JP2005250426A

JP2005250426A - デジタルマイクロミラー装置

Info

Publication number: JP2005250426A
Application number: JP2004101257A
Authority: JP
Inventors: Ritsuo Koga; 律生古賀
Original assignee: Plus Vision Corp
Current assignee: Plus Vision Corp
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】本発明は、ビデオプロジェクタ等に用いるデジタルマイクロミラー装置関し、特にリアプロジェクションテレビなどのような長時間の使用に好適なデジタルマイクロミラー装置に関するものであり、デジタルマイクロミラーデバイスの冷却を効率よく行うことを目的としている。
【解決手段】本発明は、請求項１に記載するように、デジタルマイクロミラーデバイスと、このデジタルマイクロミラーデバイスの制御を行う回路基板と、前記デジタルマイクロミラーデバイスの冷却を行うヒートシンクとを有するデジタルマイクロミラーデバイス装置において、カーボン膜を表面に形成した柔軟材からなる緩衝材によって、デジタルマイクロミラーデバイスとヒートシンクとを接続したことを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオプロジェクタ等に用いるデジタルマイクロミラー装置関し、特にリアプロジェクションテレビなどのような長時間の使用に好適なデジタルマイクロミラー装置に関するものである。

出願人は、先に、特願２００１−７１９３７号に示される画像表示装置を出願した。この画像表示装置は、白色光源と、白色光源からの光線を２次光源として集光する集光ミラーと、２次光源の位置に配置され、白色光を時間的に光の３原色に分解するカラーフィルタと、コンデンサレンズと、第１及び第２の折り返しミラーと、２次元に配列された各ピクセルの微小ミラーの傾きを変化させることにより反射光の角度を変化させてオン／オフ状態を作る反射表示手段と、この反射表示手段によって表された画像をスクリーンに拡大して投影する投影レンズとを備えるものである。

図３は、上記従来技術の構造図であり、２０は白色光源のアーク（発光点）、２１は集光ミラーとしての楕円ミラー、２５は輪帯部分が光の三原色（赤、緑、青）に分割された回転可能なカラーホイール（カラーフィルタ）、２３は光学部品であるライトトンネル（パイプ）、２６はコンデンサレンズ、２７は折り返しミラーとしての平面ミラー、２８は第２の折り返しミラーとしての球面ミラー、１は反射表示手段としてデジタルマイクロミラー素子を内臓するＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）、３０は第２のコンデンサレンズ、３１は投影レンズである。

ここで、ＤＭＤは、「光学」（ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．６，ｐ．３１３〜３１４，１９９６年）に記載されているように、２次元的に配列した各ピクセルが微小なミラーから構成され、各ピクセルごとにその直下に配置されたメモリー素子による静電界作用によって上記微小ミラーの傾きを制御し、反射光の反射角度を変化させることによってオン／オフ状態を作る反射形表示素子である。そして、ピクセルがオフの状態では、当該ピクセルの微小ミラーによる反射光が投影レンズに入射せず、ピクセルがオンの状態では、当該ピクセルの微小ミラーによる反射光が投影レンズ３１に入射してスクリーンに画像を形成するように光学系部品を配置する必要がある。なお、各ピクセルの微小ミラーのオン時の傾き角は、ＤＭＤの光線の入射面に対して１０度から１２度程度と決められている。

このようなプロジェクタ装置は、高出力の光源を用いているため、光源の周りに高熱が発生する。この熱は内臓された電子回路基板に悪影響を与え、プロジェクタ装置の誤動作を誘発することになる。
このため、熱を除去する目的でファンなどが用いられる。
例えば、下記特許文献に熱対策の技術を示す。
この特許文献は、ＤＭＤの冷却技術として、カラーホイールに羽を設け、このカラーホイール上の羽の回転による冷却風によって、ＤＭＤに設けられたヒートシンクを冷却するものである。
しかしながら、例えば、リアプロジェクションテレビの場合、通常のプロジェクタに比べ、使用時間が多大となり、従来のこのような冷却のみでは、、ＤＭＤの十分な冷却効果が得られないことがある。

特開平１１−８７９６３号

従来のプロジェクタ装置の熱の分布を解析した結果、ＤＭＤからの熱が、十分にヒートシンクに伝播していないことが判明した。
これは、ＤＭＤにヒートシンクを接続する場合、クリアランスの問題で用いられている緩衝材の熱伝導率が低いことが原因であった。
つまり、ＤＭＤの裏面には膨大な数の電極を有し、この電極と基板を接続するためには、十分な強度を持って高精度に回路基板をＤＭＤに接触しなければならないが、この回路基板に更にヒートシンクを接続してこのヒートシンクが、回路基板に固定された状態でＤＭＤの裏面に接合しなければならない。
このため、回路基板とは独立に、ヒートシンク単独でＤＭＤへの位置決めを行うことが困難となっている。
このため、ある程度の柔軟性を有する部材を介して、ヒートシンクをＤＭＤに接合しなければならない。

上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載するように、デジタルマイクロミラーデバイスと、このデジタルマイクロミラーデバイスの制御を行う回路基板と、前記デジタルマイクロミラーデバイスの冷却を行うヒートシンクとを有するデジタルマイクロミラーデバイス装置において、カーボン膜を表面に形成した柔軟材からなる緩衝材によって、デジタルマイクロミラーデバイスとヒートシンクとを接続したことを特徴としている。

本発明では、十分な収縮性を有する材料を用いて、ヒートシンクとＤＭＤを確実に接合できると共に、カーボン膜を通じてＤＭＤから生じる熱を十分にヒートシンクに伝播することが可能となり、ＤＭＤの長時間の使用が可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、プロジェクタを例にして図面を参照して詳細に説明する。

図２にプロジェクタの全体構成を示す。
２０は光源であり、この光源２０の周囲には反射鏡（リフレクタ）２１が設けられている。
この光源２０の光放出開口にはレンズ２２が設けられており、このレンズ２２の焦点にライトトンネル２３の光入力面が配置されている。
尚、ライトトンネル２３は光を均一化するためのものである。
本プロジェクタは、より小型化を実現するために、光源２０は光軸が、投影方向に平行になるように設けられており、このため、光源２０からの光を直角に導くようにミラー２４が設けられている。
ライトトンネル２３の光出力端にはカラーホイール２５が設けられており、このカラーホイール２５は、赤、青、緑の光を透過させるフィルタからなり、このフィルタが回転可能に配置されている。
カラーホイール２５の光出力面には、第１のコンデンサレンズ２６が設けられており、この第１のコンデンサレンズ２６から連続して出力される赤、青、緑の均一光は、第１の折り返しミラー２７、第２の折り返しミラー２８により光軸を調節され、第２のコンデンサレンズ３０を介してＤＭＤ１上のＤＭＤ素子部に入射される。
第２のコンデンサレンズ３０は、折り返しミラーとの対向面が凸形状面であり、凸レンズの球面の一部を矩形状に削り取った形状を成している。尚、その曲率は表面反射によるハレーションが少なくなるように設計されている。
ＤＭＤ素子部は複数の微小なミラーから成り、各入射光の色の画像を形成させるため、各ミラーの内で画像を形成するミラーをオンとすることで、オン状態のミラーの光を投影レンズ３１側へ反射する。
３２は冷却ファンであり、光源２０、リフレクタ２１、ライトトンネル２３などを冷却する。
冷却後の排気風は図示しない側面に設けられた排気口から外部に排気される。
３３はメイン基板であり、画像処理用の集積回路が配置されている。
７はＤＭＤ１用の回路基板であり、ＤＭＤ１とメイン基板３３とに接続される。
また図示しないが、電源基板が内蔵されている。
３４は第２のファンであり、ＤＭＤ１に接続されたヒートシンク５を冷却する。
尚、３１は投影レンズであり、複数のレンズから構成されている。

図１に本プロジェクタに用いているＤＭＤ装置の構成部品を示す。
１は図示しないＤＭＤ素子部（チップ）が表面に配置固定されたＤＭＤであり、このＤＭＤ１の裏面中央にはＤＭＤ素子部（チップ）の大きさ相当の素子裏面２が凹形状に構成され、その周囲には複数の電極３が設けられている。
この素子裏面２には、カーボン皮膜が表面全体に設けられた緩衝材４を介して、ヒートシンク５が接続されたヒートシンク接続部材６が接合される。
７は回路基板であり、図示しない表面にはＤＭＤ１の電極３に対応した複数の電極が設けられており、これらの電極が接続されるように、ＤＭＤ１に接合される。
尚、８はＤＭＤ１の素子裏面２の対向部に設けられた、ヒートシンク接続用開口であり、９はねじ穴である。
このねじ穴９は、図示しない光学部品を収納するケースに、この回路基板７及びＤＭＤ１を保持固定するための、ねじ止め用の穴である。
図１に、ケースに回路基板７及びＤＭＤ１がねじ止めされた状態を略図として示している。
１０はこの回路基板７に設けられたコネクタであり、ＤＭＤ１の制御信号を伝送する外部配線が接続される。
１１は開口８に対応した開口１２を有するヒートシンク接続用部材保持板であり、ヒートシンク接続部材６が図示しない固定部材によって、この開口１２に固定される。
このヒートシンク接続用部材保持板１１にも、ねじ穴１３が設けられており、このねじ穴１３は回路基板７のねじ穴９に対応しており、ヒートシンク接続用部材保持板１１は、回路基板７にねじで固定される。
尚ヒートシンク５とヒートシンク接続部材６も、それぞれのねじ穴１４及び１５が設けられており、ヒートシンク５とヒートシンク接続部材６は、ねじで固定される。

これらの構成部品からなるＤＭＤ装置の組立て手順を以下に示す。
先に記載した図示しないケースに設けられた光入出力用開口に、ＤＭＤ素子部の表面が対向するように、ＤＭＤ１が配置され、その上に回路基板７が配置さ、更にその上にヒートシンク接続用部材保持版１１が配置された後、ねじで前述の図示しないケースに、これらの部品は保持固定される。
その後、素子裏面２上に、緩衝材４及びヒートシンク５が接続されたヒートシンク接続部材６が配置され、図示しない固定部材にて、ヒートシンク接続部材６が、ヒートシンク接続用部材保持板１１に固定される。

ＤＭＤ装置は以上のように構成されるが、例えば、ヒートシンク５とヒートシンク接続部材６は一体構成としてもよい。
また、ヒートシンク５とヒートシンク接続部材６と、更にヒートシンク接続用部材保持板１１とを一体構成としてもよい。

本実施例の緩衝材４は素材をシリコーン樹脂とし、その表面全体をカーボン皮膜で覆っている。
尚、図４に示すように緩衝材４とは別体で製造されたカーボンフィルム１６によって、緩衝材４を覆ってもよい。

本実施例では、緩衝材４の表面に設けられたカーボン皮膜を介して、ＤＭＤデバイスから発生する熱が効率的にヒートシンクに伝播され、ＤＭＤの十分な冷却効果を得ることが可能となる。

本発明は、プロジェクション動作を長時間継続して行うことが可能であり、リアプロジェクションテレビなどに用いることが可能である。

図１は、本発明の実施例の形態に係るＤＭＤ装置の構成を示す構成図である。図２は、本発明の実施例の形態に係るプロジェクタの構造を示す概念図である。図３は、従来の形態に係るプロジェクタの構造を示す概念図である。図４は、本発明の実施例の形態に係る緩衝材とカーボンフィルムとを表す概念図である。

符号の説明

１：ＤＭＤ
４：カーボン皮膜付き緩衝材
５：ヒートシンク
７：回路基板

Claims

デジタルマイクロミラーデバイスと、このデジタルマイクロミラーデバイスの制御を行う回路基板と、前記デジタルマイクロミラーデバイスの冷却を行うヒートシンクとを有するデジタルマイクロミラーデバイス装置において、カーボン膜を表面に形成した柔軟材からなる緩衝材によって、デジタルマイクロミラーデバイスとヒートシンクとを接続したことを特徴とするデジタルマイクロミラー装置。
デジタルマイクロミラーデバイスと、このデジタルマイクロミラーデバイスの制御を行う回路基板と、前記デジタルマイクロミラーデバイスの冷却を行うヒートシンクと、このヒートシンクと前記デジタルマイクロミラーデバイスとの間に設けられる柔軟材からなる緩衝材と、この緩衝材を覆うカーボンフィルムとを有することを特徴とするデジタルマイクロミラー装置。