KR101079105B1

KR101079105B1 - 영상투사장치

Info

Publication number: KR101079105B1
Application number: KR1020090038037A
Authority: KR
Inventors: 서대경
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2011-11-02
Also published as: KR20100119096A

Abstract

본 발명은 영상을 스크린에 확대 투사하여 화면을 표시하는 영상투사장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 방열부재에 열전달 가능하게 연결된 흡열부재가 가장 열이 많이 발생하는 영상소자의 전면부를 간접적으로 냉각하여 영상소자의 동작가능한 온도를 유지하므로 영상소자의 동작신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 서로 열전달 가능하게 연결된 방열부재 및 흡열부재가 각각 영상소자의 후방과 전방을 입체 냉각시키므로, 하나의 송풍팬으로 영상소자의 온도분포를 균일하게 유지할 수 있어 영상소자의 내구성이 향상되는 효과가 있다.

방열부재, 열전달부재, 파이프, 흡열부재, 유체

Description

영상투사장치{Image Projecting Apparatus}

본 발명은 영상을 스크린에 확대 투사하여 화면을 표시하는 영상투사장치에 관한 것이다.

일반적으로 영상투사장치는, 영상소자 등에서 생성된 영상이 투사렌즈 등을 통과하여 대형스크린에 표시되도록 하는 디스플레이장치이다. 이와 같은 영상투사장치는 영상을 표시하는 방식에 따라, 씨알티(CRT, Cathode Ray Tube) 프로젝션 방식, 엘씨디(LCD, Liquid Crystal Display) 프로젝션 방식, 엘코스(LCoS, Liquid Crystal On Silicon) 프로젝션 방식 및 디엘피(DLP, Digital Light Processing) 프로젝션 방식 등이 있다.

씨알티 프로젝션 방식은 브라운관에서 증폭된 외부기기의 영상 신호를 스크린에 투사하는 방식으로 빔프로젝터라고도 하며, 씨알티(CRT)가 하나인 1관식과 씨알티(CRT)가 세 개인 3관식이 있다.

엘씨디 프로젝션 방식은 액정의 전기 광학적 성질을 표시장치에 이용한 것으로, 램프에서 나온 광원(적색, 녹색, 청색)이 각각 투과형 액정패널을 통과한 후 편광 프리즘을 통해 하나의 이미지로 합성되어 스크린에 확대 투사되는 방식이다.

엘코스 프로젝션 방식은 기존 액정 표시 장치(LCD) 소자에서 하단의 유리 대신 실리콘 웨이퍼를 사용하고 그 위에 전자 회로를 형성한 엘코스(LCoS)(반사형 액정패널) 칩을 사용한 것으로, 램프에서 나온 광원(적색, 녹색, 청색)이 엘코스 칩의 표면에서 반사된 후 편광 프리즘을 통해 하나의 이미지로 합성되어 스크린에 확대 투사되는 방식이다.

디엘피 프로젝션 방식은 미국의 티아이(TI, Texas Instrument) 사에서 개발한 디엠디(DMD, Digital Mirror Device) 칩을 이용한 것으로, 램프에서 발생한 빛이 컬러 휠을 통과한 후 디엠디 칩에 반사되어 확대 투사되는 방식이다. 디엠디 칩은 미세구동거울이 초당 수천 번 이상 스위칭하여 빛을 선택적으로 반사시키는 반도체 광스위치로서 SRAM(Ststic Random Access Momory)의 단위셀 마다 형성된 16μm크기의 각 알루미늄합금 미세거울이 온/오프 상태마다 ±10°의 경사를 갖는다.

이와 같은 영상투사장치는 빛을 이용하기 때문에 일반적인 전자기기에 비해 많은 열을 방출하게 되는데, 발생한 열을 효율적으로 배출하지 못하여 내부의 온도가 높아질 경우 영상투사장치 내의 회로부품의 기능 저하 및 오작동 등 작동불량을 초래할 수 있다.

특히, 디엠디 칩 등과 같이 광원부에서 조사된 빛을 이용하여 영상을 생성하는 소자(이하 '영상소자')는 광원에서 발생되는 빛을 지속적으로 반사하거나 통과시키기 때문에 온도가 상승하는데, 상기 영상소자는 열에 매우 취약하여 특정한 부분의 온도를 일정온도(디엠디 칩의 경우 동작신뢰성이 확보되는 온도스펙을 65°C 이하로 규정하고 있음) 이하로 유지하여야 하는 한계가 있다.

이와 같은 영상투사장치는 그 특성상 빛이 통과하는 경로에 다른 구성이 간섭되도록 설치할 수 없으므로, 열을 흡수하는 방열부재가 송풍팬과 함께 영상소자의 일면에 구비되어 단일 방향으로만 열을 흡수한다.

그러나, 방열부재가 영상소자의 배면에 구비될 경우 영상소자의 전면을 냉각시킬 수 없으므로 영상소자 전체의 온도를 균일하게 낮추기 어려워 영상소자의 전면이 배면보다 항상 높은 온도로 유지되는 문제점이 있었다.

특히, 영상소자의 전방에는 빛과 함께 열을 방출하는 광원부가 위치하여 영상소자의 일측이 타측보다 더 과열되는 양상이 일어나는데, 일반적인 방열부재와 송풍팬으로는 상대적으로 더 과열되는 부분을 냉각시키기 위한 구조를 형성하기 어렵다.

따라서, 영상소자의 전면 온도를 일정온도까지 낮추기 위해서는 송풍팬의 풍량을 늘려야하는데, 풍량이 많아질수록 소음도 같이 증가하게 되고, 풍량을 늘리더라도 영상소자의 배면 온도가 크게 낮아짐에 비해 영상소자의 전면 온도 변화는 미비하여 냉각효율이 낮은 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 영상소자의 전방에서 발생하는 열을 흡수하여 영상소자를 입체적으로 냉각할 수 있는 영상투사장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 영상소자의 온도를 거의 균일하게 낮출 수 있는 영상투사장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 일 실시예와 관련된 영상 투사 장치는 광원부; 상기 광원부로부터 조사된 광을 이용하여 영상을 생성하는 영상소자; 상기 광원부로부터 조사된 빛을 반사시켜 상기 영상소자로 집광시키기 위한 비구면 거울; 상기 영상소자의 배면에 구비되어 상기 영상소자에서 발생하는 열을 방출하는 방열부재; 상기 영상소자의 전방에 위치되도록 상기 광원부와 영상소자 사이의 공간에 배치되는 흡열부재; 및 열전달이 가능하도록 상기 방열부재와 상기 흡열부재를 연결시키며, 내부에 작동 유체가 채워진 적어도 하나 이상의 파이프를 포함한다.

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본 발명에 의하면, 방열부재에 열전달 가능하게 연결된 흡열부재가 가장 열이 많이 발생하는 영상소자의 전면부를 간접적으로 냉각하여 영상소자의 동작가능한 온도를 유지하므로 영상소자의 동작신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 서로 열전달 가능하게 연결된 방열부재 및 흡열부재가 각각 영상소자의 후방과 전방을 입체 냉각시키므로, 하나의 송풍팬으로 영상 소자의 온도분포를 균일하게 유지할 수 있어 영상소자의 내구성이 향상되는 효과가 있다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 영상투사장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에는 일반적인 영상소자의 전면과 배면 구성을 각각 보인 사시도 및 저면도가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 영상소자(10)는 광원부로부터 조사된 빛을 이용하여 영상을 생성하는 역할을 한다. 광원부는 자체적으로 빛을 생성하거나 빛을 반사하는 구성을 말한다.

상기 영상소자(10)는 디엘피 프로젝션 방식, 엘씨디 프로젝션 방식 또는 엘코스 프로젝션 방식 등에 사용되어 입력신호에 따른 영상을 생성하는 소자를 포괄적으로 지칭하며, 본 실시예에서는 디엘피(DLP) 프로젝션 방식에서 사용되는 디엠디(DMD) 칩을 예로 들어 설명한다. 디엠디 칩은 메모리 정전계 작용에 의해 작동하는 수많은 미세구동거울이 광원부로부터 조사된 빛을 선택적으로 반사하여 영상을 생성한다.

상기 영상소자(10)는 빛을 합성하여 영상을 생성하므로 자체적인 작동을 위해 발생한 열 이외에도 빛에 의한 열이 추가로 발생하게 된다. 이와 같이 지속적으로 발생하는 열은 상기 영상소자(10)를 손상시킬 수 있으므로 별도의 냉각수단을 구비하여 상기 영상소자(10)의 온도를 일정온도 이하로 유지해야 한다.

예를 들어, 디엠디 칩의 경우 동작신뢰성이 확보되는 온도를 65°C 이하로 규정하여 일정한 부분의 온도가 규정온도(온도 스펙) 이하로 유지되어야 한다.

따라서, 상기 영상소자(10)의 전면과 배면 온도를 규정온도보다 낮게 유지하여야 하는데, 상기 영상소자(10)의 온도를 측정하기 위한 부분을 측정부(12)라고 정의한다. 상기 측정부(12)는 상기 영상소자(10)의 전면 양측에 각각 위치하는 제1측정부(14) 및 제2측정부(16)와, 상기 영상소자(10)의 배면에 위치하는 제3측정부(18)로 구분할 수 있다.

참고로, 상기 측정부(12)의 위치는 디엠디 칩을 제조하는 티아이(TI, Texas Instrument) 사가 디엠디 칩의 동작신뢰성 확보를 위해 특정한 부분이다.

일반적으로 상기 영상소자(10)의 배면에는 냉각수단이 구비되므로 상기 제3측정부(18)의 온도는 규정온도 이하로 유지하기 용이하나, 상기 영상소자(10)의 전면은 빛이 조사되어 별도의 냉각수단을 구비하기 어려우므로 제1측정부(14) 및 제2측정부(16)의 온도가 제3측정부(18)의 온도에 비해 상당히 높다.

또한, 상기 영상소자(10)의 전면에 위치한 제1측정부(14) 및 제2측정부(16) 중에서도 광원부에 인접하게 위치하는 제1측정부(14)는 상기 영상소자(10)에서 열이 가장 많이 발생하여 상기 제3측정부(18)와 온도편차가 가장 크게 형성되는 부분이다.

전술한 바와 같이, 상기 영상소자(10)의 동작신뢰성을 확보하기 위하여 상기 측정부(12)의 온도를 낮추는 것이 필수적이며, 특히, 상기 제1측정부(14) 및 제2측정부(16)의 온도를 규정온도로 유지하는 것이 중요하다.

이하에서는 영상소자의 동작신뢰성을 확보하기 위한 영상소자의 냉각구조를 설명한다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 영상투사장치의 바람직한 실시예의 요부구성을 서로 다른 방향에서 보인 사시도가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 영상투사장치는 빛으로부터 화상을 형성하는 영상소자(10)와, 빛을 조사하는 광원부(30)와, 영상을 스크린에 투사하는 투사렌즈어셈블리(60)와, 상기 영상소자(10)를 냉각시키는 방열부재(70) 및 열전달부재(80)를 포함하여 구성된다.

상기 광원부(30)는 전원을 공급받아 빛을 발생시키는 램프 또는 엘이디(LED, Light Emitting Doide) 등을 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 램프를 사용하여 빛을 발생시키는 램프어셈블리(32)를 예로 들어 설명한다.

상기 램프어셈블리(32)는 빛(백색광)을 방출하는 램프(미도시)와, 상기 램프를 보호하는 램프케이스를 포함하여 구성된다. 상기 램프어셈블리(32)에는 램프에서 방출되는 빛을 집광하는 반사경이 구비될 수 있다.

상기 램프케이스에는 상기 램프에서 발생되는 열을 냉각시키기 위한 송풍팬(미도시)과 덕트(미도시)가 구비될 수 있다. 상기 송풍팬과 덕트는 상기 램프어셈블리(32)를 통과한 공기가 외부로 배출되도록 안내하는 역할을 한다.

그리고, 상기 램프어셈블리(32)에서 빛이 조사되는 방향에는 컬러휠어셈블리(40)가 구비된다. 상기 컬러휠어셈블리(40)는 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)으로 구획되어 고속으로 회전하는 컬러휠(42)과, 상기 컬러휠(42)을 구동 하는 모터(미도시)를 포함하여 구성된다.

상기 컬러휠어셈블리(40)에는 상기 모터를 냉각하기 위한 방열핀 및 송풍팬 등이 구비될 수 있다. 또한, 상기 램프어셈블리(32)와 상기 컬러휠어셈블리(40) 사이에는 상기 램프에서 출력된 빛에서 자외선을 제거하기 위한 자외선 차단 필터가 구비될 수 있다.

상기 컬러휠(42)은 소정의 직경을 가지는 디스크 형상으로 형성되고, 상기 디스크는 적색, 녹색, 청색 등으로 구획되어 있다. 따라서, 상기 반사경에 의하여 반사되는 무편광은 집광되는 순간에 위치되는 컬러휠(42)의 색깔에 의하여 적색, 청석, 녹색 중 어느 한 색을 띄게 된다.

상기 램프의 반사경에 의하여 상기 램프어셈블리에서 방출되는 빛은 상기 컬러휠의 표면에 집광된다. 그리고, 상기 컬러휠에 집광되는 빛은 상기 컬러휠을 통과하면서 적색, 청색, 녹색 중 어느 한가지 색을 띠게 된다.

또한, 상기 컬러휠어셈블리(40)에서 빛이 진행되는 방향에는 라이트터널어셈블리(44)가 구비된다. 상기 라이트터널어셈블리(44)는 로드 렌즈(Rod Lens)라고도 하며, 상기 컬러휠(42)을 통과한 유색광을 균일하게 만들어주는 기능을 한다.

상기 라이트터널어셈블리(44)를 구성하는 라이트터널은 가늘고 긴 직사각형 형상의 막대 거울 4개가 서로 마주보도록 접합되어 이루어진다. 상기 라이트터널은 상기 컬러휠어셈블리(40)를 통과하면서 적색, 녹색, 청색으로 분리된 빛을 난반사시켜 밝기 분포를 균일하게 만드는 역할을 한다.

상기 라이트터널어셈블리(44)에서 빛이 진행되는 방향에는 조명렌즈(46)가 구비된다. 상기 조명렌즈(46)는 상기 라이트터널어셈블리(44)를 통과한 빛을 집광시키는 역할을 한다.

상기 조명렌즈(46)에서 모아진 빛은 거울(50)과 비구면거울(52)(도 4 참조) 등에 의해 반사되어 상기 영상소자(10)를 향해 조사된다. 상기 영상소자(10)는 내부의 광학 시스템을 스위칭시켜 외부입력에 따른 영상신호를 빛에 의한 영상으로 구현한다.

상기 영상소자(10)에서 반사된 빛이 진행하는 경로에는 투사렌즈어셈블리(60)가 구비된다. 상기 투사렌즈어셈블리(60)는 상기 영상소자(10)에서 제공되는 영상을 스크린에 확대 투사하는 역할을 한다. 상기 투사렌즈어셈블리(60)는 빛을 모으거나 발산시켜 광학적 상을 맺게 하기 위한 볼록렌즈와 오목렌즈 등을 조합하여 구성된다.

그리고, 상기 영상소자(10)에는 방열부재(70)가 구비된다. 상기 방열부재(70)는 상기 영상소자(10)의 배면에 밀착되어 상기 영상소자(10)를 냉각시키는 역할을 한다. 상기 방열부재(70)는 알루미늄과 같이 열전도율이 높은 금속 재질로 형성됨이 바람직하다. 상기 방열부재(70)의 배면에는 공기를 유동시키는 송풍팬(미도시)이 구비되어 상기 방열부재(70)를 냉각시킨다.

상기 방열부재(70)는 방열판(72)과 복수 개의 방열핀(74)을 포함하여 구성된다. 상기 방열판(72)은 상기 영상소자(10)에서 발생하는 열의 방열면적을 확장시키는 역할을 한다. 상기 방열판(72)은 상기 영상소자(10)의 배면에 구비되어 주로 상기 영상소자(10)의 배면에서 발생하는 열을 외부로 방출한다.

상기 방열핀(74)은 상기 방열판(72)에 직교하는 방향으로 돌출되되 소정간격 이격되도록 구비되어 공기의 유동경로를 형성하는 역할을 한다. 즉, 상기 송풍팬에 의해 유동되는 공기는 상기 방열핀(74) 사이를 통과하며 열을 흡수한다.

한편, 상기 방열부재(70)에는 열전달부재(80)가 구비된다. 상기 열전달부재(80)는 상기 영상소자(10)의 전방에 발생하는 열을 흡수하는 역할을 한다. 상기 열전달부재(80)는 구리, 스테인리스, 티타늄, 알루미늄 등 열전도성이 좋은 재질로 이루어진다.

상기 열전달부재(80)는 적어도 하나 이상의 파이프(82)와 흡열부재(90)를 포함하여 구성된다. 상기 파이프(82)는 에너지 회수를 위한 히트파이프로서, 상기 방열부재(70)에 열전달 가능하게 연결된다. 상기 파이프(82)는 상기 방열부재(70)와 상기 흡열부재(90) 사이에서 열을 전달하는 역할을 한다.

상기 파이프(82)의 내부는 열을 수송하는데 필요한 액상의 작동유체로 충전되어 있다. 상기 파이프(82)의 내부에 충전된 작동유체는 상기 방열부재(70)와 상기 흡열부재(90) 사이에서 열을 전달한다.

상기 작동유체는 물, 에탄올, 아세톤, 암모니아, 프레온 등이 사용될 수 있다. 상기 파이프(82)의 양단은 서로 다른 높이에 위치하여 상기 작동유체의 온도에 따른 대류를 통해 열을 전달할 수 있도록 구비된다.

작동유체는 온도에 따라 비체적이 변화하므로 고온의 작동유체가 상승하고 저온의 작동유체가 하강하므로, 상기 파이프(82)의 양단이 서로 다른 높이에 위치하면 상기 파이프(82)의 양단이 동일한 높이에 위치한 것보다 작동유체의 순환이 용이하게 이루어진다.

또한, 상기 파이프(82)는 그 내면에 다공성물질이 마련된 진공밀폐관이 사용될 수도 있다. 이때, 상기 파이프(82)의 내벽에는 금속망 등 다공성물질로 제작된 두께 1-2mm의 엷은 층(윅(wick) 또는 심지)이 구비된다.

상기 파이프(82)는, 그 길이방향으로 작동유체가 열원의 열 에너지를 받아 증발하는 증발부(흡열부재 측), 작동유체의 통로를 구성하며 외부와 열교환이 없는 단열부, 증기인 작동유체를 응축시켜 열 에너지를 방출하는 응축부(방열부재 측)를 포함하여 구성된다.

상기 파이프(82)의 작동유체는 상기 흡열부재(90) 측의 열을 흡수하여 기화되고, 상기 방열부재(70) 측에서는 기화된 작동유체가 응축되어 열을 전달할 수 있다. 상기 방열부재(70) 측에서 응축된 작동유체는 상기 다공성물질의 계면에서 생성되는 모세압 차이에 의해 다시 상기 흡열부재(90)로 돌아가게 되는 방식으로 순환될 수 있다.

상기 흡열부재(90)는 상기 영상소자(10)의 전방에 위치하여 상기 파이프(82)에 열전달 가능하게 구비된다. 즉, 상기 흡열부재(90)는 상기 영상소자(10)의 전방에서 발생하는 열을 흡수하여 상기 영상소자(10)의 전방 온도를 낮추는 역할을 한다.

상기 흡열부재(90)는 상기 영상소자(10)보다 상기 광원부(30)에 인접하게 구비되어 상기 영상소자(10)의 전방에서 발생하는 열을 흡수하는 제1흡열부재(92)와 상기 제1흡열부재(92)와 상기 방열부재(70) 사이에 구비되어 열을 전달하는 제2흡 열부재(94)를 포함하여 구성된다. 상기 제1흡열부재(92) 및 상기 제2흡열부재(94)는 상기 영상소자(10)와 영상이 투사되는 투사렌즈어셈블리(60) 사이에 위치된다.

상기 제1흡열부재(92)는 상기 영상소자(10)에서 가장 많은 열이 발생하는 상기 제1측정부(14)에 인접하게 구비되어 상기 제1측정부(14)에서 발생하는 열을 가장 많이 흡수하게 되고, 상기 제2흡열부재(94)는 상기 영상소자(10)의 제2측정부(16)에 인접하게 구비되어 상기 제2측정부(16)에서 발생하는 열을 가장 많이 흡수하게 된다.

그리고, 상기 파이프(82)는 상기 제1흡열부재(92) 및 제2흡열부재(94)에서 흡수된 열을 상기 방열부재(70)로 전달한다. 상기 파이프(82)는 상기 방열부재(70)와 상기 제2흡열부재(94)를 연결하는 제1파이프(84)와, 상기 제1파이프(84)와 분리된 상태로 상기 제2흡열부재(94)와 상기 제1흡열부재(92)를 연결하는 제2파이프(86)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 제1흡열부재(92)와 상기 제2흡열부재(94), 그리고 상기 제2흡열부재(94)와 상기 방열부재(70)는 그 내부에 열을 전달하는 작동유체가 채워진 파이프(82)에 의해 서로 연결된다. 상기 제1흡열부재(92), 상기 제2흡열부재(94) 및 상기 방열부재(70)에 연결된 파이프(82)의 일단은 서로 다른 높이에 위치된다.

상기 제1파이프(84)는 상기 광원부(30)에서 가장 먼 상기 방열부재(70)의 일측에 구비되어 상기 제2흡열부재(94)까지 경사지게 연장되고, 상기 제2파이프(86)는 상기 방열부재(70)의 타측을 향하도록 연장되어 상기 제1흡열부재(92)에 연결된다.

도 5에는 본 발명의 실시예에서 케이스가 장착된 상태를 보인 사시도가 도시되어 있다.

이 도면에 도시된 바에 따르면, 상기 영상소자(10)가 구비되어 영상을 합성하는 합성계는 케이스(98)에 의해 구획된다. 상기 케이스(98)는 열전도율이 좋은 재질로 이루어지고, 상기 흡열부재(90)는 상기 케이스(98)에 장착되어 열을 흡수한다.

즉, 상기 제1흡열부재(92)는 상기 광원부(30)에 가장 인접한 상기 케이스(98)의 측면에 구비되어 상기 영상소자(10)의 전방에서 발생하는 열을 흡수한다. 그리고, 상기 제2흡열부재(94)는 상기 제1흡열부재(92)와 상기 방열부재(70) 사이에서 상기 케이스(98)의 상면에 구비되어 열을 흡수한다.

따라서, 상기 제1흡열부재(92), 상기 제2흡열부재(94) 및 상기 파이프(82)는 상기 영상소자(10)가 구비되어 영상을 합성하는 합성계를 감싸도록 구비되어 상기 영상소자(10)의 전방을 냉각시킨다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 영상투사장치의 작용을 상세히 설명한다.

먼저, 영상출력과정에 대하여 설명하면, 상기 광원부(30)에 전원이 인가되어 백생광이 방출된다. 상기 광원부(30)에서 방출된 백생광은 상기 컬러휠어셈블리(40)에 집광되어 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 색깔을 가지게 된다. 이때, 상기 컬러휠어셈블리(40)의 전방에는 자외선 차단필터가 장착되어 시스템에서 필요로 하는 가시광선만이 출력되도록 함으로써 자외선에 의해 다른 부품이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 컬러휠어셈블리(40)를 통과한 빛은 상기 라이트터널어셈블리(44)를 통과하면서 균일하게 된 다음 상기 조명렌즈(46)로 입사된다. 그리고, 상기 조명렌즈(46)를 통과한 빛은 상기 거울(50) 및 비구면거울(52)에 의해 반사되어 상기 영상소자(10)에 집광된다.

상기 영상소자(10)는 조사된 빛을 반사하고, 상기 영상소자(10)에서 반사되어 합성된 영상은 상기 투사렌즈어셈블리(60)를 통해 스크린에 확대 투사되어 화면을 표시한다.

이와 같이 상기 영상소자(10)가 영상을 합성하는 과정에서 열이 발생하면 상기 영상소자(10)의 배면에 구비된 상기 방열부재(70)가 상기 영상소자(10)의 배면 측 열을 흡수하여 외부로 방출하게 된다.

그리고, 상기 영상소자(10)의 전방에 구비된 상기 제1흡열부재(92) 및 제2흡열부재(94)는 상기 영상소자(10)의 전방에 발생하는 열을 흡수한 후 상기 파이프(82)를 통해 상기 방열부재(70)에 열을 전달하게 된다. 또한, 양단의 높이가 서로 다르게 구비된 상기 파이프(82)의 내부에는 비체적 변화에 따른 작동유체의 순환이 자연적으로 이루어져 고온부와 저온부의 열교환이 효율적으로 이루어지게 된다.

이를 보다 상세하게 설명하면, 상기 제1흡열부재(92)는 상기 광원부(30)에 가장 가깝게 구비되어 가장 많은 열이 발생하는 상기 영상소자(10)의 제1측정부(14)를 냉각시키고, 상기 제2흡열부재(94)는 상기 영상소자(10)의 제2측정부(16) 를 냉각시킨 후 상기 영상소자(10)의 제3측정부(18)를 냉각시키는 상기 방열부재(70)와 열교환하여 상기 영상소자(10)의 전방과 후방 온도 편차를 줄일 수 있다.

즉, 상기 방열부재(70)는 상기 영상소자(10)의 배면을 냉각시키고, 상기 흡열부재(90)는 상기 영상소자(10)의 전방을 냉각시킬 수 있어, 하나의 송풍팬으로 상기 영상소자(10)를 다양한 방향에서 냉각시킬 수 있고, 상기 영상소자(10)의 전방과 후방의 온도 편차를 줄일 수 있다.

따라서, 상기 영상소자(10)에서 온도가 가장 높은 부분(제1측정부)을 간접적으로 냉각시키기 위하여 온도가 가장 낮은 부분(제3측정부)에 구비되는 송풍팬의 풍량을 늘려 불필요한 소음을 증가시킬 필요가 없다.

또한, 작동유체가 내부에 채워진 파이프(82)에 의해 상기 방열부재(70)에 연결된 흡열부재(90)를 열이 많이 발생하는 영역에 위치시킬 수 있어, 하나의 송풍팬을 사용하여 여러 방향의 입체 냉각이 가능하므로 송풍팬의 냉각효율을 최대한 이끌어 낼 수 있다.

도 6에는 일반적인 방열구조에서 측정된 영상소자의 온도 상태를 보인 그래프가 도시되어 있고, 도 7에는 본 발명의 실시예가 적용된 방열구조에서 측정된 영상소자의 온도 상태를 보인 그래프가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 상기 열전달부재(80)가 상기 영상소자(10)의 전방에 배치된 후, 상기 제1측정부(14)의 온도는 57°C 에서 51°C, 제2측정부(16)의 온도는 50°C에서 45°C, 제3측정부(18)의 온도는 43°C에서 40°C로 낮아지는 효과를 확인할 수 있다.

또한, 상기 영상소자(10)의 온도차(제1측정부-제3측정부)는 14°C에서 11°C로 낮아져서 상기 영상소자(10)의 온도편차가 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 상기 열전달부재(80)에 의해 상기 영상소자(10) 전체의 온도가 낮아짐과 동시에 온도 편차가 줄어들어 상기 영상소자(10)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도 1 및 도 2는 일반적인 영상소자의 전면과 배면 구성을 각각 보인 사시도 및 저면도.

도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 영상투사장치의 바람직한 실시예의 요부구성을 서로 다른 방향에서 보인 사시도.

도 5는 본 발명의 실시예에서 케이스가 장착된 상태를 보인 사시도.

도 6는 일반적인 방열구조에서 측정된 영상소자의 온도 상태를 보인 그래프.

도 7은 본 발명의 실시예가 적용된 방열구조에서 측정된 영상소자의 온도 상태를 보인 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 영상소자 12: 측정부

14: 제1측정부 16: 제2측정부

18: 제3측정부 30: 광원부

32: 램프어셈블리 40: 컬러휠어셈블리

44: 라이트터널어셈블리 46: 조명렌즈

50: 거울 52: 비구면거울

60: 투사렌즈어셈블리 70: 방열부재

72: 방열판 74: 방열핀

80: 열전달부재 82: 파이프

84: 제1파이프 86: 제2파이프

90: 흡열부재 92: 제1흡열부재

94: 제2흡열부재 98: 케이스

Claims

광원부;

상기 광원부로부터 조사된 광을 이용하여 영상을 생성하는 영상소자;

상기 광원부로부터 조사된 빛을 반사시켜 상기 영상소자로 집광시키기 위한 비구면 거울;

상기 영상소자의 배면에 구비되어 상기 영상소자에서 발생하는 열을 방출하는 방열부재;

상기 영상소자의 전방에 위치되도록 상기 광원부와 영상소자 사이의 공간에 배치되는 흡열부재; 및

열전달이 가능하도록 상기 방열부재와 상기 흡열부재를 연결시키며, 내부에 작동 유체가 채워진 적어도 하나 이상의 파이프를 포함하는 영상 투사 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 파이프의 양단은 서로 다른 높이에 위치하여 상기 작동유체의 온도에 따른 대류를 통해 열을 전달함을 특징으로 하는 영상투사장치.
제 3 항에 있어서, 흡열부재는,

영상소자보다 광원부에 인접하게 구비되어 상기 영상소자의 전방에서 발생하는 열을 흡수하는 제1흡열부재와;

상기 제1흡열부재와 상기 방열부재 사이에 구비되어 열을 전달하는 제2흡열부재를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 영상투사장치.
제 4 항에 있어서, 파이프는,

상기 방열부재와 상기 제2흡열부재를 연결하는 제1파이프와;

상기 제1파이프와 분리된 상태로 상기 제2흡열부재와 상기 제1흡열부재를 연결하는 제2파이프를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 영상투사장치.
제 5 항에 있어서,

상기 제1파이프는 광원부에서 가장 먼 상기 방열부재의 일측에 구비되어 상기 제2흡열부재까지 경사지게 연장되고, 상기 제2파이프는 상기 방열부재의 타측을 향하도록 연장되어 상기 제1흡열부재에 연결됨을 특징으로 하는 영상투사장치.
제 6 항에 있어서,

상기 제1흡열부재 및 상기 제2흡열부재는 영상소자와 영상이 투사되는 투사렌즈어셈블리 사이에 위치됨을 특징으로 하는 영상투사장치.
제 7 항에 있어서,

상기 제1흡열부재, 상기 제2흡열부재 및 파이프는 상기 영상소자가 구비되어 영상을 합성하는 합성계를 감싸도록 구비됨을 특징으로 하는 영상투사장치.
제 3 항에 있어서,

상기 파이프는 그 내면에 다공성물질이 마련된 진공밀폐관으로 구성됨을 특징으로 하는 영상투사장치.
제 9 항에 있어서,

상기 파이프는,

그 길이방향으로 작동유체가 열원의 열 에너지를 받아 증발하는 증발부,

작동유체의 통로를 구성하며 외부와 열교환이 없는 단열부,

증기인 작동유체를 응축시켜 열 에너지를 방출하는 응축부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 영상투사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 영상소자가 구비되어 영상을 합성하는 합성계를 구획하고, 상기 흡열부재가 밀착되어 열이 전달되는 케이스를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 영상투사장치.
제 11 항에 있어서, 흡열부재는,

광원부에 가장 인접한 케이스의 측면에 구비되어 상기 영상소자의 전방에서 발생하는 열을 흡수하는 제1흡열부재와;

상기 제1흡열부재와 방열부재 사이에 구비되고 상기 케이스의 상면에 구비되어 열을 전달하는 제2흡열부재를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 영상투사장치.
제 12 항에 있어서,

상기 제1흡열부재와 상기 제2흡열부재, 그리고 상기 제2흡열부재와 상기 방열부재는 그 내부에 열을 전달하는 작동유체가 채워진 파이프에 의해 서로 연결됨을 특징으로 하는 영상투사장치.
제 13 항에 있어서,

상기 제1흡열부재, 상기 제2흡열부재 및 상기 방열부재에 연결된 파이프의 일단은 서로 다른 높이에 위치됨을 특징으로 하는 영상투사장치.
제 14 항에 있어서,

상기 제1흡열부재 및 상기 제2흡열부재는 영상소자와 영상이 투사되는 투사렌즈어셈블리 사이에 위치되고, 상기 제1흡열부재, 상기 제2흡열부재 및 상기 파이프는 영상을 합성하는 합성계를 감싸도록 구비됨을 특징으로 하는 영상투사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 방열부재에 구비되어 공기를 유동시키는 송풍팬을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 영상투사장치.