JP2004333526A

JP2004333526A - 投射表示装置

Info

Publication number: JP2004333526A
Application number: JP2003124852A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Nakano; 淳中野
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】高輝度であっても信頼性が高く、高品質な画像である投射表示装置を提供する。
【解決手段】冷却装置３０において、冷却液３１は、冷却液循環ポンプ３６により冷却液注入口３８ａから冷却ユニット３８に送られて反射型空間光変調素子２０を冷却した後、冷却液排出口３８ｂから排出され循環するようにする。冷却液排出口３８ｂの後ろには温度センサ３４が設けられ、反射型空間光変調素子２０を冷却した冷却液の温度を検出し、反射型空間光変調素子２０が所定の動作温度に保持されるようにバルブ３５を制御して、冷却液３１の流量を制御するようにする。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型の空間光変調素子を用いた投射表示装置に係り、特に反射型の空間光変調素子を液冷方式で冷却する投射表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、投影型画像表示装置として、液晶プロジェクタが一般的に用いられている。液晶プロジェクタは、光源が発する光を、ミラー等を経由して空間光変調素子である液晶パネルに集光し、液晶パネルにより変調した光を、レンズを通してスクリーンに映し出すものである。その構成要素として、光源としてのランプ、ランプを点灯させるランプ用回路、液晶パネルまたは装置全体を駆動する電源を含む電気回路、ランプの光を偏向させる光偏向部、画像を表示する液晶パネル部などがあり、これらはすべて発熱体である。このような複数の発熱体を効率よく冷却する必要がある。通常このような液晶プロジェクタ内の発熱体を冷却するために軸流ファンが用いられている。
【０００３】
また近年、液晶プロジェクタの小型化および高輝度化が進み、ランプも、小型で高輝度なランプ、たとえば高圧水銀ランプが用いられる。このように、ランプの高輝度化が進むと、液晶パネルに入射される光はより強力となり、液晶パネルはその温度上昇によって特性が劣化してしまうことから、さらに強力に冷却する必要がある。そこで、近年の液晶プロジェクタの高輝度化に伴う光源ランプの高出力化に対応するために、液冷式による液晶パネルの冷却方式が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２０４５４号公報（第４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の特許文献は、液晶パネルを透明容器に収納し冷却液を充填密閉した機構を用い、この透明容器に放熱フィンを設け、液晶パネルを液冷しようとするものである。冷却手段が投射光学系の光路上にあり、しかも投射光学系の焦点位置にある液晶パネルに近接しているため、例えば冷却液中に気泡が発生した場合、あるいは冷却液中にゴミが混入した場合投射画像にそれらの異物が投射画像に映り込み、投射画像の品質が低下するという問題があった。
【０００６】
また、冷却液が対流することによる揺らぎが発生した場合、冷却液層を通過する光の偏光が乱れてしまう可能性がある。このような偏光の乱れが生じると、本来は通過するべきではない光が射出側偏光板を通過したり、逆に通過するべき光が射出側偏光板を通過できなかったりすることにより、投射画像の品質が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、反射型空間光変調素子の冷却を外部環境温度に影響されることなく行うことができる液冷方式とし、反射型空間光変調素子の画素を構成するＣＭＯＳ基板に接して冷却ユニットを配置してその冷却液の流量を制御するようにする。このようにすることで、冷却液の流路が投射映像の光路上にない配置とし、反射型空間光変調素子が所定の動作温度に保持されるので、高輝度であっても信頼性が高く、高品質な画像である投射表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下のに記載の手段よりなる。
すなわち、
半導体基板上に反射画素電極及び前記反射画素電極を駆動する回路が設けられ、前記反射画素電極と対向する透明電極との間の液晶を変調するようにした反射型空間光変調素子を用いた投射表示装置であって、
前記半導体基板に接する冷却部と、これに収容される液体の循環路とから形成された液体冷却手段と、
前記反射型空間光変調素子の温度を前記液体冷却手段により制御する温度制御手段と、
前記液体冷却手段内の液体の温度を検出する温度センサと、
前記液体を循環させるための循環手段と、
前記循環する液体の温度を低下させるための液体媒体放熱手段と、
前記検出した前記液体の温度に基づき、前記循環する液体の流量を制御する流量制御手段と、
を有したことを特徴とする投射表示装置。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の投射表示装置の発明の実施の形態につき、好ましい実施例により説明する。
まず、図１を用いて本実施例に適用される投射表示装置の全体構成の一例について説明する。ここでは、反射型空間光変調素子を用いた投射表示装置の構成と、その動作を説明する。
【００１０】
同図において、例えば超高圧水銀ランプであるランプ１より発せられた光は、ミラー２に入射される。コールドミラー２で反射され光はダイクロイックミラー３に入射される。ダイクロイックミラー３に入射された光の内、赤色（Ｒ）光はダイクロイックミラー３を透過してミラー５に入射される。このＲ光はミラー５で反射されて偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと記す）９に入射される。
【００１１】
青色（Ｂ）／緑色（Ｇ）光はダイクロイックミラー３で反射されてダイクロイックミラー４に入射される。ダイクロイックミラー４に入射された光の内、Ｇ光はダイクロイックミラー４で反射してＰＢＳ１０に入射される。ダイクロイックミラー４に入射された光の内、Ｂ光はダイクロイックミラー４を透過してＰＢＳ１１に入射される。
【００１２】
ＰＢＳ９に入射されたＲ光はその接合面でＳ波成分のみが反射し、空間光変調素子２０ｒに入射される。空間光変調素子２０ｒに入射されたＳ波成分は空間光変調素子２０ｒで反射してＰ波成分となり、ＰＢＳ９の接合面を透過して合成プリズム１２に入射される。ＰＢＳ１０に入射されたＧ光はその接合面でＳ波成分のみが反射し、空間光変調素子２０ｇに入射される。空間光変調素子２０ｇに入射されたＳ波成分は空間光変調素子２０ｇで反射してＰ波成分となり、ＰＢＳ１０の接合面を透過して合成プリズム１２に入射される。
【００１３】
ＰＢＳ１１に入射されたＢ光はその接合面でＳ波成分のみが反射し、空間光変調素子２０ｂに入射される。空間光変調素子２０ｂに入射されたＳ波成分は空間光変調素子２０ｂで反射してＰ波成分となり、ＰＢＳ１１の接合面を透過して合成プリズム１２に入射される。なお、空間光変調素子２０ｒ，２０ｇ，２０ｂには、周知のように、映像に応じた電圧がかけられ、入射されたＲ，Ｇ，Ｂ光がそれぞれ変調される。また、空間光変調素子２０ｒ，２０ｇ，２０ｂには、それぞれ冷却装置３０ｒ，３０ｇ，３０ｂが付加されている。
【００１４】
合成プリズム１２に入射されたＲ，Ｇ，Ｂ光は合成プリズム１２によって合成され、投射レンズ１３によってスクリーン１４に投射される。このようにして、スクリーン１４には映像が表示される。
【００１５】
次に、図２を用いて、本実施例に適用される反射型空間光変調素子２０ｒ，２０ｇ，２０ｂの構造について説明する。反射型空間光変調素子２０ｒ，２０ｇ，２０ｂはすべて同一構成であるのでその１を説明する。
反射型空間光変調素子２０は、ＬＣＯＳ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｏｎＳｉｌｉｃｏｎ）と呼ばれ、トランジスタや配線などの画素を駆動する回路をシリコン薄膜上に焼きつけたＣＭＯＳ基板２１とガラス基板２３の間に液晶２５をはさんだ構造になっている。さらに、ＣＭＯＳ基板２１上に反射画素電極２２が設けられ、対向する透明電極２４と反射画素電極２２との間の液晶を変調することにより、反射画素電極２２の数だけ画素を表現できるような構成となっている。
【００１６】
図１及び図２からわかるように、反射型空間光変調素子２０において、入射光は反射画素電極２２により反射され出射光となるので、光路はガラス基板２３側の面のみを通過する。また、光源ランプの高出力である光は、反射画素電極２２ですべて受光しており、反射画素電極２２はＣＭＯＳ基板２１上に設けられているので、ＣＭＯＳ基板２１を冷却すれば反射型空間光変調素子２０を効率よく冷却することが可能である。
【００１７】
以下、図３を用いて、冷却装置の構成を説明する。なお、空間光変調素子２０ｒ，２０ｇ，２０ｂに付加されている冷却装置３０ｒ，３０ｇ，３０ｂは、すべて同一構成であるのでその１を説明する。
同図に示すように冷却装置３０に用いられる冷却ユニット３８は、反射型空間光変調素子２０に面した側を開いた四角形状を有しており、冷却液３１が循環できるように冷却液注入口３８ａ、冷却液排出口３８ｂが設けられている。反射型空間光変調素子２０は、空間光変調素子パッケージ３２及び光透過性の空間光変調素子固定部材３３により冷却ユニット３８に固定されいる。
【００１８】
冷却液３１は、冷却液循環ポンプ３６により冷却液注入口３８ａから冷却ユニット３８に送られて反射型空間光変調素子２０を冷却した後、冷却液排出口３８ｂから排出され循環するように流れる。冷却液循環ポンプ３６と反射型空間光変調素子２０との流路上には冷却液放熱部３７が設けられ、冷却液注入口３８ａに向う冷却液の温度を下げるようにしている。
【００１９】
また、冷却液排出口３８ｂの後ろには温度センサ３４が設けられ、反射型空間光変調素子２０を冷却した冷却液の温度を検出し、反射型空間光変調素子２０が所定の動作温度に保持されるようにバルブ３５を制御して、冷却液３１の流量を制御する。
【００２０】
なお、上述の実施例ではＣＭＯＳ基板に直接冷却液が接触するが、使用する冷却液の種類に応じて冷却ユニットと反射型空間光変調素子との接合に熱伝導率の高い金属あるいはセラミックス基板を用いる構成としてもよい。
【００２１】
また、上述の実施例では冷却ユニットの形状は箱状であるが、反射型空間光変調素子の駆動回路などの構成部材に対応して冷却液の流通路を形成する形状としたり、冷却液注入口及び冷却液排出口を複数設ける構成としてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、軸流ファンなどを用いた空冷方式ではなく液冷方式としたので、外部環境温度に影響されることなく反射型空間光変調素子の冷却を行うことができる。
また、冷却液の流路が投射映像の光路上にない構成とすることで、冷却液中に気泡が発生したり、冷却液中にゴミが混入した場合においてもそれらの異物が投射画像に映り込むことがない冷却ユニットを構成することができる。同様に、冷却液が対流することによる揺らぎが発生した場合においても、投射光は冷却液層を通過することはないので光の偏光が乱れることがない構成とすることができる。
更には、反射型空間光変調素子の画素を構成するＣＭＯＳ基板に接して冷却ユニットを配置してその冷却液の流量を制御することで、反射型空間光変調素子が所定の動作温度に保持されるので、高輝度であっても信頼性が高く、高品質な画像である投射表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に適用される投射表示装置の概略平面図である。
【図２】実施例適用される反射型空間光変調素子の概略構成図である。
【図３】実施例に適用される冷却ユニットの概略構成図である。
【符号の説明】
１…ランプ
２…コールドミラー
３，４…ダイクロイックミラー
５…ミラー
２０，２０ｒ，２０ｇ，２０ｂ…空間光変調素子
９，１０，１１…偏光ビームスプリッタ
１２…合成プリズム
１３…投射レンズ
１４…スクリーン
２１…ＣＭＯＳ基板
２２…反射画素電極
２３…ガラス基板
２４…透明電極
２５…液晶
３０，３０ｒ，３０ｇ，３０ｂ…冷却装置
３１…冷却液
３２…空間光変調素子パッケージ
３３…空間光変調素子固定部材
３４…温度センサ
３５…バルブ
３６…冷却液循環ポンプ
３７…冷却液放熱部
３８…冷却ユニット
３８ａ…冷却液注入口
３８ｂ…冷却液排出口

Claims

半導体基板上に反射画素電極及び前記反射画素電極を駆動する回路が設けられ、前記反射画素電極と対向する透明電極との間の液晶を変調するようにした反射型空間光変調素子を用いた投射表示装置であって、
前記半導体基板に接する冷却部と、これに収容される液体の循環路とから形成された液体冷却手段と、
前記反射型空間光変調素子の温度を前記液体冷却手段により制御する温度制御手段と、
前記液体冷却手段内の液体の温度を検出する温度センサと、
前記液体を循環させるための循環手段と、
前記循環する液体の温度を低下させるための液体媒体放熱手段と、
前記検出した前記液体の温度に基づき、前記循環する液体の流量を制御する流量制御手段と、
を有したことを特徴とする投射表示装置。