给光合成机构的积分机构弯曲，能够让作为第2冷却机构所冷却的对象的第2光源(上述3个光源中发热量最小的)与第3光源靠近设置，因此能够缩短与各色LED光源相连接的配管的长度。通过这样能够实现投射型视频显示装置的小型化、轻量化、以及成本降低。

附图说明

图1为投射型视频显示装置10的俯视图。

图2为投射型视频显示装置10的立体图。

图3为表示光源部11之构造的图，(a)为从图1的z方向所看到的正面图，(b)为从图1的x方向所看到的正面图。

图中：2-二向色棱镜，5-液晶面板，6-投射透镜，10-投射型视频显示装置，11-光源部，12-配管，13-泵，14-散热片(散热器)，15-送风扇，20-电路，41-第1柱状积分器，42-第2柱状积分器，43-三角棱镜，61-LED元件，63-热传导部，64-配管连接部，65-致冷剂流路。

具体实施方式

下面对本发明的投射型视频显示装置的实施方式进行说明。

图1、图2为表示投射型视频显示装置10的结构的图。图1为俯视图，图2为立体图。投射型视频显示装置10，其框体中具有多个光源部11(11R、11G、11B)、多个第1柱状积分器(rod integrator)41(41R、41G、41B)、多个第2柱状积分器42(42R、42G、42B)、三角棱镜43、多个液晶面板5(5R、5G、5B)、二向色棱镜2、投射透镜6、配管12、多个散热器14(14a、14b)、以及多个送风扇15(15a、15b)。另外，图中20表示电路。

(投射型视频显示装置10的光学系统的说明)

首先，对投射型视频显示装置10的光学系统进行说明。光源部11由光源部11R、11G、11B构成，分别具有出射红色光的红色LED元件61R、出射绿色光的绿色LED元件61G、以及出射蓝色光的蓝色LED元件61B。关于光源部11的构成，将在后面参照图3详细说明。另外，光源部11R、11G、11B分别具有出射红色光的红色LED元件61R、出射绿色光的绿色LED元件61G、以及出射蓝色光的蓝色LED元件61B。

第1柱状积分器41，由玻璃或丙烯酸(acryl)等树脂构成，具有出射面大于入射面的锥形形状。入射到该第1柱状积分器41中的光束，在侧面被反复反射，其分散角降低。第2柱状积分器42，由玻璃或丙烯酸等树脂构成，具有出射面的大小与入射面大小相等(或几乎相等)的棱柱形状。入射到该第1柱状积分器42中的光束，在侧面被反复反射，成为均匀的面光源，向液晶面板5出射。另外，在来自光源部11G的光路中，设有将来自第1柱状积分器42G的出射光的前进方向改变90°，并入射到第2柱状积分器42中的三角棱镜43。

液晶面板5根据来自未图示的视频信号生成电路的驱动信号，进行对入射光的调制，并出射视频光。来自液晶面板5(5R、5G、5B)的出射光被十字二向色棱镜2所合成，并出射给投射透镜6。投射透镜6将所入射的光放大投射到未图示的屏幕上。另外，十字二向棱镜2具有对从入射面所入射的红色光、蓝色光进行反射，并让从入射面所入射的绿色光透过的性质。因此，绿色光从与出射面(投射棱镜6侧)相向的入射面，入射到十字二向色棱镜2中。另外，入射到投射透镜6中的光的分散角必需足够小(例如15度以下)。因此，为了进行足够的低分散角化，锥形的第1柱状积分器41需要使用足够长的部件。

(投射型视频显示装置10的冷却系统的说明)

接下来，对投射型视频显示装置10的光源部11的冷却系统进行说明。参照图1(以及图2)，冷却系统分为对光源部11B进行冷却的第1冷却系统，以及对光源部11G、11R进行冷却的第2冷却系统。

首先，对照图3，对光源部11的构造进行说明。光源部11具有LED元件61、热传导部63、配管连接部64、以及致冷剂流路65。图3(a)为从正面(图1的负z方向)看光源部11(图1的光源部11G)所得到的图，图3(b)为从侧面(图1的负x方向)看光源部11(部11G)所得到的图。另外，图中的表示x、y、z方向的箭头，与图1、图2的箭头所示的方向对应。

热传导部63通过铜等热传导率高的金属形成。另外，如图3(b)所示，热传导部63中形成有致冷剂流路65。LED所产生的热，经热传导部63热传导给致冷剂流路65中所流通的致冷剂(本实施方式的情况下为水)。并且，致冷剂通过配管连接部64的出口侧流入到配管12中。像这样，光源部11被致冷剂所冷却。

再次对照图1(以及图2)，对冷却光源部11的冷却系统的其他构成要素进行说明。

首先，对上述第1冷却系统进行说明。来自光源部11B的致冷剂，通过配管12流向散热片(散热器)14a。配管12是树脂制(例如橡胶管)或金属制配管。散热片14a对温度由光源部11B上升了的致冷剂进行冷却。冷却后的致冷剂流向泵13a。泵13a具有让第1冷却系统的致冷剂进行循环的功能。致冷剂经泵13a流向光源部11B。散热器14a的背面(与设有致冷剂流入/流出口的面不同的面)中，设有送风扇15a。该送风扇15a吸取框体内的空气，并向上述外部侧区域排气。通过该所排气的空气，高效地从散热器14a内的冷却用液体中吸热，并将该热排出到框体外。

接下来，对第2冷却系统进行说明。来自光源部11R的致冷剂，通过配管12流向光源部11G。配管12与第1冷却系统一样，是树脂制(例如橡胶管)或金属制配管。来自光源部11G的致冷剂，通过配管12流向散热片(散热器)14b。散热片14b对温度被光源部11R、11G上升了的致冷剂进行冷却。冷却后的致冷剂流向泵13b。泵13b具有让第2冷却系统的致冷剂进行循环的功能。致冷剂经泵13b流向光源部11R。散热片14b的背面(与设有致冷剂流入/流出口的面不同的面)中，设有送风扇15b。该送风扇15b吸取框体内的空气，并向上述外部侧区域排气。通过该所排气的空气，高效地从散热片14b内的冷却用液体中吸热，并将该热排出到框体外。

另外，泵13的设置位置并不仅限于以上构成，例如还可以是光源部11R与光源部11G之间。或者致冷剂也可以与上述实施方式反向地循环。例如，来自光源部11B的致冷剂，可以从泵13a通过配管12流向散热片14a。但是来自光源部11的致冷剂经散热器14流向泵13的构成中，泵13的温度不会上升，这一点很理想。

另外，绿色光的光路中，三角棱镜43与液晶面板5之间设有第2柱状积分器42G。但也可以采用省略了该第2柱状积分器42G的构成。或者还可以采用将三角棱镜43与第2柱状积分器42G一体化了的光学部件。

(作用)

该实施方式中，光源部11R的发热量最少，光源部11B的发热量最大，光源部11G处于两者之间。因此，通过将光源部11B的冷却系统与光源部11G、11R的冷却系统分离，使得光源部11G、11R的冷却也能够充分进行。与此相对，在不分离冷却系统的情况下，致冷剂全部被光源部11B中的热所升温，从而无法充分进行其他光源部(11G、11R)的冷却。

另外，来自光源部11G的光路中设有将光路弯曲90度的三角棱镜43。通过设置该三角棱镜43，弯曲光路，能够缩小使用上述那样的第1柱状积分器41的投射型视频显示装置10的空间。另外，该三角棱镜43设为使得光入射面成为光源11R侧(而不是光源11B侧)。这是为了将光源部11G与11R接近设置。如果将光源部11G与11R接近设置，就能够缩短上述第2冷却系统配管的长度，另外还不需要使用大输出的泵。

相反，在没有进行这样的弯曲的情况下，由于各个光源间的距离较长，因此如果通过1个冷却系统来冷却多个光源，配管就会变得很长，导致装置加重。另外还需要大输出的泵。

这里所公开的实施方式，其各个点均只是例示而不对本发明进行限制。本发明的范围通过权利要求的范围而不是上述实施方式的说明来表示，还包括与权利要求的范围等同的意思以及范围内的所有变更。

上述实施方式中，冷却蓝色光源的第1冷却系统，与冷却其他颜色光源的第2冷却系统分离。但本发明的特征不仅仅是将蓝色与绿色及红色分离，而是通过两个冷却机构，来分担3个光源的冷却。可以根据所采用的光源特性，将蓝色以外的光源的冷却系统与其他颜色光源的冷却系统分离。例如，可以分离为对发热量第2大的光源进行冷却的第1冷却系统，与对发热量第1大以及第3大的其他色光源进行冷却的第2冷却系统。

另外，以上所说的光源的发热量，是为了给定视频光的显示而伴随着必要的光源输出的发热量。发热量的测定，例如通过测定光源周边部的温度来进行。

上述实施方式的光源冷却系统，使用致冷剂进行冷却，但也可以不使用致冷剂。例如将红色光源与绿色光源靠近设置，并通过热传导率较高的共通冷却部件(例如金属板状的散热部件)对其进行冷却。另外，上述实施方式涉及一种具有3个液晶面板的3板式投射型视频显示装置，但本发明也可以适用于单板式投射型视频显示装置。这种情况下，液晶面板设置在十字二向色棱镜2中的颜色合成所经过的位置上。

上述实施方式中，来自发热量最大的光源的光，从不与十字二向色棱镜2的出射面相向的入射面入射进来，但也可以代替该方案，让来自发热量最大的光源的光，从与十字二向色棱镜2的出射面相向的入射面入射进来。此时，将光导入到十字二向色棱镜2的入射面中的积分机构，向发热量最小的光源侧弯曲。例如，图1所示的构成的投射型视频显示装置10中，在绿色LED光源的发热量最大，红色LED光源的发热量第2大，蓝色LED光源的发热量最小的情况下，可以将绿色LED光源用积分器在蓝色LED光源侧弯曲。

上述实施方式中，使用LED光源作为光源进行了说明，但要求比以前的灯光源更加严格的热对策的光源，并不仅限于LED光源。LED光源以外的本发明中可使用的光源，可以列举出因环境温度而产生所谓的翻转(ロ一ルオ一バ一，roll over)现象，导致发光效率降低的LD光源，以及由于环境温度有可能导致树脂变黄，因此而采用通过树脂铸模而成的光源。另外，光源并不仅限于由1个发光元件构成，还存在多个发光元件阵列化而构成的光源，这种情况下，应当考虑多个发光元件的总发热量。

热传导部使用热传导率高的铜板进行了说明，但为了提高冷却系统的应答性(提高冷却功能)，还能够通过在热传导部中设置珀尔帖(ペルチエ，Peltier)元件之类的可进行热移动的部件，短时间内从光源吸收光源所产生的热。

Claims (6)

1.一种投射型视频显示装置，具有出射光的颜色互不相同的3个光源、合成上述各个出射光的光合成机构、以及投射由上述光合成机构所合成的合成光的投射机构，

上述投射型视频显示装置还具有：

对上述3个光源中的第1光源进行冷却的第1冷却机构；

对上述3个光源中除上述第1光源之外的第2光源以及第3光源进行冷却的第2冷却机构；

将上述第1光源所出射的第1出射光导入给上述光合成机构的第1导光路；

将上述第2光源所出射的第2出射光导入给上述光合成机构的第2导光路；以及

将上述第3光源所出射的第3出射光导入给上述光合成机构的第3导光路，

上述第2导光路，具有使上述第2出射光弯曲的弯曲部。

2.如权利要求1所述的投射型视频显示装置，其特征在于，

上述第3光源的发热量在上述3个光源中最小。

3.如权利要求1所述的投射型视频显示装置，其特征在于，

上述各个导光路，具有将上述各个光源所出射的出射光的照度分布均匀化的积分机构。

4.如权利要求1所述的投射型视频显示装置，其特征在于，

上述各个冷却机构，是液体的致冷剂进行循环的液冷机构。

5.如权利要求1所述的投射型视频显示装置，其特征在于，

上述各个冷却机构，具有珀尔帖元件。

6.如权利要求1的投射型视频显示装置，其特征在于，

上述各个光源包括激光元件。

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