JP2006253274A - Light source of display apparatus - Google Patents

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Kazunori Tanabe
和紀 田辺
Narumasa Yamagishi
成多 山岸
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source using a semiconductor element such as LED and laser used in various display apparatuses for executing replacement work required for operating life and fault of the semiconductor element with the minimum replacement of components, by solving a problem of condensation generated when the apparatus is used in combination with a cooling means for realizing cooling exceeding the external temperature in order to assure the performance and reliability of semicnoductor. <P>SOLUTION: A space hermetically sealing a cooling side of LED 1 and Peltier element 3 is formed of a copper base substrate 2 on which the LED 1 is mounted, a Peltier element 3 closely mounted on the rear surface of the substrate 2, a base 4 exposing the greater part in the heat radiating side of the Peltier element 3 to the external side, a housing 7, and a lens 9. This space is filled with the nitrogen gas. Moreover, since a heat radiating module 17 is unloadably mounted to the heat radiating side of the Peltier element 3, condensation can be prevented and replacement of light source module can be realized easily. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液晶ディスプレイやプロジェクタ等の表示装置に使用し、発光ダイオードやレーザーダイオードに代表される半導体光源を用いた光源装置に関するものである。   The present invention relates to a light source device that is used in a display device such as a liquid crystal display or a projector and uses a semiconductor light source typified by a light emitting diode or a laser diode.

近年、パソコンやビデオなどの映像信号やテレビ放送を受信し表示する液晶ディスプレイや、映像信号を拡大投影するプロジェクタ等の表示装置は、よりカラー表示性能が高く、かつ、省電力、高信頼のものが求められるようになっている。その一つとして光源に発光ダイオード（以降ＬＥＤとも称す）や、レーザーダイオード等の半導体光源を用いたものが商品化、若しくは発表されている。また、これら半導体光源の使用にあたってはその性能、信頼性を確保するために消費される電力により温度が上昇しても半導体内部の温度を一定以下に保つ必要があることが判っている。   In recent years, liquid crystal displays that receive and display video signals such as personal computers and videos and TV broadcasts, and display devices such as projectors that expand and project video signals have higher color display performance, power saving, and higher reliability. Is now required. As one of them, a light source using a light emitting diode (hereinafter also referred to as LED) or a semiconductor light source such as a laser diode has been commercialized or announced. Further, it has been found that when using these semiconductor light sources, it is necessary to keep the temperature inside the semiconductor below a certain level even if the temperature rises due to power consumed to ensure its performance and reliability.

以下に従来の映像表示装置の光源装置について説明する。   A conventional light source device for a video display device will be described below.

従来、表示装置の光源装置としては光源にレーザーダイオードを使用する特許文献１に記載されたものが知られている。その光源装置を図７、図８に示す。   Conventionally, as a light source device of a display device, a device described in Patent Document 1 using a laser diode as a light source is known. The light source device is shown in FIGS.

図７は従来の投写型表示装置に使用する光源装置としてのレーザー光源モジュール装置の例を説明する概略図である。図８はこのレーザー光源モジュール装置を用いたカラー映像表示装置の例を説明する概略図である。図７に示すようにレーザー光線発生装置１０１は、基台１０７、ファイバー保護管１３１、外囲器１４１により気密可能に内蔵され、内部に不活性ガスである窒素ガスが封入されている。  FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of a laser light source module device as a light source device used in a conventional projection display device. FIG. 8 is a schematic diagram for explaining an example of a color image display device using the laser light source module device. As shown in FIG. 7, the laser beam generator 101 is built in a hermetically sealed manner by a base 107, a fiber protection tube 131, and an envelope 141, and nitrogen gas, which is an inert gas, is enclosed inside.

また、図８では赤色、緑色、青色のレーザー光線を発生するレーザー光源モジュール２１１Ｒ、２１１Ｇ、２１１Ｂが放熱器２１３との間にペルチェ素子２１５が取り付けられた状態で所定位置に配列されている。   In FIG. 8, laser light source modules 211R, 211G, and 211B that generate red, green, and blue laser beams are arranged at predetermined positions with a Peltier element 215 attached to the radiator 213.

以上のように構成された従来の光源装置について、以下その作用について説明する。   The operation of the conventional light source device configured as described above will be described below.

ペルチェ素子２１５に通電し、放熱器２１３が所定の動作を行うことで、ペルチェ素子２１５のレーザー光源モジュール２１１Ｒ、２１１Ｇ、２１１Ｂに接している側と、放熱器２１３が取り付けられた側に温度差が生じ、レーザー光源モジュール２１１Ｒ、２１１Ｇ、２１１Ｂ側の温度が低くできる。レーザー光源モジュール２１１Ｒ、２１１Ｇ、２１１Ｂで発生する熱に応じ、ペルチェ素子２１５に供給する電力を制御することで、レーザー光源モジュール２１１Ｒ、２１１Ｇ、２１１Ｂの温度を一定に制御することができる。
特開２００４−２１２５２２号公報（５頁〜７頁） By energizing the Peltier element 215 and the radiator 213 performing a predetermined operation, there is a temperature difference between the side of the Peltier element 215 that is in contact with the laser light source modules 211R, 211G, and 211B and the side where the radiator 213 is attached. As a result, the temperature of the laser light source modules 211R, 211G, and 211B can be lowered. By controlling the power supplied to the Peltier element 215 according to the heat generated in the laser light source modules 211R, 211G, and 211B, the temperature of the laser light source modules 211R, 211G, and 211B can be controlled to be constant.
JP 2004-212522 A (pages 5 to 7)

上記の構成の光源装置では冷却手段としてのぺルチェ素子２１５の冷却側が水分を含んだ外気、若しくは装置内に入り込んだ水分を含んだ外気に触れており、ペルチェ素子の冷却側の温度が周囲温度以下になると結露が発生し、この水が電子回路や、電源回路等に入り込み回路を短絡させたり、装置内の金属性の構造体に錆が発生するなどという問題点を有していた。   In the light source device having the above configuration, the cooling side of the Peltier element 215 as a cooling means is in contact with the outside air containing moisture or the outside air containing moisture entering the device, and the temperature on the cooling side of the Peltier element is the ambient temperature. Condensation occurred when the water content was below, and this water entered the electronic circuit, the power supply circuit, and the like to cause a short circuit, and rust was generated on the metallic structure in the apparatus.

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、冷却手段としてのペルチェ素子の冷却側を光源ユニット内に密閉構造とし内部に水分を殆ど含まない気体、若しくは、水分を含まない不活性ガスを封入することで、ペルチェ素子で周囲温度以下に冷却しても結露を起こさず、発生した水分による電子回路や電源回路等の不具合や、金属部品の腐食が発生しない光源装置の提供を目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems. The cooling side of the Peltier element as a cooling means is a sealed structure in the light source unit, and a gas containing almost no moisture or an inert gas containing no moisture is contained inside. It is intended to provide a light source device that does not cause condensation even if it is cooled below the ambient temperature with a Peltier element, and does not cause defects in electronic circuits, power supply circuits, etc. due to the generated moisture, or corrosion of metal parts. .

本発明の請求項１に記載の発明は、外部からの信号に応じて画素ごとに光変調可能なパネル状のライトバルブと、そのライトバルブへ光束を効率良く照射可能な光源及び、光学素子を含む照明光学系とを備えた表示装置において、
半導体素子からなる光源と、
前記半導体素子、若しくは当該半導体素子が実装された基体に冷却側を密着させた熱電半導体を用いた熱輸送手段と、
前記光源から発せられる光を所定の方向に光学的に変換し、所定位置に配置された一つ若しくは複数の光学素子と、
前記光学素子の少なくとも一つで開口を塞ぎ、前記熱電半導体を用いた前記熱輸送手段がその放熱側を外側に露出させた状態で取り付けられ、かつ、内部を密閉構造とした構造体と、
前記構造体の内部を満たした乾燥気体と、
を備えたことを特徴とする表示装置の光源装置としたものであり、
熱電半導体を用いた熱輸送手段の冷却側が周囲温度以下に冷却されたとしても結露しないという作用を有する。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a panel-like light valve capable of light modulation for each pixel according to an external signal, a light source capable of efficiently irradiating a light beam to the light valve, and an optical element. In a display device comprising an illumination optical system including:
A light source comprising a semiconductor element;
A heat transport means using the semiconductor element, or a thermoelectric semiconductor having a cooling side in close contact with a substrate on which the semiconductor element is mounted;
Optically converting light emitted from the light source in a predetermined direction, and one or a plurality of optical elements disposed at predetermined positions;
A structure that closes an opening with at least one of the optical elements, is attached in a state where the heat transport means using the thermoelectric semiconductor is exposed to the outside, and has a sealed structure inside,
A dry gas filling the interior of the structure;
A light source device for a display device characterized by comprising:
Even if the cooling side of the heat transport means using the thermoelectric semiconductor is cooled to an ambient temperature or less, it has the effect that no condensation occurs.

請求項２に記載の発明は前記構造体の内部を満たした乾燥気体として不活性ガスを用いたことを特徴とする請求項１記載の表示装置の光源装置としたものであり、
内部に配置された樹脂部品や、密閉のための部材を劣化させることが少ないという作用を有する。 The invention according to claim 2 is a light source device for a display device according to claim 1, wherein an inert gas is used as the dry gas filling the inside of the structure.
It has the effect that the resin parts disposed inside and the member for sealing are hardly deteriorated.

請求項３に記載の発明は前記熱電半導体を用いた熱輸送手段の放熱側に放熱手段を着脱可能に取り付けたことを特徴とする請求項１乃至２記載の表示装置の光源装置としたものであり、
光源装置内部の半導体光源の寿命や、故障等で光源装置の取替えが発生したとき放熱手段を残した状態での取替えが可能となり、交換部品のコスト削減が可能になるという作用を有する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a light source device for a display device according to the first or second aspect, wherein a heat radiating means is detachably attached to a heat radiating side of the heat transporting means using the thermoelectric semiconductor. Yes,
When the replacement of the light source device occurs due to the life of the semiconductor light source inside the light source device or due to a failure or the like, the replacement with the heat radiating means remaining is possible, and the cost of replacement parts can be reduced.

請求項４に記載の発明は前記放熱手段としてヒートシンクを使用することを特徴とする請求項３記載の表示装置の光源装置としたものであり、
低コストの放熱手段を提供すること可能になるという作用を有する。 The invention according to claim 4 is a light source device for a display device according to claim 3, wherein a heat sink is used as the heat radiating means.
It has the effect that it is possible to provide a low-cost heat dissipation means.

請求項５に記載の発明は前記放熱手段として水冷装置を使用することを特徴とする請求項３記載の表示装置の光源装置としたものであり、
より大きな冷却能力が可能となるという作用を有する。 The invention according to claim 5 is a light source device for a display device according to claim 3, wherein a water cooling device is used as the heat radiating means.
It has the effect that a larger cooling capacity becomes possible.

以上のように本発明は、熱電半導体を用いた熱輸送手段の冷却側が周囲温度以下に冷却されても結露等を起こさず、周辺の電子回路や、電源回路等の不具合や、金属部品の腐食が発生しないないという優れた効果が得られる。さらに熱電半導体を用いた熱輸送手段の放熱側に取り付ける放熱手段として水冷装置を使用することで大きな冷却能力を可能になるという優れた効果も得られる。   As described above, the present invention does not cause condensation even when the cooling side of the heat transport means using a thermoelectric semiconductor is cooled to an ambient temperature or lower, malfunctions of surrounding electronic circuits, power supply circuits, etc., and corrosion of metal parts. The excellent effect that no occurs is obtained. Furthermore, the use of a water-cooling device as a heat radiating means attached to the heat radiating side of the heat transport means using a thermoelectric semiconductor also provides an excellent effect of enabling a large cooling capacity.

以下、本発明の実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

（実施の形態１）
図１は表示装置の光源装置の構成を示す断面図、図２は表示装置の光源装置の構成を示す分解図、図３は表示装置の光源装置から冷却手段を取り外した図で、これら図１から３を用いて光源装置の構成を説明する。 (Embodiment 1)
1 is a cross-sectional view showing the configuration of the light source device of the display device, FIG. 2 is an exploded view showing the configuration of the light source device of the display device, and FIG. 3 is a view in which the cooling means is removed from the light source device of the display device. The configuration of the light source device will be described with reference to No. 3 to No. 3.

半導体光源としての発光ダイオード（以降ＬＥＤとも称す）１が実装された、基体として銅ベース基板２と、その背面に密着して取り付けられた熱電半導体を用いた熱輸送手段としてのペルチェ素子３と、ペルチェ素子３の放熱側の大部分を外側に露出させる窓形状を有する構造体の一部としてのベース４と、その窓形状の周囲でペルチェ素子３との接触部に挟み込まれるよう設置されたＯリング５と、ＬＥＤ１の前面側に配置され、ＬＥＤ１の銅ベース基板２の背面をペルチェ素子３に密着させベース４に取り付け固定するＬＥＤ押え板６と、ベース４との間にＯリング８を挟みこんで固定されＬＥＤ１の光放出方向に開口を有し造体の一部としてのハウジング７と、その開口に嵌まり込む光学素子としてのレンズ９と、ハウジング７とレンズ９の間に挟みこまれるよう設置されたＯリング１０と、レンズ９をハウジング７に固定するレンズ押さえ１１とから構成され、密閉空間１５内には乾燥気体としての純度９９．９９％以上、含有水分１４ＰＰＭ以下の窒素ガスが充填されている光源モジュール１６と、ベース４の窓形状から露出したぺルチェ素子３に接触できる形状を有するヒートシンク１２と、そのヒートシンク１２をペルチェ素子３に圧接させるための複数の圧縮ばね１３と、ヒートシンク１２を圧縮ばね１３を介してベース４に固定する複数のねじ１４とから構成される放熱手段としての放熱モジュール１７から構成されている。   A light-emitting diode (hereinafter also referred to as LED) 1 as a semiconductor light source, mounted on a copper base substrate 2 as a base, and a Peltier element 3 as a heat transport means using a thermoelectric semiconductor attached in close contact with the back surface; A base 4 as a part of a structure having a window shape that exposes most of the heat dissipation side of the Peltier element 3 to the outside, and an O installed so as to be sandwiched between contact portions with the Peltier element 3 around the window shape. An O-ring 8 is sandwiched between the base 4 and the ring 5, the LED holding plate 6 that is disposed on the front side of the LED 1, and that the back side of the copper base substrate 2 of the LED 1 is closely attached to the Peltier element 3 and fixed to the base 4. A housing 7 that is fixed in this way and has an opening in the light emission direction of the LED 1 as a part of the structure, a lens 9 as an optical element that fits into the opening, And a lens holder 11 for fixing the lens 9 to the housing 7, and the sealed space 15 has a purity of 99.99% or more as dry gas, A light source module 16 filled with nitrogen gas having a moisture content of 14 PPM or less, a heat sink 12 having a shape capable of contacting the Peltier element 3 exposed from the window shape of the base 4, and the heat sink 12 being pressed against the Peltier element 3 And a plurality of screws 14 for fixing the heat sink 12 to the base 4 via the compression spring 13.

図４は表示装置として投写型表示装置（プロジェクタ）に使用した構成図を示す。このプロジェクタはライトバルブとして微小ミラーを信号に応じて回動させ、画素ごとにＯＮ、ＯＦＦ可能なミラーアレイ素子１９を使用したもので、このミラーアレイ素子１９に赤色、緑色、青色の光を照射し、放熱モジュール１７と、その放熱モジュール１７の熱交換を促進させるファン１８がそれぞれに装着された光源モジュール１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂと、光源モジュール１６Ｒから照射された光束を折り曲げるミラー２０と、光源モジュール１６Ｂからの光を反射し、光源モジュール１６Ｇからの光束は透過するダイクロイックミラー２１と、光源モジュール１６Ｇと、光源モジュール１６Ｂからの光束は反射し、光源モジュール１６Ｒからの光束は透過するダイクロイックミラー２２と、それぞれの光源モジュールから照射された光束を所定の形状に光学的に変換しミラーアレイ素子１９に照射させるためのレンズ２３、２５、２６、２７、２８と、ロッド２４と、それら光束を所定方向に折り曲げるミラー２９、３０と、光源モジュールからの光束をミラーアレイ素子１９方向に全反射させ、ミラーアレイ素子１９からの反射光は直進させるＴＩＲプリズム３１と、ミラーアレイ素子１９の像を装置外に拡大投写させる投写レンズ３２から構成される。   FIG. 4 is a configuration diagram used for a projection display device (projector) as a display device. This projector uses a mirror array element 19 that can be turned on and off for each pixel by rotating a minute mirror as a light valve in response to a signal. The mirror array element 19 is irradiated with red, green, and blue light. The light source module 16R, 16G, and 16B, each mounted with a heat dissipation module 17, a fan 18 that promotes heat exchange of the heat dissipation module 17, a mirror 20 that bends the light beam emitted from the light source module 16R, and the light source module A dichroic mirror 21 that reflects light from 16B and transmits a light beam from the light source module 16G; a dichroic mirror 22 that reflects a light beam from the light source module 16B and a light source module 16B; Irradiated from each light source module Lenses 23, 25, 26, 27, and 28 for optically converting the light beam into a predetermined shape and irradiating the mirror array element 19, a rod 24, mirrors 29 and 30 that bend the light beam in a predetermined direction, and a light source A TIR prism 31 that totally reflects the light flux from the module in the direction of the mirror array element 19 and advances the reflected light from the mirror array element 19 and a projection lens 32 that enlarges and projects the image of the mirror array element 19 outside the apparatus. The

図５は水冷式光源装置を使用したプロジェクタの構成図で、図４に示したプロジェクタの放熱モジュール１７およびファン１８を水冷式としたものである。図４と異なるのは光源モジュール１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂそれぞれのペルチェ素子の放熱側に取り付けられ内部に流路を形成した受熱部３３と、内部の液体と外気との間で熱交換を行うラジエーター３４と、そのラジエーター３４に外気を導くファン３５と、内部の液体の蒸発分を補う液体を貯めてあるリザーブタンク３６と、内部の液体を循環させるポンプ３７と、それらを接続し内部に液体を流通させる配管とから構成したところである。   FIG. 5 is a block diagram of a projector using a water-cooled light source device, in which the radiator module 17 and the fan 18 of the projector shown in FIG. 4 are water-cooled. 4 is different from FIG. 4 in that a heat receiving portion 33 that is attached to the heat radiation side of each Peltier element of the light source modules 16R, 16G, and 16B and that has a flow path therein, and a radiator 34 that exchanges heat between the liquid inside and the outside air. A fan 35 that guides the outside air to the radiator 34, a reserve tank 36 that stores a liquid that compensates for the evaporation of the liquid inside, a pump 37 that circulates the liquid inside, and a liquid that circulates inside by connecting them. It has just consisted of pipes to be made.

以上のように構成された表示装置の光源装置について、図１から図３を用いてその動作を説明する。ＬＥＤ１は消費される電力により素子内部が温度上昇し、信頼性の面からこの温度を一定以下にする必要がある。ペルチェ素子３はその特性上、電流を流すことでその両面に温度差を生じ、冷却側から放熱側に熱を移動させることができる。冷却側にＬＥＤ１の実装された銅ベース基板２を密着させ、放熱側に放熱モジュール１７を密着させ放熱することで、ＬＥＤ１の内部の温度を制御することが可能になり、条件によってはペルチェ素子３の冷却側の温度が周囲温度以下になる。しかし、ペルチェ素子３、ベース４、ハウジング７、レンズ９と、それらの間に設置されたＯリング５、８、１０により形成された密閉空間１５には水分含有量の極めて少ない窒素ガスが充填、封入されているためペルチェ素子３の冷却側での結露発生を防止できる。   The operation of the light source device of the display device configured as described above will be described with reference to FIGS. The temperature of the LED 1 rises due to the power consumed, and it is necessary to keep this temperature below a certain level in terms of reliability. Due to its characteristics, the Peltier element 3 can cause a temperature difference between the two surfaces by passing an electric current, and can move heat from the cooling side to the heat radiation side. It is possible to control the temperature inside the LED 1 by bringing the copper base substrate 2 on which the LED 1 is mounted in close contact with the cooling side and the heat radiating module 17 in close contact with the heat radiating side to control the heat, and depending on conditions, the Peltier element 3 The temperature on the cooling side becomes lower than the ambient temperature. However, the sealed space 15 formed by the Peltier element 3, the base 4, the housing 7, the lens 9 and the O-rings 5, 8, and 10 installed therebetween is filled with nitrogen gas having a very low water content. Since it is enclosed, it is possible to prevent the occurrence of condensation on the cooling side of the Peltier element 3.

次に、この光源装置を用いたプロジェクタの動作を簡単に説明する。   Next, the operation of the projector using this light source device will be briefly described.

光源モジュール１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂからのそれぞれの光束はミラー２０、２９、３０、ダイクロイックミラー２１、２２、レンズ２３、２５、２６、２７、２８、ロッド２４、ＴＩＲプリズム３１によりミラーアレイ素子１９に正確に集光、照射されるよう構成されている。光源モジュール１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂは順次、一つずつが点灯し、ミラーアレイ素子１９は赤色、緑色、青色の光束が順次照射される。ミラーアレイ素子１９は光源モジュール１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂ点灯のタイミングに同期し、画素ごとに微小ミラーを動作させそれぞれの色に応じた映像を表示し、且つ、この動作を高速に行うことで、装置外にフルカラーの映像を投写できる。   The respective light beams from the light source modules 16R, 16G, and 16B are accurately transmitted to the mirror array element 19 by the mirrors 20, 29, 30, dichroic mirrors 21, 22, lenses 23, 25, 26, 27, 28, rod 24, and TIR prism 31. It is constituted so that it may be condensed and irradiated. The light source modules 16R, 16G, and 16B are sequentially turned on one by one, and the mirror array element 19 is sequentially irradiated with red, green, and blue light beams. The mirror array element 19 is synchronized with the lighting timing of the light source modules 16R, 16G, and 16B, operates a micro mirror for each pixel, displays an image corresponding to each color, and performs this operation at high speed, thereby Full color images can be projected outside.

また、水冷式光源装置を使用したプロジェクタでは、映像を投影する動作は同様だが、光学モジュール１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂ内のＬＥＤから発生した熱がペルチェ素子によりその放熱側に移動し、ペルチェ素子３の放熱側に取り付けられた受熱部３３内部の液体が温められる。ポンプ３７により光学モジュール１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂそれぞれに取り付けられた受熱部３３内で温められた液体はラジエーター３４で外気との間で熱交換され温度が下げられた後、再度それぞれの受熱部３３内を循環しペルチェ素子３の放熱側に放熱する。ファン３５はラジエーター３４に外気が効率良くあてるよう作用し、それにより熱交換が促進される。   In the projector using the water-cooled light source device, the operation of projecting the image is the same, but the heat generated from the LEDs in the optical modules 16R, 16G, and 16B is moved to the heat radiation side by the Peltier element, and the Peltier element 3 The liquid inside the heat receiving part 33 attached to the heat radiating side is warmed. The liquid warmed in the heat receiving portions 33 attached to the optical modules 16R, 16G, and 16B by the pump 37 is heat-exchanged with the outside air by the radiator 34 to lower the temperature, and then again in each heat receiving portion 33. To radiate heat to the heat radiating side of the Peltier element 3. The fan 35 acts to efficiently apply the outside air to the radiator 34, thereby promoting heat exchange.

以上のように本実施の形態によれば、ペルチェ素子３の冷却側を含めた光源モジュール１６を密閉構造とし、内部に水分含有の極めて少ない窒素ガスを封入することでペルチェ素子３の冷却側での結露を防止できる。また、放熱モジュール１７とは密閉状態を保持したまま切り離しが可能で、光源モジュール１６を交換する必要が生じたときにも光源モジュール１６のみを交換可能で、前もって、窒素ガス封入した光源モジュール１６を供給することで、市場においても安定した交換作業が可能になる。また、放熱モジュールとして水冷方式を使用することで、更に大きな冷却能力を発揮することができる。   As described above, according to the present embodiment, the light source module 16 including the cooling side of the Peltier element 3 has a hermetically sealed structure, and the inside of the nitrogen gas containing a very small amount of moisture is sealed in the cooling side of the Peltier element 3. Condensation can be prevented. Further, it can be separated from the heat dissipation module 17 while keeping the hermetically sealed state, and when the light source module 16 needs to be replaced, only the light source module 16 can be replaced, and the light source module 16 filled with nitrogen gas in advance can be replaced. Supplying it enables stable replacement work even in the market. Further, by using a water cooling system as the heat dissipation module, a larger cooling capacity can be exhibited.

なお、以上の説明では半導体光源としてＬＥＤを使用したものについて説明したが、レーザーダイオードを使用した光源装置についても同様に構成できる。また、封入するガスについても窒素ガスとしたが、乾燥した気体なら何れでもよく、ヘリウムガス、アルゴンガス等の不活性ガス、乾燥した空気を使用しても同様の効果が期待できる。さらに、密閉空間内部の光源からの光を遮らない箇所に乾燥剤を設置することで、乾燥状態を長く維持することも可能になる。   In the above description, a semiconductor light source using an LED is described. However, a light source device using a laser diode can be similarly configured. Also, the gas to be sealed is nitrogen gas, but any dry gas may be used, and the same effect can be expected by using an inert gas such as helium gas or argon gas, or dry air. Furthermore, it becomes possible to maintain a dry state for a long time by installing a desiccant at a location that does not block light from the light source inside the sealed space.

（実施の形態２）
図６は本発明の光源装置を直視型液晶モニターのバックライトに使用した構成図である。図６において、フルカラーの表示を行う液晶パネル３８と、光源装置として図１と同様の密閉構造で窒素ガスが封入され、光の出射部に取り付けられたレンズのみが異なる光源モジュール３９Ｒ、３９Ｇ、３９Ｂと、それら光源モジュールに取り付けられたヒートシンク４０と、それらヒートシンクに風を送り、熱交換を促進するファン４１と、光源からの赤、緑、青の光束を反射し液晶パネル３８側に導くミラー４２から構成される。 (Embodiment 2)
FIG. 6 is a configuration diagram in which the light source device of the present invention is used for a backlight of a direct-view type liquid crystal monitor. In FIG. 6, a light source module 39R, 39G, and 39B in which a liquid crystal panel 38 that performs full color display and a light source device with a sealed structure similar to that in FIG. 1 is filled with nitrogen gas and only a lens attached to a light emitting portion is different. A heat sink 40 attached to the light source modules, a fan 41 that sends air to the heat sinks to promote heat exchange, and a mirror 42 that reflects red, green, and blue light fluxes from the light source and guides them to the liquid crystal panel 38 side. Consists of

以上のように構成された光源装置およびそれを使用した直視型液晶モニターについて、以下その動作を説明する。光源モジュールは実施の形態１と同様に密閉構造をとるため内蔵された図示しないペルチェ素子の冷却側が外気温より低くなっても結露が発生しない。また、この液晶モニターにおいてはバックライトとしてＬＥＤからの色純度の高い光を利用できる。   The operation of the light source device configured as described above and the direct-viewing type liquid crystal monitor using the light source device will be described below. Since the light source module has a sealed structure as in the first embodiment, no condensation occurs even when the cooling side of a built-in Peltier element (not shown) is lower than the outside air temperature. In this liquid crystal monitor, light with high color purity from the LED can be used as a backlight.

以上のように本実施の形態によれば、液晶モニターのバックライトの光源モジュールとしてＬＥＤの性能確保のためにペルチェ素子にて冷却を行っても、結露を防止することが出来る。また、光源モジュールを交換する場合密閉構造のまま部品を供給することが可能である。さらにバックライトとして色純度の高いＬＥＤを使用することで、モニターとしての表示能力を向上できる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to prevent dew condensation even if cooling is performed with a Peltier element in order to ensure the performance of the LED as a light source module of a backlight of a liquid crystal monitor. In addition, when the light source module is replaced, it is possible to supply components with a sealed structure. Furthermore, the display capability as a monitor can be improved by using LED with high color purity as a backlight.

なお、本実施の形態において、光源モジュールに使用したレンズを全て単レンズとしたが、複数のレンズを使用してもよい。また、ロッド形状の光学素子やファイバー等を使用することも可能である。   In the present embodiment, all the lenses used in the light source module are single lenses, but a plurality of lenses may be used. It is also possible to use rod-shaped optical elements or fibers.

本発明にかかる表示装置の光源装置は、周囲温度以下に冷却を行っても結露せず、放熱手段の着脱性とユニットの密閉性を両立できるという優れた効果を有し、半導体素子を周囲温度以下まで冷却が必要で、かつ交換の可能性のある半導体光源を使用した映像表示技術等として有用である。   The light source device of the display device according to the present invention has an excellent effect that condensation does not occur even when cooled to an ambient temperature or less, and both the detachability of the heat radiating means and the sealing property of the unit can be achieved. It is useful as a video display technique using a semiconductor light source that requires cooling to the following level and can be replaced.

表示装置の光源装置の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the light source device of a display apparatus 表示装置の光源装置の構成を示す分解図Exploded view showing the configuration of the light source device of the display device 表示装置の光源装置から冷却手段を取り外した図The figure which removed the cooling means from the light source device of a display apparatus 表示装置として投写型表示装置（プロジェクタ）に使用した構成図Configuration diagram used for a projection display device (projector) as a display device 水冷式光源装置を使用したプロジェクタの構成図Configuration diagram of projector using water-cooled light source device 直視型液晶モニターのバックライトに使用した構成図Configuration diagram used for backlight of direct-view LCD monitor 従来のレーザー光源モジュール装置の例を説明する概略図Schematic explaining an example of a conventional laser light source module device カラー映像表示装置の例を説明する概略図Schematic explaining an example of a color video display device

符号の説明Explanation of symbols

１ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
２ 銅ベース基板
３ ペルチェ素子
４ ベース
５ Ｏリング
６ ＬＥＤ押え板
７ ハウジング
８ Ｏリング
９ レンズ
１０ Ｏリング
１１ レンズ押さえ
１２ ヒートシンク
１３ 圧縮ばね
１４ ねじ
１５ 密閉空間
１６（１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂ） 光源モジュール
１７ 放熱モジュール
１８ ファン
１９ ミラーアレイ素子
２０ ミラー
２１ ダイクロイックミラー
２２ ダイクロイックミラー
２３、２５、２６、２７、２８ レンズ
２４ ロッド
２９、３０ ミラー
３１ ＴＩＲプリズム
３２ 投写レンズ
３３ 受熱部
３４ ラジエーター
３５ ファン
３６ リザーブタンク
３７ ポンプ
３８ 液晶パネル
３９Ｒ、３９Ｇ、３９Ｂ 光源モジュール
４０ ヒートシンク
４１ ファン
４２ ミラー
１０１ レーザー光線発生装置
１０７ 基台
１３１ ファイバー保護管
１４１ 外囲器
２１１Ｒ、２１１Ｇ、２１１Ｂ レーザー光源モジュール
２１３ 放熱器
２１５ ペルチェ素子

1 Light emitting diode (LED)
2 Copper base substrate 3 Peltier element 4 Base 5 O-ring 6 LED presser plate 7 Housing 8 O-ring 9 Lens 10 O-ring 11 Lens retainer 12 Heat sink 13 Compression spring 14 Screw 15 Sealed space 16 (16R, 16G, 16B) Light source module 17 Radiation module 18 Fan 19 Mirror array element 20 Mirror 21 Dichroic mirror 22 Dichroic mirror 23, 25, 26, 27, 28 Lens 24 Rod 29, 30 Mirror 31 TIR prism 32 Projection lens 33 Heat receiving part 34 Radiator 35 Fan 36 Reserve tank 37 Pump 38 Liquid crystal panel 39R, 39G, 39B Light source module 40 Heat sink 41 Fan 42 Mirror 101 Laser beam generator 107 Base 131 Fiber protection 141 envelope 211R, 211G, 211B laser light source module 213 radiator 215 Peltier element

Claims (5)

外部からの信号に応じて画素ごとに光変調可能なパネル状のライトバルブと、そのライトバルブへ光束を効率良く照射可能な光源及び、光学素子を含む照明光学系とを備えた表示装置において、
半導体素子からなる光源と、
前記半導体素子、若しくは当該半導体素子が実装された基体に冷却側を密着させた熱電半導体を用いた熱輸送手段と、
前記光源から発せられる光を所定の方向に光学的に変換し、所定位置に配置された一つ若しくは複数の光学素子と、
前記光学素子の少なくとも一つで開口を塞ぎ、前記熱電半導体を用いた前記熱輸送手段がその放熱側を外側に露出させた状態で取り付けられ、かつ、内部を密閉構造とした構造体と、
前記構造体の内部を満たした乾燥気体と、
を備えたことを特徴とする表示装置の光源装置。 In a display device comprising a panel-like light valve that can modulate light for each pixel according to a signal from the outside, a light source that can efficiently irradiate a light beam to the light valve, and an illumination optical system that includes an optical element.
A light source comprising a semiconductor element;
A heat transport means using the semiconductor element, or a thermoelectric semiconductor having a cooling side in close contact with a substrate on which the semiconductor element is mounted;
Optically converting light emitted from the light source in a predetermined direction, and one or a plurality of optical elements disposed at predetermined positions;
A structure that closes an opening with at least one of the optical elements, is attached in a state where the heat transport means using the thermoelectric semiconductor is exposed to the outside, and has a sealed structure inside,
A dry gas filling the interior of the structure;
A light source device for a display device, comprising: 前記構造体の内部を満たした乾燥気体として不活性ガスを用いたことを特徴とする請求項１記載の表示装置の光源装置。 The light source device for a display device according to claim 1, wherein an inert gas is used as a dry gas filling the inside of the structure. 前記熱電半導体を用いた熱輸送手段の放熱側に放熱手段を着脱可能に取り付けたことを特徴とする請求項１乃至２記載の表示装置の光源装置。 3. The light source device for a display device according to claim 1, wherein a heat radiating means is detachably attached to a heat radiating side of the heat transport means using the thermoelectric semiconductor. 前記放熱手段としてヒートシンクを使用することを特徴とする請求項３記載の表示装置の光源装置。 4. The light source device for a display device according to claim 3, wherein a heat sink is used as the heat radiating means. 前記放熱手段として水冷装置を使用することを特徴とする請求項３記載の表示装置の光源装置。

4. The light source device for a display device according to claim 3, wherein a water cooling device is used as the heat radiating means.

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