CN110967897A - 投影型显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及投影型显示装置。投影型显示装置包括：多个光调制元件，被配置为调制具有彼此不同的波长的光；多个管，分别与该多个光调制元件对应，并且被配置为允许制冷剂被循环；以及散热构件，连接到该多个管并且被配置为通过制冷剂消散来自该多个光调制元件的热量，该散热构件包括分别与该多个光调制元件对应的多个散热区域。

Description

投影型显示装置

技术领域

本公开涉及投影型显示装置。

背景技术

在诸如投影仪之类的投影型显示装置中，由于来自光源的高强度光的入射，诸如液晶显示器件之类的光调制元件的温度在使用时升高。而且，已知的是，如果光调制元件在与制造期间设定的温度不同的温度处使用，那么光调制元件的调制特点改变，从而导致投影图像的恶化，即，图像的闪烁、不均匀等。因而，一般提供具有冷却器件的投影仪，使得投影仪的光调制元件可以在落入指定范围内的温度处使用。近年来，已开始采用激光光源作为用于投影仪的光源，并且要求光调制元件长时间免于维护，如同这种光源的情况一样。为了使投影仪的光调制元件寿命长，有必要冷却光调制元件，以便在使用投影仪时以比之前低的温度致动光调制元件。作为这样的冷却器件，使用制冷剂执行循环冷却的冷却系统受到关注。

在投影仪中，使用多个光调制元件，并且已知这样的光调制元件的发热值(calorific value)彼此不同，因为从光源发射的光的发光能量根据光的波长而变化。日本专利No.6015076讨论了液体冷却系统的示例，即使光调制器的发热值彼此不同，该液体冷却系统也能够将光调制元件冷却到落入指定范围内的温度。具体而言，在所讨论的系统中，为多个光调制元件中的每一个设置将诸如液体之类的流体馈送到光调制元件的热管(导热构件)，并且来自光调制元件的热量用热管共用的珀耳帖(Peltier)元件(热电元件)消散。在该专利中讨论了通过调节热管的长度、材料、直径等以便将热管之间的热阻比率设定为光调制元件的发热值的倒数之间的比率，可以将各个光调制元件冷却到落入指定范围内的温度。

发明内容

但是，根据日本专利No.6015076中讨论的方法，如果光调制元件具有小的发热值，那么热阻将升高，即，不能认为相对于光调制元件实现了高效的散热。为了在升高的热阻条件下进行冷却至落入期望范围内的温度，将需要增加热电元件的尺寸并提高冷却风扇的转速以冷却热电元件，这会增加装置的尺寸或造成噪声污染。

考虑到这一点，本公开的特征在于一种投影型显示装置，其包括液体冷却系统，该液体冷却系统能够高效地将发热值彼此不同的多个光调制元件冷却到落入期望范围内的温度。

根据本公开的示例性实施例的投影型显示装置包括：多个光调制元件，被配置为调制具有彼此不同的波长的光；多个管，分别与该多个光调制元件对应，并且被配置为允许制冷剂被循环；以及散热构件，连接到该多个管并且被配置为通过制冷剂消散来自该多个光调制元件的热量，该散热构件包括分别与该多个光调制元件对应的多个散热区域。

根据参考附图对示例性实施例的以下描述，本公开的其它特征将变得清楚。

附图说明

图1是例示根据本公开的示例性实施例的关于作为投影型显示装置的投影仪系统的光学系统的框图。

图2是例示根据本公开的第一示例性实施例的冷却器件(冷却系统)的示意图。

图3是散热构件(散热器)的外部视图。

图4A和图4B是例示散热构件(散热器)中的制冷剂的流动的图。

图5A和图5B是例示散热构件(散热器)和冷却风扇之间的位置关系的图。

图6是例示根据本公开的第二示例性实施例的循环液体冷却系统的示意图。

具体实施方式

下面参考附图详细描述本公开的示例性实施例。

图1是与根据本公开的示例性实施例的关于作为投影型显示装置的投影仪系统的光学系统相关的框图的示例。这里使用包括反射型液晶显示器件作为光调制元件的投影仪系统来描述本公开，但是本公开还适用于使用其它类型的光调制元件(诸如数字反射镜器件(digital mirror device，DMD)或透射型液晶显示器件)的投影仪系统。具体而言，本公开适用于任何投影仪系统，只要该系统中包括多个光调制元件即可。根据本示例性实施例的投影仪系统包括三个光调制元件。但是，包括除三个光调制元件之外的更多或更少光调制元件的投影仪系统也能够用于本公开。

在图1中，投影仪系统包括光源101，二色镜102和103，反射镜104，偏振分束器105、106和107以及液晶显示器件108、109和110。

光源101是发射白光的光源，并且可以通过超高压汞灯、氙灯、激光器和发光器件(LED)来举例说明。从光源101发射的白光通过二色镜102分离成绿分量光(以下称为“分量光G”)和红蓝分量光(以下称为“分量光R-B”)。换句话说，对于每个指定波长执行分离。分量光R-B被馈送到二色镜103并分离成分量光R和分量光B。

由此分离的分量光G、R和B分别被馈送到偏振分束器107、106和105。分量光G、R和B分别从偏振分束器107、106和105被馈送到用于绿光的液晶显示器件108、用于红光的液晶显示器件109和用于蓝光的液晶显示器件110。

根据输入的图像信号，分量光G、R和B由对应的液晶显示器件108、109和110相对于偏振进行控制，并返回到偏振分束器107、106和105。然后，分量光G、R和B分别被偏振分束器107、106和105分离成要作为投影光馈送到X棱镜111的分量光以及要朝着光源101返回的分量光，这取决于偏振的状态。X棱镜111合成分量光G、R和B(投影光)并将合成光馈送到投影透镜系统114。投影透镜系统114将如此馈送的合成光投影到屏幕等上，以显示图像。

图2是例示根据本公开的第一示例性实施例的冷却器件的示意图。当投影仪系统操作时，液晶显示器件108、109和110通过吸收来自光源101的光能并被致动以进行调制而生成热量，并且获得高温。在液晶显示器件在高于制造期间设定的目标温度的温度处被致动的情况下，投影的图像遭受闪烁和不均匀，即，图像质量恶化，并且器件本身也恶化。因而，执行冷却，使得液晶显示器件能够在落入指定范围内的温度处被致动。根据本示例性实施例的冷却器件是循环冷却系统，其借助于制冷剂(液体冷却剂)来冷却液晶显示器件108、109和110。可用于如上所述的冷却器件的示例性制冷剂包括诸如丙二醇之类的液体，但是可以使用能够冷却液晶显示器件108、109和110的任何制冷剂。

由泵204的压力推出的制冷剂被分配到三个管，这三个管分别为液晶显示器件108、109和110设置。连接到用于绿光的液晶显示器件108的管231允许制冷剂的一部分通过用作散热构件的散热器205，并且然后被发送到在用作热接收区段(section)的夹套(jacket)201中设置的流动通道。连接到用于红光的液晶显示器件109的管232允许制冷剂的另一部分通过散热器205，并且然后被发送到在夹套202中设置的流动通道。连接到用于蓝光的液晶显示器件110的管233允许制冷剂的又另一部分通过散热器205，并且然后被发送到在夹套203中设置的流动通道。散热器205设置有分别对应于与液晶显示器件108、109和110相关联的颜色的流动通道，并且流动通道被设置使得制冷剂可以在通过流动通道时被冷却。散热器205由金属材料制成，可以使用铝、铁或铜。与散热器205的面相对，布置有用吹送的空气冷却散热器205的冷却风扇221。从夹套201、202和203出来的制冷剂被收集到一个管中并被发送到泵204。

夹套201、202和203通过面接合被分别设置在液晶显示器件108、109和110上，从而分别允许夹套201、202和203与液晶显示器件108、109和110之间的热连接。夹套201、202和203由诸如铝或铜之类的金属材料制成，并设置有制冷剂流过的流动通道。换句话说，夹套201、202和203各自用作热接收区段，并且制冷剂在夹套201、202和203内部的流动通道中流动的事实使得可以将由液晶显示器件108、109和110生成的热量转移到制冷剂。具有转移到其的热量的制冷剂在散热器205中被冷却，并被再次用于冷却液晶显示器件108、109和110。

换句话说，制冷剂循环通过管，以从泵204开始，依次通过散热器205、夹套201、202和203(液晶显示器件108、109和110)和泵204。泵204、散热器205以及夹套201、202和203之间的位置关系不限于图2中的位置关系，只要可以循环制冷剂，就可以采用任何相对位置。

在本示例性实施例中，液晶显示器件108、109和110在使用时的发热值使得用于绿光的液晶显示器件108的发热值最大并且用于蓝光的液晶显示器件110的发热值次最大，而用于红光的液晶显示器件109的发热值最小。液晶显示器件108、109和110可以取决于光源的类型适当地改变发热值，因为如上所述的发热值之间的差异是根据要使用的光源101确定的。

图3是根据本公开的示例性实施例的用作散热构件的散热器的外部视图。图4A和图4B是例示散热器中制冷剂的流动的图。图4A从上面设置连接器的一侧例示散热器205，图4B从与图4A中的侧相对的一侧例示散热器205。为了更好地理解，部分省略了流动通道壁。

如从图3中看到的，散热器205设置有用于绿光的管231要连接到的连接器231a和231b、用于红光的管232要连接到的连接器232a和232b，以及用于蓝光的管233要连接到的连接器233a和233b。散热器205被划分成用于冷却通过用于绿光的管231发送的制冷剂的散热区域301、用于冷却通过用于红光的管232发送的制冷剂的散热区域302，以及用于冷却通过用于蓝光的管233发送的制冷剂的散热区域303。

根据液晶显示器件108、109和110在使用时的发热值，设置如图3、图4A和图4B中所示的散热区域301、302和303。在本示例性实施例中，上述发热值使得用于绿光的液晶显示器件108的发热值最大，并且用于蓝光的液晶显示器件110的发热值次最大，而用于红光的液晶显示器件109的发热值最小，因此用于绿光的散热区域301具有最大的面积，用于蓝光的散热区域303具有次最大的面积，并且用于红光的散热区域302具有最小的面积。换句话说，用于绿光的散热区域301被设置成为比用于蓝光的散热区域303和用于红光的散热区域302中的任一个更宽，其中蓝光和红光均导致比绿光更小的发热值。另外，用于蓝光的散热区域303被设置成比用于红光的散热区域302更宽，其中红光导致比蓝光更小的发热值。这种配置使得液晶显示器件108、109和110均能够在落入最佳范围内的温度处被致动，尽管液晶显示器件108、109和110具有取决于颜色的不同发热值，这导致高效的散热。在管的长度取决于颜色而彼此不同的情况下，考虑从管的消散的热量的量来设置散热区域是有益的。在如图3所示的散热器205中，用于绿光的散热区域301、用于红光的散热区域302和用于蓝光的散热区域303从顶部开始依次对准，而对准的次序不限于此。

参考图4A和图4B，描述散热器205中的制冷剂的流动。通过用于绿光的管231的连接器231a流入散热器205的制冷剂作为三个分离的流被发送到散热区域301的三个流动通道311a，并且在流已经在液体室331中接合在一起之后被发送到散热区域301的两个流动通道311b，然后通过连接器231b发送到管231。通过用于红光的管232的连接器232a流入散热器205的制冷剂作为两个分离的流被发送到散热区域302的两个流动通道312a，并且在流已经在液体室332中接合在一起之后被发送到散热区域302的流动通道312b，然后通过连接器232b发送到管232。通过用于蓝光的管233的连接器233a流入散热器205的制冷剂作为三个分离的流被发送到散热区域303的三个流动通道313a，并且在流已经在液体室333中接合在一起之后被发送到散热区域303的两个流动通道313b，然后通过连接器233b发送到管233。在散热区域301、302和303等的流动通道之间设置散热片(fin)321。来自制冷剂的热量被转移到散热片321并通过由冷却风扇221将空气吹到散热片321而消散到空气中。换句话说，在散热区域301、302和303较宽并且流动通道的数量和散热片321的面积相应增加的情况下，所消散的热量的量将增加。

图5A是例示散热器205和冷却风扇221之间的位置关系的图。图5B是例示冷却风扇221的冷却区域2221与散热区域301、302和303之间的位置关系的图。

冷却风扇221被定位成与布置有散热器205的散热片321的面相对，并且被设置成使得能够将空气高效地吹到散热区域301、302和303。具体而言，冷却风扇221被设置成使得空气能够被垂直地吹向布置有多个流动通道311、312和313的面。

在例示的冷却风扇221的螺旋桨的旋转中心上，设置了风扇的马达的基部、轴等，使得旋转中心的形状允许不在旋转中心上设置叶片。在面向叶片的区域中，风速和冷却效率都高于任何其它区域中的风速和冷却效率。换句话说，如图5B中所示的面向冷却风扇221的叶片的冷却区域2221是具有高冷却效率的区域，并且在这种配置中冷却效率取决于位置而变化。

因而，如果面向散热区域301的冷却区域2221a、面向散热区域302的冷却区域2221b和面向散热区域303的冷却区域2221c之间的面积比与散热区域301、302和303之间的面积比相同，那么能够实现高效的散热。为此，冷却风扇221布置在能够实现冷却区域2221a、2221b和2221c的这种面积比的位置。换句话说，由于散热区域301具有最大的面积、散热区域303具有次最大的面积，并且散热区域302具有最小的面积，因此冷却风扇221被布置成使得冷却区域2221a能够具有最大的面积、冷却区域2221c能够具有次最大的面积，并且冷却区域2221b能够具有最小的面积。冷却风扇221的基于液晶显示器件108、109和110的发热值的布置使得：即使液晶显示器件108、109和110的发热值变化，也有可能实现高效的冷却而不使冷却效率劣化。另外，这种布置可以有助于减小循环冷却系统的尺寸。

在本示例性实施例中，设置冷却风扇221以冷却散热器205。可以不设置冷却风扇221，只要来自散热器205的散热片321的排热足够并且液晶显示器件108、109和110被冷却到落入特定范围内的温度即可。

在如上的第一示例性实施例中，使泵204对于液晶显示器件108、109和110是共用的，以实现冷却器件的减小尺寸。但是，如果有可能减小泵204自身的尺寸，那么液晶显示器件108、109和110可以分别设置有分离的泵204，如图6中所示。

关于散热器205和其它组件的配置，第二示例性实施例与第一示例性实施例相同。而且在第二示例性实施例中，用于绿光的液晶显示器件108的发热值最大，并且用于蓝光的液晶显示器件110的发热值次最大，而用于红光的液晶显示器件109的发热值最小，使得散热器205被分离成具有最大的面积的用于绿光的散热区域301、具有次最大的面积的用于蓝光的散热区域303，以及具有最小的面积的用于红光的散热区域302。换句话说，用于绿光的散热区域301被设置成比用于蓝光的散热区域303和用于红光的散热区域302中的任一个更宽，其中蓝光和红光均导致比绿光更小的发热值。另外，用于蓝光的散热区域303被设置成比用于红光的散热区域302更宽，其中红光导致比蓝光更小的发热值。这种配置使得液晶显示器件108、109和110均都能够在落入最佳范围内的温度处被致动，尽管液晶显示器件108、109和110具有取决于颜色的不同发热值，这导致高效的散热。

虽然已经参考示例性实施例描述了本公开，但是应当理解的是，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最广泛的解释，以涵盖所有这种修改以及等同的结构和功能。

Claims (9)

1.一种投影型显示装置，其特征在于，包括：

多个光调制元件，被配置为调制具有彼此不同的波长的光；

多个管，分别与所述多个光调制元件对应，并且被配置为允许制冷剂被循环；以及

散热构件，连接到所述多个管并且被配置为通过所述制冷剂消散来自所述多个光调制元件的热量，所述散热构件包括分别与所述多个光调制元件对应的多个散热区域。

2.根据权利要求1所述的投影型显示装置，其中所述散热构件的与所述多个光调制元件当中具有第一发热值的光调制元件对应的散热区域比所述散热构件的与所述多个光调制元件当中具有小于第一发热值的第二发热值的光调制元件对应的散热区域更宽。

3.根据权利要求1所述的投影型显示装置，其中所述散热构件的所述多个散热区域具有分别与所述多个光调制元件的发热值对应的面积。

4.根据权利要求1所述的投影型显示装置，其中所述散热构件是散热器，所述散热器包括为所述多个光调制元件中的每个光调制元件设置的制冷剂流动通道。

5.根据权利要求1所述的投影型显示装置，还包括泵，所述泵连接到所述多个管并且被配置为使所述制冷剂循环。

6.根据权利要求5所述的投影型显示装置，其中所述泵被设置成多个，以分别与所述多个光调制元件对应。

7.根据权利要求1所述的投影型显示装置，还包括冷却风扇，所述冷却风扇被配置为生成朝着所述散热构件的气流。

8.根据权利要求7所述的投影型显示装置，其中所述冷却风扇包括分别与所述多个散热区域对应的多个冷却区域，并且布置成所述多个冷却区域与所述多个光调制元件的发热值对应。

9.根据权利要求1所述的投影型显示装置，其中所述多个光调制元件均为液晶显示器件。

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