JP3849143B2 - 光源装置および投写型表示装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子から成る発光層を含む発光体と冷却手段とからなる光源体を備え、前記発光体から出射された光を液晶パネルに導き、液晶パネルに表示された像をレンズで拡大投写する投写型の表示装置に関する。
また、本発明は、各種分野に利用される有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子から成る発光層を用いた発光体を冷却するための冷却制御技術に関する。さらに詳しくは、発光体と冷却手段からなる光源体に温度検出手段や経過時間計測手段を付加してなる光源装置と、この光源装置における前記温度検出手段や経過時間計測手段により前記冷却手段を制御する光源装置の制御方法及び装置に関する。
背景技術
近年、半導体技術の飛躍的な発達により、ブラウン管式のディスプレイのほかに、各種の電子ディスプレイデバイスが開発または製品化されている。その中の一つとして、低消費電力化及び軽量化の面で有利な技術として投写表示装置が脚光を浴びている。
この投写表示装置の一つの種類として、液晶パネルの像を投写レンズで拡大投写して反射型または透過型のスクリーンに表示する液晶プロジェクタが知られている。この液晶プロジェクタの一例を図３１に示す。
同図に示す液晶プロジェクタは、筐体２０１内に光源ランプユニット２０２を備える。この光源ランプユニット２０２としてはメタルハライドランプなどの放電ランプやハロゲンランプなどが使用される。この光源ランプユニット２０２から出射された光はミラー２０３を介してダイクロイックミラー２０４、２０５に導かれ、赤色光、緑色光、及び青色光に分けられる。分けられた３色の成分の光の内、赤色光はミラー２０６を介して赤表示用液晶パネル２０９に、緑色光は直接、緑表示用液晶パネル２１０に、さらに青色光はミラー２０７、２０８を介して青表示用液晶パネル２１１にそれぞれ案内される。
３つの液晶パネル２０９〜２１１それぞれでは、液晶パネルに表示されている像がそれぞれの色の光で照明され、その光がダイクロイックプリズム２１２で合成される。合成された光は投写レンズ２１３で拡大され、例えば図示しない反射型スクリーンに拡大投写される。
しかしながら、このような光源ランプユニット２０２を使用した液晶プロジェクタでは、メタルハライドランプやハロゲンランプのランプから出射された光を液晶パネルに平行性良く照射させなければならない。このためには、前述した図３１の如く、開口が相当に大きなリフレクタ２０２Ａを光源ランプユニット２０２に設ける必要があり、プロジェクタ全体の軽量化及び小形化の要請に応じ難いという大きな問題がある。
また、図３１に示すように、光源のランプを冷却することが望ましく、とくにランプ容量が大型になるほど、冷風能力の高い冷却ファンが要求される。この強制空冷を行う冷却ファンの設置も、プロジェクタの軽量化、小形化を阻害する要因になっている。
これに加えて、上述のように、赤色、緑色、及び青色に対して個別の３枚の液晶パネルを設ける、いわゆる３板式液晶プロジェクタの場合、１つのランプ光源から出射させた光を３枚の液晶パネルに色毎に分岐させて照射する分岐光学系が必要になる。したがって、前述した軽量化、小形化が益々困難になるという状況にあった。
〔第１の従来技術〕
このような状況を打破すべく、近年では、発光体として有機ＥＬ素子を用いたものも提案されている。これは、有機薄膜を発光層としたＥＬ素子は高い輝度で発光することが数多く報告きれている。この発光体は有機薄膜から成る電界発光（エレクトロルミネッセンス：ＥＬ）層が形成された薄い面状光源である。有機ＥＬ素子は無機ＥＬ素子に比べて、低電圧で駆動でき、輝度も高いという特徴があるので、拡大投写型の投写表示装置に適しているとされ、実用化に向けて盛んに研究がなされているところである。
この有機ＥＬ素子を光源体として用いた３板式液晶プロジェクタの例を図３２、３３に示す。これらの図に示す液晶プロジェクタでは、赤色、緑色、青色を表示する３枚の液晶パネル２２１、２２２、２２３の背面側の近傍それぞれに、赤色、緑色、青色の光を発光する有機ＥＬ素子を用いた光源体２２４、２２５、２２６が各別に配置される。なお、符号２２７はダイクロイックプリズム、２２８は投写レンズである。なお、この種の投写型表示装置の例は、特開昭５１−１１９２４３号公報に開示されている。
このような有機ＥＬ素子を光源体として用いた３板式液晶プロジェクタであっても、有機ＥＬ素子は、その駆動と共に発熱するため、冷却が必要であった。
〔第２の従来技術〕
このような有機ＥＬ素子を強制的に冷却する手段として、ペルチェ効果を利用した電気冷却素子を使用することが考えられる。
しかしながら、上述した図３２、３３に示す第１の従来技術の液晶プロジェクタでは、有機ＥＬ素子を用いた面状の発光体を採用することで、小形化、軽量化は推進されるけれども、未解決の問題が以下のように残されており、これらの問題が障害となって、実用化には至っていない。
まず、有機ＥＬ素子と言えども、その駆動と共に発熱し、この発熱に因り発光性能が徐々に劣化し、光源としての寿命を短縮させるという問題がある。
また、有機ＥＬ素子を用いた光源体の発光性能が許容限度まで低下してきたならば、光源体のみを交換できるようにしたい。特に、カラー表示の３板式液晶プロジェクタでは３枚の液晶プロジェクタ毎に光源体が設置されており、その数も多い。ある１つまたは２つの光源体の性能劣化はスクリーンに表示される色のバランスを崩すので、その影響は大きい。そのようなときに、寿命が尽きた光源体のみを簡単に交換できれば経済的であるが、従来では、そのような光源体毎に独立してしかも簡単に交換可能な構造は提案されていない。このため修理者が光源体を実装している基板から多くの手間を掛けながら光源体を交換するほか、手立てがなかった。
この交換時に特に、重要なことの一つは、交換後の光源体との電気的な接続確保は勿論のこと、その光学的な所定位置への復帰である。交換された光源体の向きや位置がずれると、液晶パネルへの光の入射状況が変わり、スクリーンの画像の一部が暗くなったりして、表示性能を低下させる恐れがあるからである。
また交換時に重要な別のこととして、その交換時期の適切な判断がある。交換が遅れれば、輝度が低かったり、色バランスの崩れた画面を甘受しなければならないこともあるし、反対に交換が早すぎれば経済的な面から問題がある。つまり、交換時期の適切な判断が重要であるが、従来では、これに関して有効な提案がなされていない。
さらに、有機ＥＬ素子を用いた面状の光源体から出射される光は必ずしも平行光ではなく、また幅広の広がりの指向性をもって液晶パネルに入射する。このため、光源体からの出射光の中には液晶パネルの像の表示には関与しない無駄な光も多く、その分、表示画面の輝度を低下させる。また、この無駄分を加味して表示輝度を上げようとすると、有機ＥＬ素子の発光力を無理に上げることにもなり、これはとりも直さず発熱に因る発光性能の劣化、つまり寿命の一層の短縮に帰着するという悪循環を引き起こす。
この光源体からの出光効率の向上という点では、有機ＥＬ素子としての有機薄膜の出光側に配置される透明のガラス基板についても重要な役割を果たすが、これについても従来では単に両面が平行な板状となっていた。
上記第１の従来技術では、上述したような様々な問題のために実用的な投写表示装置は困難であった。
また、第２の従来技術では、有機ＥＬ素子を備えた発光体と冷却手段を用い、この有機ＥＬ素子を冷却するために電子冷却素子を用いた場合、有機ＥＬ素子を点灯させるのと同時に冷却素子の駆動を開始したのでは、有機ＥＬ素子が冷却される前に有機ＥＬ素子の温度が上昇し、有機ＥＬ素子を熱的に劣化させてしまうという問題点がある。
また、冷却素子を先に起動し、ぞの後有機ＥＬ素子を点灯させる場合、有機ＥＬ素子が発光する前に有機ＥＬ素子が冷えすきて、結露を生じるという問題点がある。
さらに、光源装置の使用を終了する場合も、有機ＥＬ素子の消灯と冷却素子の停止のタイミングが悪いと、有機ＥＬ素子の熱的劣化、あるいは結露を生じるという問題がある。
本発明は、そのような困難を克服し、軽量かつ小形で、実用可能な、有機ＥＬ素子を含む発光体及び冷却手段からなる光源体を採用した投写表示装置を提供することを、その主要な第１の目的とする。
特に、本発明は、有機ＥＬ素子の発熱に因る発光性能の低下を抑制して、長寿命化を図るとともに、輝度を安定させ、かつ常に最高輝度を確保することを、一つの具体的な目的とする。
また、本発明は、有機ＥＬ素子による光源体を光源体毎に独立して、電気的接続及び光学的位置を確保した状態で容易に交換可能にし、交換作業の能率化及び保守点検の容易化を図ることを、他の具体的な目的とする。
さらに、本発明は、その交換時期のタイミングを容易に判断できるようにし、画面表示の高い質を確保できるとともに、保守点検をも容易にすることを、さらに別の具体的な目的とする。
さらにまた、本発明は、液晶パネルへの光の入射効率を向上させることを、さらに別の具体的目的とする。
さらにまた、本発明は、有機ＥＬ素子による光源体からの出光効率を、その光源体の透明基板について改善し、向上させることを、さらに別の具体的な目的とする。
加えて、本発明は、有機ＥＬ素子の熱的劣化を防ぐとともに、結露の発生も防ぐことのできる光源装置、この光源装置の制御方法及び装置を提供することを他の主な第２の目的としている。
発明の開示
本発明に係わる光源装置は、有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子の発光面とは反対の面に接着剤を介して取り付けられた放熱フィンと、を備え、前記放熱フィンが、前記有機ＥＬ素子とは反対側に前記有機ＥＬ素子で発生する熱を放散する放熱面を有し、前記放熱面の中央部が前記放熱面の端部より盛り上がり、前記放熱フィンが、アルミニウムからなり、かつ、前記放熱フィンが前記有機ＥＬ素子の封止基板を兼ねることを特徴とする。
例えば、前記放熱フィンは、前記有機ＥＬ素子とは反対側に前記有機ＥＬ素子で発生する熱を放散する凹凸を有し、前記凹凸の断面が波形である。
例えば、前記有機ＥＬ素子の発光面側にカラーフィルタを備える。
本発明に係わる投写型表示装置は、前記光源装置を含む。
上記第１の目的を達成するために、他の解決手段としての投写表示装置は、像を表示する透過型の液晶パネルと、この液晶パネルの背面に配置され且つ有機ＥＬ素子を発光層として設けた発光体及び前記発光体に設けられ且つ前記発光体が発生する熱を放散させる冷却手段からなる光源体と、前記液晶パネルの前面側に配置され且つ当該液晶パネルに表示された像を拡大してスクリーンに投写する投写レンズと、を備えたことを特徴とする。
例えば、前記冷却手段は、前記発光体の背面に位置する反射電極層の背面側に設けられ且つ前記発生熱を吸熱して放散するペルチェ効果を利用した電子冷却素子と、前記反射電極層と前記発光層との間に前記発生熱を導く熱伝導体を介在させた構造であることを特徴とする。
また例えば、前記冷却手段は、前記発光層の背面に位置する反射電極層の背面に設けられ且つ前記発生熱を導いて放散する放熱フィンを備えた冷却体と、前記反射電極層を含む発光膜構造の部分を封止する封止基板とを備え、前記封止基板と前記冷却体とを一体化させたことを特徴とする。
さらに、前記冷却体の放熱フィンの表面積は前記発光体の面中央部がその端部よりも大きくなるように形成したことを特徴とする。
また、例えば、前記有機ＥＬ素子は白色光を発生させる素子であることを特徴とする。
さらに、例えば、前記液晶パネルは、赤色成分、緑色成分及び青色成分の像を各別に表示する３つの液晶パネルから成り、前記有機ＥＬ素子は、赤色、緑色及び青色の光を各別に発生する３つの有機ＥＬ素子からなり、前記３つの液晶パネルと前記投写レンズとの間の光学経路にダイクロイックプリズムを介挿した構造のことを特徴とする。
上記第１の目的及び具体的な目的を達成するために、他の解決手段としての投写表示装置は、像を表示する透過型の液晶パネルと、この液晶パネルの背面に配置され且つ有機ＥＬ素子からなる発光層として設けた発光体と、少なくとも前記液晶パネル及び前記発光体を載置する基台部分に当該発光体を着脱自在に取り付ける取付け手段とを備えたことを特徴とする。
また、例えば、前記発光体は、前記発光層を挟む電極層を実装するとともにその電極層に電気的に導通する端子を実装した基板を備える一方、前記取付け手段は、前記基台部分に前記基板の端子を実装した端子部を着脱自在に差し込むコネクタと、このコネクタに前記基板の端子部を挿入するときに当該基板をそのコネクタの差込み方向に案内するガイドとを備えることを特徴とする。
また、例えば、前記発光層が発生する熱を放散させる冷却手段と、前記発光層を含む発光体とからなる光源体を設けたことを特徴とする。
また、例えば、前記冷却手段は、前記発光層の背面に位置する反射電極層の背面側に設けられ且つ前記発生熱を導いて放散する放熱フィンを備えた板状の冷却体である。
また、上記第１の目的を達成するために、他の解決手段としての投写表示装置は、像を表示する透過型の液晶パネルと、この液晶パネルの背面に配置され且つ有機ＥＬ素子からなる発光層とする発光層構造を透明基板上に設けた発光体とを備え、前記発光体の透明基板の出光面に、出光効率を上げる手段を一体に形成したことを特徴とする。
また、例えば、前記出光効率を上げる手段は、前記出光面に２次元的に形成されたマイクロレンズアレイであることを特徴とする。
さらに、例えば、前記出光効率を上げる手段は、前記出光面に２次元的に形成されたマイクロプリズムアレイであることを特徴とする。
上記第１の目的及び具体的な目的を達成するために、他の解決手段としての投写表示装置は、液晶パネルの背面に配置され且つ有機ＥＬ素子を発光層とする発光膜構造を透明基板上に設けた発光体と、前記発光膜構造の電極間の端子電圧を計測する電圧計測手段と、この電圧計測手段が計測した端子電圧値から前記発光膜構造の寿命を判断する寿命判断手段と、この寿命判断手段が寿命を判断したときにこの寿命を告知する告知手段とを備えたことを特徴とする。
ここで、例えば、前記寿命判断手段は、前記端子電圧値から輝度を演算して当該輝度を基準値と比較することにより前記寿命を判断する手段であることを特徴とする。
また、例えば、前記電圧計測手段が計測した端子電圧値に基づいて赤、緑、青の色バランスを判断する色バランス判断手段と、この色バランス判断手段の判断結果に基づいて色バランスを自動的に補正する色バランス補正手段とを備えたことを特徴とする。
さらに、例えば、前記発光体の発光層構造に特定波長の光を選択的に共振させて出光させる共振器構造を設けたことを特徴とする。
上記第２の目的を達成するために、他の解決手段としての光源装置は、有機ＥＬ素子を発光層として設けた発光体及び前記発光体に設けられ且つ前記発光体が発生する熱を放散させる冷却手段からなる光源体と、該冷却手段の温度を測定する温度検出手段と、を備えていることを特徴とする。
上記第２の目的を達成するために、他の解決手段としての光源装置は、有機ＥＬ素子を発光層として設けた発光体及び前記発光体に設けられ且つ前記発光体が発生する熱を放散させる冷却手段からなる光源体と、前記有機ＥＬ素子の温度を測定する温度検出手段とを備えていることを特徴とする。
上記第２の目的を達成するために、他の解決手段としての光源装置は、有機ＥＬ素子を発光層として設けた発光体及び前記発光体に設けられ且つ前記発光体が発生する熱を放散させる冷却手段からなる光源体と、該冷却手段の始動時点からの経過時間を計測する経過時間計測手段あるいは前記冷却手段の停止時点からの経過時間を計測する経過時間計測手段のうち少なくとも一方の経過時間計測手段とを備えていることを特徴とする。
上記第２の目的を達成するために、他の解決手段としての光源装置の制御方法は、有機ＥＬ素子を発光層として設けた発光体及び前記発光体に設けられ且つ前記発光体が発生する熱を放散させる冷却手段からなる光源体と、該冷却手段の温度を測定する温度検出手段とを備えている光源の冷却開始及び点灯を制御する光源装置の制御方法であって、前記冷却手段を始動させた後、前記温度検出手段で検出される温度が設定値になった時点で前記有機ＥＬ素子を点灯することを特徴とする。
上記第２の目的を達成するために、他の解決手段としての光源装置の制御方法は、有機ＥＬ素子を発光層として設けた発光体及び前記発光体に設けられ且つ前記発光体が発生する熱を放散させる冷却手段からなる光源体と、前記有機ＥＬ素子の温度を測定する温度検出手段とを備えている光源の冷却開始及び点灯を制御する光源装置の制御方法であって、前記冷却手段を始動させた後、前記温度検出手段で検出される温度が設定値になった時点で前記有機ＥＬ素子を点灯することを特徴とする。
上記第２の目的を達成するために、他の解決手段としての光源装置の制御方法は、有機ＥＬ素子を発光層として設けた発光体及び前記発光体に設けられ且つ前記発光体が発生する熱を放散させる冷却手段からなる光源体と、該冷却手段の温度を測定する温度検出手段とを備えている光源の冷却停止、及び消灯を制御する光源の制御方法であって、前記有機ＥＬ素子の駆動電流を減じた後に前記冷却手段を停止させ、前記温度検出手段で検出される温度が設定値になった時点で前記有機ＥＬ素子を消灯することを特徴とする。
上記第２の目的を達成するために、他の解決手段としての光源装置の制御方法は、有機ＥＬ素子を発光層として設けた発光体及び前記発光体に設けられ且つ前記発光体が発生する熱を放散させる冷却手段からなる光源体と、前記有機ＥＬ素子の温度を測定する温度検出手段とを備えている光源の冷却停止及び消灯を制御する光源装置の制御方法であって、前記有機ＥＬ素子の駆動電流を減じた後に前記冷却手段を停止させ、前記温度検出手段で検出される温度が設定値になった時点で前記有機ＥＬ素子を消灯することを特徴とする。
上記第２の目的を達成するために、他の解決手段としての光源装置の制御方法は、有機ＥＬ素子を発光層として設けた発光体及び前記発光体に設けられ且つ前記発光体が発生する熱を放散させる冷却手段からなる光源体と、該冷却手段の始動時点からの経過時間を計測する経過時間計測手段とを備えている光源の冷却開始及び点灯を制御する光源装置の制御方法であって、前記冷却手段を始動させた後一定時間経過後に前記有機ＥＬ素子を点灯することを特徴とする。
上記第２の目的を達成するために、他の解決手段としての光源装置の制御方法は、有機ＥＬ素子を発光層として設けた発光体及び前記発光体に設けられ且つ前記発光体が発生する熱を放散させる冷却手段からなる光源体と、該冷却手段の停止時点からの経過時間を計測する経過時間計測手段とを備えている光源の冷却停止及び消灯を制御する光源装置の制御方法であって、前記有機ＥＬ素子の駆動電流を減じた後に前記冷却手段を停止させ、その一定時間後に前記有機ＥＬ素子を消灯することを特徴とする。
上記第２の目的を達成するために、他の解決手段としての光源装置の制御装置は、有機ＥＬ素子を発光層として設けた発光体及び前記発光体に設けられ且つ前記発光体が発生する熱を放散させる冷却手段からなる光源体と、該冷却手段の温度を測定する温度検出手段とを備えた光源装置を備え、前記有機ＥＬ素子からの放射光で液晶表示素子を照明する光源装置の制御装置であって、前記光源装置が前記有機ＥＬ素子の点灯時には、冷却手段を始動させた後、前記温度検出手段で検出される温度が点灯時の設定値になった時点で前記有機ＥＬ素子を点灯するように制御され、前記有機ＥＬ素子の消灯時には、前記有機ＥＬ素子の駆動電流を減じた後に前記冷却手段を停止させ、前記温度検出手段で検出される温度が消灯時の設定値になった時点で前記有機ＥＬ素子を消灯するように制御されることを特徴とする。
上記第２の目的を達成するために、他の解決手段としての光源装置の制御装置は、有機ＥＬ素子を発光層として設けた発光体及び前記発光体に設けられ且つ前記発光体が発生する熱を放散させる冷却手段からなる光源体と、前記有機ＥＬ素子の温度を測定する温度検出手段とを備えた光源装置を備え、前記有機ＥＬ素子からの放射光で液晶表示素子を照明する光源装置の制御装置であって、前記光源装置が、前記有機電界発光素子の点灯時には、冷却手段を始動させた後、前記温度検出手段で換出される温度が点灯時の設定値になった時点で前記有機ＥＬ素子を点灯するように制御され、前記有機ＥＬ素子の消灯時には、前記有機ＥＬ素子の駆動電流を減じた後に前記冷却手段を停止させ、前記温度検出手段で検出される温度が消灯時の設定値になった時点で前記有機ＥＬ素子を消灯するように制御されることを特徴とする。
上記第２の目的を達成するために、他の解決手段としての光源装置の制御装置は、有機ＥＬ素子を発光層として設けた発光体及び前記発光体に設けられ且つ前記発光体が発生する熱を放散させる冷却手段からなる光源体と、該冷却手段の始動時点からの経過時間を計測する経過時間計測手段及び前記冷却手段の停止時点からの経過時間を計測する経過時間計測手段とを備えた光源装置を備え、前記有機ＥＬ素子からの放射光で液晶表示素子を照明する光源装置の制御装置であって、前記光源装置は、前記有機ＥＬ素子の点灯時には、前記冷却手段を始勤させた後一定時間経過後に前記有機ＥＬ素子を点灯するように制御され、前記有機ＥＬ素子の消灯時には、前記有機ＥＬ素子の駆動電流を減じた後に前記冷却手段を停止させ、その一定時間後に前記有機ＥＬ素子を消灯するように制御されることを特徴とする。
また、例えば、光源装置の制御装置は、前記液晶表示素子に表示されている画像を投写レンズによって拡大投写する投写型の投写表示装置に適用したことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液晶プロジェクタの概略構成を示す平面図であり、図２は、有機ＥＬ素子を発光層とした発光体の積層状態を示す図であり、図３は、発光体に冷却手段としての冷却体を取り付けた状態を示す図であり、図４は、本発明の第２の実施形態に係る液晶プロジェクタの概略構成を示す平面図であり、図５は、発光体に冷却手段としての冷却体を取り付けた状態を示す図であり、図６は、発光体に別の冷却体を取り付けた状態を示す図であり、図７は、発光体にさらに別の冷却体を取り付けた状態を示す図であり、図８は、本発明の第３の実施形態に係る液晶プロジェクタの概略構成を部分的に示す平面図であり、図９は、図８におけるガイド及びコネクタの部分を示す斜視図であり、図１０は、交換可能な構造の発光体を示す斜視図であり、図１１は、図１０中のＡ−Ａ線に沿った概略断面図であり、図１２は、本発明の第４の実施形態に係る液晶プロジェクタの発光体周りの概略構成を示す平面図であり、図１３は、図１２の構成の概略斜視図であり、図１４は、第４の実施形態の変形例に係る液晶プロジェクタの発光体周りの概略構成を示す平面図であり、図１５は、図１４の構成の概略斜視図であり、図１６は、本発明の第５の実施形態に係る液晶プロジェクタの発光体周りの概略構成を示す図であり、図１７は、図１６に対比される、レンズアレイを設けない発光体の概略構成を示す図であり、図１８は、本発明の第５の実施形態の変形例であってマイクロプリズムアレイの概要を示す図であり、図１９は、本発明の第６の実施形態に係る液晶プロジェクタの発光体周りの概略構成を示す図であり、図２０は、共振器構造の有無によるスペクトル波形の違いを説明する図であり、図２１は、共振器構造の有無による指向性の違いを説明する図であり、図２２は、有機ＥＬ素子を発光層とした発光体の積算駆動時間と輝度との関係を示すグラフであり、図２３は、有機ＥＬ素子を発光層とした発光体の積算駆動時間と端子電圧との関係を示すグラフであり、図２４は、有機ＥＬ素子を発光層とした発光体の輝度と電流値との関係を示すグラフであり、図２５は、本発明の第７の実施形態に係る液晶プロジェクタの発光体の端子電圧の測定及び制御回路の一例を示すブロック図であり、図２６は、第７の実施形態のおけるＣＰＵの処理を示すフローチャートであり、図２７は、本発明の第８の実施形態における光源の概略構成を示す断面図であり、図２８は、本発明の第９の実施形態における液晶表示装置を構成する主たる光学系の概略断面図であり、図２９は、本発明の第１０の実施形態における光源の概略構成を示す断面図であり、図３０は、本発明の第１１の実施形態における光源の概略構成を示す断面図であり、図３１は、従来例に係る液晶プロジェクタの概略構成を示す平面図であり、図３２は、別の従来例に係る液晶プロジェクタの概略構成を示す平面図であり、図３３は、図２７の構成の概略斜視図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の好適な実施の形態に係る投写表示装置を添付の図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態においては、液晶表示装置として液晶プロジェクタを採用している。
（第１の実施形態）
第１の実施形態を図１〜図３に基づき説明する。図１に示す液晶プロジェクタはリア投写型の３枚式液晶プロジェクタに形成されている。
この液晶プロジェクタは筐体１１を有し、この筐体１１の内部に赤色、緑色、青色のそれぞれの像表示を行う３枚の液晶パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂと、この液晶パネルのそれぞれに対応して設置した板状の発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂと、この光源体のそれぞれに設置した冷却手段としての板状の冷却体１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂと、ダイクロイックプリズム１５と、投写レンズ１６とを備える。前記発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂと、前記冷却体１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂとで光源体が構成されている。液晶パネル１２Ｒ〜１２Ｂ、光源体（発光体１３Ｒ〜１３Ｂ、冷却体１４Ｒ〜１４Ｂ）は表示色の組毎にダイクロイックプリズム１５の各側面の光入射側に配置されている。
ダイクロイックプリズム１５の出光側には投写レンズ１６が配置されている。投写レンズ１６の出光側には所定距離を置いて透過型のスクリーン１７が配置されている。投写レンズ１６は図では１枚のレンズで表してあるが、通常、複数枚のレンズで構成される。
この液晶プロジェクタはリア投写型に属するものであって、すなわち、２０インチ程度のサイズを持った透過型のスクリーン１７のリア側（プロジェクタが存在する側）から、拡大された映像が投写される、タイプのものである。なお、液晶プロジェクションテレビでは、このスクリーンが筐体１１に固定されている。
ここで、液晶パネル１２Ｒ〜１２Ｂそれぞれの光源側の側面を背面、またその方向を背面側と呼び、液晶パネル１２Ｒ〜１２Ｂそれぞれの出光側を必要に応じて前面側と呼ぶことにする。液晶パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂのそれぞれは、挟持した液晶層を電気的に駆動する素子を形成した基板、偏光板、位相差板などを積層して形成され、赤色、緑色、及び青色の像を表示するようになっている。各液晶パネルのサイズは、対角サイズで例えば３３ｍｍ（１．３インチ）に形成される。
発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂのそれぞれは、赤色、緑色、または青色の発光を担う有機薄膜からなる電界発光層の構造を板状に形成した有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を用いている。
すなわち、発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの発光膜部分のそれぞれは図２に示すように、透明基板２０であるガラス基板と、このガラス基板上に形成された透明の導電薄膜層から成る透明電極層２１と、この電極層の上に形成された赤色、緑色、または青色で発光する有機薄膜層から成る発光層２２と、この発光層を挟んで積層された反射ミラーを兼ねた金属膜から成る反射電極層２３とを備える。透明電極層２１、発光層２２、及び反射電極層２３により発光膜構造ＬＴを形成している。光源体の有効発光領域は対角サイズが３３ｍｍ以上に形成され、液晶パネルの背面側に近接して配置される。
透明電極層２１と反射電極層２３との間に印加する電界によって発光層２２が赤色、緑色、または青色で発光する。有機薄膜を形成する有機材料としては、赤色の場合は、キノリノールアルミ錯体に赤色の蛍光色素を添加した材料など（波長６１０ｎｍ程度）、緑色の場合は、キノリノールアルミ錯体など（波長５４０ｎｍ程度）、青色の場合は亜鉛のオキサゾール錯体など（波長４６０ｎｍ程度）が使用される。
発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂのそれぞれには、図３に示すように、発光膜構造ＬＴの背面側に貼り付けた、発光膜構造ＬＴを封止する封止基板２４を備える。封止基板２４の材料としては、アルミニウム、銅などの金属が好適である。
また、冷却体１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂのそれぞれは、封止基板２４からの伝導熱を伝える熱伝導体２５と、この熱伝導体２５の背面側に貼り付けられた板状の電子冷却素子２６とを備える。熱伝導体２５には、熱の良導体である液体や金属が使用される。例えば、熱伝導性に優れたシリコーングリース、或いは熱伝導性に優れた接着剤などである。その他、半田であっても良い。熱伝導体は、１００〜２００℃に耐える耐熱性を備えることが好ましい。
電子冷却素子２６は、電流を通じると吸熱・発熱するペルチェ効果を利用した素子であり、その吸熱側が熱伝導体２５側に一体的に貼り付けられている。
このため、熱伝導体２５に伝えられた発光膜構造ＬＴの発熱は電子冷却素子２６により吸熱され、その熱が反対側から放熱される。電子冷却素子２６の放熱側は自然放熱としてもよいが、図示しないヒートシンク材を取り付けて積極的に放熱することが望ましい。例えば、放熱フィンが好ましい。
さらに好ましくは、この放熱フィンからの放熱を積極的に行う目的で、放熱フィンの背面に放熱フィンの風冷用のファン（例えば、小型ファン）を設ける。この放熱ファンは個々の放熱フィンに対して設けるか、或いは筺体内に空気を対流させる目的の下で筺体の一部に設けても良い。
本実施形態の作用効果を説明する。赤色、緑色、及び青色の発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂから発光された光は、各色毎に対向する液晶パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに入射する。この入射光は、赤色、緑色、及び青色の像を表示している液晶パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを照明する。液晶パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂから出た像表示の光は、ダイクロイックプリズム１５に入射して合成され、その合成光が投写レンズ１６で例えば１０倍に拡大される。拡大された光は透過型スクリーン１７に投写される。これにより、スクリーン１７上に、対角サイズで例えば３３０ｍｍ（１３インチ）のカラー像が表示される。
この表示中に発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの各発光膜構造ＬＴから発せられた熱は、封止基板２４、熱伝導体２５を介して冷却体２６に伝えられる。冷却体２６では、伝導してきた熱を吸熱・発熱し、放散する。このため、発光膜構造ＬＴ、すなわち発光層２２で生じた熱はその殆どが発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂに蓄積されることなく、外部に放散され、積極的に冷却される。
したがって、発熱に因る発光層２２の発光性能の劣化が抑制され、光源としての寿命の長期化が達成される。また、表示画面の輝度も高い値に保持され、安定した明るい画面が創出される。
さらに、有機ＥＬ素子を用いた発光体を、その冷却体と共に搭載して、有機ＥＬ素子を光源として用いることの軽量化、小形化の利点を享受しつつ、従来の困難さを打破し、実用可能な投写表示装置を提供することができる。
なお、発光体としては上述したように赤、緑、または青の特定の色のみを発光するものに限定されることなく、３つの発光体に共通に、赤、緑、及び青の色の合成光を発する発光層、または、それらの３原色を含む白色光を発する発光層を搭載してもよい。この場合、図１の構成では、液晶パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂのそれぞれとダイクロイックプリズム１５との間に、赤、緑、及び青の色のみを透過する波長フィルタを各別に挿入すればよい。
また、画素毎の赤、緑、青のカラーフィルタを形成した１枚の液晶パネルと、白色光を発生する有機ＥＬ素子構造の１枚の発光体と、投写レンズとを組み合わせることもできる。
さらに、スクリーンとしては、透過型に代えて、１００インチ程度のサイズを持った反射型のスクリーンを用いるプロジェクタ構造も可能である。反射型のスクリーンを用いた場合は、スクリーンに投影された映像が、プロジェクタが存在する側から観察される。
（第２の実施形態）
第２の実施形態を図４及び図５に基づき説明する。この実施形態も前述と同様に、有機ＥＬ素子を用いた発光体の冷却に関する。なお、第１の実施形態で説明したものと同一または同等の構成要素には同一な符号を付して、その説明を省略または簡略化する（この説明の仕方は、第３の実施形態及びそれ以降の実施形態でも同様とする）
図４に示す液晶プロジェクタは、リア投写型の３枚式液晶プロジェクタに形成されている。第１の実施形態の液晶プロジェクタとは、有機ＥＬ素子を用いた発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの冷却手段が異なる。第１の実施形態のものは電子冷却素子を用いていたが、本実施形態では放熱フィンを用いた冷却体としている。
発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂそれそれの背面には、図４に示す如く、自然放熱に係る冷却手段としての冷却体３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂが各別に貼り付けられている。冷却体３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの各々は、図５に示すように、封止基板２４に形成した熱伝導体２５と、この熱伝導体２５に貼り合わした放熱フィン３２とを備える。
放熱フィン３２は、熱の良導体としての例えばアルミニウムの素材で形成されている。しかも、放熱フィン３２の熱伝導体２５とは反対側の面、すなわち放熱面は断面が波形となるように、複数本の凹凸から成る上下方向のうねり（図５における放熱フィン３２の縦方向）を形成してある。この放熱フィンの背面或いは筺体１１の一部には、第１の実施形態で説明したと同様な放熱ファンを設けるとより好ましい。
このため、発光膜構造ＬＴからの発熱は封止基板２４及び熱伝導体２５を通して放熱フィン３２に導かれ、その放熱面から自然放熱により放散される。この結果、この第２の実施形態においても発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの発熱の蓄積を良好に抑制する冷却が行われ、第１の実施形態のときと同等の優れた効果が得られる。さらに、この場合、冷却手段が放熱フィンであるので、電子冷却素子のように通電の必要が無いので、電源回路を小形化できるという利点もある。
なお、上述した第２の実施形態に係る冷却体３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂは例えば図６、７に示すように、種々の変形が可能である。図６に示す冷却体は、上述した放熱フィン、熱伝導体、及び封止基板の３者を一体に形成して、放熱フィン付き封止基板３３としたものである。これにより、よりコンパクトな構成が可能になる。
さらに、図７に示す冷却体は、図６のものと同様に、放熱フィン、熱伝導体、及び封止基板の３者を一体に形成して、放熱フィン付き封止基板３３を得るとともに、放熱フィンの放熱面の中央部分ＣＴを、波形の形状を維持しつつ、ほかの部分よりも外側に盛り上げ、表面積を余計に稼いでいる。これは、有機ＥＬ素子で成る面状の発光層の面中央部ほど発熱の度合いが高いことが知られているので、この部分の冷却をより強力に進めるためである。
（第３の実施形態）
第３の実施形態を図８〜図１１に基づき説明する。この実施形態は、有機ＥＬ素子を用いた発光体の交換構造に関する。
図８に示す液晶プロジェクタは、リア投写型の３枚式液晶プロジェクタに形成されている。３枚の液晶パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの背面側のそれぞれには、着脱自在に取り付け可能な発光体１３Ｒ（１３Ｇ，１３Ｂ）と、この発光体１３Ｒの背面側に一体的に貼り付けられた冷却体３４Ｒ（３４Ｇ，３４Ｂ）とを備える。この冷却体３４Ｒ（３４Ｇ，３４Ｂ）は前述した図６と同様に構成されているが、その貼付け面積の大きさは発光体１３Ｒ（１３Ｇ，１３Ｂ）の背面側面積よりも若干小さく形成されている。
発光体１３Ｒ〈１３Ｇ，１３Ｂ）の背面側の残された端部周辺には図８、１０、１１に示すように、ボード３５が貼り付けられている。ボード３５は後述するように交換・取付け時の被ガイド部材として機能するとともに、その下端部を介して電源回路と電気的な導通をとる機能を有する。
この液晶プロジェクタにはさらに、上記ボード３５、すなわち発光体及び冷却体の組をその上下方向に案内するための、ベース（図示せず）上に互いに対抗配置した１対の凹状のガイド３６、３６を有する。このガイド３６、３６のベース上の位置は、ボード差し込み時に発光体１３Ｒ（１３Ｇ，１３Ｂ）が液晶パネル１２Ｒ（１２Ｇ，１２Ｂ）の背面近傍に正確に位置するように、しかも、発光体から液晶パネルに至る光軸が真っ直ぐかつ正確に設定位置となるように位置決めされている。
１対のガイド３６、３６の中間のベース上の位置には図９に示すように、コネクタ３７が配設されている。このコネクタ３７には、前記ボード３５の下端部に一体形成した突起状の差込み部３５Ｌ（図１０、１１参照）が進退自在に挿入されるようになっている。差込み部３５Ｌの一方の面には、発光体１３Ｒ（１３Ｇ，１３Ｂ）に通じる電力、信号伝送用のプリント回路による端子部ＴＮが実装されている。このため、ベース３５（すなわち発光体と冷却体の組）がガイド３６、３６により案内されながらコネクタ３７に差し込まれると、図示しない電力・信号回路と発光体１３Ｒ（１３Ｇ，１３Ｂ）とが電気的に導通することになる。そのほかの構成そして機能は前述した実施形態のものと同様になっている。
このため、発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの発光性能が許容限度まで低下し、その寿命が尽きたと判断したときや、保守点検時などに、任意の発光体を単独でいつでも自在に交換可能になる。交換時には、古い方の発光体のみをボード３５ごと一体に引き抜き、新しい発光体をボード３５とガイド３６、３６とのガイド機能を利用してスムーズに差し込むことができる。これにより、発光体毎に簡単に交換でき、保守点検の手間が軽減されるとともに、任意の発光体だけを単独に交換できるから、保守点検のコストや保守用の部品コストの低減にも寄与する。
特に、カラー表示の３板式液晶プロジェクタでは３枚の液晶プロジェクタ毎に発光体が設置されており、その数も多いが、簡単に交換できることで、表示色のバランスを崩したまま駆動させるなどの不安定かつ低い表示品質の状態を少なくまたは回避できる。
また、交換後の発光体との電気的な接続確保は勿論のこと、ガイド３６、３６の正確な案内機能によって、発光体が交換後に所定の光学的位置へ容易かつ正確に復帰できる。交換された発光体の向きや位置が交換前に比べてずれることが無いから、液晶パネルへの光の入射状況も不変で、表示性能も高品質で安定させることができる。
なお、前述した被案内部材としてのボード及び案内部材としての形状や案内の仕組みは、本発明の趣旨の範囲内で種々の変形が可能である。
（第４の実施形態）
第４の実施形態を図１２、図１３に基づき説明する。この実施形態は、有機ＥＬ素子を用いた発光体からの出射光の向きの改善に関する。
本実施形態に係る液晶プロジェクタは、図１２及び図１３に示す光学配置を採る。なお、この光学配置は前述してきたように３板式の液晶プロジェクタに採用してもよいし、また単板式の液晶プロジェクタに採用してもよい。
図１２及び図１３に示す光学配置によれば、液晶パネル１２Ｒ（１２Ｇ，１２Ｂ）と有機ＥＬ素子を用いた発光体１３Ｒ（１３Ｇ，１３Ｂ）との間に、指向性調整手段としてのレンズアレイ４１を挿入してある。このレンズアレイ４１の光入射側、すなわち発光体側の入射表面には複数のマイクロレンズ４１ａ，…，４１ａが２次元的に形成されている。この複数のマイクロレンズ４１ａ，…，４１ａのピッチはそれぞれ、例えば、液晶パネル１２Ｒ（１２Ｇ，１２Ｂ）の画素ピッチに対して４．５：１程度の割合に形成され、モアレが生じないかあるいは目立たなくて且つ極力細かく最適化されている。
これを定量的に表せば、マイクロレンズの焦点距離が発光体の発光層にほぼ一致する約１ｍｍ、液晶パネルの画素サイズがＰ（例えばＰ＝３３μｍ）の条件のとき、マイクロレンズ４１ａの曲率半径は約５００μｍ、レンズピッチは４．５Ｐ（例えば１５０μｍ）で表される程度の曲率及びレンズピッチが好ましい。
このため、面光源としての発光体１３Ｒ（１３Ｇ，１３Ｂ）から出射される光は通常、相当にランダムな方向の光成分が含まれるが、この光の各成分はレンズアレイ４１のマイクロレンズ４１ａ，…，４１ａによって指向性が調整され、好適には、その大部分がほぼ平行な光に揃えられて液晶パネル１２Ｒ（１２Ｇ，１２Ｂ）に入射する。
したがって、発光体１３Ｒ（１３Ｇ，１３Ｂ）から出射された光の大部分が効率良く且つ無駄が少なく液晶パネル１２Ｒ（１２Ｇ，１２Ｂ）に入射することになる。これは、表示画面の輝度の低下を防止することになる。見方を変えると、光の指向性を平行にして効率良く液晶パネルに入射させる分、有機ＥＬ素子の発光力が小さくて済み、これはとりも直さず発熱に因る発光性能の劣化、つまり寿命の短縮を防止できることにもなる。
また、発光体１３Ｒ（１３Ｇ，１３Ｂ）から出射された光またはレンズアレイ４１に入射した光の中で、レンズアレイ４１の光入射側または光出射側の表面で全反射する光成分（図１２中の矢印Ａ参照）は、マイクロレンズ４１ａ，…，４１ａの寄与により多少は存在する。
このように全反射する光成分が、発光体１３Ｒ（１３Ｇ，１３Ｂ）に戻った場合、その光成分は発光体の反射電極層で反射して、再びレンズアレイ４１への入射光にリサイクルされる。このため、レンズアレイ４１の配置は発光体から放射される光の利用効率の向上にも寄与する。
この第４の実施形態の変形例を図１４、１５に示す。この変形例に係る光学配置では、レンズアレイに代えて、指向性調整手段としてのプリズムアレイ４２を図示の如く介挿させたものである。このプリズムアレイ４２はその入射面に、複数のマイクロプリズム４２ａ，…，４２ａを２次元的に形成したものである。複数のマイクロプリズム４２ａ，…，４２ａは、レンズアレイのときと同様に、その境界面による入射光の全反射が極力少なく、かつ、なるべく平行な光が液晶パネルに向かって出射されるように、そのサイズ、頂点までの高さ、ピッチなどを設定するのが望ましい。これにより、前述したレンズアレイのときと同等な作用効果を得ることができる。
（第５の実施形態）
第５の実施形態を図１６、１７に基づき説明する。この実施形態は、有機ＥＬ素子を用いた発光体からの出射光の効率改善に関する。
本実施形態に係る液晶プロジェクタは、図１６に示す発光体を採用する。なお、この発光体は３板式の液晶プロジェクタに採用してもよいし、また単板式の液晶プロジェクタに採用してもよい。
図１６に示す発光体によれば、透明基板としてのガラス基板４３と、このガラス基板４３上に積層された発光膜構造ＬＴ（透明電極層２１、発光層２２、及び反射電極層２３）とを備える。この内、ガラス基板４３の光出射側の出射面には、複数のドーム状のレンズ４３ａ，…，４３ａを２次元的に配置したレンズアレイ構造を形成してある。この複数のレンズアレイのピッチは極力細かく且つ発光した光が極力、全反射（図中の矢印Ａ参照）しないで出光するように最適化されている。これを定量的に表せば、レンズアレイ構造は、ガラス基板４３の厚みが１ｍｍ、液晶パネルの画素ピッチがＰ（例えばＰ＝３３μｍ）の条件のとき、レンズ４３の曲率半径が３３０μｍ、レンズピッチ４．５Ｐ（例えば１５０μｍ）で表される程度の曲率及びレンズピッチが好ましい。
このため、レンズアレイ構造が在ることで、発光層２２全体で面光源として発光した光（図１６では分かり易くするため、発光の様子の一部のみを表わしている）は、図１７に示すような平坦な光出射面を有するガラス基板２０の場合に比べて、面全体としては全反射が少なくなる。つまり、液晶パネル１２Ｒ（１２Ｇ，１２Ｂ）に向けた出光効率がレンズアレイ構造によって著しく増加する。このため出射した光の無駄が少なくなり、輝度の高い、明るいスクリーン画面が得られ、表示品質を高めることができる。
なお、図１６においてガラス基板４３の光出射面に全体として大きな１つのドーム型のレンズを形成することも想定されるが、そのようなした場合、基板面の中心部で相当に基板が厚くなってしまうこと、全反射がさほど無くならないなどの面で不利であり、前述したレンズアレイ構造の方が本発明には適している。
また、この第５の実施形態の変形例を図１８に示す。この変形例では、マイクロレンズアレイ４３ａに代えて、マイクロプリズムアレイ４３ｂを用いたものである。この変形例の発光体も、透明基板としてのガラス基板４３と、このガラス基板４３上に積層された発光膜構造ＬＴ（透明電極層２１、発光層２２、及び反射電極層２３）とを備える。
この内、ガラス基板４３の光出射側の出射面には、複数の三角形状のプリズム４３ｂ，…，４３ｂを２次元的に配置したプリズムアレイ構造を形成してある。この複数のプリズムアレイのピッチは極力細かく且つ発光した光が極力、全反射（図中の矢印Ａ参照）しないで出光するように最適化されている。したがって、図１８に示す第５の変形例によっても、図１７に示すような構造のものと同様に出射効率がよくなる。
（第６の実施形態）
第６の実施形態を図１９〜図２１に基づき説明する。この実施形態は、有機ＥＬ素子を用いかつ共振器構造を搭載した発光体を備えた投写表示装置に関し、これにより発光体自体の指向性及びスペクトル波形の改善に関する。
本実施形態に係る液晶プロジェクタは、図１９に示すように、液晶パネル１２Ｒ（１２Ｇ，１２Ｂ）の背面側に発光体１３Ｒ（１３Ｇ，１３Ｂ）を各別に配置している。発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂのそれぞれは前述してきたものとは異なり、近年開発が盛んな共振器構造を有している。この共振器構造としては、例えば、電子情報通信学会技術研究報告ＯＭＥ９４−７９号に開示されているものが知られている。
具体的には、発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂのそれぞれは図１９に示す如く、ガラスなどの透明基板５０に、誘電体多層膜からなるハーフミラー層５１、ＳｉＯ₂などの透明誘電体膜からなるスペーサ層５２、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透明導電膜からなる透明電極層５３、電界発光に寄与する有機薄膜からなるホール注入層５４、発光させる有機薄膜からなる発光層５５、及び金属膜からなる反射電極層５６をこの順に積層させて形成される。この内、ハーフミラー層５１、スペーサ層５２、透明電極層５３、ホール注入層５４、発光層５５、及び反射電極層５６により発光膜構造ＬＴが形成される。
ハーフミラー層５１と反射電極層５６とにより共振器が構成されるから、発光層５５で発光した光の内、共振器長さ（すなわち，ハーフミラー層５１と反射電極層５６との間の光学的な間隔）で決まる波長の光のみが共振して、効率良く外部へ出射される。この出射光が液晶パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを照明する光となり、そのほかの波長成分はその殆どが外部へは出射されない。
スペクトル中心の発光波長を決める共振器長はスペーサ層５２、透明電極層５３の厚みを調整して変えることができる。中心の発光波長を赤、緑、青のいずれに設定するかに応じて共振器長や発光層材料などが最適化される。
図２０には、Applied.Physics Letters Vol.68 p2633-2635(1966)に示された、共振器構造を発光体１３Ｒ（１３Ｇ，１３Ｂ）に持たせたときとそうでないときとのスペクトル波形を示してある。「共振器構造あり」の曲線は「共振器構造なし」のものに比べて、半値幅が狭く、鋭いピークを持つ。このため、発光体１３Ｒ（１３Ｇ，１３Ｂ）に共振器構造を持たせることで、発光体自体から出射される光（赤、緑、青それぞれの光）の純度を高めることができる。このため、所望の波長以外の不要な波長成分が少なくなり、高品質のカラー表示が可能になる。
図２１には、同文献に示された、共振器構造を発光体１３Ｒ（１３Ｇ，１３Ｂ）に持たせたときとそうでないときとの指向性を示す。「共振器構造あり」の指向性は「共振器構造なし」のものに比べて、光源正面方向に鋭くなっている。このため、共振器構造を持たせることで、正面輝度の高い画像を提供することができる。
（第７の実施形態）
第７の実施形態を図２２〜図２６に基づき説明する。この実施形態は、有機ＥＬ素子を用いた発光体の劣化判断の機構に関する。
有機ＥＬ素子を用いた発光体はその駆動時間の経過とともに自然現象として徐々に劣化し、輝度が徐々に低下することが分かっている。この定性的な低下の様子を図２２に表す。駆動時間と輝度との関係は同図に示すように、縦軸及び横軸とも対数でプロットすると、ほぼ直線的に低下する。また、有機ＥＬ素子の発光層構造は、通常、定電流で駆動されるが、駆動時間と発光層構造の端子電圧との関係は定性的には図２３のように表される。つまり、駆動時間が増えてきて劣化するにしたがって端子電圧が徐々に増加するようになる。なお、この図２２、２３の特性の傾きなどの細かい変化の具合は、使用する有機材料（すなわち発光させる色）によって異なる。
さらに、有機ＥＬ素子の発光膜構造に流す電流と発光輝度との定性的な関係を図２４に示す。すなわち、同図に示すように、縦軸及び横軸とも対数でプロットすると電流に対してほぼ直線的に発光輝度が増加するように変化する。
これらの状況を踏まえて、本実施形態に係る投写表示装置としての液晶プロジェクタは、図２５に示す測定・制御回路を発光体１３Ｒ（１３Ｇ，１３Ｂ）に接続している。発光体１３Ｒ（１３Ｇ，１３Ｂ）の発光膜構造ＬＴの電極間には定電流源６０が接続され、定電流駆動される。この定電流源６０は制御信号によって流す定電流値を変更できるようになっている。
発光膜構造ＬＴの電極間には、また、この電極間の端子電圧を測定する電圧計６１が接続されている。この電圧計６１の計測信号はＡ／Ｄ変換器６２によりデジタル量に変換され、ＣＰＵ６３に取り込まれる。ＣＰＵ６３には発光体の交換時期を告知するＬＥＤ６４が接続されるとともに、Ｄ／Ａ変換器６５が接続されている。ＣＰＵ６３は図２６の処理を行ってＬＥＤ６４を点灯させる一方で、制御信号を、Ｄ／Ａ変換器６５を介して前記定電流源６０に送り、定電流値を制御するようになっている。
ＣＰＵ６３の制御動作の一例を図２６に基づいて説明する。この制御は一定時間毎かつ色毎に、例えば１時間毎の割込み処理として実行される。
ＣＰＵ６３は、まず、Ａ／Ｄ変換器６２を介して電圧計６１の計測電圧値を読み込む（ステップＳ１）。次いで、図２３に示した曲線のテーブルを参照することで、計測した電圧値に対応した駆動時間の積算値を逆演算する（ステップＳ２）。次いで、図２２に示した曲線のテーブルを参照することで、駆動時間の積算値に対応した輝度Ｂを逆演算する（ステップＳ３）。
続いて、求めた輝度Ｂが予め設定してある輝度の許容値Ｂ０に等しいかまたはそれを未だ上回っているか否かを判断する（ステップＳ４）。この判断でＮＯ、すなわちＢ＜Ｂ０のときは、輝度が許容値よりも低下してその色の画像が暗くなっているのであるから、直ちにＬＥＤ６４を点灯させ、発光体を交換した方が良い旨の告知を行う（ステップＳ５）。
反対にステップＳ４の判断でＹＥＳのときは、赤、緑、青の色バランスが設定した通りの状態であるか否かを３色の輝度値に基づき判断する（ステップＳ６）。色バランスが設定状態ではない（ＮＯ）のときは、図２４に示した曲線のテーブルを参照して、所望の輝度値を得るための駆動電流値を逆演算する（ステップＳ８）。そこで、ＣＰＵ６３はその駆動電流値を得るための制御信号を、Ｄ／Ａ変換器６５を介して定電流源６０に送る。これにより、駆動電流値が補正され、発光体１３Ｒ（１３Ｇ，１３Ｂ）が担当している色の所望輝度値が得られる。
このように発光体の端子電圧をモニタすることにより、発光体の交換時期を自動的に的確に知らせることができ、保守が容易になるとともに、常に明るい画面を確保することができる。併せて、端子電圧値から色バランスが自動的に補正されるので、常に安定した高品質の画面が提供される。
なお、上述した図２５の処理において、図２２〜図２４に関わる逆演算は必ずしもテーブル参照でなくてもよく、その都度、近似曲線（直線）から計算により求めるようにしてもよい。また、より簡便な手法として、輝度値まで求めずに、端子電圧値から駆動時間の積算値を求め、この積算値を、経験上確定できる駆動時間の限界値と比較し、その比較結果で便宜的に発光層の寿命を判断するようにしてもよい。
またなお、上述した各実施形態の構成、手段の内、適宜なものを組み合わせて実施してもよく、その組み合わせにより、液晶プロジェクタ全体の小形化、軽量化、高輝度の明るい画面、保守点検の容易さなど、前述した各種の効果がより高められる。
（第８の実施形態）
第１の実施形態を図２７に基づいて説明する。本実施形態は光源そして光源の制御方法及び装置に関する。図１は光源の概略構成含む断面図である。
発光体１００は、ガラス基板１０１上に陽極となる透明電極膜１０２、有機発光層１０３及び陰極となる金属電極膜１０４が順次積層され、封止基板１０５で封止されて構成されている。この発光体１００の平面的な大きさは、照明すべき対象にもよるが、例えば３０ｍｍ×２５ｍｍ程度とすることができる。
また、発光体１００の封止基板１０５には熱伝導性の良いグリース１０９を介してヒートシンク１０６が設けられている。ヒートシンク１０６には熱伝導性の良いグリース１０９を介してペルチェ効果を利用した平板状の電子冷却素子１０７が取り付けられる。なお、発光体１００を構成する封止基板１０５がヒートシンク１０６を兼ねても良く電子冷却素子１０７はフアン１０８て空冷される。
ヒートシンク１０６にはヒートシンクの温度を測定するために温度センサ１１０となる熱電対が埋め込まれている。温度センサ１１０としては熱電対以外にもサーミスタなどを用いることができ、また、温度センサはヒートシンクに埋め込まずにヒートシンクに貼り付けても良い。
温度スイッチ回路は、発光体１００を点灯、消灯させる点灯スイッチ１１２と、電子冷却素子１０７に電力を供給あるいは不供給とする冷却スイッチ１１４とを駆動制御できる。直流電源１１３のプラス極は透明電極に、直流電源１１３のマイナス極は点灯スイッチ１１２を介して金属電極膜１０４にそれぞれ接続されている。直流電源１１５のプラス極は直接、マイナス極は冷却スイッチ１１４を介して電子冷却素子１０７に接続されている。
透明電極膜１０２と金属極膜１０４に、直流電源１１３からの直流電圧を印加することによって有機発光層１０３が発光し、発光光１１６はガラス基板１０１の方へ放射される。
有機発光層１０３は一層でも良いが、有機膜から成る電荷輸送層と有機発光膜との積層構造を用いることが多い。
つづいて、光源装置の制御方法にっいて説明する。
まず、被照明体を照明するために有機ＥＬ面状光源を点灯する場合の手順を説明する。
発光体１００を点灯する前に、冷却スイッチ１１４を閉じてまず電子冷却素子１０７を起動する。電子冷却素子１０７は直流電源１１５で駆動され、ヒートシンク１０６及び発光体１００を徐々に冷やしていく。
ヒートシンク１０６の温度は温度センサ１１０でモニターされ、ヒートシンク１０６がある設定された温度、例えば１０度Ｃになった時点で温度スイッチ回路１１１によって有機ＥＬ面状光源の点灯スイヅチ１１２を閉じる。
点灯スイッチ１１２を閉じることによって発光体１００に直流電源１１３から電力が供給され、発光体１００が光を放射する。
発光体１００が十分冷却されないうちに発光体１００を点灯すると、有機ＥＬ素子の温度の上昇が著しくなり、短時間のうちに輝度が低下するなど有機ＥＬ素子の劣化が進む。
一方、有機ＥＬ素子を冷やしすぎると、有機ＥＬ素子表面や側面が結露し、この露は発光光の放射パターンの変化や、湿度によって特性の変化を生し易い有機膜の特性を変化させる原因となる。
電子冷却素子１０７で発光体１００を冷やしても、有機ＥＬ素子が点灯している場合には、有機ＥＬ素子で発生する熱で有機ＥＬ素子の温度はヒートシンク１０６の温度より高い温度で定常状態になり、光源へ露が付くことはない。
次に、被照明体の照明をやめるために有機ＥＬ面状光源を消灯する場合の手順を説明する。
まず、発光体１００を構成する有機発光層１０３に供給する電流を減らして発光輝度を下げる。発光輝度を下げるのとほぽ同時に冷却スイッチ１１４を開放して電子冷却素子１０７への電カの供給を停止し、冷却を停止する。
このとき、有機発光層１０３を流れる電流は、有機発光層がわすかに光っている程度で良く、発光体１００の表面に露が付かない程度に発光体１００が発熱していれば良い。
ここで、有機発光層１０３に大きな電流を流していると、冷却は停止しているので発光体１００の温度が上昇し、光源としての機能の劣化を速めることになる。
ヒートシンク１０６の温度がある設定された温度、例えば１０度Ｃまで上昇した時点で、点灯スイッチ１１２を開放して有機発光層１０３への電流の供給を停止し、有機ＥＬ素子を消灯する。
ここで説明した手順ではなく、発光体１００の消灯と電子冷却素子１０７の停止を同時に行うと、ヒートシンク１０６は冷えたままてあり、且つ、発光素子１００の発熱は停止しているので、有機ＥＬ素子が冷やされて露付きが生じてしまう。
本実施形態の光源の構成において、発光体１００の封止基板１０５とヒートシンク１０６との間に介在するグリース１０９のかわりに、熱伝導性の高いシートを介在させることも可能である。この場合、有機ＥＬ面状光源１００をヒートシンク１０６から取り外すことが容易になり、有機ＥＬ面状光源１００の交換が容易になる。
（第９の実施形態）
第９の実施形態を図２８に基づいて説明する。本実施形態は投写表示装置に上記第８の実施の形態を適用したものに関する。図２は投写表示装置を構成する主たる光学系の概略断面図である。
なお、投写表示装置については第１の実施の形態で説明したものと同一または同等の構成要素には同一の符号を付し、また、光源装置の制御方法を実現する装置については第８の実施形態で説明したものと同一または同等の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略または簡略化する。この説明の仕方は第１０の実施形態及びそれ以降の実施形態でも同様とする。
赤色成分の画像を表示する赤表示用液晶パネル１２Ｒ、緑色成分の画像を表示する緑表示用液晶パネル１２Ｇ、そして青色成分の画像を表示する青表示用液晶パネル１２Ｂに表示される画像を、ダイクロイックプリズム１５で合成した後、投写レンズ１６て拡大してスクリーン１７に表示する。
図を見やすくするために液晶パネル、投写レンズの構造は描いておらす、プロックとして描いてある。
また、スクリーン１７としては反射型のスクリーン、あるいは透過型のスクリーンのどちらでも適用が可能である。
赤表示用液晶パネル１２Ｒは、その背面に配置された赤色で発光する赤色発光体１００Ｒによって照明される。発光体１００Ｒは例えば図２７に示したような構造を有し、やはり図２７に示されているようにヒートシンク１０６、電子冷却素子１０７及びフアン１０８から構成される冷却機構で冷却される。図２８では図を見やすくするために、図２７には描かれているグリース、温度センサ、温度スイッチ回路は省いてあるが、第８の実施形態で説明したような制御方法によって電子冷却素子１０７の起動、停止そして有機ＥＬ面状光源の点灯、消灯が制御される。
緑表示用液晶パネル１２Ｇそして青表示用液晶パネル１２Ｂについても同様に、緑表示用液晶パネル１２Ｇの背面には緑色て発光する緑色発光体１００Ｇが、また、青表示用液晶パネル１２Ｇの背面には青色で発光する青色発光体１００Ｂが配置され、それぞれの有機ＥＬ面状光源は第８の実施形態で説明したような冷却機構で冷却される。
（第１０の実施形態）
第１０の実施形態を図２９に基づいて説明する。本実施形態は光源そして光源の制御方法及び装置に関する。図２９は光源の概略構成を示す断面図である。
図２７に示した第８の実施形態の光源の構成とは温度センサ１１０の位置が異なるだけで、他の構成要素は同一である。
温度センサ１１０によって発光体１００の温度を検出し、その温度によって発光体１００の点灯スイッチ１１２あるいは電子冷却素子１０７の冷却スイッチ１１４を制御する温度スイッチ回路１１１を備えている。
次に、光源の制御方法について説明する。
まず、被照明体を照明するために有機ＥＬ素子を点灯する場合の手順を説明する。
発光体１００を点灯する前に、まず電子冷却素子１０７を起動する。電子冷却素子１０７は直流電源１１５で駆動され、ヒートシンク１０６そして発光体１００を徐々に冷やしていく。
発光体１００の温度は温度センサ１１０でモニターされ、発光体１００がある設定された温度、例えば１０度Ｃになった時点で温度スイッチ回路１１１によって点灯スイッチ１１２を閉じる。
点灯スイッチ１１２を閉じることによって発光体１００に直流電源１１３から電力が供給され、発光体１００が光を放射する。
次に、被照明体の照明をやめるために有機ＥＬ素子を消灯する場合の手順を説明する。
まず、発光体１００を構成する有機発光層１０３に供給する電流を減らして発光輝度を下げる。発光輝度を下げるのとほぼ同時に冷却スイッチ１１４を開放して電子冷却素子１０７への電力の供給を停止させ、冷却を停止させる。この時、有機発光層１０３を流れる電流は、有機発光層１０３がわすかに光っている程度で良く、発光体１００の表面に露が付かない程度に有機ＥＬ素子が発熱していれば良い。
冷却を停止した後、しばらくはヒートシンク１０６が発光体１００を冷却しているが、ヒートシンク１０６の温度が上昇を始めると発光体１００の温度も上昇を始める。
発光体１００の温度がある設定された温度、例えば１０度Ｃまて上昇した時点で、点灯スイヅチ１１２を開放して有機発光層１０３への電流の供給を停止し、有機ＥＬ素子を消灯する。
第８の実施形態そして第１０の実施形態では、温度センサをヒートシンクあるいは有機ＥＬ素子のどちらか一方にだけ取り付けたが、両者に取付けて、ヒートシンクと有機ＥＬ素子の両方の温度を監視しながら冷却の開始、停止及び有機ＥＬ素子の点灯、消灯を行うタイミングを制御することも可能である。
（第１１の実施形態）
第１１の実施形態を説明する。本実施形態は投写型液晶表示装置に光源装置の制御装置を適用したものに関する。
第１１の実施の形態は、要するに、第１０の実施の形態を投写表示装置に適用したものである。
（第１２の実施形態）
第１２の実施形態を図３０に基づいて説明する。本実施形態は光源そして光源の制御方法及び装置に関する。図３０は光源の概略構成を示す断面図である。
図２７に示されている第８の実施形態の光源において、温度センサ１１０そして温度スイッチ回路１１１を取り除いて、かわりにタイマー回路１２１を備えた構成となっている。その他の構成要素、すなわち、発光体１００、ヒートシンク１０６、電子冷却素子１０７、ファン１０８は第８の実施形態と同様である。
タイマー回路１２１は、発光体１００の点灯スイッチ１１２あるいは電子冷却素子１０７の冷却スイッチ１１４を制御する。
光源の制御方法について説明する。
まず、被照明体を照明するために有機ＥＬ面状光源を点灯する場合の手順を説明する。
発光体１００を点灯する前に、冷却スイッチ１１４を閉じてまず電子冷却素子１０７を起動する。電子冷却素子１０７は直流電源１１５で駆動され、ヒートシンク１０６及び有機ＥＬ面状光源１００を徐々に冷やしていく。
冷却スイヅチ１１４を閉じた時点からタイマー回路１２１が経過時間を計測し、冷却スイッチ１１４を閉じた時点からある設定された時間が経過した時点で、発光体１００に接続されている点灯スイッチ１１２を閉じる。
点灯スイッチ１１２を閉じることによって、発光体１００に直流電源１１３から．電力が供給され、発光体１００が光を放射する。
冷却を開始してからの発光体１００の温度変化を事前に測定することにより、冷却スイッチ１１４を閉じてから発光体１００がある設定された温度になるまでの時間を求めることができ、この時間を基にして冷却スイッチ１１４を閉じてから点灯スイヅチ１１２を閉じるまでの時間を設定することができる。
次に、被照明体の照明をやめるために、発光体１００を消灯する場合の手順を説明する。
まず、発光体１００を構成する有機発光層１０３に供給する電流を減らして発光輝度を下げる。発光輝度を下げるのとほぼ同時に冷却スイッチ１１４を開放して電子冷却素子１０７への電力の供給を停止し、冷却を停止する。
冷却スイッチ１１４を開放した時点からある設定された時間が経過した時点で発光体１００に接続されている点灯スイッチ１１２を開放し、発光体１００を消灯する。
冷却を停止してからの有機ＥＬ素子の温度変化を事前に測定することにより、冷却スイッチ１１４を開放して冷却を停止してから有機ＥＬ素子がある設定された温度になるまでの時間を求めることができ、この時間を基にして冷却スイッチ１１４を開放してから点灯スイッチ１１２を開放するまでの時間を設定することができる。
本実施形態の光源の構成において、発光体１００の封止基板１０５とヒートシンク１０６との間に介在するグリース１０９の代わりに、熟伝導性の高いシートを介在させることも可能である。この場合、発光体１００をヒートシンク１０６から取り外すことが容易になり、発光体１００の交換が容易になる。
（第１３の実施形態）
第１３の実施形態を説明する。本実施形態は上記第１２の実施の形態を投写表示装置に適用したものに関する。
すなわち、第１３の実施の形態は、第１２の実施の形態を、図２８に示す投写表示装置に適用した例を説明するためのものである。
以上、本発明の光源装置そして光源装置の制御方法及び装置と、この制御方法及び装置が適用された表示装置について説明した。有機ＥＬ素子への結露を抑えながら有機ＥＬ素子を十分冷やすために冷却のタイミングと光源装置の点灯のタイミングをずらす、という本発明の主旨の中て、種々の構成及び制御方法を考えることができる。例えば、タイマー回路と温度スイッチ回路の両方を備えて、有機ＥＬ素子の点灯時は温度スイッチ回路、消灯時はタイマー回路を利用する等の構成及び制御方法を考えることができる。
また、湿度センサを備えることにより、湿度に応して設定温度、あるいは設定時間を変えることができるようにすることも可能である。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明の投写表示装置によれば、有機ＥＬ素子を発光層とした発光体を用い、その冷却手段、着脱自在な取付け手段、出射された光の指向性を調整する手段、出光効率を上げる手段、共振器構造の採用、寿命の自動判断手段などを設けることができるため、従来では克服困難であった問題を打破して、軽量かつ小形で、実用可能な、有機ＥＬ素子による発光体を採用した投写表示装置を提供することができる。
特に、電子冷却素子や放熱フィンによる冷却手段を発光体に設置することで、有機ＥＬ素子の発熱に因る発光性能の低下を抑制して、長寿命化を図るとともに、輝度を安定させ、かつ常に最高輝度を確保することができる。
また、液晶パネル及び発光体を載置する基台部分に当該発光体を着脱自在に取り付ける取付け手段を設けることで、有機ＥＬ素子による発光体を発光体毎に独立して、電気的接続及び光学的位置を確保した状態で容易に交換可能になり、交換作業の能率化及び保守点検の容易化が図られる。
さらに、発光膜構造の電極間の端子電圧を計測し、この端子電圧値から発光膜構造の寿命を判断し、寿命が判断されたときにこの寿命を告知するようにすることで、発光体の交換時期のタイミングを容易に判断でき、画面表示の高い質を確保できるとともに、保守点検をも容易になる。
さらに、発光体から出射された光の指向性が液晶パネルに向くように調整するレンズアレイやプリズムアレイなどの指向性調整手段を備えることで、有機ＥＬ素子による発光体から液晶パネルへ入射する光の指向性が改善され、液晶パネルへの光の入射効率が向上し、高輝度の安定した画面を提供できる。
さらにまた、発光体の透明基板の出光面にマイクロレンズアレイあるいはマイクロプリズムアレイを一体に形成することで、有機ＥＬ素子による発光体からの出光効率を上げることができ、高輝度の安定した画面を提供できる。
さらにまた、発光体の発光層構造に特定波長の光を選択的に共振させて出光させる共振器構造を設けることで、液晶パネルへの入射光の指向性や効率を大幅に改善することができる。
本発明に係わる光源装置は、有機ＥＬ素子とそれを冷却する冷却機構とを備え、有機ＥＬ素子あるいは冷却手段に取り付けられた温度センサ、あるいはタイマーを備えているので、冷却手段による有機ＥＬ素子を冷却状態に制御することができる。
また、本発明の光源装置の制御方法は、温度センサによる有機ＥＬ素子の温度の監視あるいは前記タイマーによって、冷却の開始、停止と有機ＥＬ面状光源の点灯、消灯のタイミングとをずらすことを特徴とし、有機ＥＬ素子への結露を抑えながら有機ＥＬ素子を十分冷やすことができ、有機ＥＬ素子の劣化を抑えてその寿命を長くすることができる。
また、本発明の光源装置の制御装置は、温度センサによる有機ＥＬ素子の温度の監視あるいは前記タイマーによって、冷却の開始、停止と有機ＥＬ面状光源の点灯、消灯のタイミングとを制御することを特徴とし、有機ＥＬ素子への結露を抑えながら有機ＥＬ素子を十分冷やすことができ、有機ＥＬ素子の劣化を抑えてその寿命を長くすることができる。
また、本発明の光源装置の制御方法そして装置が適用された投写表示装置によれば、本発明の表示装置を、放電ランプを光源とする表示装置に比べて著しく小型化できる。

Claims (4)

1. 有機ＥＬ素子と、
   前記有機ＥＬ素子の発光面とは反対の面に接着剤を介して取り付けられた放熱フィンと、を備え、
   前記放熱フィンが、前記有機ＥＬ素子とは反対側に前記有機ＥＬ素子で発生する熱を放散する放熱面を有し、前記放熱面の中央部が前記放熱面の端部より盛り上がり、
   前記放熱フィンが、アルミニウムからなり、かつ、前記放熱フィンが前記有機ＥＬ素子の封止基板を兼ねることを特徴とする光源装置。
2. 請求項１において、
   前記放熱フィンが、前記有機ＥＬ素子とは反対側に前記有機ＥＬ素子で発生する熱を放散する凹凸を有し、
   前記凹凸の断面が波形であることを特徴とする光源装置。
3. 請求項１または２において、
   前記有機ＥＬ素子の発光面側にカラーフィルタを備えることを特徴とする光源装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源装置を含むことを特徴とする投写型表示装置。

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