JP4755282B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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Description
【0001】
本発明は、複数の固体光源により画像表示素子に光を照射して画像表示を行う画像表示装置、特に、複数の固体光源の冷却のために電熱素子を用いた冷却装置を備えた画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、画像表示装置の光源として、冷陰極管、高圧水銀灯などの白色光源が用いられている。液晶モニターなどの直視方式では、赤、緑、青色信号用の液晶素子に、光源の白色光から、不要な波長の光を吸収する材料を用いたカラーフィルターにより波長選択した各色光が導かれる。
【0003】
また、プロジェクタなどの投写型画像表示装置では、薄膜技術を用いた波長選択機能を有するダイクロイックミラーやダイクロイックフィルターにより、白色光を赤、緑、青の各色光に分離し、液晶パネルやミラーデバイスで変調を行い、画像表示を行う。
【0004】
上述のような光源では、各色光での色再現性を向上させようとすると、各色光について使える波長帯が狭くなり、結果として光利用率が大きく低下する。また、特に高圧水銀灯の場合、寿命が数千時間と短く、また、破裂の可能性があるなど、維持管理上の問題もある。
【0005】
そこで近年では、固体光源である発光ダイオード(以下LED)を赤、緑、青の単色光源として用いた液晶テレビやプロジェクタ等が実用化されつつある。LEDの光出力は十分とは言えないが、各色光の色度は従来製品を寄せ付けないレベルが実現されている。
【0006】
一方、LEDを用いる際には次のような問題がある。高輝度のLEDは発熱量が大きく、長寿命を実現するためには、高性能の冷却装置が必須であることである。また、赤、緑、青色光のLEDの内、赤色光LEDは、緑、青色光のLEDに比べて、ジャンクションの温度変化に対する光変換効率、発光スペクトルの変化の程度が異なることである。
【0007】
図6は、ルミレッズ社が開示している、赤、緑、青色光のLEDの特性を示す。この特性は、各LEDがいずれも、ジャンクション温度の変化に対して光変換効率が変化することを示している。また、この特性によれば、緑、青の場合の変化に比べて、赤の変化量が大きいことが分かる。これは、例えば一旦ホワイトバランス調整を行っても、環境温度の変化等、何らかの要因で発熱量が変われば、色光毎の出力が大きく変化して色変化が発生し、狙った色を再現できないことを意味する。
【0008】
このために、特許文献1には図7に示すように、LED60の冷却手段として、電熱素子であるペルチェ素子を用いることが開示されている。ペルチェ素子は、2つの熱電子材料(ビスマス、テルル)の接合部に電流を流すことにより、発熱、吸熱を行うものである。図7のペルチェ素子は、N型とP型の熱電半導体61、62を銅電極63、64で接合し、その外側に熱伝導性の比較的良好な電気絶縁体であるセラミック65、66が配された構成を有する。セラミック65側に、被冷却物であるLED60が接合され、セラミック66側に、放熱のためのヒートシンク67が接合される。
【0009】
このペルチェ素子を用いて適切に電流制御すれば、ペルチェ素子に接続されたLEDを冷却したり、一定の温度に保つことが可能である。ペルチェ素子の扱える電力は、上述の電熱半導体の対の数を多くしたり、素子そのものを大きくすることで増大することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献1】
特開2005−121890号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、赤、緑、青色光のLEDのすべてにペルチェ素子を配し、共通の制御を行ったのでは、最適な温度制御を行うことはできない。すなわち、その場合、図6の特性からも分るように、色変化量の大きい赤色光LEDに合わせて制御することになるので、発熱量の大きな緑色光LEDに対しては冷却が不十分となってしまう。また、青色光LEDは温度の影響が少なく、かつ、発熱量も緑色光LEDのように大きくないので、青色光LEDの無用な冷却のために装置が大型化され、電力ロスを生じることになる。
【0011】
以上のことを考慮して、本発明は、異なる色光を発する複数の固体光源の大型化や電力ロスを抑え、ペルチェ素子を用いた効率の良い温度制御を可能とする、固体光源の冷却装置を備えた画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の画像表示装置は、基本構成として、少なくとも赤、緑、青色光をそれぞれ放射する複数の固体光源と、前記複数の固体光源からの光を導く照明光学系と、前記照明光学系により導かれた前記複数の固体光源からの光を映像信号に基づき変調する画像表示素子とを備える。
【0013】
上記課題を解決するために本発明の画像表示装置は、上記基本構成に加えて、前記複数の固体光源の各々に対して、それらの背面にそれぞれ熱伝導部材を介して接続された複数の冷却装置を備え、前記複数の冷却装置のうち、赤色光及び緑色光の前記固体光源に接続された前記冷却装置はそれぞれ第1及び第2電熱素子を用いて構成され、前記第1電熱素子のみが加熱及び吸熱が可能なように制御され、前記第2電熱素子は、前記第1電熱素子よりも大容量であり、吸熱のみが可能なように制御され、前記固体光源の近傍に配置された温度センサーを備え、前記温度センサーにより検出された温度に応じて、前記赤色光の固体光源のジャンクション温度を一定の温度に維持するように制御を行うことを特徴とする。
【0015】
本発明によれば、異なる色光を発する複数の固体光源に対して、電熱素子を適切に使用した効率の良い温度制御が可能な冷却システムが設けられ、大型化や電力ロスを抑えた画像表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】図1は、本発明の実施の形態1における画像表示装置の構成を示す平面図
【図2】図2は、同画像表示装置におけるLEDジャンクションの温度制御の状態を示す図
【図3】図3は、本発明の実施の形態1における画像表示装置の他の構成を示す平面図
【図4】図4は、本発明の実施の形態2における画像表示装置の構成を示す平面図
【図5】図5は、同画像表示装置におけるLEDジャンクションの温度制御の状態を示す図
【図6】図6は、LEDのジャンクション温度と発光効率の関係を示す図
【図7】図7は、従来例のペルチェ素子を用いたLED冷却の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明の画像表示装置は、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。
【0019】
すなわち、前記熱伝導部材に接続されたヒートシンクを備えた前記冷却装置と、前記熱伝導部材に前記電熱素子を介して接続されたヒートシンクを備えた前記冷却装置とが混在する構成とすることができる。
【0020】
あるいは、前記緑色光の固体光源に接続された前記冷却装置は、前記熱伝導部材に接続された受熱部と、前記受熱部に接続された配管と、前記配管に接続されたポンプと、前記配管内を前記ポンプにより駆動され循環する冷媒と、前記配管の路上に設けられたラジエターとを備え、前記冷媒は、前記ラジエターにより冷却された後、前記受熱部の熱を奪うように循環する構成とすることができる。
【0021】
また、この構成において、前記熱伝導部材と前記受熱部の間に介在するように前記第2電熱素子が配置された構成とすることができる。
【0022】
特に、複数の受熱部間を冷媒が直列に循環し、1カ所のラジエターで冷却される構成とすることも可能である。
【0023】
また、青色光の前記固体光源の前記冷却装置は、前記熱伝導部材に接続されたヒートシンクを備え、赤色光の前記固体光源の前記冷却装置は、前記熱伝導部材に前記第1電熱素子を介して接続されたヒートシンクを備え、緑色光の前記固体光源の前記冷却装置は、前記熱伝導部材に前記第2電熱素子を介して接続された受熱部と、前記受熱部に接続された配管と、前記配管に接続されたポンプと、前記配管内を前記ポンプにより駆動され循環する冷媒と、前記配管の路上に設けられたラジエターとを備え、前記冷媒は、前記ラジエターにより冷却された後、前記受熱部の熱を奪うように循環する構成とすることができる。
【0025】
また、上記構成の画像表示装置において、電熱素子をペルチェ素子とすることができる。
【0026】
また、上記構成の画像表示装置において、前記画像表示素子上の画像を、前方に配置されたスクリーン上に投写可能なように設けられた投写光学系を備えた構成とすることができる。
【0027】
以下、本発明の実施の形態における画像表示装置について、図面を参照して説明する。
【0028】
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1における画像表示装置の構成を、図1に示す。この装置には、各色光用のLEDモジュール、すなわち、赤色光LEDモジュール1R、緑色光LEDモジュール1G、及び青色光LEDモジュール1Bが配置されている。
【0029】
固体光源である各色光のLEDモジュール1R、1G、1Bは、図示しないが、LEDダイが放熱のための金属基板上に絶縁層を挟んで実装された構成を有する。また、LEDダイは、電極を介してLED駆動電源と接続され、LEDダイの前面には集光レンズが実装されている。
【0030】
赤色光LEDモジュール1Rから出射した光は、照明光学系2Rを経て光変調器3に導かれる。緑色光LEDモジュール1Gから出射した光も赤色光と同様に、照明光学系2Gを経て光変調器3に導かれる。緑色光LEDモジュール1Gから出射した光も赤色光と同様に、照明光学系2Gを経て光変調器3に導かれる。
【0031】
光変調器3は、フレネルレンズ4、カラーフィルター5、入射側偏光板6、画像表示素子(空間光変調素子)である液晶パネル7、及び出射側偏光板8から構成されている。
【0032】
カラーフィルター5では、赤色光LEDモジュール1Rから出射した光は、赤透過フィルター域のみを透過し、青、緑透過フィルター域では赤色光は吸収され透過しない。同様に、緑色光LEDモジュール1Gから出射した光は緑透過フィルター域のみを透過し、青色光LEDモジュール1Bから出射した光は青透過フィルター域のみを透過する。
【0033】
入射側偏光板6は、入射光のうち、一方向の偏光方向の光のみ透過する。液晶パネル7は、外部信号により独立して液晶の状態を制御可能な画素が2次限的に配列されて構成されている。
【0034】
このうち、カラーフィルター5の赤透過フィルター域に対応する部分には、赤の色信号に応じて制御される画素が配置されている。同様に、カラーフィルター5の緑透過フィルター域、青透過フィルター域に対応する部分にはそれぞれ、緑、青の色信号に応じて制御される画素が配置されている。出射側偏光板8は、その透過軸方向の偏光は透過するが直交方向の偏光は吸収する。
【0035】
光変調器3の動作は、周知のとおりであり、本実施の形態の主旨に対する重要な関係はないので、詳細な説明は省略するが、液晶パネル7上に光学画像が形成される。この光変調器3を透過した光は、拡散層9を備えた前面パネル10に入射し、観察者側に光を放射する。このようにしてカラー画像が表示される。
【0036】
赤色光LEDモジュール1Rの背面には、熱伝導部材である赤用スプレッダー11Rを介して、電熱素子の赤用ペルチェモジュール12が設けられている。スプレッダーは、熱を伝導すると同時に熱を拡散して、冷却効率を向上させる作用を与える。赤用ペルチェモジュール12は、図示されていない回路により電流制御されることで、赤用スプレッダー11Rの面を加熱し、または吸熱による冷却することが可能である。
【0037】
また、赤用ペルチェモジュール12の赤用スプレッダー11Rとは反対側の面には、ヒートシンク13が設けられており、隣接した放熱ファン14によって適切に放熱される。
【0038】
緑色光LEDモジュール1Gの背面には、熱伝導部材である緑用スプレッダー11Gを介して、受熱部15が連結されている。受熱部15にはポンプ16が内蔵されており、このユニットにはパイプを介してラジエター17が接続されている。ラジエター17に隣接して放熱ファン18が配置され、ラジエター17の熱を奪う液冷モジュールが構成されている。パイプ内には冷媒が流れており、受熱部15を介して、緑色光LEDモジュール1Gから除熱する。この除熱作用は、ヒートシンク単体の場合と比較して、大きな熱量に対しても十分有効である。
【0039】
青色光LEDモジュール1Bの背面には、熱伝導部材である青用スプレッダー11Bを介して、ヒートシンク19が連結されている。このヒートシンク19に隣接して放熱ファン20が配置され、効率よく放熱する構成となっている。
【0040】
以上のような構成を取る背景について、以下に述べる。本実施の形態では、緑、青、赤の順に発熱の許容量が大きい構成が採られる。これは投射像の白バランスを考慮した際に、緑色光LEDモジュールの発熱が最も大きくなることから選択された構成である。
【0041】
一般に白バランスを得るための赤、緑、青の明るさ比率は、おおよそ3:6:1とされている。一方、高輝度LEDの代表的なメーカーであるルミレッズ社開示のデータ(ルクセオン3 技術データシート)によれば、ジャンクション温度25℃にて算出すると、赤:34(lm)/w、緑:20(lm)/w、青:8(lm)/wとある。従って、上述の求められる明るさ比率を得るための各色の投入電力の比率は、1:3.4:1.4となる。
【0042】
ここで、例えばLEDモジュールのジャンクションから冷却系への接続面までの熱抵抗を5℃/W、ヒートシンクの熱抵抗を2.5℃/W、液冷モジュールの熱抵抗をヒートシンクの半分とする。そして、液冷モジュールを、最も投入電力の大きい緑色光LEDモジュール1Gに対してのみ搭載し、赤色光LEDモジュール1R及び青色光LEDモジュール1Bに対してはヒートシンク冷却を行う。このときの、赤、青色光LEDモジュールのジャンクション温度Tjrb、及び緑色光LEDモジュールのジャンクション温度Tjgは、以下のようになる。
【0043】
ヒートシンク冷却(赤、青)の場合:
Tjrb=(5+2.5)×投入電力+外気温度+セット内温度上昇
液冷(緑)の場合:
Tjg=(5+2.5/2)×投入電力+外気温度
この構成によれば、ジャンクション温度はバランスが取れる。すなわち、各LEDのジャンクション温度の差を小さくし、それぞれの許容温度範囲内に調整できる。
【0044】
ジャンクション温度比は、赤:緑:青=73℃:88℃:89℃
但し各電力は、赤:3W、緑:10.2W、青:4.3W、外気温度25℃、セット内温度上昇10℃とする。
【0045】
また、LEDのジャンクション温度を信頼性保証温度以下に抑えることは、その寿命を維持する上で必要である。一方、図6を用いて先に述べたように、温度によってその出力が変わることが知られている。特に赤色光LEDはその変化が大きいので、単にジャンクション温度を信頼性保証温度以下に抑えるだけでは、3原色から作られるホワイトバランスが変わってしまう。
【0046】
また、ここで詳細は触れないが、ジャンクションの温度変化によって出力光の波長シフトもあるので、忠実な色再現性を実現するには、最低限、赤色光LEDモジュールについては、ジャンクション温度を一定温度に維持することが求められる。そのために、上述の赤用ペルチェモジュール12には、加熱および吸熱による冷却を高信頼を持って実現できるタイプのものを用いる。
【0047】
上述のように、このタイプのペルチェモジュールは内部熱抵抗が大きいこともあり、扱える熱量に制限がある。しかし、赤色光LEDモジュールは電力そのものは比較的高くないので、このペルチェモジュールを用いることの可能な電力範囲で、十分な明るさをもった映像を得ることが出来る。
【0048】
本実施の形態の画像表示装置における、LEDジャンクションの温度制御の状態について説明する。LEDジャンクションの時間の経過に伴う温度変化を、図2に示す。縦軸にジャンクション温度、横軸に点灯後の経過時間を示す。赤、緑、青の各色光LEDモジュールとも、信頼性保証温度を超えて駆動されると、輝度低下に起因して目標寿命を達成出来なくなる。従って、これ以下の温度に維持する必要がある。図2の場合の信頼性保証温度は120℃である。
【0049】
図から判るように、緑は、点灯後急速に温度が立ち上がり、信頼性保証温度近くになると放熱ファンの冷却作用により、信頼性保証温度以下が維持されている。青は、消費電力による発熱と、ヒートシンク及び放熱ファンによる冷却作用とが、ジャンクション温度を信頼性保証温度以下に維持するようにバランスが取れていることがわかる。赤については、信頼性保証温度までジャンクション温度が上がると発光効率が落ちるため、ペルチェモジュールによる加熱および吸熱冷却を行い、信頼性保証温度未満で、かつ、100℃で一定になるように制御される。
【0050】
また、扱う熱量によっては、図3に示すような構成とすることも可能である。この構成では、緑色光LEDモジュール1Gについては、その背面に、熱伝導部材であるスプレッダー11Gを介して、ヒートシンク21が接続されている。
【0051】
緑色光LEDモジュール1Gは、信頼性保証温度以下に保つ必要があるが、赤色光LEDモジュール1Rのように、一定の温度範囲に保たなければならないということはない。この信頼性保証温度は寿命を左右するが、用途によって要求される寿命は変わってくる。この寿命について優先順位が低い場合は、このような簡単な構成を取ることも可能である。
【0052】
前述の通り、緑色光LEDモジュールについては投入電力が大きく、かつ信頼性保証温度以下に維持することのみを実現すればよい。これを考慮して、緑色光LEDモジュールには、熱抵抗が少なく、冷却能力の高い液冷システム、もしくはヒートシンクを用いればよい。
【0053】
本実施の形態の画像表示装置は、液晶モニターあるいは液晶テレビへの適用可能な構成となっているが、これに限られるものではない。液晶モジュールをプロジェクタ用の小型のものとし、投写光学系を設けることで、投写型への適用も可能である。
【0054】
投写型に適応する場合、画像表示素子は上述の例で用いた透過型液晶に限定されるものではなく、DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)や反射型液晶に対しても、本実施の形態の光源を適用可能である。
【0055】
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2における画像表示装置の構成を、図4に示す。この画像表示装置は、投写光学系を備えた投写型である。この装置には、各色光用のLEDモジュール、すなわち、赤色光LEDモジュール31R、緑色光LEDモジュール31G、青色光LEDモジュール31Bが配置されている。
【0056】
固体光源である各色光のLEDモジュール31R、31G、31Bは、図示しないが、LEDダイが放熱のための金属基板上に絶縁層を挟んで実装された構成を有する。また、LEDダイは、電極を介してLED駆動電源と接続され、LEDダイの前面には集光レンズが実装されている。
【0057】
赤色光LEDモジュール31Rから出射した光は、赤反射ダイクロイックミラー32に入射し、反射されて集光光学系33に入射する。緑色光LEDモジュール31Gから出射した光は、赤反射ダイクロイックミラー32、青反射ダイクロイックミラー34に入射し、両ミラーを透過して集光光学系33に入射する。青色光LEDモジュール31Bから出射した光は、青反射ダイクロイックミラー34に入射し、反射されて集光光学系33に入射する。
【0058】
集光光学系33を経た光は、ロッドインテグレータ35に入射し、全反射を繰り返した後に、照明光学系36、平面鏡37、凹面鏡38を経て、画像表示素子であるDMD39に至る。照明光学系36、平面鏡37、凹面鏡38は、ロッドインテグレータ35の出射面が、DMD39の有効面と共役の関係になる様に設計されている。DMD39の前方には投写レンズ40が配置されており、DMD39上の画像を、図示しないスクリーン上に拡大投写する。
【0059】
DMD39は、微小ミラーを2次元的に配置したもので、各ミラーの傾きを高速でON/OFFする。OFF状態のミラーによる反射光は、投写レンズ40に向かう光路外に外れ、ON状態のミラーによる反射光は投写レンズ40に入射する。
【0060】
また、カラー表示は、各色光のLEDモジュール31R、31G、31Bを高速に切替えて順次点灯し、これに同期してDMD39を制御することで行う。
【0061】
赤色光LEDモジュール31Rの背面には、熱伝導部材である赤用スプレッダー41Rを介して、電熱素子の赤用ペルチェモジュール42が設けられている。また、赤色光LEDモジュール31Rの近傍には、温度センサー43が設けられている。
【0062】
温度センサー43からの出力に基づき、赤用ペルチェモジュール42に対して、図示しない制御回路により、赤色光LEDモジュール31Rのジャンクション温度を一定に保つためのフィードバック制御が行われる。但し、温度センサー43からの出力に、温度センサー43の位置からジャンクション位置までの熱抵抗を考慮して調整を加えた出力信号が、フィードバック制御に用いられる。赤用ペルチェモジュール42により、フィードバック制御に基づき、スプレッダー41Rが加熱され、または吸熱により冷却される。
【0063】
赤用ペルチェモジュール42には、熱電子材料とその両端に備えられたセラミックとの間に歪みを緩和する歪み緩衝層が設けられた高信頼ペルチェ素子を用いることが望ましい。これにより、加熱および吸熱による冷却を行っても高信頼を確保できる。
【0064】
赤用ペルチェモジュール42の、スプレッダー41Rが取り付けられている面の反対側の面には、ヒートシンク44が熱伝導性グリースなどの熱伝導材を介して密着させられており、その近傍には放熱ファン45が備えられている。
【0065】
また、緑色光LEDモジュール31Gの背面には、熱伝導部材であるスプレッダー41Gを介して、電熱素子の緑用ペルチェモジュール46が設けられている。緑色光LEDモジュール31Gの近傍には、温度センサー43が設けられている。温度センサー43からの出力に基づき、緑用ペルチェモジュール46に対して、図示しない制御回路により、緑色光LEDモジュール31Gのジャンクション温度を一定に保つためのフィードバック制御が行われる。但し、温度センサー43からの出力に、温度センサー43の位置からジャンクション位置までの熱抵抗を考慮した調整を加えた出力信号が用いられる。フィードバック制御に基づき、スプレッダー41Gが加熱または吸熱により冷却される。
【0066】
なお、緑用ペルチェモジュール46については、赤用ペルチェモジュール42とは異なり、熱電子材料とその両端に備えられたセラミックとの間に歪みを緩和する歪み緩衝層を設けた構造は採用しない。歪み緩衝層を設けるとペルチェ内の熱抵抗が大きくなり、温度調整能力が十分には得られないため、上述のように、赤用ペルチェモジュール42に比べて大きな熱量を扱う緑用ペルチェモジュール46には、不適当だからである。
【0067】
一方で、緑色光LEDはその発光効率や波長シフトは赤色光LEDよりも温度に敏感でないこと、また、信頼性を確保するには一定温度以下にジャンクション温度を保証すればよいことから、緑用ペルチェモジュール46としては、吸熱による冷却専用の大容量ペルチェ素子を採用する。
【0068】
この緑用ペルチェモジュール46の、スプレッダー41Gが接している面の反対側の面には、冷却モジュールの受熱部47が接している。冷却モジュールは更に、ポンプ48、ラジエター48、各ユニットを連結する配管50、全体の熱移動を行うための冷媒51を有する。ラジエター49の近傍には、赤色光LEDモジュール31Rと同様、放熱ファン52が配置されている。
【0069】
この冷却モジュールは、緑色光LEDモジュール31Gに投入する電力に加えて、緑用ペルチェモジュール46の吸熱による冷却動作に必要な電力が発生する熱を十分に放熱する必要がある。そのため、本実施の形態のように、大型のヒートシンクが配置可能で、ヒートシンクをセット内の熱上昇に影響を受けにくい部分に配置可能な全体構成が採用される。
【0070】
青色光LEDモジュール31Bの背面には、熱伝導部材であるスプレッダー41Bを介して、ヒートシンク53が熱伝導材を介して密着されており、その近傍には放熱ファン54が配置されている。
【0071】
青色光LEDモジュール31Bは、緑色光LEDモジュール31Gのように発生熱量が大きくなく、温度による性能変化が小さいことからこの構成で十分である。
【0072】
以上の構成を有する画像表示装置におけるLEDジャンクションの温度制御の状態を、図5に示す。縦軸はジャンクション温度、横軸は点灯後の経過時間を示す。
【0073】
赤、緑、青の各色光LEDモジュールとも、信頼性保証温度を超えて駆動されると、輝度低下に起因して目標寿命を達成出来なくなる。従って、これ以下の温度に維持する必要がある。図2の場合の信頼性保証温度は120℃である。
【0074】
図から判るように、緑色光LEDは、点灯後急速に温度が立ち上がり、信頼性保証温度近くになるとペルチェモジュールの吸熱による冷却作用により、信頼性保証温度以下が維持されている。青色光LEDは、消費電力による発熱と、ヒートシンク、放熱ファンによる冷却作用とが、ジャンクション温度を信頼性保証温度以下に維持するようにバランスが取れていることが判る。赤色光LEDについては、信頼性保証温度までジャンクション温度が上がると発光効率が落ちるため、ペルチェモジュールによる加熱および吸熱冷却を行い、信頼性保証温度未満で、かつ、100℃で一定になるように制御される。
【0075】
本実施の形態でも実施の形態1と同様に、寿命についての優先順位が低い用途の場合は、緑色光LEDモジュールに液冷システムを用いない構成とすることも可能である。
【0076】
また、本実施の形態と同様の温度制御構成を、実施の形態1の様な透過型の画像表示装置にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【0077】
本発明の画像表示装置は、固体光源の冷却を効率よく行うことができ、異なる色光を発する複数の固体光源を用いたプロジェクタ等の画像表示装置に有用である。
【符号の説明】
【0078】
1R、31R 赤色光LEDモジュール
1G、31G 緑色光LEDモジュール
1B、31B 青色光LEDモジュール
2R 赤用照明光学系
2G 緑用照明光学系
2B 青用照明光学系
3 光変調器
4 フレネルレンズ
5 カラーフィルター
6 入射側偏光板
7 液晶パネル
8 出射側偏光板
9 拡散層
10 前面パネル
11R、41R 赤用スプレッダー
11G、41G 緑用スプレッダー
11B、41B 青用スプレッダー
12、42 赤用ペルチェモジュール
13、19、21、44、53、67 ヒートシンク
14、18、20、45、52、54 放熱ファン
15、47 受熱部
16、48 ポンプ
17、49 ラジエター
32 赤反射ダイクロイックミラー
33 集光光学系
34 青反射ダイクロイックミラー
35 ロッドインテグレータ
36 照明光学系
37 平面鏡
38 凹面鏡
39 DMD
40 投写レンズ
43 温度センサー
46 緑用ペルチェモジュール
50 配管
51 冷媒
60 LED
61 N型熱電半導体
62 P型熱電半導体
63、64 銅電極
65、66 セラミック
Claims (7)
- 少なくとも赤、緑、青色光をそれぞれ放射する複数の固体光源と、
前記複数の固体光源からの光を導く照明光学系と、
前記照明光学系により導かれた前記複数の固体光源からの光を映像信号に基づき変調する画像表示素子とを備えた画像表示装置において、
前記複数の固体光源の各々に対して、それらの背面にそれぞれ熱伝導部材を介して接続された複数の冷却装置を備え、
前記複数の冷却装置のうち、赤色光及び緑色光の前記固体光源に接続された前記冷却装置はそれぞれ第1及び第2電熱素子を用いて構成され、
前記第1電熱素子のみが加熱及び吸熱が可能なように制御され、
前記第2電熱素子は、前記第1電熱素子よりも大容量であり、吸熱のみが可能なように制御され、
前記固体光源の近傍に配置された温度センサーを備え、前記温度センサーにより検出された温度に応じて、前記赤色光の固体光源のジャンクション温度を一定の温度に維持するように制御を行うことを特徴とする画像表示装置。 - 前記熱伝導部材に接続されたヒートシンクを備えた前記冷却装置と、
前記熱伝導部材に前記電熱素子を介して接続されたヒートシンクを備えた前記冷却装置とが混在する請求項1記載の画像表示装置。 - 前記緑色光の固体光源に接続された前記冷却装置は、前記熱伝導部材に接続された受熱部と、前記受熱部に接続された配管と、前記配管に接続されたポンプと、前記配管内を前記ポンプにより駆動され循環する冷媒と、前記配管の路上に設けられたラジエターとを備え、
前記冷媒は、前記ラジエターにより冷却された後、前記受熱部の熱を奪うように循環する請求項1記載の画像表示装置。 - 前記熱伝導部材と前記受熱部の間に介在するように前記第2電熱素子が配置された請求項3記載の画像表示装置。
- 青色光の前記固体光源の前記冷却装置は、前記熱伝導部材に接続されたヒートシンクを備え、
赤色光の前記固体光源の前記冷却装置は、前記熱伝導部材に前記第1電熱素子を介して接続されたヒートシンクを備え、
緑色光の前記固体光源の前記冷却装置は、前記熱伝導部材に前記第2電熱素子を介して接続された受熱部と、前記受熱部に接続された配管と、前記配管に接続されたポンプと、前記配管内を前記ポンプにより駆動され循環する冷媒と、前記配管の路上に設けられたラジエターとを備え、前記冷媒は、前記ラジエターにより冷却された後、前記受熱部の熱を奪うように循環する請求項1記載の画像表示装置。 - 前記電熱素子はペルチェ素子である請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記画像表示素子上の画像を、前方に配置されたスクリーン上に投写可能なように設けられた投写光学系を備えた請求項1に記載の画像表示装置。
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