(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色光源を実装する第１基板と、緑色光源を実装する第２基板と、青色光源を実装する第３基板と、これらの第１〜第３基板が取付けられる筐体と、この筐体に収納される光学部材と、前記筐体に取付けられる光変調素子とを備え、前記赤色光源、前記緑色光源及び前記青色光源から前記筐体内へ発せられた光を前記光学部材で配光し、配光された光を前記光変調素子で所定の表示画像に変換し、前記筐体外へ投写する投写型表示装置であって、
前記第１〜第３基板は、熱伝導率の高いフィラーが添加されているフィラー入り樹脂、又は金属で構成され、前記筐体は、熱伝導率の高いフィラーが添加されているフィラー入り樹脂、又は金属で構成され、
前記第１〜第３基板は、前記赤色光源、前記緑色光源、前記青色光源が実装される表面の一部が電気絶縁性に富む絶縁層で覆われ、前記表面の残部が絶縁層無し部とされ、この絶縁層無し部の全てを前記筐体に接触させたことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】
前記金属は、アルミニウム合金又はマグネシウム合金であることを特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
【請求項３】
前記筐体は、赤色光源、前記緑色光源及び前記青色光源を、各々前記筐体内から見ることができる窓部を有し、前記窓部は前記光源の外形に所定の隙間を加えた大きさに設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の投写型表示装置。
【請求項４】
前記絶縁層無し部は、前記赤色光源、前記緑色光源、前記青色光源の周囲に構成される、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１記載の投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投写型表示装置、特に光源が発する熱をより円滑に放熱させることができる投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
投写型表示装置は、照明光学系から出射された光情報を、スクリーンなどへ投写する装置である。照明光学系の主要素である光源が、発熱体でもあり、放熱対策が求められる。
そこで、従来から種々の放熱対策を講じた投写型表示装置が提案されてきた（例えば、特許文献１（図２、図５）参照）。
【０００３】
特許文献１の図５に示されるように、投写型表示装置（１００）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）は、光源（１２１）と、この光源（１２１）を収納する筐体（１０３）と、この筐体（１０３）を覆うカバープレート（１０７）と、このカバープレート（１０７）に付設される光源放熱部材（１０４）とを備えている。
光源（１２１）が発する熱は、光源放熱部材（１０４）を通じて大気へ放熱する。
【０００４】
しかし、特許文献１の図２に示されるように、投写型表示装置（１００）の大きさを基準にすると、光源放熱部材（１０４）は十分に大きい。光源放熱部材（１０４）が大きいため、必然的に投写型表示装置（１００）は大型化し、質量が増加し、製品コストも上昇する。
投写型表示装置の小型化が求められる中、放熱性能を維持しつつ、小型化が図れる投写型表示装置が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１４９３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、放熱性能を維持しつつ、小型化が図れる投写型表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、赤色光源を実装する第１基板と、緑色光源を実装する第２基板と、青色光源を実装する第３基板と、これらの第１〜第３基板が取付けられる筐体と、この筐体に収納される光学部材と、前記筐体に取付けられる光変調素子とを備え、前記赤色光源、前記緑色光源及び前記青色光源から前記筐体内へ発せられた光を前記光学部材で配光し、配光された光を前記光変調素子で所定の表示画像に変換し、前記筐体外へ投写する投写型表示装置であって、
前記第１〜第３基板は、熱伝導率の高いフィラーが添加されているフィラー入り樹脂、又は金属で構成され、前記筐体は、熱伝導率の高いフィラーが添加されているフィラー入り樹脂、又は金属で構成されていることを特徴とする。
なお、熱伝導率が高いとは、樹脂に比較して数十倍〜数百倍熱伝導率が高いことを意味する。
【０００８】
請求項２に係る発明では、金属は、アルミニウム合金又はマグネシウム合金であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明では、筐体は、赤色光源、緑色光源及び青色光源を、各々筐体内から見ることができる窓部を有し、窓部は光源の外形に所定の隙間を加えた大きさに設定したことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明では、第１〜第３基板は、表面の一部が電気絶縁性に富む絶縁層で覆われ、表面の残部が絶縁層無し部とされ、この絶縁層無し部を筐体に接触させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明では、光源を支える第１〜第３基板を熱伝導性に優れたフィラー入り樹脂又は金属とし、第１〜第３基板を支える筐体も熱伝導性に優れたフィラー入り樹脂又は金属とした。光源の発する熱は、基板に伝わり、さらに、筐体に伝わる。筐体は外表面積が大きいため、筐体から大気へ盛んに放熱される。すなわち、専用の光源放熱部材を省くことができ、その分だけ、投写型表示装置の小型化が図れ、併せて、軽量化、低コスト化が可能となる。
【００１２】
請求項２に係る発明では、金属は、アルミニウム合金又はマグネシウム合金である。
周知の通り、熱伝導率の場合、炭素鋼を１とすると、アルミニウムは３．８倍、マグネシウムは３．１倍である。密度（比重）の場合、炭素鋼を１とすると、アルミニウムは０．３４、マグネシウムは０．２２である。
金属の代表例である炭素鋼に比較して、アルミニウム合金やマグネシウム合金は、格段に熱伝導率が高い。その上、アルミニウム合金やマグネシウム合金は、炭素鋼に比較して格段に比重が小さいため、投写型表示装置の軽量化が図れる。
【００１３】
請求項３に係る発明では、窓部は光源の外形に所定の隙間を加えた大きさに設定した。筐体に基板を接触させる構造である場合、窓部を大きくするほど、筐体への基板の接触面積が減少する。この点、本発明では、光源の外形とほぼ同じ窓部とすることで、窓部の大きさを最小限度に設定し、筐体への基板の接触面積を稼ぐようにした。結果、基板から筐体への伝熱量を増大することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明では、第１〜第３基板は、表面の一部が電気絶縁性に富む絶縁層で覆われ、表面の残部が絶縁層無し部とされ、この絶縁層無し部を筐体に接触させた。
電気絶縁性に富む絶縁層は、一般に遮熱性にも富む。絶縁層が伝熱量を減少することが心配される。
本発明では、基板に絶縁層無し部を設け、これを筐体に接触させるようにしたので、基板から筐体への伝熱量を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る投写型表示装置の基本構成図である。
【図２】投写型表示装置の分解斜視図である。
【図３】組み立てられた投写型表示装置の斜視図である。
【図４】図２の４矢視図であり、基板の正面図である。
【図５】図４の５−５線断面図であり、基板の断面図である。
【図６】筐体に基板を取付た部位の断面図である。
【図７】図６の７−７線断面図である。
【図８】熱の伝わり方を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００１７】
図１に示すように、投写型表示装置１０は、赤色光線Ｒを発する赤色光源１１Ｒ（符号１１は光源。以下同様。Ｒは赤を示す添え字。）と、緑色光線Ｇを発する緑色光源１１Ｇ（Ｇは緑を示す添え字。）と、青色光線Ｂを発する青色光源１１Ｂ（Ｂは青を示す添え字。）と、光線Ｒ、Ｇ、Ｂを配光する光学部材２０と、配光された光によって所定の表示画像を得る光変調素子３０とを主要素とする。
【００１８】
光学部材２０は、例えば、ミラー２１、ダイクロイックミラー２２、２３、反射鏡２４、凸レンズ２５、プリズム２６、投光レンズ２７等とからなる。
【００１９】
赤色光線Ｒはミラー２１で反射され、反射光はダイクロイックミラー２２、２３を透過して反射鏡２４へ向かう。
緑色光線Ｇはダイクロイックミラー２２で反射され、反射光はダイクロイックミラー２３を透過して反射鏡２４へ向かう。
青色光線Ｂはダイクロイックミラー２３で反射され、反射光は反射鏡２４へ向かう。
【００２０】
光線Ｒ、Ｇ、Ｂは、反射鏡２４で反射され、凸レンズ２５で配光され、プリズム２６を透過し、ＤＭＤと呼ばれる光変調素子３０に至る。この光変調素子３０で所定の表示画像に変換される。変換された画像情報は、プリズム２６で反射され、反射された画像情報は、投光レンズ２７を透過して投写（出射）される。
【００２１】
光線Ｒ、Ｇ、Ｂを発する光源１１は、従来の電球よりも発熱量が小さい発光ダイオードが好適である。しかし、発光ダイオードであっても発熱する。排熱を促して光源１１の温度上昇を抑えることが求められる。
【００２２】
図２に示すように、投写型表示装置１０は、図１で説明した光学部材２０を収納する筐体４０と、この筐体４０の第１壁４１に取付けられ赤色光源（図１、符号１１Ｒ）を実装する第１基板４２と、筐体４０の第２壁４３に取付けられ緑色光源（図１、符号１１Ｇ）を実装する第２基板４４と、筐体４０の第２壁４３に取付けられ青色光源（図１、符号１１Ｂ）を実装する第３基板４５と、筐体の第３壁４６に取付けられるスペーサ４７と、このスペーサ４７に当てられる光変調素子３０と、この光変調素子３０に押し付けることで電気的な接続をし、光変調素子３０を制御する制御基板４８と、この制御基板４８に取付けられるヒートシンク４９とからなる。
【００２３】
ヒートシンク４９は突起５１を有し、この突起５１が制御基板４８を貫通して、光変調素子３０の背面に当たる。よって、光変調素子３０の熱は、突起５１を介してヒートシンク４９に伝えられ、ヒートシンク４９から大気へ放熱される。結果、光変調素子３０の温度上昇が抑制される。
【００２４】
筐体４０は、熱伝導率の高いフィラーが添加されているフィラー入り樹脂、又は金属で構成される。
筐体４０の第１壁４１は、矩形の第１窓部５３を有し、矩形の第２壁４３は、矩形の第２窓部５４及び第３窓部５５を有している。
【００２５】
なお、筐体４０の形状は任意である。また、３個の基板４２、４４、４５は、共通の壁、例えば第２壁４３に全て取付けることや、３個の基板４２、４４、４５を異なる壁に取付けることは差し支えない。すなわち、筐体４０に対する３個の基板４２、４４、４５のレイアウトは任意である。
【００２６】
図３に示すように、投写型表示装置１０は、ビス５６、５６により、装置ベース５７に固定される。装置ベース５７に投写型表示装置１０を接着固定することは差し支えない。
装置ベース５７は、アルミニウム合金又は炭素鋼からなる金属製であることが望まれる。また、第１〜第３基板４２、４４、４５は、ビス５８で筐体４０に取り外し可能に取付けられる。
【００２７】
図４に示すように、第１〜第３基板４２、４４、４５は、矩形板であり、下部に光源１１を実装し、上部にソケット部６１を有し、左右辺にビス止め用の切り欠き穴６２、６２を有する。そして、正面は、電気絶縁性に富む絶縁層６３で覆われているが、光源１１の周囲は、絶縁層６３が無い絶縁層無し部６４とされる。この例では絶縁層無し部６４はＷ字形とされたが、形状は任意である。
【００２８】
図５に示すように、第１〜第３基板４２、４４、４５は、正面が絶縁層６３で覆われているが、光源１１の周囲は絶縁層無し部６４とされた。絶縁層６３は、約２０μｍ厚さのエポキシ樹脂膜が好適であるが、厚さや材質は任意である。なお、絶縁層６３は、第１〜第３基板４２、４４、４５の背面に付してもよい。
そして、第１〜第３基板４２、４４、４５は、熱伝導率の高いフィラーが添加されているフィラー入り樹脂、又は金属で構成される。
【００２９】
図６の７−７線断面図である図７に示すように、筐体４０内部から窓部５３、５４、５５を通して、光源１１を見ることができる。窓部５３、５４、５５は光源１１の外形寸法Ｌに所定の隙間ｃを加えた大きさ、すなわち、（Ｌ＋ｃ＋ｃ）の大きさに設定される。ｃは０．３〜１．０ｍｍの範囲が好適である。窓部５３、５４、５５が最小限の大きさであるため、絶縁層無し部６４は、その全てが壁４１、４３に当接する。
【００３０】
図６において、筐体４０は、熱伝導率の高いフィラーが添加されているフィラー入り樹脂、又は金属で構成される。
基板４２、４４、４５も熱伝導率の高いフィラーが添加されているフィラー入り樹脂、又は金属で構成される。
【００３１】
【表１】
0006604033.tif 000002
【００３２】
比較例として掲げたポリカーボネート（ＰＣ）樹脂は、熱伝導率が０．２３Ｗ／ｍＫである。
実施例１のアルミニウム鋳物（ＡＤＣ１２）は、ＰＣ樹脂の４１７倍もの熱伝導率を有する。
実施例２のマグネシウム鋳物は、ＰＣ樹脂の２０９倍もの熱伝導率を有する。
【００３３】
実施例３のフィラー入り樹脂は、ＰＣ樹脂の約４３倍もの熱伝導率を有する。フィラーは、カーボンファイバーが好適であるが、細かい銅ワイヤ、銅メッシュ、銅粉末、黒鉛粉末などの樹脂よりも熱伝導率が高い材料であれば種類は問わない。
【００３４】
図６にて、光源１１の熱は、基板４２、４４、４５に伝わる。基板４２、４４、４５の熱は、筐体４０に伝わる。実施例では、絶縁層無し部６４を介して熱が筐体４０に伝わる。筐体４０の熱は、大気へ対流伝熱により放熱される。この際、基板４２、４４、４５及び筐体４０は、良熱伝導材料で構成されているため、熱の流れは大きくなる。結果、光源１１が、高温になることが抑制される。
【００３５】
すなわち、図８（ａ）に示すように、「光源」の熱が「基板」に伝えられ、「基板」の熱が「絶縁層無し部」を介して「筐体」に伝えられる。「筐体」の外表面（特に上面、側面）から大気へ放熱される。熱が籠もらないため、光源の温度は低くなる。
「筐体」がヒートシンクの役割を果たすため、専用のヒートシンクを設けることなく、熱源の温度上昇を抑えることができる。
【００３６】
ところで、箱体の場合、上面（天井）から上方への対流伝熱は大きい。側面（壁）から側方への対流伝熱は、それより小さい。底面からの対流伝熱は、上面、側面に対して、小さい。
そこで、図３に示すように、筐体４０を装置ベース５７に載せる。すると、筐体４０から装置ベース５７へ熱が伝導される。この熱伝導は向きには影響されない。
装置ベース５７が高温になるが、装置ベース５７は、側面や上面を有するため、側面や上面からの対流伝熱が期待できる。すなわち、図３では、筐体４０の上面、壁からの放熱に、装置ベース５７からの放熱が加わる。
【００３７】
すなわち、図８（ｂ）に示すように、「光源」の熱が「基板」に伝えられ、「基板」の熱が「絶縁層無し部」を介して「筐体」に伝えられ、「筐体」の熱が「装置ベース」に伝えられる。「筐体」の外表面（特に上面、側面）から大気へ放熱されると共に装置ベースから大気へ放熱される。熱が籠もらないため、光源の温度は低くなる。
【００３８】
尚、投写型表示装置１０は、車両に搭載される車載装置の外、会議室などに配置されるプロジェクトにも適用でき、用途を格別に限定するものではない。
【００３９】
また、筐体の一部を金属、残部をフィラー入り樹脂とすることや、筐体の一部をフィラー入り樹脂又は金属とし残部を通常の樹脂とすることも可能である。すなわち、筐体中、伝熱性能が要求される部位をフィラー入り樹脂又は金属とすることであってもよい。基板も同様である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の投写型表示装置は、車両に搭載される車載装置に好適である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…投写型表示装置、１１…光源、１１Ｒ…赤色光源、１１Ｇ…緑色光源、１１Ｂ…青色光源、２０…光学部材、３０…光変調素子、４０…筐体、４２…第１基板、４４…第２基板、４５…第３基板、５３〜５５…窓部、Ｌ…光源の外形寸法、ｃ…所定の隙間。
【図１】
0006604033.tif 000003
【図２】
0006604033.tif 000004
【図３】
0006604033.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006604033.tif 000009
【図８】
0006604033.tif 000010