(57)【要約】  発光素子基板の表面側を効果的に冷却することが可能な光源装置およびこれを備えた投写型表示装置を提供する。  光源装置は、基板（２９０）と、発光素子（２１０）と、光学素子（４００）と、光学素子支持部材（３００）とを有する。基板（２９０）には２つの貫通穴（２２０）が設けられている。発光素子（２１０）は基板（２９０）上に実装される。光学素子支持部材（３００）は２つの貫通穴（２２０）および発光素子（２１０）を取り囲むように配されていて、基板（２９０）とともに発光素子（２１０）の光出射面（２１１）を通る流路（７００）を形成する。各貫通孔（２２０）と流路（７００）とは連通されている。
2010150366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の貫通穴および第２の貫通穴が設けられている基板と、
前記基板上に実装された発光素子と、
前記第１の貫通孔、前記第２の貫通孔および前記発光素子を取り囲むように配され、前記基板とともに前記発光素子の光出射面を通る流路を形成する第１の部材と、を有し、
前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔と、前記流路とは連通されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置であって、前記基板の前記発光素子が実装されている側とは反対の側に配され、前記第１の貫通孔と連通する第１の管路および前記第２の貫通孔と連通する第２の管路が設けられた第２の部材を備えた、光源装置。
【請求項３】
前記第１の貫通孔と、前記第２の貫通孔は、前記発光素子を挟んで互いに反対側にあることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の光源装置であって、前記第１の管路および前記第２の管路には該第２の部材側から前記第１の部材側へ突出する突起部をそれぞれ有し、該突起部は前記第１の貫通孔に挿入される、光源装置。
【請求項５】
請求項２または３に記載の光源装置であって、前記第２の部材が放熱部を備えている、光源装置。
【請求項６】
前記第１の部材には、前記流路の延びる方向に対して垂直な方向に排出口があることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項７】
前記排出口とは、前記発光素子を挟んで反対側に他の排出口がある、請求項６に記載の光学装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の光源装置を備えた投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置およびこれを備えた投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、数ワットの電力が供給可能なパワーＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）が各メーカーから市販されている。さらには２０Ａ、３０Ａの電流を許容でき、家庭用程度の消費電力１００Ｗを超える、投写型表示装置用の光源用途の超大電流ＬＥＤも製品化されている。  【０００３】
しかし、このような超大電流ＬＥＤを用いても現在多くの投写型表示装置で使用されている放電ランプほどの明るさは得られず、ＬＥＤ光源の明るさを増すためには供給電力のさらなる増大が必要となっている。一方、供給電力の増大に伴って、ＬＥＤやＬＥＤが実装される基板を含むＬＥＤモジュールで生じる熱の十分な冷却が困難となってきている。このＬＥＤモジュールの冷却に関しては、パソコン用ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）を凌ぐ冷却規模が必要となっている。【０００４】
こうした状況下、ＬＥＤモジュールを冷却する手段としては、例えば、発光素子であるＬＥＤが搭載された３０ｍｍ四方程度の銅製の基板裏側、すなわちＬＥＤの光出射面とは反対側に大きなヒートシンクと空冷ファンを取り付けるといった手段が採られている。あるいは、特許文献１（特開２００７−１４８３４１号公報）の図１から３に例示されるように、水冷の受熱ジャケットを基板裏側に取り付けて冷却する液冷方式のような効率的な冷却方法も採られている。【０００５】
また、ＬＥＤモジュールで生じる熱に関して、ＬＥＤと基板との接合部からＬＥＤ基板裏側までの熱抵抗、およびこの接合部の許容温度は、一般的にＬＥＤモジュールの形態に依存する。例えば仕様書やデータシートなどにも接合部とＬＥＤ基板裏側との間の熱抵抗値（以下Ｒｊ―ｂとする）、接合部の許容温度が記載されている。接合部温度は光源の寿命に影響し、接合部温度が高くなるとそれに伴って光源の寿命が短くなる。ＬＥＤ光源を使用した投写型表示装置は、光源寿命が長い、色再現範囲が放電ランプと比較して広い、あるいは瞬時点灯/消灯が可能といったメリットがある。そのため、光源寿命が長い投写型表示装置を実現するためには接合部温度が許容範囲を越えないようにしたり、できる限り接合部温度が低い状態で使用したりするのが望ましい。【０００６】
この接合部温度の上昇について、ＬＥＤが実装される基板表面の裏側からのみ冷却する場合（特許文献２（特開２００８−９０２６０号公報）の図１２参照）、熱抵抗Ｒｊ―ｂおよび供給電力によって接合部からＬＥＤ基板裏側までの温度上昇値が計算できる。さらには接合部の限界温度が決まっているので、周囲温度が決定すれば、ＬＥＤモジュールへの供給電力の限度を計算で求めることができる。供給電力Ｗは、発光素子に印加する電圧Ｖｆと発光素子に流れる電流Ｉｆを乗算することで、Ｗ＝Ｖｆ×Ｉｆと求められる。例えば、Ｒｊ―ｂが０．７℃/Ｗの場合、１５０Ｗを供給すると、０．７℃/Ｗ×１５０Ｗ＝１０５℃となる。ゆえに、接合部からＬＥＤ基板裏側までの温度上昇は１０５℃となり、周囲温度が３５℃であれば、接合部温度は温度上昇１０５℃にこの周囲温度を加算して１４０℃となる。通常、ＬＥＤの接合部温度の最大許容温度は１２０〜１３０℃程度である。そのため、１５０Ｗを超えるような大電力を供給すると、接合部温度は最大許容温度を超えてしまうという問題がある。【０００７】
こうした接合部温度に関する問題を解消するために、上述のようなＬＥＤ基板裏側からの冷却だけでなく、ＬＥＤ基板表面側からも効率的に冷却する必要性が生じてきている。【０００８】
しかし、家庭用あるいはオフィス用規模の投写型表示装置にあっては、光源のＬＥＤ基板表面側、すなわちＬＥＤの光出射面側から冷却するにあたって冷却スペースの確保が難しいといった問題がある。すなわち、ＬＥＤ基板表面側にはＬＥＤから出射した光を有効利用するために集光レンズが発光素子に近接して配されている。加えて、ＬＥＤモジュールに数十アンペアの大電流を供給するための太い電線や大きなコネクタも基板表面側には配されている。さらには、基板表面側に配された温度監視用の温度センサに配線が必要であり、温度センサ接続用のコネクタを基板に実装する必要もある。こうした多数の部品を配設するためのスペースの他に新たに冷却手段用のスペースを確保することは困難であった。  【０００９】
一方、このような家庭用あるいはオフィス用規模の投写型表示装置において、ＬＥＤモジュールの冷却手段に水冷方式を含む液冷方式を採用する場合、冷却装置をＬＥＤモジュール内に設けるだけのスペースの確保が容易ではない。さらに、このスペースが確保できたとしても、冷却液の液漏れを防止するための完全密閉、あるいは液漏れに対する電気的な絶縁の確保といったことが容易ではない。また、液冷方式を採用する場合、冷媒がチューブから蒸発した後に追加の冷媒をリザーバタンクへ補充しなければならないといったメンテナンス上の厄介な点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１４８３４１号公報
【特許文献２】特開２００８−９０２６０号公報
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、上記のような背景技術の課題を解決できるものを提供する。その目的の一例は、発光素子が実装される基板の表面側を効果的に冷却することが可能な光源装置およびこれを備えた投写型表示装置を提供することである。さらに、他の目的は、発光素子冷却手段用のスペースを基板表面側に新たに確保する必要がない光源装置およびこれを備えた投写型表示装置を提供することである。
【００１２】
本発明の一態様の光源装置は、基板と、基板上に実装された発光素子と、第１の部材とを有する。基板には第１の貫通穴および第２の貫通穴が設けられている。第１の部材は、第１の貫通孔、第２の貫通孔および発光素子を取り囲むように配されており、基板とともに発光素子の光出射面を通る流路を形成する。そして、第１の貫通孔および第２の貫通孔と、流路とは連通されている。
【００１３】
本発明の一態様の投写型表示装置は、上述の光源装置を備えている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様に係る光源装置およびこれを備えた投写型表示装置では、基板と発光素子を取り囲むように配された光学素子支持部材との間に、発光素子の光出射面を通ることで光出射面を冷却可能な流体が流れる流路が形成されている。これにより、流路、すなわち光学素子部材と基板との間の内部空間が発光素子冷却手段として機能する。そのため、基板表面上において、発光素子を取り囲む光学素子支持部材外に別途、発光素子から生じる熱を冷却する手段を設ける必要がない。よって、発光素子の光出射面側、すなわち基板表面側に冷却手段用スペースを新たに確保する必要がない。さらに、発光素子の光出射面から出射した光の放射に伴う熱は、光出射面を通る流体の対流によって冷却することができる。【００１５】
したがって、発光素子が実装される基板の表面側を効果的に冷却することが可能であり、発光素子冷却手段用のスペースを基板表面側に新たに確保する必要がない光源装置およびこれを備えた投写型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光源装置の構成を示す分解組立図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光源装置の斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る光源装置の発光面側から見た上面図である。
【図４】図３に示す光源装置の切断面での断面図である。
【図５】図４に示す光源装置の動作を説明する概略構成図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る光源装置の構成を示す分解組立図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る光源装置の斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る光源装置の発光面側から見た上面図である。
【図９】図８に示す光源装置の切断面での断面図である。
【図１０】図９に示す光源装置の動作を説明する概略構成図である。
【図１１】本発明の各実施形態に係る光源装置を適用した投写型表示装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る光源装置およびこれを備えた投写型表示装置について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１に本発明の第１の実施形態に係る光源装置の構成を示す分解組立図を示す。図２に本発明の第１の実施形態に係る光源装置の斜視図を示す。図３に本発明の第１の実施形態に係る光源装置を光出射側から見た上面図を示す。図４に図３の光源装置の切断線における断面図を示す。図５に図４の光源装置の動作を説明する概略図を示す。なお、図２と図３では放熱器の図示を省略している。
【００１９】
本発明の第１の実施形態に係る光源装置は、図１に示すように、発光素子モジュール支持部材１００、発光素子モジュール２００、光学素子支持部材３００、光学素子４００、固定ネジ５００および放熱器６００を有する。  
【００２０】
発光素子モジュール支持部材１００は、図４に示すように発光素子モジュール２００を支持可能であって、発光素子２１０の光出射面２１１側とは反対の側に配されている。また、発光素子モジュール支持部材１００内には、流体、特に気体が流れる円筒状の管路１５０が設けられている。管路１５０は、光学素子支持部材３００と発光素子モジュール支持部材１００とで形成された流路７００に連通する第１および第２の穴１１０、１１１を有する。管路１５０の流体入口または流体出口は、第１の穴１１０、第２の穴１１１、第３の穴１２０、および第４の穴１２１で構成されている。第１の穴１１０は第３の穴１２０に接続されており、第２の穴１１１は第４の穴１２１に接続されている。
【００２１】
こうした管路１５０および流路７００の構成においては、発光素子モジュール支持部材１００外に設けられた不図示の流体供給手段により流体が供給される。この流体は、図４に示すように管路１５０の第３の穴１２０に流入する。そして、第３の穴１２０に流入した流体は管路１５０内を通って第１の穴１１０から流路７００へ流入する。この流体は流路７００内に配された発光素子２１０の光出射面２１１を通ることで加熱された後、第２の穴１１１から管路１５０内に流入する。そして、流体は、流出口である第４の穴１２１から発光素子モジュール支持部材１００外に排出される。
【００２２】
なお、図４に示す流体の流れは、上述のように管路１５０の右端に配された第３の穴１２０から流体が流入し、最終的に管路１５０の左端に配された第４の穴１２１から流体が排出される形態であるがこれに限るものではない。つまり、管路１５０および流路７００は、管路１５０を通った流体が２つの穴１１０、１１１の少なくとも一方から流路７００へ流入するように構成されていればよい。より具体的には、管路１５０の左端に配された第４の穴１２１から流体が流入し、最終的に管路１５０の右端に配された第３の穴１２０から流体が排出される逆の形態であってもよい。
【００２３】
また、管路１５０は、第１の穴１１０および第２の穴１１１を形成する２つの縁部を有する。２つの縁部は、発光素子モジュール支持部材１００の管路１５０側から基板２９０と光学素子支持部材３００とで形成される流路７００側へ突出している（図４参照）。この突起状の各縁部（突起部）は発光素子モジュール２００の基板２９０に設けられた複数の貫通孔２２０に挿入される。各縁部が複数の貫通孔２００に挿入されることで、発光素子モジュール２００は発光素子モジュール支持部材１００と高精度に位置合わせできるように組立てられる。つまり、各縁部は発光素子モジュール支持部材１００に対する発光素子モジュール２００の位置決め手段として機能する。
【００２４】
なお、各縁部は発光素子モジュール支持部材１００の任意の位置に設けられていてよく、図１では２つ設けられているが３つ以上でも構わない。また、各縁部は、発光素子モジュール支持部材１００と一体的に形成されていてもよいし、あるいは、円筒状の別部品で構成して発光素子モジュール支持部材１００に圧入されてもよい。
【００２５】
また、発光素子モジュール支持部材１００の材料および形成方法に関しては、銅やアルミニウムなどの熱伝導性の高い材料を用いて一体的に形成されるのが好ましい。あるいは、部品製造を簡略化するために、発光素子モジュール支持部材１００は、第３の穴１２０または第４の穴１２１の位置を部品の境界として複数の部品として形成することもできる。
【００２６】
これら複数の穴１１０、１１１、１２０、および１２１が設けられた発光素子モジュール支持部材１００の表面には、発光素子モジュール２００が取り付けられる（図１参照）。発光素子モジュール２００は、基板２９０および発光素子２１０を有する。発光素子２１０は基板２９０上に実装され、光学素子４００側に光を出射する光出射面２１１を有する。基板２９０は、その厚み方向に延びる複数の貫通孔２２０を有する。
【００２７】
各貫通孔２２０は、第１の穴１１０および第２の穴１１１を形成する各縁部の位置に対応して基板２９０上の任意の位置に設けることができる。図１では各縁部が２つ設けられているが３つ以上設けてもよい。特に発光素子２１０の位置について精度が必要となるため、各貫通孔２２０はできるだけ発光素子２１０の近傍に設けることが好ましい。
【００２８】
なお、本実施形態では、位置決め手段としての上述の各縁部が円筒状、それに対応する各貫通孔の出口が円形状に形成されているが、この組み合わせに限るものではない。すなわち、各縁部が中空の立方体状であり、各貫通孔の出口が多角形状である組合せとしても構わない。
【００２９】
また、発光素子モジュール２００は、図２に示すように、電源コネクタ２３０、電源ケーブル２４０、温度センサコネクタ２５０および温度センサケーブル２６０をさらに有する。電源コネクタ２３０には電源ケーブル２４０が挿入され、温度センサコネクタ２５０には温度センサケーブル２６０が挿入される。なお、図２に示す電源コネクタ２３０、電源ケーブル２４０はそれぞれ２端子であるが、発光素子２１０の発光チップの構成によって任意の端子数を採ることができる。
【００３０】
電源ケーブル２４０を介して不図示の電源から発光素子モジュール２００へ電力が供給されることで、発光素子２１０は発光する。温度センサケーブル２６０は、発光素子モジュール２００に搭載される不図示の温度計測部品と接続されており、温度センサコネクタ２５０を通じて配線されている。温度計測部品にはサーミスタ等が用いられ、この温度計測部品によって発光素子２１０の温度を監視することが可能となっている。
【００３１】
光学素子支持部材３００は、図３の切断線８００における断面を示す図４に示すように発光素子モジュール支持部材１００上に載置される。なお、切断線８００は、第１の穴１１０、第２の穴１１１、第３の穴１２０、第４の穴１２１および発光素子２１０を結ぶ直線の延長線上にある。また、光学素子支持部材３００は、光出射面２１１側に基板２９０および発光素子２１０を取り囲むように配されているとともに、光学素子４００を支持する。さらに、光学素子支持部材３００には第１の穴１１０及び第２の穴１１１のそれぞれに流路７を連通させる穴が設けられている。
【００３２】
さらに、光学素子支持部材３００は、基板２９０とともに流路７００を形成している。流路７００は切断線８００に沿って延びている。また、図４に示すように光学素子支持部材３００内に流路７００は凹状に形成されている。流路７００には、光出射面２１１を通ることで光出射面２１１を冷却可能な流体、特に気体が流れる。
【００３３】
光学素子４００は、図４に示すように複数のレンズから構成されており、光出射面２１１から出射した光を屈折させる。また、光学素子４００は、発光素子２１０の光出射面２１１側に位置する光学素子支持部材３００の上部に設けられた凹部内に配されている（図４参照）。なお、光学素子４００において発光素子２１０に近接する部分は、発光素子２１０の出射光をできるだけ多く取り込むため、可能な限り発光素子２１０に近づけることが好ましい。
【００３４】
固定ネジ５００は、図１に示すように発光素子モジュール２００を発光素子モジュール支持部材１００に固定する手段である。なお、図１から図３では４本のネジで両部材１００、２００が固定される形態が示されているが、その本数については適宜選択することができる。
【００３５】
放熱器６００は、図１に示すように発光素子モジュール２００が発光素子モジュール支持部材１００に載置される面とは反対側の面に取り付けられる。放熱器６００は、銅やアルミニウムなどの熱伝導率の高い金属部品からなり、軸流ファンなどで風を当てることで冷却性能を高めることが好ましい。また、図１では不図示であるが、熱抵抗を下げるために、発光素子モジュール２００と発光素子モジュール支持部材１００との接触箇所に熱伝導ペーストや熱伝導シートなどのＴＩＭ（Thermal  Interface  Module）を挿入するのが好ましい。あるいは、発光素子モジュール支持部材１００と放熱器６００との接触箇所にこのＴＩＭを挿入してもよい。  
【００３６】
以上のように構成された光源装置は、次のような効果を奏する。図４を参照すると、発光素子２１０から出射された光は光学素子４００を通過して後段の投写系光学部品を照明する。発光素子２１０は光の放射に伴って熱を発するが、発光素子２１０にはＬＥＤを用いており、供給電力の約９０％は本来意図するところではない熱となってしまう。図５を参照すると、発光素子２１０からは矢印２７０、矢印２８０に示すように放射状に熱が放射される。矢印２８０に示す方向に放射された熱は、固体間の伝熱形態である熱伝導によって発光素子モジュール支持部材１００へ伝達された後、放熱器６００へ伝達される。放熱器６００は多数のフィンを有しているとともに熱伝導率の高い金属材料で作られているため、放熱器６００に伝わった熱は速やかにフィンに伝わる。これにより、フィン周囲の流体の対流によって熱交換が行なわれることで効率良く冷却される。  
【００３７】
一方では、図５の矢印１３０で示すように管路１５０の第３の穴１２０へ入った冷却用流体は、第１の穴１１０を通って流路７００に入る。その後、流体は、発光素子２１０を通過し、第２の穴１１１から第４の穴１２１を通って排気される。図５では、第３の穴１２０に入る流体を生成して供給する構造は省略しているが、第３の穴１２０へ流体を導く流路を形成し、ブロアファンやエアーポンプなどで流体を矢印１３０の方向へ吹き込んでもよい。あるいは、逆に第４の穴１２１からブロアファンなどで矢印１４０の方向に風を吸い込んでもよい。
【００３８】
こうした構成により、管路１５０の第１の穴１１０から入って流路７００内に配された光学素子２１０の光出射面２１１を通る冷却用流体の対流によって流体と放射熱との間で熱交換が効果的に行なわれる。そのため、矢印２７０で示す、発光素子２１０から出射した光の放射に伴う熱は、効率良く冷却される。
【００３９】
以上により、矢印２７０と矢印２８０で示される発光素子２１０から放射された熱は、発光素子モジュール支持部材１００を伝わって放熱器６００から冷却される方法と、第１の穴１１０から供給される流体によって冷却される方法との２通りによって冷却される。そのため、より多くの発熱量に対しても効率良く冷却することができる。冷却性能が高まることでそれだけ発光素子２１０へより多くの電力を供給することができるため、発光素子２１０は、より明るい光を発することが可能となる。
【００４０】
また、本実施形態では、基板２９０と発光素子２１０を取り囲むように配された光学素子支持部材３００との間に、発光素子２１０の光出射面２１１を通ることで光出射面２１１を冷却可能な流体が流れる流路７００が形成されている。これにより、流路７００、すなわち光学素子部材と基板２９０との間の内部空間が発光素子２１０冷却手段として機能する。そのため、基板２９０表面上において、発光素子２１０を取り囲む光学素子支持部材３００外に別途、発光素子２１０から生じる熱を冷却する手段を設ける必要がない。よって、発光素子２１０の光出射面２１１側、すなわち基板２９０表面側に冷却手段用スペースを新たに確保する必要がない。
【００４１】
以上により、発光素子が実装される基板の表面側を効果的に冷却することが可能であるとともに、冷却用スペースを新たに確保することがない光源装置およびこれを備えた投写型表示装置を提供することができる。  
【００４２】
（第２の実施形態）
図６に本発明の第２の実施形態に係る光源装置の構成を示す分解組立図を示す。図７に本発明の第２の実施形態に係る光源装置の斜視図を示す。なお、本図では放熱器を省略している。図８に本発明の第２の実施形態に係る光源装置の光出射側から見た上面図を示す。本図でも放熱器を省略している。図９に、図８に示す光源装置の切断線での断面図を示す。この切断線は、第１の実施形態に係る光源装置を示す図３と同様に流出口、流入口、吸入口、排出口、および発光素子を結ぶ直線となっている。図１０に、図９に示す光源装置の動作を表す概略構成図を示す。
【００４３】
本実施形態が第１の実施形態に対して異なる点は、例えば図７に示すように、光学素子支持部材３００に複数の流路７００、７１０が設けられており、流路７１０が２つの排出口７１１を有している点である。より具体的に、本実施形態に係る光線装置の光学素子支持部材３００は、流路７００の延びる方向に対して垂直な方向に延びる別の流路７１０を基板２９０とともに形成している。別の流路７１０は、流路７００の延びる方向に対して垂直な方向に配された２つの排出口７１１を有する。そして、流体が管路１５０の２つの穴１１０、１１１の両方から流路７００へ流入する。さらに、流路７００内に配された光出射面２１１を通って加熱された流体が別の流路７１０を通って２つの排出口７１１から排出されるように構成されている。
【００４４】
これにより、２つの穴１１０、１１１両方から流体が供給される形態はどちらか一方の穴から流体が供給される形態に比べ流量を増すことができることで、冷却性能を高めることができる。さらには、流路７００とは別の流路７１０が光学素子支持部材３００と基板２９０とで形成されていることで、光学素子支持部材３００内での流路容積が増える。さらに、別の流路７１０に２つの排出口７１１が設けられていることで、発光素子２１０の光出射面２１１から生じる放射熱と熱交換が行われて加熱された流体は、流路容積が増大した別の流路７１０を通って２つの排出口７１１から光源装置外へ効果的に排出される。
【００４５】
このように構成された本実施形態に係る光源装置は、次のような効果を奏する。図１０を参照すると、矢印２７０、矢印２８０に示すように発光素子２１０から放射状に熱が放射される。矢印２８０に示す方向に放射された熱は、固体間の伝熱形態である熱伝導によって発光素子モジュール支持部材１００へ伝達された後、放熱器６００へ伝達される。放熱器６００は多数のフィンを有しているため、フィンに伝わった熱はフィン周囲の流体の対流によって熱交換が行なわれることで効率良く冷却される。  
【００４６】
一方では、図１０の矢印１３０で示すように管路１５０の第３の穴１２０へ入った流体は、第１の穴１１０を通って流路７００に入り、発光素子２１０の光出射面２１１を通過して流路７１０の２つの出口から排気される。また、図１０の矢印１４０で示すように管路１５０の第４の穴１２１へ入った流体は、第２の穴１１１を通って流路７００に入る。そして、流体は、発光素子２１０を通過して図８の矢印７２０に示すように流路７１０の２つの排出口７１１から排出される。なお、図１０では、第１の実施形態に係る光源装置を示す図５と同様に第３の穴１２０および第４の穴１２１に流入する流体を生成し供給する構造は省略している。この構造に関しては、第１の実施形態と同様に第３の穴１２０へ流体を導く流路を形成し、ブロアファンやエアーポンプなどで流体を矢印１３０の方向へ吹き込んでもよい。あるいは、第４の穴１２１からブロアファンなどで矢印１４０の方向に風を吸い込んでもよい。
【００４７】
こうした構成により、図１０の矢印２７０で示す発光素子２１０から放射された熱は、管路１５０の第１の穴１１０と第２の穴１１１から入って流路７００内に配された光学素子２１０の光出射面２１１を通る冷却用流体の対流によって熱交換が効果的に行なわれる。そのため、矢印２７０で示す、発光素子２１０から出射した光の放射に伴う熱は、効率良く冷却される。
【００４８】
以上により、矢印２７０と矢印２８０で示される発光素子２１０から放射された熱は、発光素子モジュール支持部材１００を伝わって放熱器６００から冷却される方法と、第１の穴１１０と第２の穴１１１から供給される流体によって冷却される方法との２通りによって冷却される。そのため、より多くの発熱量に対しても効果的に冷却することができる。冷却性能が高まることでそれだけ発光素子２１０へより多くの電力を供給することができるため、発光素子２１０は、より明るい光を発することが可能となる。
【００４９】
なお、図８の矢印７２０で示す流体の流れが切断線８００（流出口、流入口、吸入口、第４の穴、および発光素子を結ぶ直線）に対して垂直でない場合、流体が発光素子２１０を通過せずに流路７１０の出口から排出されてしまうことがある。そのため、発光素子２１０が均一に冷却されないことがあり得る。こうしたケースを回避するために、流路７００から流路７１０へ流れる流体が図８に示す矢印７２０の方向となるように、本実施形態の流路７１０の延びる方向は、切断線８００、すなわち流路７００の延びる方向に対して垂直になる位置に配されることが好ましい。そして、流路７１０の両出口７１１を結ぶ直線も切断線８００、すなわち流路７００の延びる方向に対して垂直となることが好ましい。
【００５０】
上述のように構成された本実施形態に係る光源装置においては、基板２９０と発光素子２１０を取り囲むように配された光学素子支持部材３００との間に、発光素子２１０の光出射面２１１を通ることで光出射面２１１を冷却可能な流体が流れる流路７００が形成されている。さらに、流路７００とは別の流路７１０が光学素子支持部材３００と基板２９０とで形成されていることで、光学素子支持部材３００内での流路容積が増える。これにより、流路７００、すなわち光学素子部材と基板２９０との間の内部空間が発光素子２１０冷却手段として機能する。そのため、基板２９０表面上において、発光素子２１０を取り囲む光学素子支持部材３００外に別途、発光素子２１０から生じる熱を冷却する手段を設ける必要がない。よって、発光素子２１０の光出射面２１１側、すなわち基板２９０表面側に冷却手段用スペースを新たに確保する必要がない。さらに、別の流路７１０に２つの排出口７１１が設けられていることで、発光素子２１０の光出射面２１１から生じる放射熱と熱交換が行われて加熱された流体は、流路容積が増大した別の流路７１０を通って２つの排出口７１１から光源装置外へ効果的に排出される。
【００５１】
以上により、発光素子が実装される基板の表面側を効果的に冷却することが可能であるとともに、冷却用スペースを新たに確保することがない光源装置およびこれを備えた投写型表示装置を提供することができる。  
【００５２】
次に、図１１に本発明の各実施形態に係る光源装置を適用した投写型表示装置の構成を示す概略図を示す。図１１に示す投写型表示装置は、光源装置１０Ｒ、光源装置１０Ｇ、光源装置１０Ｂ、色合成光学系２０、照明光学系３０、パネルユニット４０、光変調素子４１、および投写光学系５０を有する。
【００５３】
白色光を得るために、本投写型表示装置は、赤色光を発する光源装置１０Ｒ、緑色光を発する光源装置１０Ｇ、および青色光を発する光源装置１０Ｂを有する。光源装置１０Ｒ、光源装置１０Ｇ、光源装置１０Ｂには発光ダイオードが用いられるのが好ましい。色合成光学系２０にはクロスダイクロミラーやクロスダイクロイックプリズムが用いられるのが好ましい。光源装置１０Ｇは色合成光学系２０を直線的に透過する配置、光源装置１０Ｒと光源装置１０Ｂは光源装置１０Ｇに対して光路が略直角となる配置となっている。照明光学系３０は、光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂからの照明光を光変調素子４１へ均一に照明する機能を果たす。光変調素子４１はパネルユニット４０内に配されている。また、光変調素子４１は、透過型の液晶パネルであってＦＳＣ（Field  Sequential  Color）表示方式を用いる。さらに、光変調素子４１は、図１１では透過型の液晶表示パネルを使用した例を示しているが、この形態に限定されるものではない。すなわち、照明光学系や投写光学系のレイアウトを変更してＤＭＤ（Digital  Micromirror  Device）や、ＬＣoＳ（Liquid  Crystal  on  Silicon）（登録商標）パネルなどの反射型の液晶表示パネルを用いることもできる。投写光学系５０は、光変調素子４１で変調された照明光を不図示のスクリーンなどへ投影する機能を有する。
【００５４】
このように構成された投写型表示装置によれば、赤色の光源、緑色の光源、青色の光源を順次点灯し、それらの光を光変調素子はそれぞれＲ色映像信号、Ｇ色映像信号、Ｂ色映像信号に従って変調する。すると、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色画像が順次表示され、人間の眼にはそれらが合成されてカラー画像として認識される。光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂから発光した各色の光は、色合成手段２０にて光路が一致させられて一つの光路となる。そして、照明光学系３０によってパネルユニット４０内の光変調素子４１を照明する。光変調素子４１へ入射した照明光は、光変調素子４１にて光変調された後、投写レンズ５０によって不図示のスクリーンへ画像が投影される。  
【００５５】
このとき、光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂでは上述のように発光素子２１０で生じた熱が効率良く放出されるため、より多くの電力を光源装置に供給することができる。これにより、明るい投写型表示装置を実現することが可能になる。また、発光素子の接合部温度を低くすることができるため、光源装置の寿命を長くすることも可能になる。よって、長寿命な投写型表示装置を実現することができる。  
【符号の説明】
【００５６】
１００  発光素子モジュール支持部材（第２の部材）
１１０  第１の穴
１１１  第２の穴
１２０  第３の穴
１２１  第４の穴
１５０  管路
２１０  発光素子
２１１  光出射面
２９０  基板
３００  光学素子支持部材（第１の部材）
４００  光学素子
７００  流路
７１０  別の流路
７１１  排出口
【図１】
2010150366.tif 000003
【図２】
2010150366.tif 000004
【図３】
2010150366.tif 000005
【図４】
2010150366.tif 000006
【図５】
2010150366.tif 000007
【図６】
2010150366.tif 000008
【図７】
2010150366.tif 000009
【図８】
2010150366.tif 000010
【図９】
2010150366.tif 000011
【図１０】
2010150366.tif 000012
【図１１】
2010150366.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成24年5月21日(2012.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の貫通穴および第２の貫通穴が設けられている基板と、
前記基板上に実装された発光素子と、
前記第１の貫通孔、前記第２の貫通孔および前記発光素子を取り囲むように配され、前記基板とともに前記発光素子の光出射面を通る流路を形成する第１の部材と、
前記基板の前記発光素子が実装されている側とは反対の側に配され、前記第１の貫通孔と連通する第１の管路および前記第２の貫通孔と連通する第２の管路が設けられた第２の部材と、
を有し、
前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔と、前記流路とは連通されており、
前記第１の管路および前記第２の管路には該第２の部材側から前記第１の部材側へ突出する突起部をそれぞれ有し、前記第１の管路の前記突起部は前記第１の貫通孔に挿入され、前記第２の管路の前記突起部は前記第２の貫通孔に挿入されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記第１の貫通孔と、前記第２の貫通孔は、前記発光素子を挟んで互いに反対側にあることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光源装置であって、前記第２の部材が放熱部を備えている、光源装置。
【請求項４】
前記第１の部材には、前記流路の延びる方向に対して垂直な方向に排出口があることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項５】
前記排出口とは、前記発光素子を挟んで反対側に他の排出口がある、請求項４に記載の光学装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の光源装置を備えた投写型表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の一態様の光源装置は、基板と、基板上に実装された発光素子と、第１の部材と、第２の部材とを有する。基板には第１の貫通穴および第２の貫通穴が設けられている。第１の部材は、第１の貫通孔、第２の貫通孔および発光素子を取り囲むように配されており、基板とともに発光素子の光出射面を通る流路を形成する。そして、第１の貫通孔および第２の貫通孔と、流路とは連通されている。
さらに、第２の部材は、基板の発光素子が実装されている側とは反対の側に配され、第１の貫通孔と連通する第１の管路および第２の貫通孔と連通する第２の管路が設けられた部材である。
第１の管路および第２の管路には第２の部材側から第１の部材側へ突出する突起部をそれぞれ有し、第１の管路の突起部は第１の貫通孔に挿入され、第２の管路の突起部は第２の貫通孔に挿入されている。
【国際調査報告】
2010150366.tif 000014
2010150366.tif 000015