專利名稱：圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)多個(gè)固體光源向圖像顯示元件照射光而進(jìn)行圖像顯示的圖像顯示裝置，尤其涉及為了多個(gè)固體光源的冷卻而具備使用了電熱元件的冷卻裝置的圖像顯示裝置。
背景技術(shù)：
以往，作為圖像顯示裝置的光源，使用冷陰極管、高壓汞燈等白色光源。在液晶顯示器等的直視方式中，向紅、綠、藍(lán)色信號(hào)用的液晶元件引導(dǎo)各色光，該各色光通過(guò)使用了對(duì)不需要的波長(zhǎng)的光進(jìn)行吸收的材料的濾色器從光源的白色光中進(jìn)行了波長(zhǎng)選擇。
并且，在投影機(jī)等投射型圖像顯示裝置中，通過(guò)利用了薄膜技術(shù)的具有波長(zhǎng)選擇功能的二向色鏡或二向性濾光器，將白色光分離為紅、綠、藍(lán)的各色光，并由液晶面板或鏡器件進(jìn)行調(diào)制，并進(jìn)行圖像顯示。
在如上所述的光源中，當(dāng)要提高各色光的色彩再現(xiàn)性時(shí)，對(duì)各色光可使用的波段變窄，結(jié)果光利用率大幅下降。并且，尤其在高壓汞燈的情況下，還存在壽命為較短的數(shù)千小時(shí)、并且可能破裂等維持管理上的問(wèn)題。
因此，近年來(lái)，將作為固體光源的發(fā)光二極管(以下稱為L(zhǎng)ED)用作紅、綠、藍(lán)的單色光源的液晶電視機(jī)和投影機(jī)等逐漸實(shí)用化。LED的光輸出不能說(shuō)足夠，但各色光的色度實(shí)現(xiàn)了接近以往產(chǎn)品的水平。
另一方面，在使用LED時(shí)存在如下的問(wèn)題。高亮度的LED的發(fā)熱量較大，而為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命，必須有高性能的冷卻裝置。并且，在紅、綠、藍(lán)色光的LED之中，紅色光LED與綠、藍(lán)色光LED相比，相對(duì)于接點(diǎn)(-卞乂夕、乂3 y)的溫度變化的光轉(zhuǎn)換效率、發(fā)光光譜的變化程度不同。
圖6表示LUMILEDS公司公開(kāi)的紅、綠、藍(lán)色光的LED的特性。該特性示出各LED為，相對(duì)于接點(diǎn)溫度的變化，光轉(zhuǎn)換效率都變化。并且，根據(jù)該特性可知，與綠、藍(lán)時(shí)的變化相比，紅的變化量較大。這意味著熱量改變，則每色光的輸出也較大地變化而發(fā)生顏色變化，無(wú)法再現(xiàn)想 要的顏色。
為此，在專利文獻(xiàn)1中，如圖7所示，公開(kāi)了作為L(zhǎng)ED60的冷卻機(jī)構(gòu)、 使用作為電熱元件的珀耳帖元件的發(fā)明。珀耳帖元件為，通過(guò)在2個(gè)熱電 子材料(鉍、碲)的接合部流過(guò)電流，由此進(jìn)行發(fā)熱、吸熱。圖7的珀耳帖元 件具有的構(gòu)成為通過(guò)銅電極63、 64來(lái)接合N型和P型的熱電半導(dǎo)體61、 62，并在其外側(cè)配置導(dǎo)熱性較好的電絕緣體即陶瓷65、 66。在陶瓷65側(cè)接 合作為被冷卻物的LED60,在陶瓷66側(cè)接合用于散熱的散熱器67。
如果使用該珀耳帖元件適當(dāng)進(jìn)行電流控制，則可以對(duì)與珀耳帖元件連 接的LED進(jìn)行冷卻、或保持為一定的溫度。能夠通過(guò)增多上述電熱半導(dǎo)體 的對(duì)的數(shù)量、或加大元件本身，來(lái)增大珀耳帖元件能夠處理的功率。
專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2005-121890號(hào)公報(bào)
但是，在對(duì)紅、綠、藍(lán)色光的LED都配置珀耳帖元件，并進(jìn)行共通的 控制時(shí)，不能夠進(jìn)行最佳的溫度控制。即，在該情況下，根據(jù)圖6的特性 也可知那樣，由于與顏色變化量較大的紅色光LED相對(duì)應(yīng)地進(jìn)行控制，所 以對(duì)于發(fā)熱量較大的綠色光LED變得冷卻不充分。并且，藍(lán)色光LED的溫 度的影響較少、且發(fā)熱量也不像綠色光LED那么大，所以為了對(duì)藍(lán)色光LED 無(wú)用的冷卻，而使裝置大型化，并產(chǎn)生功率損耗。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到以上情況，本發(fā)明的目的在于，提供一種具備固體光源的冷卻 裝置的圖像顯示裝置，抑制發(fā)出不同顏色光的多個(gè)固體光源的大型化和功 率損耗，并能夠進(jìn)行使用了珀耳帖元件的高效的溫度控制。
本發(fā)明的圖像顯示裝置為，作為基本構(gòu)成，具備多個(gè)固體光源，至 少分別放射紅、綠、藍(lán)色光；照明光學(xué)系統(tǒng)，引導(dǎo)來(lái)自上述多個(gè)固體光源 的光；以及圖像顯示元件，根據(jù)影像信號(hào)對(duì)由上述照明光學(xué)系統(tǒng)引導(dǎo)的來(lái) 自上述多個(gè)固體光源的光進(jìn)行調(diào)制。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明第一構(gòu)成的圖像顯示裝置為，在上述基本 構(gòu)成的基礎(chǔ)上，具備對(duì)于上述多個(gè)固體光源的每個(gè)、在它們的背面上分別經(jīng)由導(dǎo)熱部件而連接的多個(gè)冷卻裝置；上述多個(gè)冷卻裝置之中、僅與紅色 光的上述固體光源連接的上述冷卻裝置，使用能夠進(jìn)行加熱以及吸熱控制 的電熱元件而構(gòu)成。
本發(fā)明第二構(gòu)成的圖像顯示裝置為，在上述基本構(gòu)成的基礎(chǔ)上，具備 對(duì)于上述多個(gè)固體光源的每個(gè)、在它們的背面上分別經(jīng)由導(dǎo)熱部件而連接 的多個(gè)冷卻裝置；至少與紅色光的上述固體光源連接的上述冷卻裝置，使 用能夠進(jìn)行加熱以及吸熱控制的第一電熱元件而構(gòu)成；與綠色光的上述固 體光源連接的冷卻裝置，使用能夠進(jìn)行比上述第一電熱元件更大容量的吸 熱控制的第二電熱元件而構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種圖像顯示裝置，對(duì)于發(fā)出不同顏色光的多 個(gè)固體光源，設(shè)置能夠進(jìn)行適當(dāng)使用電熱元件的高效的溫度控制的冷卻系 統(tǒng)，并抑制了大型化和功率損耗。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的圖像顯示裝置的構(gòu)成的俯視圖。 圖2是表示該圖像顯示裝置的LED接點(diǎn)的溫度控制的狀態(tài)的圖。 圖3是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的圖像顯示裝置的其他構(gòu)成的俯視圖。 圖4是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的圖像顯示裝置的構(gòu)成的俯視圖。 圖5是表示該圖像顯示裝置的LED接點(diǎn)的溫度控制的狀態(tài)的圖。 圖6是表示LED的接點(diǎn)溫度與發(fā)光效率的關(guān)系的圖。 圖7是表示現(xiàn)有例的利用了珀耳帖元件的LED冷卻的構(gòu)成的圖。
符號(hào)的說(shuō)明
1R、 31R紅色光LED模塊 1G、 31G綠色光LED模塊 1B、 31B藍(lán)色光LED模塊 2R 紅色用照明光學(xué)系統(tǒng) 2G 綠色用照明光學(xué)系統(tǒng) 2B 藍(lán)色用照明光學(xué)系統(tǒng) 3光調(diào)制器4菲涅耳透鏡
5 濾色器
6入射側(cè)偏振片 7液晶面板 8出射側(cè)偏振片 9擴(kuò)散層 10 前面板
11R、 41R 紅色用擴(kuò)展器 11G、 41G綠色用擴(kuò)展器 11B、 41B 藍(lán)色用擴(kuò)展器
12、42紅色用珀耳帖模塊
13、19、 21、 44、 53、 67散熱片(匕一卜、乂乂夕)
14、18、 20、 45、 52、 54散熱風(fēng)扇
15、47受熱部
16、48泵
17、49散熱器
32紅色反射二向色鏡
33聚光光學(xué)系統(tǒng)
34藍(lán)色反射二向色鏡
35積分棒
36照明光學(xué)系統(tǒng)
37平面鏡
38凹面鏡
39DMD
40投射透鏡
43溫度傳感器
46綠色用珀耳帖模塊
50配管
51制冷劑
60LED61 N型熱電半導(dǎo)體
62 P型熱電半導(dǎo)體 63、 64銅電極
65、 66 陶瓷
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的圖像顯示裝置，能夠以上述構(gòu)成為基本而采用以下的形式。
艮口，在上述第一或第二構(gòu)成的圖像顯示裝置中，能夠構(gòu)成為具備配 置在上述固體光源附近的溫度傳感器，根據(jù)由上述溫度傳感器檢測(cè)的溫度， 以將上述紅色光的固體光源的接點(diǎn)溫度維持為一定溫度的方式進(jìn)行控制。
并且，能夠構(gòu)成為，混雜存在有具備與上述導(dǎo)熱部件連接的散熱片 的上述冷卻裝置；和具備經(jīng)由上述電熱元件與上述導(dǎo)熱部件連接的散熱片 的上述冷卻裝置。
或者，至少一個(gè)上述冷卻裝置能夠構(gòu)成為，具備與上述導(dǎo)熱部件連 接的受熱部；與上述受熱部連接的配管；與上述配管連接的泵；由上述泵 驅(qū)動(dòng)而在上述配管內(nèi)循環(huán)的制冷劑；以及設(shè)置在上述配管的管路上的散熱 器；上述制冷劑以在由上述散熱器冷卻之后奪取上述受熱部的熱量的方式 循環(huán)。
并且，在該構(gòu)成中，能夠構(gòu)成為上述電熱元件被配置為介于上述導(dǎo) 熱部件與上述受熱部之間。
尤其是，也能夠構(gòu)成為制冷劑在多個(gè)受熱部之間串聯(lián)地循環(huán)，由1 處的散熱器進(jìn)行冷卻。
在第一構(gòu)成的圖像顯示裝置中能夠構(gòu)成為藍(lán)色光的上述固體光源的 上述冷卻裝置具備與上述導(dǎo)熱部件連接的散熱片；紅色光的上述固體光源 的上述冷卻裝置具備經(jīng)由上述電熱元件與上述導(dǎo)熱部件連接的散熱片；綠 色光的上述固體光源的上述冷卻裝置具備與上述導(dǎo)熱部件連接的受熱部、 與上述受熱部連接的配管、與上述配管連接的泵、由上述泵驅(qū)動(dòng)而在上述 配管內(nèi)循環(huán)的制冷劑、以及設(shè)置在上述配管的管路上的散熱器；上述制冷 劑以在由上述散熱器冷卻之后奪取上述受熱部的熱量的方式循環(huán)。
在第二構(gòu)成的圖像顯示裝置中能夠構(gòu)成為藍(lán)色光的上述固體光源的上述冷卻裝置具備與上述導(dǎo)熱部件連接的散熱片；紅色光的上述固體光源 的上述冷卻裝置具備經(jīng)由上述第一電熱元件與上述導(dǎo)熱部件連接的散熱 片；綠色光的上述固體光源的上述冷卻裝置具備經(jīng)由上述第二電熱元件與 上述導(dǎo)熱部件連接的受熱部、與上述受熱部連接的配管、與上述配管連接 的泵、由上述泵驅(qū)動(dòng)而在上述配管內(nèi)循環(huán)的制冷劑、以及設(shè)置在上述配管 的管路上的散熱器；上述制冷劑以在由上述散熱器冷卻之后奪取上述受熱 部的熱量的方式循環(huán)。
并且，在上述任一種構(gòu)成的圖像顯示裝置中，能夠使電熱元件為珀耳 帖元件。
并且，在上述任一種構(gòu)成的圖像顯示裝置中，能夠構(gòu)成為具備投射 光學(xué)系統(tǒng)，其被設(shè)置為能夠?qū)⑸鲜鰣D像顯示元件上的圖像投射在配置于前 方的屏幕上。
以下，參照

本發(fā)明實(shí)施方式的圖像顯示裝置。 (實(shí)施方式1)
圖1表示本發(fā)明實(shí)施方式1的圖像顯示裝置的構(gòu)成。在該裝置中配置 有各色光用的LED模塊，即紅色光LED模塊1R、綠色光LED模塊1G以 及藍(lán)色光LED模塊1B。
作為固體光源的各色光的LED模塊1R、 1G、 1B為，雖然未圖示，但 具有將LED模隔著絕緣層安裝在用于散熱的金屬基板上的構(gòu)成。并且，LED 模經(jīng)由電極與LED驅(qū)動(dòng)電源連接，在LED模的前面安裝有聚光透鏡。
從紅色光LED模塊1R出射的光，經(jīng)過(guò)照明光學(xué)系統(tǒng)2R而被引導(dǎo)至光 調(diào)制器3。從綠色光LED模塊1G出射的光也與紅色光相同，經(jīng)過(guò)照明光 學(xué)系統(tǒng)2G而被引導(dǎo)至光調(diào)制器3。從綠色光LED模塊1G出射的光也與紅 色光相同，經(jīng)過(guò)照明光學(xué)系統(tǒng)2G而被引導(dǎo)至光調(diào)制器3。
光調(diào)制器3由菲涅耳透鏡4、濾色器5、入射側(cè)偏振片6、作為圖像顯 示元件(空間光調(diào)制元件)的液晶面板7以及出射側(cè)偏振片8構(gòu)成。
在濾色器5中，從紅色光LED模塊1R出射的光僅透射紅色透射濾光 器區(qū)域，在藍(lán)、綠色透射濾光器區(qū)域中，紅色光被吸收而不透射。同樣， 從綠色光LED模塊1G出射的光僅透射綠色透射濾光器區(qū)域，從藍(lán)色光LED 模塊1B出射的光僅透射藍(lán)色透射濾光器區(qū)域。入射側(cè)偏振片6為，入射光中、僅一個(gè)方向的偏振方向的光透射。液 晶面板7構(gòu)成為，2維地排列能夠根據(jù)外部信號(hào)獨(dú)立地控制液晶狀態(tài)的像素。
其中，在與濾色器5的紅色透射濾光器區(qū)域相對(duì)應(yīng)的部分，配置有根 據(jù)紅的顏色信號(hào)而被控制的像素。同樣，在與濾色器5的綠色透射濾光器 區(qū)域、藍(lán)色透射濾光器區(qū)域相對(duì)應(yīng)的部分，分別配置有根據(jù)綠、藍(lán)的顏色 信號(hào)而被控制的像素。出射側(cè)偏振片8為，透射其透射軸方向的偏振光而 吸收垂直方向的偏振光。
光調(diào)制器3的動(dòng)作為公知，并對(duì)本實(shí)施方式的主旨無(wú)重要關(guān)系，所以 省略詳細(xì)說(shuō)明；其在液晶面板7上形成光學(xué)圖像。透射了該光調(diào)制器3的 光，入射到具備擴(kuò)散層9的前面板10上，并向觀察者側(cè)放射光。如此，顯 示彩色圖像。
在紅色光LED模塊1R的背面上，經(jīng)由作為導(dǎo)熱部件的紅色用擴(kuò)展器 IIR，設(shè)置有電熱元件的紅色用珀耳帖模塊12。擴(kuò)展器為，在傳導(dǎo)熱量的同 時(shí)將熱量擴(kuò)散，而賦予提高冷卻效率的作用。紅色用珀耳帖模塊12，通過(guò) 由未圖示的電路進(jìn)行電流控制，由此能夠?qū)t色用擴(kuò)展器11R的表面進(jìn)行 加熱或者進(jìn)行基于吸熱的冷卻。
并且，在紅色用珀耳帖模塊12的與紅色用擴(kuò)展器IIR相反側(cè)的面上， 設(shè)置有散熱片13，通過(guò)相鄰的散熱風(fēng)扇14而被適當(dāng)散熱。
在綠色光LED模塊1G的背面上，經(jīng)由作為導(dǎo)熱部件的綠色用擴(kuò)展器 IIG而連結(jié)有受熱部15。在受熱部15中內(nèi)置有泵16，在該單元上經(jīng)由管 而連接有散熱器17。與散熱器17相鄰配置有散熱風(fēng)扇18，構(gòu)成奪取散熱 器17的熱量的液冷模塊。在管內(nèi)流動(dòng)有制冷劑，經(jīng)由受熱部15而從綠色 光LED模塊1G除熱。該除熱作用與散熱片單體的情況相比，對(duì)較大熱量 也十分有效。
在藍(lán)色光LED模塊IB的背面上，經(jīng)由作為導(dǎo)熱部件的藍(lán)色用擴(kuò)展器 11B而連結(jié)有散熱片19。與該散熱片19相鄰配置有散熱風(fēng)扇20，成為高效 地進(jìn)行散熱的構(gòu)成。
對(duì)于采取如上構(gòu)成的背景，在以下說(shuō)明。在本實(shí)施方式中，采用發(fā)熱 允許量按照綠、藍(lán)、紅的順序減小的構(gòu)成。這是根據(jù)在考慮投射像的白平 衡時(shí)、綠色光LED模塊的發(fā)熱最大這一情況而選擇的構(gòu)成。一般地，用于取得白平衡的紅、綠、藍(lán)的明亮度比率大致為3: 6: 1。
另一方面，根據(jù)作為高亮度LED的代表制造商的LUMILEDS公司公開(kāi)的 數(shù)據(jù)(LUXEON3技術(shù)數(shù)據(jù)表)，當(dāng)在接點(diǎn)溫度25'C進(jìn)行計(jì)算時(shí)，紅 34(lm)/w，綠20(lm)/w，藍(lán)8(lm)/w。因此，用于取得上述所要求的明亮 度比率的各顏色的輸入功率的比率為l:3.4丄4。
在此，例如設(shè)從LED模塊的接點(diǎn)到向冷卻系統(tǒng)的連接面為止的熱阻為 5°C/W，散熱片的熱阻為2.5'C/W，液冷模塊的熱阻為散熱片的一半。然后， 僅對(duì)輸入功率最大的綠色光LED模塊1G搭載液冷模塊，對(duì)紅色光LED模 塊1R以及藍(lán)色光LED模塊IB進(jìn)行散熱片冷卻。此時(shí)的紅、藍(lán)色光LED 模塊的接點(diǎn)溫度Tjrb以及綠色光LED模塊的接點(diǎn)溫度Tjg如下。
散熱片冷卻(紅、藍(lán)色)的情況
Tjrb二(5+2.5)x輸入功率+外氣溫度+裝備內(nèi)溫度上升
液冷(綠色)的情況.-Tjg二(5+2.5/2)x輸入功率+外氣溫度
根據(jù)該構(gòu)成，接點(diǎn)溫度取得平衡。即，能夠縮小各LED的接點(diǎn)溫度的 差，并調(diào)整至各自的允許溫度范圍內(nèi)。
接點(diǎn)溫度比為，紅綠藍(lán)-73"C: 88°C: 89°C
其中，設(shè)各功率為，紅3W，綠10.2W，藍(lán)4.3W;外氣溫度為25 度；裝備內(nèi)溫度上升為10°C。
并且，將LED的接點(diǎn)溫度抑制在可靠性保證溫度以下，在維持其壽命 方面是必要的。另一方面，如利用圖6而上述的那樣，已知其輸出根據(jù)溫 度而變化。尤其是紅色光LED，其變化較大，所以僅將接點(diǎn)溫度抑制在可 靠性保證溫度以下，由3原色形成的白平衡會(huì)變化。
并且，雖然在此不詳細(xì)說(shuō)明，但由于接點(diǎn)的溫度變化還存在輸出光的 波長(zhǎng)偏移，所以為了實(shí)現(xiàn)忠實(shí)的色彩再現(xiàn)性，作為最低限度，對(duì)于紅色光 LED模塊要求將接點(diǎn)溫度維持為一定溫度。為此，對(duì)于上述紅色用珀耳帖 模塊12，使用能夠具有高可靠性地實(shí)現(xiàn)加熱以及基于吸熱的冷卻的類型。
如上所述，該類型的珀耳帖模塊有時(shí)內(nèi)部熱阻較大，在能夠處理的熱 量上具有極限。但是，紅色光LED模塊的功率本身比較低，所以在可以使 用該珀耳帖模塊的功率范圍內(nèi)，能夠得到具有足夠明亮度的影像。對(duì)本實(shí)施方式的圖像顯示裝置的、LED接點(diǎn)的溫度控制的狀態(tài)進(jìn)行說(shuō) 明。圖2表示LED接點(diǎn)隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)的溫度變化。縱軸表示接點(diǎn)溫度， 橫軸表示點(diǎn)燈后的經(jīng)過(guò)時(shí)間。當(dāng)紅、綠、藍(lán)的各色光LED模塊都超過(guò)可靠 性保證溫度地被驅(qū)動(dòng)時(shí)，因?yàn)榱炼认陆刀鵁o(wú)法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)壽命。因此，需要 維持為其以下的溫度。圖2的情況下的可靠性保證溫度為120'C。
根據(jù)圖可知，綠色為，在點(diǎn)燈后溫度急速上升，當(dāng)成為可靠性保證溫 度附近吋，通過(guò)散熱風(fēng)扇的冷卻作用，維持為可靠性保證溫度以下。藍(lán)色 為，基于消耗功率的發(fā)熱、與基于散熱片以及散熱風(fēng)扇的冷卻作用，以將 接點(diǎn)溫度維持在可靠性保證溫度以下的方式取得平衡。關(guān)于紅色，當(dāng)接點(diǎn) 溫度上升至可靠性保證溫度時(shí)，發(fā)光效率降低，所以進(jìn)行基于珀耳帖模塊 的加熱以及吸熱冷卻，并控制為小于可靠性保證溫度、且在IO(TC成為一定。
并且，根據(jù)處理的熱量的不同，也能夠成為圖3所示的構(gòu)成。在該構(gòu) 成中，對(duì)于綠色光LED模塊1G，在其背面上經(jīng)由作為導(dǎo)熱部件的擴(kuò)展器 11G而連接有散熱片21。
綠色光LED模塊1G需要保持為可靠性保證溫度以下，而不需要像紅 色光LED模塊1R那樣、必須保持在一定的溫度范圍內(nèi)。該可靠性保證溫 度左右著壽命，但根據(jù)用途的不同所要求的壽命也變化。在壽命的優(yōu)先次 序較低的情況下，也可以采取這種簡(jiǎn)單的構(gòu)成。
如上所述，關(guān)于綠色光LED模塊，輸入功率較大，且僅實(shí)現(xiàn)維持在可 靠性保證溫度以下即可。考慮該情況，對(duì)于綠色光LED模塊，使用熱阻較 小、冷卻能力較高的液冷系統(tǒng)、或散熱片即可。
本實(shí)施方式的圖像顯示裝置，為能夠適用于液晶顯示器或液晶電視機(jī) 的構(gòu)成，但不限于此。通過(guò)使液晶模塊成為投影機(jī)用的小型模塊并設(shè)置投 射光學(xué)系統(tǒng)，由此也可以適用于投射型。
在適用于投射型的情況下，圖像顯示元件不限于上述例子中所使用的 透射型液晶，對(duì)于DMD(數(shù)字微鏡設(shè)備)或反射型液晶也可以適用本實(shí)施方 式的光源。
(實(shí)施方式2)
圖4表示本發(fā)明實(shí)施方式2的圖像顯示裝置的構(gòu)成。該圖像顯示裝置 是具備投射光學(xué)系統(tǒng)的投射型。在該裝置中配置有各色光用的LED模塊，即紅色光LED模塊31R、綠色光LED模塊31G以及藍(lán)色光LED模塊31B。
作為固體光源的各色光的LED模塊31R、 31G、 31B為，雖然未圖示, 但具有將LED模隔著絕緣層安裝在用于散熱的金屬基板上的構(gòu)成。并且， LED模經(jīng)由電極與LED驅(qū)動(dòng)電源連接，在LED模的前面安裝有聚光透鏡。
從紅色光LED模塊31R出射的光入射至紅色反射二向色鏡32，被反射 而入射至聚光光學(xué)系統(tǒng)33。從綠色光LED模塊31G出射的光入射至紅色 反射二向色鏡32、藍(lán)色反射二向色鏡34，并透射兩個(gè)鏡而入射至聚光光學(xué) 系統(tǒng)33。從藍(lán)色光LED模塊31B出射的光入射至藍(lán)色反射二向色鏡34， 被反射而入射至聚光光學(xué)系統(tǒng)33。
經(jīng)過(guò)了聚光光學(xué)系統(tǒng)33的光入射至積分棒35，并在反復(fù)進(jìn)行全反射之 后，經(jīng)過(guò)照明光學(xué)系統(tǒng)36、平面鏡37、凹面鏡38，而到達(dá)作為圖像顯示元 件的DMD39。照明光學(xué)系統(tǒng)36、平面鏡37、凹面鏡38被設(shè)計(jì)為，積分棒 35的出射面與DMD39的有效面成為共軛的關(guān)系。在DMD39的前方配置 有投射透鏡40，將DMD39上的圖像放大投射在未圖示的屏幕上。
DMD39是將微鏡配置為2維的設(shè)備，高速地對(duì)各鏡的傾斜進(jìn)行ON(導(dǎo) 通)/OFF(截止)。OFF狀態(tài)的鏡的反射光偏離至朝向投射透鏡40的光路之外， ON狀態(tài)的鏡的反射光入射到投射透鏡40。
并且，彩色顯示如下進(jìn)行使各色光的LED模塊31R、 31G、 31B高 速切換而依次點(diǎn)燈，并與此同步地控制DMD39。
在紅色光LED模塊31R的背面上，經(jīng)由作為導(dǎo)熱部件的紅色用擴(kuò)展器 41R，設(shè)置有電熱元件的紅色用珀耳帖模塊42。并且，在紅色光LED模塊 31R附近設(shè)置有溫度傳感器43。
基于溫度傳感器43的輸出，對(duì)于紅色用珀耳帖模塊42，通過(guò)未圖示的 控制電路進(jìn)行用于將紅色光LED模塊31R的接點(diǎn)溫度保持為一定的反饋控 制。其中，將考慮了從溫度傳感器43的位置到接點(diǎn)位置的熱阻、而對(duì)溫度 傳感器43的輸出施加了調(diào)整的輸出信號(hào)，用于反饋控制。通過(guò)紅色用珀耳 帖模塊42，基于反饋控制，擴(kuò)展器41R被加熱或由于吸熱而被冷卻。
紅色用珀耳帖模塊42優(yōu)選使用高可靠性珀耳帖元件，該高可靠性珀耳 帖元件是在熱電子材料與其兩端所具備的陶瓷之間設(shè)置有緩和變形的變形 緩沖層。由此，即使進(jìn)行加熱以及基于吸熱的冷卻，也能夠確保高可靠性。
1在紅色用珀耳帖模塊42的、安裝有擴(kuò)展器41R的面的相反側(cè)的面上， 散熱片44隔著導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂等導(dǎo)熱材料而緊密接合，并在其附近具備散熱 風(fēng)扇45。
并且，在綠色光LED模塊31G的背面上，經(jīng)由作為導(dǎo)熱部件的擴(kuò)展器 41G，設(shè)置有電熱元件的綠色用珀耳帖模塊46。在綠色光LED模塊31G的 附近設(shè)置有溫度傳感器43。基于溫度傳感器43的輸出，對(duì)于綠色用珀耳帖 模塊46，通過(guò)未圖示的控制電路進(jìn)行用于將綠色光LED模塊31G的接點(diǎn) 溫度保持為一定的反饋控制。其中，使用考慮了從溫度傳感器43的位置到 接點(diǎn)位置的熱阻、而對(duì)溫度傳感器43的輸出施加了調(diào)整的輸出信號(hào)。基于 反饋控制，擴(kuò)展器41G被加熱或由于吸熱而被冷卻。
另外，對(duì)于綠色用珀耳帖模塊46，與紅色用珀耳帖模塊42不同，不采 用在熱電子材料與其兩端所具備的陶瓷之間設(shè)置了緩和變形的變形緩沖層 的構(gòu)造。其原因?yàn)楫?dāng)設(shè)置變形緩和層時(shí)，珀耳帖內(nèi)的熱阻變大、無(wú)法充 分地得到溫度調(diào)整能力，所以如上所述，對(duì)于與紅色用珀耳帖模塊42相比 處理更大熱量的綠色用珀耳帖模塊46來(lái)說(shuō)，是不合適的。
另一方面，由于綠色光LED的發(fā)光效率或波長(zhǎng)偏移與紅色光LED相比 對(duì)于溫度不敏感，并且為了確?？煽啃远鴮⒔狱c(diǎn)溫度保證為一定溫度以下 即可，因此作為綠色用珀耳帖模塊46，采用基于吸熱的冷卻專用的大容量 珀耳帖元件。
在該綠色用珀耳帖模塊46的、與擴(kuò)展器41G連接的面的相反側(cè)面上， 連接有冷卻模塊的受熱部47。冷卻模塊還具有泵48、散熱器48、連接各單 元的配管50、用于進(jìn)行整體的熱量轉(zhuǎn)移的制冷劑51。與紅色光LED模塊 31R相同，在散熱器49附近配置有散熱風(fēng)扇52。
該冷卻模塊，需要將向綠色光LED模塊31G輸入的功率、以及綠色用 珀耳帖模塊46的基于吸熱的冷卻動(dòng)作所需的功率產(chǎn)生的熱量充分地散熱。 因此，如本實(shí)施方式那樣，采用如下的整體構(gòu)成能夠配置大型的散熱片， 并能夠?qū)⑸崞渲迷陔y以受到裝備內(nèi)的熱量上升影響的部分。
在藍(lán)色光LED模塊31B的背面上，經(jīng)由作為導(dǎo)熱部件的擴(kuò)展器41B， 散熱片53隔著導(dǎo)熱材料而緊密接合，并在其附近配置有散熱風(fēng)扇54。
藍(lán)色光LED模塊31B，不像綠色光LED模塊31G那樣產(chǎn)生熱量較大，而溫度引起的性能變化較小，所以該構(gòu)成便足夠。
圖5表示具有以上構(gòu)成的圖像顯示裝置中的LED接點(diǎn)的溫度控制的狀 態(tài)?？v軸表示接點(diǎn)溫度，橫軸表示點(diǎn)燈后的經(jīng)過(guò)時(shí)間。
當(dāng)紅、綠、藍(lán)的各色光LED模塊都超過(guò)可靠性保證溫度地被驅(qū)動(dòng)時(shí)， 由于亮度下降而無(wú)法達(dá)到目標(biāo)壽命。因此，需要維持為其以下的溫度。圖2 的情況的可靠性保證溫度為120°C。
根據(jù)圖可知，綠色光LED為，在點(diǎn)燈后溫度急速上升，當(dāng)成為可靠性 保證溫度附近時(shí)，通過(guò)基于珀耳帖模塊的吸熱的冷卻作用，維持為可靠性 保證溫度以下。藍(lán)色光LED為，基于消耗功率的發(fā)熱、與基于散熱片及散 熱風(fēng)扇的冷卻作用，以將接點(diǎn)溫度維持在可靠性保證溫度以下的方式取得 平衡。關(guān)于紅色光LED，當(dāng)接點(diǎn)溫度上升至可靠性保證溫度時(shí)，發(fā)光效率 降低，所以進(jìn)行基于珀耳帖模塊的加熱以及吸熱冷卻，并控制為小于可靠 性保證溫度且在IOO"C成為一定。
在本實(shí)施方式中，也與實(shí)施方式1相同，在壽命的優(yōu)先次序較低的用 途的情況下，也可以使綠色光LED模塊為不使用液冷系統(tǒng)的構(gòu)成。
并且，也可以將與本實(shí)施方式相同的溫度控制構(gòu)成適用于實(shí)施方式1 那樣的透射型的圖像顯示裝置。
工業(yè)可利用性
本發(fā)明的圖像顯示裝置能夠高效地進(jìn)行固體光源的冷卻，對(duì)于使用了 發(fā)出不同顏色光的多個(gè)固體光源的投影機(jī)等圖像顯示裝置是有用的。
權(quán)利要求
1、一種圖像顯示裝置，其特征在于，具備多個(gè)固體光源，至少分別放射紅、綠、藍(lán)色光；照明光學(xué)系統(tǒng)，引導(dǎo)來(lái)自上述多個(gè)固體光源的光；以及圖像顯示元件，基于影像信號(hào)對(duì)由上述照明光學(xué)系統(tǒng)引導(dǎo)的來(lái)自上述多個(gè)固體光源的光進(jìn)行調(diào)制，在該圖像顯示裝置中，具備對(duì)于上述多個(gè)固體光源的每個(gè)、在它們的背面上分別經(jīng)由導(dǎo)熱部件而連接的多個(gè)冷卻裝置，上述多個(gè)冷卻裝置之中，僅與紅色光的上述固體光源連接的上述冷卻裝置，使用能夠進(jìn)行加熱以及吸熱控制的電熱元件而構(gòu)成。
2、 如權(quán)利要求l所述的圖像顯示裝置，其中， 具備配置在上述固體光源附近的溫度傳感器，根據(jù)由上述溫度傳感器檢測(cè)的溫度，以將上述紅色光的固體光源的接 點(diǎn)溫度維持為一定溫度的方式進(jìn)行控制。
3、 如權(quán)利要求l所述的圖像顯示裝置，其中，混雜存在具備與上述導(dǎo)熱部件連接的散熱片的上述冷卻裝置；和具 備經(jīng)由上述電熱元件與上述導(dǎo)熱部件連接的散熱片的上述冷卻裝置。
4、 如權(quán)利要求l所述的圖像顯示裝置，其中，至少一個(gè)上述冷卻裝置具備與上述導(dǎo)熱部件連接的受熱部、與上述受 熱部連接的配管、與上述配管連接的泵、由上述泵驅(qū)動(dòng)而在上述配管內(nèi)循 環(huán)的制冷劑、以及設(shè)置在上述配管的管路上的散熱器；上述制冷劑，以在由上述散熱器冷卻之后奪取上述受熱部的熱量的方 式循環(huán)。
5、 如權(quán)利要求4所述的圖像顯示裝置，其中，上述電熱元件被配置為介于上述導(dǎo)熱部件與上述受熱部之間。
6、 如權(quán)利要求l所述的圖像顯示裝置，其中，藍(lán)色光的上述固體光源的上述冷卻裝置，具備與上述導(dǎo)熱部件連接的散熱片；紅色光的上述固體光源的上述冷卻裝置，具備經(jīng)由上述電熱元件與上 述導(dǎo)熱部件連接的散熱片；綠色光的上述固體光源的上述冷卻裝置，具備與上述導(dǎo)熱部件連接的 受熱部、與上述受熱部連接的配管、與上述配管連接的泵、由上述泵驅(qū)動(dòng) 而在上述配管內(nèi)循環(huán)的制冷劑、以及設(shè)置在上述配管的管路上的散熱器， 上述制冷劑以在由上述散熱器冷卻之后奪取上述受熱部的熱量的方式循 環(huán)。
7、 如權(quán)利要求l所述的圖像顯示裝置，其中， 上述電熱元件為珀耳帖元件。
8、 如權(quán)利要求l所述的圖像顯示裝置，其中，具備投射光學(xué)系統(tǒng)，該投射光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)置為能夠?qū)⑸鲜鰣D像顯示元 件上的圖像投射到配置于前方的屏幕上。
9、 一種圖像顯示裝置，其特征在于，具備 多個(gè)固體光源，至少分別放射紅、綠、藍(lán)色光； 照明光學(xué)系統(tǒng)，引導(dǎo)來(lái)自上述多個(gè)固體光源的光；以及 圖像顯示元件，基于影像信號(hào)對(duì)由上述照明光學(xué)系統(tǒng)引導(dǎo)的來(lái)自上述多個(gè)固體光源的光進(jìn)行調(diào)制； 在該圖像顯示裝置中，具備對(duì)于上述多個(gè)固體光源的每個(gè)、在它們的背面上分別經(jīng)由導(dǎo)熱部 件而連接的多個(gè)冷卻裝置，至少與紅色光的上述固體光源連接的上述冷卻裝置，使用能夠進(jìn)行加 熱以及吸熱控制的第一電熱元件而構(gòu)成，與綠色光的上述固體光源連接的冷卻裝置，使用能夠進(jìn)行比上述第一 電熱元件更大容量的吸熱控制的第二電熱元件構(gòu)成。
10、 如權(quán)利要求9所述的圖像顯示裝置，其中，具備配置在上述固體光源附近的溫度傳感器， 根據(jù)由上述溫度傳感器檢測(cè)的溫度，以將上述紅色光的固體光源的接 點(diǎn)溫度維持為一定溫度的方式進(jìn)行控制。
11、 如權(quán)利要求9所述的圖像顯示裝置，其中，混雜存在具備與上述導(dǎo)熱部件連接的散熱片的上述冷卻裝置；和具 備經(jīng)由上述電熱元件與上述導(dǎo)熱部件連接的散熱片的上述冷卻裝置。
12、 如權(quán)利要求9所述的圖像顯示裝置，其中，至少一個(gè)上述冷卻裝置具備與上述導(dǎo)熱部件連接的受熱部、與上述受 熱部連接的配管、與上述配管連接的泵、由上述泵驅(qū)動(dòng)而在上述配管內(nèi)循 環(huán)的制冷劑、以及設(shè)置在上述配管的管路上的散熱器；上述制冷劑，以在由上述散熱器冷卻之后奪取上述受熱部的熱量的方 式循環(huán)。
13、 如權(quán)利要求12所述的圖像顯示裝置，其中， 上述電熱元件被配置為介于上述導(dǎo)熱部件與上述受熱部之間。
14、 如權(quán)利要求9所述的圖像顯示裝置，其中，藍(lán)色光的上述固體光源的上述冷卻裝置，具備與上述導(dǎo)熱部件連接的 散熱片；紅色光的上述固體光源的上述冷卻裝置，具備經(jīng)由上述第一電熱元件 與上述導(dǎo)熱部件連接的散熱片；綠色光的上述固體光源的上述冷卻裝置，具備經(jīng)由上述第二電熱元件 與上述導(dǎo)熱部件連接的受熱部、與上述受熱部連接的配管、與上述配管連 接的泵、由上述泵驅(qū)動(dòng)而在上述配管內(nèi)循環(huán)的制冷劑、以及設(shè)置在上述配管的管路上的散熱器，上述制冷劑在由上述散熱器冷卻之后奪取上述受熱 部的熱量的方式循環(huán)。
15、 如權(quán)利要求9所述的圖像顯示裝置，其中， 上述電熱元件為珀耳帖元件。
16、 如權(quán)利要求9所述的圖像顯示裝置，其中，具備投射光學(xué)系統(tǒng)，該投射光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)置為能夠?qū)⑸鲜鰣D像顯示元 件上的圖像投射到配置于前方的屏幕上。
全文摘要
配置有分別放射紅、綠、藍(lán)色光的LED模塊(1R、1G、1B)、引導(dǎo)來(lái)自LED模塊的光的照明光學(xué)系統(tǒng)(2R、2G、2B)、以及根據(jù)影像信號(hào)對(duì)于由照明光學(xué)系統(tǒng)引導(dǎo)的來(lái)自LED模塊的光進(jìn)行調(diào)制的液晶面板(7)。具備對(duì)于LED模塊的各個(gè)模塊，在其背面分別經(jīng)由作為導(dǎo)熱部件的擴(kuò)展器(11R、11G、11B)連接的多個(gè)冷卻裝置。只有紅色光LED模塊(1R)的冷卻裝置利用能夠進(jìn)行加熱以及吸熱控制的電熱元件即紅色用珀耳帖模塊(12)構(gòu)成。為了發(fā)出不同顏色光的多個(gè)固體光源的冷卻，能夠進(jìn)行適當(dāng)使用了珀耳帖元件的高效的溫度控制，能夠抑制冷卻系統(tǒng)的大型化和功率損耗。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK101689014SQ20088002448
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者山岸成多, 田邊和紀(jì), 難波修 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社