JP2015219359A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、光源とＩＣによる熱の影響を抑制することが可能であって、より小型な投射型表示装置を提供することである。
【解決手段】 投射型表示装置Ｍが、ＩＣ７１が設けられている電気回路基板７と、電気回路基板７を支持し、ＩＣ７１からの熱を受熱するために、ＩＣ７１のある方向へ突出した凸部８１を備える基板ケース板金８と、を備える。さらに、光源１を収納するためのランプハウス２１と、送風ファン６と、を備える。そして、基板ケース板金８とランプハウス２１との間を第１風路Ｗ１とし、ランプハウス２１の内部を第２風路Ｗ２とするとき、送風ファン６は、第１風路Ｗ１及び第２風路Ｗ２へ風を同時に送出可能である。さらに、投射型表示装置Ｍの最短の辺と平行な方向視において、少なくともＩＣ７１の一部と、光源１とが重なっている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、プロジェクターなどの投射型表示装置の内部の電気基板に対する冷却技術に関するものである。特に、電気基板に実装される半導体集積回路などのＩＣを冷却する技術に関するものである。

近年、プロジェクターに用いられる光源の高輝度化が進んでおり、それに伴ってプロジェクター使用時の光源の温度も上昇している。このため、光源からの熱の影響を抑制することができるプロジェクターが求められている。

このようなプロジェクターとして、特許文献１がある。

特許文献１では、光源上部にあり、電源スイッチキー等が設けられている上面パネルに、光源からの熱が伝搬することを抑制する技術が開示されている。具体的には、光源を格納する空間室の上方を、断熱性と耐熱性を備える上区画板で覆い、上区画板から断熱空間を空けて樹脂版と伝熱シートを設けている。さらに、伝熱シートから放熱空間を空けて耐熱シートを設け、耐熱シートから突出したスペーサーで上面パネルを支持している。

特開２０１０−２６２３１３号公報

近年は光源の高輝度化による熱の影響だけではなく、ＩＣ（集積回路）が処理する情報が増大していることで、ＩＣによる熱の影響も抑制する必要がある。

しかしながら、前述の特許文献１に開示された構成では、ＩＣによる熱の影響を抑制することができないためにＩＣが過熱状態となり、ＩＣの処理性能が低下してしまうおそれがあった。

さらに、前述の特許文献１に開示された構成では、冷却ファンの真上に制御回路基板が配置されている。なお、冷却ファンは、光源が設けられている空間室とは気密に区画された別の空間室に設けられており、制御回路基板にはＩＣが組み込まれている。

すなわち、前述の特許文献１に開示された構成では、基板と光源とが重ならないようにしているために、投射型表示装置全体が大型化してしまうおそれがあった。

そこで、本発明の目的は、光源とＩＣによる熱の影響を抑制することが可能であって、より小型な投射型表示装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の投射型表示装置は、
被投射面に画像を投射するための投射型表示装置であって、
集積回路が設けられている基板と、
前記基板を支持し、前記集積回路からの熱を受熱するために、前記集積回路のある方向へ突出した凸部を備える支持板と、
光源を収納するための収納部と、
流体送出手段と、を備え、
前記収納部の内部を第１流路とし、
前記支持板と前記収納部との間を第２流路とするとき、
前記流体送出手段は、前記第１流路及び前記第２流路へ流体を同時に送出可能であり、
前記投射型表示装置の最短の辺と平行な方向視において、少なくとも前記集積回路の一部と、前記光源とが重なっている、
ことを特徴とする。

本発明によれば、光源とＩＣによる熱の影響を抑制することが可能であって、より小型な投射型表示装置を提供することができる。

投射型表示装置Ｍの全体構成を説明する分解斜視図 本発明の第１実施例の構成を説明する分解斜視図 本発明の第１実施例の構成を説明する光源１からの光束の進行方向視の断面図 本発明の第２実施例の構成を説明する光源１からの光束の進行方向視の断面図 本発明の第２実施例の構成を説明する送風ファン６からの風の進行方向視の断面図

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の形状それらの相対配置などは、この発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、構成部品の形状などは、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨で規定されたものではない。

〔投射型表示装置の構成の説明〕
まず、図１を用いて、本発明の実施例で示す投射型表示装置Ｍの構成について説明する。ここで、投射型表示装置とはプロジェクターなどの、スクリーン等の被投射面に画像を投射することが可能な画像表示装置である。

１は、発光管と放物面鏡とで構成されている光源である。

２は、光源１からの光束を液晶パネル（不図示）に導くための照明光学系や、光源１からの光束を青色光、赤色光、緑色光に分解する色分離合成系等を収納する光源ブロックである。

３は、光源ブロック２からの光束をスクリーン等の被投射面に投射するための投射レンズであり、４は、電源基板を収納する電源ユニットであり、５は光源１を駆動するバラスト基板である。

６は光源１で発生した熱を装置Ｍの外部に排出すると共に、後述する電気回路基板７を冷却する送風ファン（流体送出手段）であり、本実施例において軸流ファンを用いている。

７は外部からの入力信号を処理する電気回路基板（基板）であり、８は電気回路基板７を接地する基板ケース板金（支持板）である。１０は装置Ｍの外装ケースである。

各部品は、外装ケース１０に対して載せるように固定された後、各部品の上を覆うように板金８及び基板７が配置される。つまり、光源１と基板７は装置の高さ方向である軸ｚと平行な方向に積層して配置されている。

なお、基板７には、外部から入力される情報を高速演算処理するＩＣ（不図示）が実装されている。

また、板金８は、基板７から放射される不要輻射ノイズを軽減する為、基板７と同等以上の面積を有し、かつ基板７と対向して配置されている。さらに、板金８は電気抵抗が低く熱伝導率の高いアルミニウムで構成されている。なお、板金８はアルミニウムに限らず、銅の合金等で構成されていても良い。

光学ブロック２は光源１から発せられる強烈な光や高温に晒される為、周囲に熱を拡散させないよう断熱効果のある樹脂で枠体が構成されている。

〔第１実施例〕
図２及び図３は、本発明の第１実施例で示す投射型表示装置の構成を説明する図である。

より具体的には、図２は送風ファン６周囲の部材を抽出し、基板７、板金８、ランプハウス２１の一部２１ａを浮かせ、光源１を露出させた分解斜視図である。図３は、図２において各部材を適正位置に戻した状態でのＡ−Ａ断面図である。なお、ランプハウス２１は光源１を収納する収納部である。

図３に示すように、送風ファン６の回転軸は板金８と光源１の光軸との間に配置されており、ランプハウス２１を構成する壁面２１ａ１によって送風ファンから送風される風が二つの風路に分岐させる構成をとる。言い換えれば、送風ファン６は、第１風路Ｗ１及び第２風路Ｗ２へ風（流体）を同時に送出可能である。なお、後述するランプハウス２１の内部を第１風路（第１流路）Ｗ１とし、板金８とランプハウス２１との間を第２風路（第２流路）Ｗ２とする。

まず、第１風路Ｗ１において光源１を冷却するための構成について説明する。装置内部で最も高温となる光源１は、光学ブック２の一部を担うランプハウス２１に収納されている。なお、本実施例でランプハウス２１は上蓋２１ａと底蓋２１ｂの２部品によって構成されている。

送風ファン６から送風される風の一部が直接光源１に吹き付けられるよう、送風ファン６の送風面に対向した位置に開口２１ｃを設けている。また、光源１を冷却した風がスムーズに排気されるように、開口２１ｃを設けた面と対向する壁面には排気口２１ｄを設けている。

このような構成にすることで、図３に示すように送風ファン６から送風された風の一部はランプハウス２１に設けた開口２１ｃを通過し、直接光源１に吹き付けて熱を光源１から奪う。その後、送風ファン６によって押し出されて排気口２１ｄから装置外部へ排熱される。

次に、第２風路Ｗ２においてＩＣ（集積回路）７１を冷却するための構成について説明する。

図３において基板７の裏面にはＩＣ７１が実装されており、ＩＣ７１からの熱を板金８が受熱し、第２風路Ｗ２に放熱する必要がある。

このために、本実施例において、板金８にはＩＣ７１と対向する位置に、例えば絞り加工で形成された凸部８１が形成されている。言い換えれば、板金８は、基板７を支持し、ＩＣ７１からの熱を受熱するために、ＩＣ７１のある方向へ突出した凸部８１を備える。

さらに、凸部８１とＩＣ７１との間に柔軟に形状変形可能な伝熱部材、例えば熱伝導シート（不図示）を配置することで、ＩＣと板金８を熱的に結合しても良い。

このような構成により、ＩＣ７１から発せられた熱は、凸部８１を介して板金８に伝熱し、板金８から第２風路Ｗ２に放熱される。

送風ファン６から送風された風は、板金８を沿って送風されるため、ＩＣ７１から板金８へと伝わった熱は、板金８内で拡散しつつ、送風ファン６によって送風された風へと伝導し、装置外部へ排熱される。

このように、本実施例においては、板金８とランプハウス２１との間を第２風路（第２流路）Ｗ２とする。言い換えれば、第２風路Ｗ２の少なくとも一つの面は、ＩＣ７１の熱を受熱する板金８で構築している。これにより、ＩＣ７１の冷却を可能にし、少なくとも他の一つの面を断熱性能に優れた樹脂で構築することで、逆にＩＣ７１の冷却に悪影響を及ぼす光源１の熱を断熱することができる。

なお、ランプハウス２１のうち、第１風路Ｗ１を構成する部分である壁面２１ａ１の熱伝導率をｋ１とし、板金８の熱伝導率をｋ２とするとき、本実施例は、
ｋ１＜ｋ２
となる条件を満足している。すなわち、壁面２１ａ１は板金８よりも熱伝導率が低い。

これは、壁面２１ａ１の熱伝導率を低くすることで光源１からの熱を可能な限り断熱し、板金８を介してＩＣ７１からの熱を可能な限り第２風路Ｗ２に放熱し、送風ファン６によって装置外部にＩＣ７１からの熱で温まった空気を排気しやすくするためである。すなわち、壁面２１ａ１と板金８の熱伝導率のバランスを適正にすることで、より冷却効率を高めることが可能となる。

以上が光源１とＩＣ７１による熱の影響を抑制することが可能な構成についての説明である。次に、より小型な投射型表示装置を提供することが可能な構成について説明する。

図３に示すように、装置Ｍの最短の辺と直交する断面に、ＩＣ７１を垂直に投影した領域をＩＣ投影領域（第１投影領域）Ａ１とする。さらに、装置Ｍの最短の辺と直交する断面に、光源１を垂直に投影した領域を光源投影領域（第２投影領域）Ａ２とする。

このとき、本実施例においては領域Ａ１の一部と領域Ａ２とが重なっている。ここで、装置Ｍの最短の辺とは図２に示すｚ軸方向の辺であり、図２に示すように装置Ｍを設置すると、装置Ｍの最短の辺とは装置Ｍの高さ方向の寸法を示す。

言い換えれば、装置Ｍの最短の辺と平行な方向視において、少なくともＩＣ７１の一部と、光源１とが重なっている。

すなわち、本実施例においては、ＩＣ７１と光源１とを装置Ｍの高さ方向に重ねることで、ｘ方向及びｙ方向の寸法を小型化することが可能であり、より小型な投射型表示装置を提供することができる。

なお、ＩＣ７１がＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）の場合には、領域Ａ１はパッケージを投影した領域であっても、リード端子を含む領域を投影した領域であっても良い。ＩＣ７１がＢＧＡ（Ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）パッケージの場合には、領域Ａ１はパッケージを投影した領域としても良い。

また、光源１が発光管と放物面鏡とで構成される水銀ランプの場合に、領域Ａ２は、放物面鏡を装置Ｍの最短の辺と直交する断面に垂直に投影した領域としても良い。

言い換えれば、ＩＣ７１がＱＦＰで光源１が水銀ランプの場合には、装置Ｍの最短の辺と平行な方向視において、ＩＣ７１のパッケージの一部と光源１の放物面鏡とが重なっていても良い。また、ＩＣ７１がＱＦＰの場合にはＩＣ７１のリード端子の一部と光源１の放物面鏡とが重なっていても良い。

すなわち、本実施例においては、前述のように、装置Ｍの最短の辺と平行な方向視において、少なくともＩＣ７１の一部と、光源１とが重なっている。これにより、装置Ｍの小型化を実現することができる。

このように、ＩＣ７１と光源１が積層して配置されていることに加えて、本実施例においては、より広い断面積で送風可能な軸流ファンを用いる。これにより、一つのファンで２つの高発熱部位を冷却することが可能になり、騒音の要因であるファン個数やファン回転数の増大を抑制することが可能となる。

このように、本実施例によれば、光源１とＩＣ７１による熱の影響を抑制することが可能であって、より小型な投射型表示装置を提供することができる。

〔第２実施例〕
図４及び図５は、本発明の第２実施例で示す光源装置の構成を説明する図である。本実施例と前述の第１実施例との違いは、ヒートシンク（放熱器）１１をさらに備える点である。ヒートシンク１１は、板金８からの熱を受熱し、送風ファン６からの風が進入可能な放熱器である。

図４に示すように、ヒートシンク１１は、ＩＣ７１と光源１との間に設けられている。より具体的には、第２風路Ｗ２中の凸部８１の裏側にヒートシンク１１が設けられている。

一般に放熱器を用いる場合、より高温の風をより放熱面積が広い箇所に進入させることが冷却効率の観点から望ましい。本実施例において、凸部８１は板金８と同様に伝熱性の高いアルミニウムで構成されており、さらに凸部８１は前述のようにＩＣ７１と熱的に結合している。このため、本実施において、凸部８１の裏側は特に温度が高くなる箇所であるため、第２風路Ｗ２中の凸部８１の裏側にヒートシンク１１を配置している。

さらに、本実施例においては、ヒートシンク１１は送風ファン６と隣接して配置されている。これにより、送風ファン６から送出された直後で速度減衰の少ない風をヒートシンク１１に進入させることができるために高風圧を得やすく、フィン間の隙間へスムーズに風が進入しやすくなり、冷却効率が良くなる。

図５は、送風ファン６からの風の進行方向視において、ヒートシンク１１のフィンの長さを示す図である。一般に軸流ファンでは、吹き出し直後は回転するファンの羽根により、回転軸方向への流れの他に、旋回成分の影響を受けた風が送り出されてくることが知られている。図５において送風ファン６は時計回りに回転しているため、ヒートシンク１１のうち領域１２には、放熱フィンの高さ方向に送風される風が進入してくる。ここで、一般にヒートシンクを用いる場合、ヒートシンクの放熱フィンの根元まで可能な限り風を進入させた方が、放熱フィンに進入した空気をより冷却しやすい。

したがって、本実施例においては、送風ファン６の送風方向視において、複数の放熱フィンのうち、送風ファン６の羽がヒートシンク１１に近づく方向に進む風が進入する放熱フィンは、その他の放熱フィンよりも長い。これにより、放熱器の体積に対してさらに放熱効率を高めることが可能となる。

さらに、本実施例においては、第１風路Ｗ１と第２風路Ｗ２を仕切る断熱壁２１ａ１のうち、光源１よりも風下側に開口部２１ａ２を設けている。言い換えれば、ランプハウス２１のうち、第１風路Ｗ１を構成する部分に開口部２１ａ２をさらに備え、第１風路Ｗ１を流れる風が開口部２１ａ２を介して、第２風路Ｗ２に進入可能である。

さらに、板金８の短部を曲げ、風の流れの抵抗となる阻害部位８２を設けている。そうすると、阻害部位８２によって第２風路Ｗ２の圧力が高まり、第２風路Ｗ２から第１風路Ｗ１により多くの風が流れ込むようになる。ＩＣ７１に比べて光源１の発熱量は大幅に大きいため、第２風路Ｗ２から第１風路Ｗ１へ風が流れ込むことで、第１風路Ｗ１からの排気温度をより下げることができる。

これらの結果、本実施例は前述の第１実施例と比較して、ＩＣ７１の冷却効率を更に高めることができる。このため、冷却に必要以上にファン回転数を上昇させることなく、より低騒音な投射型表示装置を実現できる。

〔他の実施形態〕
前述した実施例では、投射レンズを備える構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。投射型表示装置であれば、例えば、着脱可能な投射レンズを用いる構成などでも良い。

１ 光源
６ 送風ファン（流体送出手段）
７ 電気回路基板（基板）
８ 基板フレーム板金（支持板）
２１ ランプハウス（収納部）
７１ ＩＣ（集積回路）
８１ 凸部
Ｍ 投射型表示装置
Ｗ１ 第１風路（第１流路）
Ｗ１ 第２風路（第２流路）

Claims (5)

1. 被投射面に画像を投射するための投射型表示装置であって、
   集積回路が設けられている基板と、
   前記基板を支持し、前記集積回路からの熱を受熱するために、前記集積回路のある方向へ突出した凸部を備える支持板と、
   光源を収納するための収納部と、
   流体送出手段と、を備え、
   前記収納部の内部を第１流路とし、
   前記支持板と前記収納部との間を第２流路とするとき、
   前記流体送出手段は、前記第１流路及び前記第２流路へ流体を同時に送出可能であり、
   前記投射型表示装置の最短の辺と平行な方向視において、少なくとも前記集積回路の一部と、前記光源とが重なっている、
   ことを特徴とする投射型表示装置。
2. 前記収納部のうち、前記第１流路を構成する部分の熱伝導率をｋ１とし、
   前記支持板の熱伝導率をｋ２とするとき、
   ｋ１＜ｋ２
   となる条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 前記収納部のうち、前記第１流路を構成する部分に開口部をさらに備え、
   前記第１流路を流れる流体が前記開口部を介して、前記第２流路に進入可能である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
4. 前記集積回路と前記光源との間に放熱器をさらに備え、
   前記放熱器は前記支持板からの熱を受熱し、前記流体送出手段からの流体が進入可能である、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
5. 前記放熱器は複数の放熱フィンを備えるヒートシンクであり、
   前記流体送出手段は送風ファンであって、
   前記送風ファンの送風方向視において、前記複数の放熱フィンのうち、前記送風ファンの羽根が前記ヒートシンクに近づく方向に進む風が進入する放熱フィンは、その他の放熱フィンよりも長い、
   ことを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。

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