JP5445292B2 - 放熱部材、電気光学装置および電子機器 - Google Patents

放熱部材、電気光学装置および電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、放熱部材、電気光学装置および電子機器に関する。

近年、反射型液晶素子(反射型液晶パネル)を用いたプロジェクターにおいて、投射画像の高輝度化の要請が強い。このような要請に応えるためには、光源の輝度を高くすることが考えられるが、輝度を高くすると反射型液晶パネルの温度が上昇してしまう。特に、このような用途で用いられる光源は均一な強度分布しか持っていないことが多いため、反射型液晶パネルの中央部(パネル中央部)の温度は、放熱しやすい外縁部(パネル外縁部)と比べて高くなってしまう。このような温度分布が生じると、パネル中央部の液晶の劣化がパネル外縁部よりも進み、色むらが生じてしまうおそれがある。そこで、このような不具合を解消するための検討がなされている(例えば、特許文献1参照)。

この特許文献1では、反射型液晶パネルと放熱部との間に配置する熱伝導性充填材を、反射型液晶パネルの裏面における表示領域に対応する位置に密着するように充填して、熱伝導性充填材で表示領域全域の熱を吸収するようにしている。さらに、放熱部の反射型液晶パネルと対向する面を、中央部に向かうにしたがって反射型液晶パネルに近づくような凸状に湾曲させている。この構成により、表示領域の中央部における放熱部との間隔(中央間隔)を当該領域の外縁部における放熱部との間隔(外縁間隔)よりも小さくして、放熱部による中央部の受熱効率を外縁部よりも高くすることで、温度分布の均一化を図っている。

特開2010−14809号公報

しかしながら、特許文献1では、熱伝導性充填材を表示領域全域に密着させるため、表示領域内での受熱効率の差がほとんどない。さらに、反射型液晶パネルは非常に小型であるため、放熱部に湾曲面を設けても、中央間隔と外縁間隔の差は、ごくわずかにしかならない。このため、熱伝導性充填材と放熱部による表示領域内での受熱効率の差がつかず、当該領域内での温度分布の均一化を十分に図れないという問題がある。

そこで本発明の目的は、簡単な構成で表示領域内の温度分布の均一化を図れる放熱部材、電気光学装置および電子機器を提供することである。

本発明の放熱部材は、反射型光変調素子に対向配置される放熱部材であって、前記反射型光変調素子に対向し、当該反射型光変調素子からの熱を受ける受熱面を有する受熱部と、前記受熱部で受けた熱を前記受熱面とは反対面側の外部に放出する放熱部とを備え、前記受熱部は、前記受熱面から前記反射型変調素子が配置される側に突出する複数の受熱凸部を有し、前記受熱面の単位面積に対する前記複数の受熱凸部の先端面の面積割合が、前記受熱部の端部に対向する領域よりも中央部に対向する領域の方が大きくなるように形成されていることを特徴とする。

この発明では、受熱部は、反射型光変調素子に対向する受熱面と、この受熱面から前記反射型変調素子が配置される側に突出する複数の受熱凸部と、を有している。そして、この複数の受熱凸部は、受熱面の単位面積に対する先端面の面積割合(先端面面積割合)が、前記受熱部の端部に対向する領域よりも中央部に対向する領域の方が大きくなるように形成されている。すなわち、放熱部材と反射型光変調素子の間隔が小さい受熱凸部では、先端面の面積が大きいほど受熱効率が高くなることを利用して、高温となる中央部における先端面面積割合を大きくしている。このため、従来の構成のように、受熱凸部の高さを前記受熱部の端部から前記受熱部の中央部に向かうに従って大きくする構成と比べて、前記受熱部の中央部での受熱効率を、前記受熱部の端部よりも大きくすることができ、この熱伝導部材で受熱した熱を放熱部を介して放出できる。したがって、表示領域内での温度分布が均一になり、高温による反射型光変調素子の劣化を抑制でき、色むらの発生など不具合が抑えられる。

本発明の放熱部材では、前記複数の受熱凸部は、配置ピッチが前記受熱部の端部よりも中央部の方が小さくなるように形成されていることが好ましい。
この発明によれば、受熱凸部の配置ピッチを変更するだけの簡単な構成で、先端面面積割合を、前記受熱部の端部よりも中央部の方が大きくなるよう設定できる。

本発明の放熱部材では、前記複数の受熱凸部は、前記先端面の面積が前記受熱部の端部よりも中央部の方が大きくなるように形成されていることが好ましい。
この発明では、先端面の表面積の大きい受熱凸部を前記受熱部の中央部に配置し、先端面の表面積が小さい受熱凸部を前記受熱部の端部に配置する。このような配置によっても、先端面面積割合を、前記受熱部の端部よりも中央部の方が大きくなるよう設定できる。

本発明の放熱部材では、前記複数の受熱凸部は、前記受熱部の受熱面の法線方向から見たときに環状に形成されていることが好ましい。
この発明では、受熱凸部が環状であるので、放熱部材の製造に用いる鋳型の形状を単純な形状にできる。

本発明の放熱部材では、前記複数の受熱凸部は、柱状に形成されて、前記受熱部の受熱面の法線方向から見たときに離散的に配置されていることが好ましい。
この発明では、前述の効果の他、受熱部を反射型光変調素子の表示領域が形成される面の裏面に対向配置する際に接着剤等の充填材を用いた場合であっても、充填材が受熱凸部の間に均一に行き渡るので、設置が容易である。

本発明の電気光学装置は、一対の基板が対向配置されてなる反射型光変調素子と、上述の放熱部材と、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、電気光学装置は、上述した本発明の放熱部材を備えているので、表示領域内での温度分布が均一になり、高温による液晶の劣化を抑制でき、色むらの発生など不具合が抑えられる。

本発明の電気光学装置では、前記反射型光変調素子と前記放熱部材との間に熱伝導性の充填剤が配置されることが好ましい。
この発明では、反射型光変調素子と放熱部材との間を空間とした場合に比べて、熱伝導性を高くすることができるので、受熱部の受熱効率を高めることができる。

本発明の電子機器は、上述の電気光学装置を備えることを特徴とする。
この発明によれば、電子機器は、上述した本発明の電気光学装置を備えているので、色むらが抑制された投射画像を表示できる。

本発明の第1実施形態、第2実施形態、変形例に係るプロジェクターの構成を示す図。 前記第1実施形態に係る反射型電気光学装置の断面図。 図2のIII−III線に沿った断面図。 前記第2実施形態に係る反射型電気光学装置の断面図。 図4のV−V線に沿った断面図。 本発明の第1変形例に係る放熱部材を受熱部の法線方向から見た平面図。 本発明の第2変形例に係る放熱部材を受熱部の法線方向から見た平面図。 本発明の第3変形例に係る放熱部材を受熱部の法線方向から見た平面図。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
〔プロジェクターの構成〕
図1は、プロジェクター1の概略構成を模式的に示す図である。
プロジェクター1は、光源から射出される光束を画像情報に応じて変調してカラー画像(画像光)を形成し、このカラー画像をスクリーンS上に拡大投射する。
このプロジェクター1は、光源部12、インテグレーターレンズ13および偏光変調素子14を備えた偏光照明装置11と、この偏光照明装置11から出射されたS偏光光束をS偏光光束反射面16により反射させる偏光ビームスプリッター15と、偏光ビームスプリッター15のS偏光光束反射面16から反射された光のうち、青色光(B)の成分を分離するダイクロイックミラー17と、青色光が分離された後の光束のうち、赤色光(R)の成分を反射させて分離するダイクロイックミラー18とを有している。また、プロジェクター1は、各色光が入射する電気光学装置としての3つの反射型電気光学装置30(赤色光側の反射型電気光学装置を30R、緑色光側の反射型電気光学装置を30G、青色光側の反射型電気光学装置を30Bとする)を備えている。

この3つの反射型電気光学装置30は、石英、ガラス等の透光性基板あるいは、シリコン基板上に液晶が形成されたいわゆるLCOS(Liquid Crystal On Silicon)で構成されている反射型液晶素子としての反射型液晶パネル31(反射型電気光学装置30と同様に、各色光側の反射型液晶パネルを31R,31G,31Bとする)を備える。そして、各反射型電気光学装置30は、ダイクロイックミラー17,18を透過した光束の光軸に対して反射型液晶パネル31が略直交した状態でそれぞれ配置される。
反射型液晶パネル31は、図示しない制御装置からの駆動信号に応じて、前記液晶の配向状態が制御され、入射する光の光束の偏光方向を変調し、ダイクロイックミラー17,18に向けて反射する。
なお、反射型電気光学装置30は、反射型液晶パネル31の他、放熱部材35(図1では図示せず)および熱伝導部材38(図1では図示せず)等を備えるものであり、詳細な構成については、後述する。

そして、プロジェクター1は、3つの反射型電気光学装置30R,30G,30Bにて変調された光をダイクロイックミラー17,18、および偏光ビームスプリッター15にて合成した後、この合成光を投射レンズ19を介してスクリーンSに投写する。

〔反射型電気光学装置の詳細な構成〕
図2は、反射型電気光学装置30の構造を示す断面図である。図3は、図2のIII−III線に沿った断面図である。
反射型電気光学装置30を構成する反射型液晶パネル31は、図示は省略するが、反射基板と、反射基板に対向配置される透光性基板と、これらの基板の間に密閉封入される液晶とを備える。この反射型液晶パネル31は、幅寸法Aの表示領域313において、対向基板側(図2中上方向)から入射される入射光を画像情報に応じて変調して画像を表示する。

また、反射型電気光学装置30は、図2に示すように、反射型液晶パネル31を支持する支持部材34を備えている。この支持部材34は、例えば熱伝導性の高いアルミニウムなどの金属で形成されている。そして、支持部材34は、開口部342を有する枠状の支持本体341を備えている。この開口部342は円形であって、反射型液晶パネル31の平面形状よりも小さい形状に形成されている。そして、支持部材34は、開口部342の周縁部において、表示領域313が開口部342内に位置するように反射型液晶パネル31を支持する。

さらに、反射型電気光学装置30は、図2に示すように、支持部材34と同様に熱伝導性の高いアルミニウム等の金属で形成され、支持部材34における反射型液晶パネル31の配置面と反対の面に配置される放熱部材35を備えている。この放熱部材35は、平面形状が開口部342よりも大きい板状の受熱部351を備えている。そして、受熱部351には、受熱面(支持部材34に対向配置される面)の中央から突出する嵌合部352が形成されている。この嵌合部352の外周面は、支持部材34の開口部342に嵌合可能な形状に形成されている。
また、受熱部351には、受熱面と反対側の放熱面から突出し、嵌合部352で受熱した熱を放熱する放熱部としての放熱フィン356が複数設けられている。

嵌合部352における反射型液晶パネル31との受熱面には、先端面の高さが揃えられた第1,第2,第3の受熱凸部353,354,355が設けられている。嵌合部352の基端から第1〜第3の受熱凸部353〜355の先端までの寸法は、支持部材34の開口部342の深さ寸法よりも小さく設定されている。
また、第1〜第3の受熱凸部353〜355は、幅寸法B(先端面の面積)が同一であり、かつ、嵌合部352における表示領域313に応じた領域(受熱促進領域)の中心部に相当する位置を中心とする同心円状に設けられている。また、第1の受熱凸部353の内径寸法C1は、第1の受熱凸部353と第2の受熱凸部354との間隔C2よりも小さく設定されている。さらに、間隔C2は、第2の受熱凸部354と第3の受熱凸部355との間隔C3よりも小さく設定されている。すなわち、図2に示すような断面で見た場合、互いに隣り合う受熱凸部の配置ピッチが、受熱促進領域の端部(受熱促進端部)よりも中央部(受熱促進中央部)の方が小さく設定されている。このような構成により、受熱促進領域の単位面積に対する第1〜第3の受熱凸部353〜355の先端面の面積割合(第1〜第3の受熱凸部353〜355の先端面面積割合)は、受熱促進端部よりも受熱促進中央部の方で大きくなる。

また、反射型液晶パネル31と放熱部材35との間の隙間には、熱伝導性を有する充填材36が充填されている。そして、この充填材36を介して、反射型液晶パネル31で発生した熱が受熱部351に伝えられる。この充填材36は、放熱部材35を支持部材34および反射型液晶パネル31の裏面に密着固定する接着剤としても働き、例えば、シリコンなどが利用できる。

〔第1実施形態の作用効果〕
上述した第1実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
第1〜第3の受熱凸部353〜355を、幅寸法が同一、かつ、受熱促進中心部を中心とする同心円状に設けた。さらに、内径寸法C1、間隔C2、間隔C3を、この順序で徐々に大きくなるように設定した。このため、第1〜第3の受熱凸部353〜355の先端面面積割合が、受熱促進端部よりも受熱促進中央部の方が大きくなるので、表示領域313において外縁部と比べて温度が高い中央部の受熱効率を、外縁部よりも大きくすることができる。したがって、表示領域313での温度分布を均一にでき、高温による液晶の劣化を抑制でき、色むらの発生などを抑制できる。

また、第1〜第3の受熱凸部353〜355を環状に形成しているため、放熱部材35の製造に用いる鋳型の形状を単純な形状にできる。

そして、反射型液晶パネル31と放熱部材35との間の空間に熱伝導性を有する充填材36を充填しているので、受熱部351の受熱効率を高めることができる。

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
なお、第2実施形態の反射型電気光学装置40は、図1に示すように、第1実施形態の反射型電気光学装置30の代わりに設置される。

図4は、反射型電気光学装置40の構造を示す断面図である。図5は、図4のV−V線に沿った断面図である。
なお、第2実施形態の基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
図4および図5に示すように、反射型電気光学装置40の放熱部材45は、嵌合部352を有する受熱部351を備えている。

また、嵌合部352には、先端面の高さが揃えられ、かつ、同心円状に形成された第1,第2,第3の受熱凸部453,454,455が設けられている。
そして、第1,第2,第3の受熱凸部453,454,455の幅寸法B1,B2,B3は、この順序で徐々に小さくなるように設定されている。また、第1の受熱凸部453の内径寸法は、第1の受熱凸部453と第2の受熱凸部454との間隔、第2の受熱凸部454と第3の受熱凸部455との間隔は、寸法C4に設定されている。すなわち、第1から第3の受熱凸部453〜455の先端面の面積を変えることにより、第1〜第3の受熱凸部453〜455の先端面面積割合は、受熱促進端部よりも受熱促進中央部の方が大きくなる。

〔第2実施形態の作用効果〕
上述した第2実施形態によっても、前述の第1実施形態と同様の作用効果が得られる。

[変形例]
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
〔第1変形例〕
図6は、本発明の第1実施形態の変形例に係る放熱部材55を受熱部351の法線方向から見た平面図である。本変形例では、第1実施形態における環状の第1〜第3の受熱凸部353〜355の代わりに、円柱状の突起である第1〜第3の受熱凸部553〜555を、受熱部351の法線方向から見たときに離散的になるよう配置している。ここで、最も小さい円形に沿って設けられた突起が第1の受熱凸部553であり、次に小さい円形に沿って設けられた突起が第2の受熱凸部554であり、最も大きい円形に沿って設けられた突起が第3の受熱凸部555である。そして、第1〜第3の受熱凸部553〜555は、幅寸法B(先端面の面積)が同一となるように形成されるとともに、同心円の径方向の配置間隔C1,C2,C3が外側に向かうに従って徐々に大きくなるように設けられている。このような形態によっても、第1〜第3の受熱凸部553〜555の先端面面積割合は、受熱促進端部よりも受熱促進中央部の方が大きくなる。よって、温度差が大きい反射型液晶パネル31でも温度分布の均一化を図れる。
また、このような形態によれば、反射型液晶パネル31と受熱先端部553により形成された隙間に充填材36を充填した場合、充填材が万遍なく拡がり、放熱部材35を反射型液晶パネル31に均一に密着させやすい。

〔第2変形例〕
図7は、本発明の第2実施形態の変形例に係る放熱部材65を受熱部351の法線方向から見た平面図である。本変形例においても、前述の第1変形例と同様に、環状の第1〜第3の受熱凸部453〜455の代わりに、円柱状の突起である第1〜第3の受熱凸部653〜655を、離散的になるよう配置している。そして、第1〜第3の受熱凸部653〜655は、幅寸法B1,B2,B3(先端面の面積)がこの順序で徐々に小さくなるように形成されるとともに、同心円の径方向の配置間隔C4が同一になるように設けられている。このような形態によっても、第1変形例と同様の作用効果を奏することができる。

〔第3変形例〕
図8は、本発明の第1実施形態の変形例に係る放熱部材75を受熱部351の法線方向から見た平面図である。本変形例では、第1実施例において、環状体である第1〜第3の受熱凸部353〜355に同心円の中心から放射状に切り欠き757を入れたものを、第1〜第3の受熱凸部753〜755として設けている。このような形態によっても、前述の変形例と同様の効果を奏することができる。

〔他の変形例〕
また、充填材36を設けなくてもよい。さらには、例えば第1実施形態の第1〜第3の受熱凸部353〜355を多角形状に設けてもよいし、第2実施形態や第1〜第3変形例でも同様の構成としてもよい。

1…プロジェクター(電気光学装置)、30,40…反射型電気光学装置(電気光学装置)、31…反射型液晶パネル(反射型光変調素子)、35,45,55,65,75…放熱部材、36…充填材、313…表示領域、351…受熱部、353〜355,453〜455,553〜555,653〜655,753〜755…受熱凸部、356…放熱フィン(放熱部)。

Claims (8)

  1. 反射型光変調素子に対向配置される放熱部材であって、
    前記反射型光変調素子に対向し、当該反射型光変調素子からの熱を受ける受熱面を有する受熱部と、
    前記受熱部で受けた熱を前記受熱面とは反対面側の外部に放出する放熱部とを備え、
    前記受熱部は、前記受熱面から前記反射型変調素子が配置される側に突出する複数の受熱凸部を有し、
    前記受熱面の単位面積に対する前記複数の受熱凸部の先端面の面積割合が、前記受熱部の端部に対向する領域よりも中央部に対向する領域の方が大きくなるように形成されている
    ことを特徴とする放熱部材。
  2. 請求項1に記載の放熱部材において、
    前記複数の受熱凸部は、配置ピッチが前記受熱部の端部よりも中央部の方が小さくなるように形成されている
    ことを特徴とする放熱部材。
  3. 請求項1または請求項2に記載の放熱部材において、
    前記複数の受熱凸部は、前記先端面の面積が前記受熱部の端部よりも中央部の方が大きくなるように形成されている
    ことを特徴とする放熱部材。
  4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載の放熱部材において、
    前記複数の受熱凸部は、前記受熱部の受熱面の法線方向から見たときに環状に形成されている
    ことを特徴とする放熱部材。
  5. 請求項1から請求項3のいずれかに記載の放熱部材において、
    前記複数の受熱凸部は、柱状に形成されて、前記受熱部の受熱面の法線方向から見たときに離散的に配置されている
    ことを特徴とする放熱部材。
  6. 一対の基板が対向配置されてなる反射型光変調素子と、
    請求項1から請求項5のいずれかに記載の放熱部材とを備える
    ことを特徴とする電気光学装置。
  7. 請求項6に記載の電気光学装置において、
    前記反射型光変調素子と前記放熱部材との間に熱伝導性の充填剤が配置された
    ことを特徴とする電気光学装置。
  8. 請求項6または請求項7に記載の電気光学装置を備えた電子機器。
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