CN1105262C - 显示装置的热控制***及其使用该***的显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种热控制***用于小型显示装置。在该显示装置的灯外壳内设置一管道(32)，在该管道内安装了一高瓦数光源(30)。多片冷却翅片(33)安装在该管道的至少一内表面上并伸入该管道。一层热辐射吸收剂涂层，如阳极氧化发黑涂覆在该管道的内表面和诸冷却翅片上，增加了度热辐射的表面吸收。在该管道上的、对可见光是透明的一孔被用来将可见光引导经过一显示组合件(40)。反射或吸收红外辐射的一红外滤光器(38)，如一种称之为“热镜”的构件被用来在管道内保持热辐射，还有，一风扇(55)用来使冷却流体流经该管道，以使冷却流体流过诸冷却翅片，从而高效地从显示装置中将热能驱走。

Description

显示装置的热控制***及其使用该***的显示装置
本申请有关申请号为08/623,729的美国专利申请，该申请于1996年提交，代理律师的登记号为52539USAIA，该申请已转让给本申请的受让人。
发明背景
1.技术领域
本发明总的涉及投影***，尤其是在投影***内使用的热控制***。更具体说，本发明涉及一种用于在一具有高瓦数灯泡的小型显示装置里的热控制的改进的方法和***。
2.对已有技术的说明
过去已有造型设计的架空式滑动视频投影仪在它付诸使用时所占空间体积相当大。这是因为所需要的诸零件较大，也受到光学技术和装置中需要容纳光线圆锥体和通风管道的空间大小的限制。对于用户来说，这种拥挤的空间是一种麻烦，至少是不方便的，其结果，相当大的努力一直被放在导致较小储存单元的结构特点上。
以期缩小这些投影仪尺寸的种种努力的实例可从美国专利5,374,969中看到，该专利揭示了一种具有一可收缩的底部和一可折叠的透镜臂的架空式投影仪。由美国3M公司出售的、型号为2 770的架空式投影仪举例说明了另一种为运输和储存而可折叠的、具有不同的折叠机构的装置，其折叠和收拢机构尽管复杂但操作起来极其简便。美国专利4,588,271还描述了另一个可折叠储存的投影仪。
在近几年里，液晶显示(LCD)板被加到传统的架空式投影仪中，引出了一种已有技术的新的应用。这样的板是电子可寻址的，即最终成象的形貌是受被送到液晶显示板的电子信号控制的。这些电子信号可来自一计算机，或是一标准视频(NTSC)信号或来自其它适用的装置。
原先这些液晶显示板被设计成对一种传统的架空式投影仪的附加件，是根据该单元的所需的使用模式被加入或取走。为了使电子生成和储存的显示更为方便，出现了一种新型显示装置，常被称作为“整体型投影仪”。这样的一个单元能从一计算机中取出输入信号或能取出其它信号源并将一图象投射到一屏幕上。现代整体型投影仪能在即使是高环境光照条件下投射出有用的图象。这样的一些单元已有其自身的专利文献，下面将介绍它们中的几个实例。
美国专利4,943,154揭示了一种投影仪，该投影仪具有三个“光线阀门(lightvalves)”(一种可寻址的液晶显示器的特定形式)和一种复杂的光路，要使白光源的输出***为在三个光线阀门中成象的红、绿、兰三元色，然后又重新通过一单个透镜以投射组合起来。这样的光学***制造、组装和保养均较复杂，又占据较大的空间，重量也较重，又存在潜在的效率问题。
另一条设计途径是采用单块液晶显示板、光路和诸透镜，依次***红光、绿光和兰光滤光器中。当每只滤光器移入光路中时，在液晶显示器上就形成合适的彩色图象。这样的一些单元受到液晶显示器对变化的输入信号的快速反应能力的限制。
在如美国专利5,483,253示例说明的、诸如便携式微型(laptop)计算机和其它有关装置的小型装置中，一块液晶显示板的后端是铰接的，使它可向下折叠以与键盘共平面，以便储存和运输，但是，这些单元通常都是反射性质的，有时是背部照光的，有时做成可拆下的，这样，该显示板可用在架空投影仪上。近来，被称为“掌上型计算机(palmtop)”的日常事务处理机也开始有供应。这些装置把一小计算机、键盘和LCD板结合在一起，并且甚至比上述的便携式微型计算机更小。
现代显示装置中的一个问题在于对采用高能量光源所引起的热能的有效控制。例如，美国专利5,285,363揭示了一种传热装置，其结构是采用了多个设在一冷镜之后的重叠的金属丝网，冷镜反射可见光并将红外辐射传送到重叠的储丝网中，以通过通风***将之驱走。这样的***使从毗邻于一反光镜的区域驱散热量的效率得以增强，但未提到光源的冷却，而这正是提高光源使用寿命所必需的。
因此，希望最好设计一种小型显示装置，该装置包括一种改进的热控制***，使在该小型显示装置中可使用一种高瓦数灯。
发明概述
因此，本发明的目的是提供一种改进的投影***。
本发明的另一目的是提供一种在一投影***中使用的改进的热控制***。
本发明还有一个目的是提供一种在一具有一高瓦数灯的小型显示装置中作热控制的改进的方法和***。
上述目的是通过如下所述方案实现的。本发明提供一热控制***用于小型显示装置。在该显示装置的灯外壳内设置一管道，在该管道内安装了一高瓦数灯源。多片冷却翅片安装在该管道的至少一内表面上并伸人该管道。一层热辐射吸收剂涂层，如阳极氧化发黑涂复在该管道的内表面和诸冷却翅片上，增咖了对热辐射的表面吸收。在该管道上的、对可见光是透明的一孔用来将可见光引导经过一显示组合件。反射或吸收红外辐射的一红外滤光器，如一种称之为“热镜”的构件用来在管道内保持热辐射，一风扇用来使冷却流体流经该管道，以使冷却流体流过诸冷却翅片，从而高效地从显示装置中将热能驱走。经下面的详细描述，将使本发明的所有目的，特点和优点清晰可见。
附图简要说明
在结合诸附图阅读下面的对图示的实施例的详细描述后，将会很好理解本发明本身以及一种最佳的应用模式、其它目的和优点。其中：
图1是包含有本发明的热控制***的一小型整体式液晶显示投影仪的一实施例的立体图；
图2A是表示在储存/运输状态下的图1所示的小型整体式液晶显示投影仪的剖视图；
图2B与图2A类似，是表示在展开状态下的本发明的小型液晶显示投影仪的剖视图；
图3是表示也处于展开状态下的图1所示的小型整体式液晶显示投影仪的俯视图，其中的上表面已被取走；以及
图4是表示在本发明的小型整体式液晶显示投影仪中使用的新颖的热控制管道的立体图。
最佳实施例的详细描述
现在参阅诸附图，特别是看图1，该图中表示了本发明的一实施例10，即小型整体式液晶显示投影仪。该投影仪10的外部特征包括一外壳或本体12、两扇上方可伸缩门14和16、一启动按钮18、一后脚调节钮20、一电源电缆插座24、一电源“开/关”开关26和一个或多个提供多种电连接类型(如视频和数据驱动器)的连接孔或柱，其每个以标号“28”表示。
在所示的实施例中，本体12呈箱子状，其上表面(包括门14和16)是平的，当该装置处于储存/运输状态时，该上表面大致平行于其下方平表面。这种形状提供一种特别低的外轮廓，然而，熟悉该领域的普通技术人员能理解到：也可提供不象投影仪10这样的矩形的其它外形。本体12可用任意耐用材料制作，最好是一种重量轻的聚合物，如ABS或聚碳酸脂。
现在看图2A和2B，这两图分别表示了处在储存/运输状态和展开状态下的投影仪10的纵向剖视图。该两图表示出投影仪10附加包括一安装在大致为矩形管道32中的光源30。如图所示，该大致为矩形的管道32的两内表面包括多片冷却翅片33。在本发明一最佳实施例中，管道32的内表面和每片冷却翅片33的表面上，均以已有技术中熟知的方式涂复有热辐射吸收剂涂层，如阳极化发黑(black anodization)或氧化发黑(black oxidation)。围着光源30相对设置了一准直器(抛物面反射器)34和一会聚透镜36；在该投影仪10内远设置有一与会聚透镜36靠近的红外滤光器(热镜)38、一显示组合件40和一投影透镜42。
尽管如图2B所示所有这些零件均在本体12内，然而，当投影仪10以一投影方式展开时，显示组合件40和投影透镜42可从本体12伸出，显示组合件40以这样的方式枢轴转动或可转动地连接于本体12的内侧，亦即，使在展开状态时该显示组合件40大致垂直于光路，而在储存或送输状态时该显示组合件40大致平行于光路，占据了在操作期间留给光线圆锥体的空间。
参阅图2A和2B所示的剖视图，词“纵向的”用来描述与投影通道，即在光源30与投影透镜42之间的大致的直线相吻合的投影仪的一个方向。这一词对于所示的特定的实施例是合适的，但是不应构成限制意义。其它诸实施例如通过使用棱镜、反折射菲涅耳透镜等可采用折叠的光路，并且(尽管这些元件会增加该装置的费用并较少用于其它理由)这样一种装置仍能从本发明的热控制***得益。
例如，尽管在图示的本发明实施例中令光线在使用中以一大致正常的角度打击在显示组合件40上是肯定可取的，但这不是一个苛刻的条件，因为不必使板组件转动90°就可基本达到节省空间。另外，通过选择显示板的转动角度能获得可修改图象形状的“梯形畸变(Keystone)”修改选择功能。在本体12内侧上形成的一挡销或挡块能用来防止显示组合件40转动超过一所需位置之外。
光源30最好是一种高强度光源，如一种EVD(卤素)灯或一系列高输出金属卤素灯(如250瓦，400瓦或575瓦)，这些灯可从Osram(荷兰菲利浦电子公司或德国的西尔韦尼亚公司的一个子公司)购得。光源30最好连接于一位于本体12内的(见图3)12伏的直流电源44。在所示的实施例中，管道32最好用5052铝挤压件制成。会聚透镜36最好呈平凸形，并用一种硅酸硼玻璃-如“Pyrex”(为Corning公司的一个商标名)制成。红外滤光器38最好是一种传统的热镜，如从Bausch & Lomb公司可买到的那些。
显示组合件40能采取多种形式，如透光的液晶显示板、光线阀门或微棱镜组(micromirror array)。在投影仪10的该实施例中，显示组合件40包括一液晶显示板46，如由日本夏普或德国的Liesegang公司供应的6.4英寸板；另外，将两块菲涅耳透镜48和50设置在显示组合件40内，并固定在壳体52内。在壳体52内还设一风扇55(见图3)以冷却液晶显示板46。整个显示组合件围绕在该组合件的中心的一水平通道转动，当该投影仪使用时，可转动显示组合件40以占据为光束扩张和收缩所需的空间，当投影仪不工作时这些空间无有用的功能，通常以供储存零件。这样的一个特点能节省较大的空间。
除了显示组合件50可枢轴转动外，还设有一装置用在该显示组合件贮存或使用时保护它。这个装置可由诸移动活叶或门组成，在该装置使用或储存时，这些活叶或门提供一基本上连接的外表形式。如从图2A和2B可见的，这些门包括门14和16以及下方门54和56，所有这些门均可枢轴转动地连接于本体12。在该显示组合件40使用中转动时，这些门移至侧边以允许通过。这些门不仅保护显示组合件和提供符合美学要求的外形设计，而且还减少了光线世漏。
上述的每扇门最好用弹簧加力，使当显示组合件40转到收藏位置时使门自动缩回。投影透镜42也可如用连杆58连接于显示组合件40，使当该投影仪10处于储存状态时自动缩回投影透镜42，而当投影仪10处于展开状态时自动将投影透镜42伸出本体12外。最好用一与一连接于启动钮18的插销啮合的过中心弹簧(over-center spring)将偏置力施加于显示组合件40本身。这一插销在由锁定门14、16、54和56收藏时也锁定该装置，并将投影透镜42保持在缩回位置。还设置一可变光栏或透镜盖(未图示)，以当投影透镜42缩回时附带保护该投影透镜。还可使用一根连接于本体12的侧面并连接于显示组合件52的拉杆(在图中看不到)，以同时将所有部分移到收藏位置。
图2A和2B还表示了一后脚组件60，利用在下方收缩门54上形成的脚62使该后脚组件60完成了一种将该装置水平放置用的三角架式支撑手段。如能看到的，在展开位置时显示组合件40搁置在脚62上并如此支撑住本体12，并在万一该投影仪滑过一桌面时可避免需将LCD模件锁定在一打开位置上。后脚组件60包括一紧固于蜗轮或有螺纹件64的调节钮20和一有一制作为一脚的端部68的齿条或一移动导轨(travel guide)66。通过顺时针拧转钮20可抬起投影仪10的后端，以在投影仪搁置于一支撑表面时调节投影轴线的纵倾角(pitchangle)，以便调整投影图象的高度。在逆时针拧转该钮使该投影仪的后端降低时，后脚组件60有利地具有这样的特点，即可快速释放移动导轨66，并将脚部68缩回到本体12中去。移动导轨66配置于一形成在或连接于本体12的空腔或保持件中，但与其并非是刚性连接。而恰恰是，提供有足够的余隙，以允许它从蜗轮64中拉出。然后，连接于移动导轨66的一弹簧自动将它缩回。弹簧的摩擦力实际上使导轨66保持与蜗轮64相接触，以防在正常情况下导轨66缩回，但是，使用者能沿侧向推动钮20以使导轨66移出蜗轮64，并使弹簧将它缩回。
再看图3，可看见该投影仪10的其它零件。这些另件包括一冷却电源44的第二风扇70和一连接于管道32的一端以冷却被管道32包围的光学模件的第三风扇62和一任选的话筒74，其中管道32与被包围的光学模件间会发生传导和对流热冷却。为液晶显示器提供的附加的电子器件可是传统的和/或超出本发明范围的，所不同的是，为与没备紧凑性目标一致而最好将诸电子零件包在一较小的小组件里。一种合适的包装可从Neo系列买到、型号为MDI-0344，并包括数据和视频功能，以驱动液晶显示板。
最后，看图4，表示了可用在图1所示的小型整体式液晶显示投影仪中的管道32的立体图。如图所示，在所示该实施例中的管道32包括一根最好用一种导热材料，如5052铝制成的大致呈矩形的金属管道。多片冷却翅片33形成在管道32的两个表面中的内表面上，并朝里伸入管道32的内部容积中。管道32的内表面和诸冷却翅片33的诸表面最好涂上一层热辐射吸收剂涂料，如阳极化发黑或氧化发黑，以便大大提高管道32中的表面对热能的吸收。
在所示的管道32的实施例中，诸冷却翅片33大致是直的，并以一大致垂直的方式从管道32的内表面伸入管道32中。冷却翅片33的长度、间隔和形状可变化，以在管道32内使热辐射的反射最佳化，管道32和冷却翅片33大大提高了对红外辐射的吸收。冷却翅片33的形状可取长方形、弯曲的或肋状的，以便在管道32内使对红外辐射的反射最大化，这取决于管道32的尺寸、形状和结构，另外，所揭示的冷却翅片33的方向与冷却流体流过管道32的方向相平行；但是，也可将诸冷却翅片33有利地排列成可提供冷却流体的紊流，用以进一步配布和控制管道32内的热能。
如在图4中所示的，一冷却翅片72安装于管道32的一端，并用来使冷却流体流过管道32，利用使冷却流体流遍诸冷却翅片38的表面和管道32的内表面，来避免在管道32内发生过热，另外，在管道32的一表面上设置一个对可见光是透明的孔。在该孔内塞进红外滤波器38，如上所述，该红外滤波器可利用一传统的热镜提供。
这样，如本文所述的，本发明的小型整体式液晶显示投影仪包括一新颖的热控制***，该***包括一管道，该管道具有多个安装在管道内表面上并伸入管道内部容积中的冷却翅片，这些冷却翅片上涂复有一层热辐射吸收剂涂层，使热辐射容易地被冷却管道的内表面吸收。这样，可迫使冷却流体流过冷却管道，以从管道内有效地驱除过多的热能，大大提高了光源的效率和寿命。照此，在一较紧凑的整体式液晶显示投影仪中可使用一种高瓦数的光源。
尽管已结合一最佳实施例具体描述了本发明，但可以理解的是，那些熟悉本领域的人员还可在不脱离本发明的精神和范围内对其形状和细节上作出各种变化。

Claims (22)

1.一种在一具有一灯外壳的显示装置中使用的热控制***，所述热控制***包括：
一管道，所述管道位于所述灯外壳内，以供冷却液体流经所述灯外壳；
一光源，所述光源安装在所述管道内；
多片冷却翅片，所述冷却翅片安装在所述管道的一内表面上；以及
一层热辐射吸收剂涂层，所述涂层涂复在所述管道的所述内表面和所述多个冷却翅片上。
2.如权利要求1所述的热控制***，其特征在于，还包括一风扇，用于将冷却流体强制流过所述管道。
3.如权利要求1所述的热控制***，其特征在于，所述管道大致呈矩形，所述多片冷却翅片沿着所述大致为矩形的管道的所述内表面的至少两侧部设置。
4.如权利要求1所述的热控制***，其特征在于，所述管道还包括一设置在其内、对可见光为透明的孔。
5.如权利要求4所述的热控制***，其特征在于，所述孔能反射红外辐射。
6.如权利要求1所述的热控制***，其特征在于，所述孔能吸收红外辐射。
7.如权利要求1所述的热控制***，其特征在于，所述热辐射吸收剂涂层包括阳极氧化发黑。
8.如权利要求1所述的热控制***，其特征在于，所述多片冷却翅片用金属材料制成。
9.如权利要求8所述的热控制***，其特征在于，所述金属材料是铝。
10.如权利要求1所述的热控制***，其特征在于，所述冷却流体包括空气。
11.如权利要求1所述的热控制***，其特征在于，所述光源包括一卤素灯。
12.如权利要求2所述的热控制***，其特征在于，所述多片冷却翅片的排列方向平行于冷却流体在所述管道中流过时的流动方向。
13.一种具有一增强的热控制***的显示装置，所述显示装置包括：
一灯外壳；
一管道，所述管道位于所述灯外壳内，以供冷却液体流经所述灯外壳；
一光源，所述光源安装在所述管道内；
多片冷却翅片，所述冷却翅片安装在所述管道的一内表面上；以及
一层热辐射吸收剂涂层，所述涂层涂复在所述管道的所述内表面和所述多个冷却翅片上；
一显示组合件，所述显示组合件具有一产生图象的装置；
从所述光源将光线引向所述显示组合件的装置，所述从所述光源将光线引向所述显示组合件的装置限定一光束的方向；以及
一投影透镜，所述投影透镜定位后可接受由所述显示组合件产生的图象。
14.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，还包括一风扇，用于将冷却流体强制流过所述管道。
15.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，所述管道大致呈矩形，所述多片冷却翅片沿着所述大致为矩形的管道的所述内表面的至少两侧部设置。
16.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，还包括一将所述显示组合件从一储存位置移向一展开位置的装置，在所述储存位置所述显示组合件大致平行于所述光束方向，在所述展开位置所述显示装置被设置得相对于所述光束方向有一倾角。
17.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，所述光源将光线引向所述显示组合件的装置包括：一反射器，所述反射器毗邻于所述光源，与所述显示组合件相对；以及，一会聚透镜，所述会聚透镜设置在所述光源与所述显示组合件之间。
18.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，所述管道还包括一位于其内毗邻于所述光源的孔，该孔对可见光是透明的。
19.如权利要求18所述的显示装置，其特征在于，所述孔能反射红外辐射。
20.如权利要求18所述的显示装置，其特征在于，所述孔能吸收红外辐射。
21.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，所述热辐射吸收剂涂层包括阳极氧化发黑。
22.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于，所述多片冷却翅片的排列方向平行于冷却流体在所述管道中流过时的流动方向。
CN97195950A 1996-06-28 1997-05-21 显示装置的热控制***及其使用该***的显示装置 Expired - Fee Related CN1105262C (zh)

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