(57)【要約】【課題】簡単な構成で小型化を実現可能とし、冷却効率の高い照明装置を提供する。【解決手段】本発明の照明装置１は、光の３原色に対応する複数の光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂと、該複数の光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに共通の一つの放熱板１０とを備え、該放熱板１０が平板状に構成され、複数の光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの背面側に配設されていることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる色光を出射する複数の光源と、該複数の光源に共通の一つの放熱板とを備え、
前記放熱板が平板状に構成され、前記複数の光源の背面側に配設されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光源から被照明体に光を導く導光手段が、前記複数の光源について少なくとも色毎に分けて配設されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記放熱板の背面側に、一つの冷却ファンが配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の照明装置と、該照明装置から出射される光を変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えたことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項５】
前記光変調装置が、前記光の３原色に対応して配設された複数の液晶ライトバルブであって、
前記複数の光源のうち少なくとも１の光源から前記液晶ライトバルブへの導光途上に、光を前記液晶ライトバルブに指向させるための反射板が配設されていることを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記複数の液晶ライトバルブから出射された光を合成するダイクロイックプリズムを備え、
前記液晶ライトバルブは、前記ダイクロイックプリズムの３方向を取り囲む態様で配設されるとともに、
前記平面状に配設された光源から前記コの字状の液晶ライトバルブへの導光途上に、少なくとも１つの反射板が配設され、該反射板にて前記光源光を前記液晶ライトバルブに指向させることを特徴とする請求項５に記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置及び投射型表示装置に関し、特に冷却機構を備えた照明装置と、その照明装置を備える投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報機器の発達は目覚しく、解像度が高く、低消費電力でかつ薄型の表示装置の要求が高まり、研究開発が進められている。中でも液晶表示装置は液晶分子の配列を電気的に制御して、光学的特性を変化させることができ、上記のニーズに対応できる表示装置として期待されている。このような液晶表示装置の一形態として、液晶ライトバルブを用いた光学系からなる映像源から出射される画像を、投射レンズを通してスクリーンに拡大投射するプロジェクタが知られている。
【０００３】
プロジェクタ用の照明装置としては、例えばメタルハライドランプ、超高圧水銀灯やハロゲンランプ等の光源を具備するものが知られているが、これら光源は発光に際し発熱を伴うため、冷却機構が必要な場合があった。一方、このような照明装置を搭載するプロジェクタは小型化が要求されており、上記のような発熱を伴う光源を備える照明装置に関しても、特に冷却機構を小型化するための構成が例えば特許文献１に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−３３３１２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載された構成においては、冷却機構として、赤色、緑色、青色のそれぞれの光源に対応して３つの放熱板が配設されており、必ずしも小型化が図られた構成とはなっていない。また、各色に対応した３つの放熱板を共通の一つの冷却ファンにて空冷する機構を採用しているが、この場合、各放熱板毎に冷却効率が異なることもあり得るため、部分的に冷却効率が低下する等の問題が生じる惧れもあり、例えば各光源毎に対応して熱制御が必要となる場合もあった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、冷却機構を備えた照明装置において、簡単な構成で小型化を実現可能とし、冷却効率の高い照明装置と、この照明装置を備えた投射型表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の照明装置は、異なる色光を出射する複数の光源と、該複数の光源に共通の一つの放熱板とを備え、前記放熱板が平板状に構成され、前記複数の光源の背面側に配設されていることを特徴とする。
【０００８】
このような照明装置では、赤色、緑色、青色に対応した複数の光源の背面側に、平板状の放熱板を配設し、これを各色光源に共通の放熱板として構成したため、各色光源に別個に放熱板を設ける場合に比して、光源を冷却するための機構を小型化することが可能となり、ひいては当該装置の省スペース化が可能となる。また、各光源に別個に放熱板を設ける場合は、各光源毎に冷却効率が異なり、それぞれ別個に熱制御（冷却制御）を行う必要が生じ得るが、本発明では、一つの共通の放熱板を制御するのみで、各光源を均一に冷却することが可能となり、冷却機構が簡易化される。さらに、本発明の照明装置は、各光源の背面側に一枚の平板状放熱板を配設するのみの構成であるため、当該照明装置の製造も簡便なものとなる。なお、各光源は、例えば有機電界発光素子を用いることができ、平板状の放熱板の平面内に配設することができる。
【０００９】
上記照明装置においては、前記光源から被照明体に光を導く導光手段が、前記複数の光源について少なくとも色毎に分けて配設されているものとすることができる。本発明の照明装置では、各色光源を平面内に配設するため、照明方向が面内に限定されるが、例えば各色光源毎に導光手段を配設することで、各色毎に異なる方向に配置された被照明体を照明可能となる。導光手段としては、例えばリフレクター等を例示することができ、該リフレクターにより各色光を確実に被照明体に導くことが可能となり、各光源から出射された色光が、導光途上において混ざり合うことも回避できるようになる。
【００１０】
また、本発明の照明装置では、前記放熱板の背面側に、一つの冷却ファンが配設されているものとすることができる。この場合、一の放熱板を一の冷却ファンにより空冷可能となるため、極めて簡便な構成となり、装置の一層の小型化が可能となる。
【００１１】
次に、本発明の投射型表示装置は、上記本発明の照明装置と、該照明装置から出射される光を変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えたことを特徴とする。このような投射型表示装置は、装置全体の小型化が可能で、省スペース化、冷却効率の高効率化、熱制御の簡易化、製造の簡易化を実現可能となる。
【００１２】
具体的には、前記光変調装置を、前記光の３原色に対応して配設した複数の液晶ライトバルブとし、前記複数の光源のうち少なくとも１の光源から前記液晶ライトバルブへの導光途上に、光を該液晶ライトバルブに指向させるための反射板を配設した構成とすることができる。これにより、本発明のように平面内に光源を複数配設した場合にも、各色光源から出射された色光を確実に液晶ライトバルブに導光することが可能となる。
【００１３】
さらに具体的には、前記複数の液晶ライトバルブから出射された光を合成するダイクロイックプリズムを備え、前記液晶ライトバルブは、前記ダイクロイックプリズムの３方向を取り囲む態様で配設されるとともに、前記平面状に配設された光源から前記コの字状の液晶ライトバルブへの導光途上に、少なくとも１つの反射板が配設され、該反射板にて前記光源光を前記液晶ライトバルブに指向させる構成とすることができる。このように反射板を形成することにより、平面状に形成された各光源からの各色光を、ダイクロイックプリズムの３方向を取り囲む態様で配設された液晶ライトバルブにそれぞれ導光可能となり、信頼性の高い、省スペース化が可能な投射型表示装置を提供可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を、図１を参照して説明する。なお、本実施形態においては、特に図面を見やすくするため、各構成要素の寸法比率などは適宜異ならせてある。図１は、本発明に係る照明装置１を備える投射型表示装置１００の要部を示す概略構成図である。本実施の形態では、３板方式の投射型表示装置の例を示し、図１の投射型液晶表示装置１００では、Ｒの色光を発光し得るＬＥＤ光源３０Ｒ、Ｇの色光を発光し得るＬＥＤ光源３０Ｇ、Ｂの色光を発光し得るＬＥＤ光源３０Ｂの３個を光源としてそれぞれ用いている。
【００１５】
まず、投射型表示装置１００の概略構成を説明する。すなわち、投射型表示装置１００は、照明装置１から出射される各色光をそれぞれ変調する液晶ライトバルブ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂと、各変調された色光を合成するクロスダイクロイックプリズム６０と、合成された画像をスクリーン６７に拡大投射する投射レンズ６５とから概略構成されている。
【００１６】
照明装置１において、各ＬＥＤ光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの光出射側（前面側）には、各光源光を所定の照明領域（本実施形態では液晶ライトバルブ５０Ｇ、反射板７１，７２）に導光するためのリフレクター（導光手段）２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂが形成されている。このリフレクター２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂにより各色光を確実に被照明体に導くことが可能となり、各光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂから出射された色光が、導光途上において混ざり合うことが回避されている。
【００１７】
また、各ＬＥＤ光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの背面側には、当該光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの発光に伴って生じ得る熱を放熱するための放熱板１０が形成されている。放熱板１０は、各ＬＥＤ光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに共通の放熱板であって、熱伝導率の高い一枚の平板状金属部材にて構成されている。すなわち、各ＬＥＤ光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、平板状の放熱板１０の平面内に配設されており、共通の放熱経路を備えたものとなっている。なお、放熱板１０のさらに背面側には、該放熱板１０を空冷するための冷却ファン４０が一つのみ配設されている。
【００１８】
各ＬＥＤ光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂから出射された各色光は、光変調装置たる液晶ライトバルブ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂに入射される。本実施形態では、各液晶ライトバルブ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂで変調した画像を、クロスダイクロイックプリズム６０にて合成する構成としているため、該クロスダイクロイックプリズム６０に各色光の画像を入射させるべく、各液晶ライトバルブ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂは、クロスダイクロイックプリズム６０の３方向を取り囲む態様で、断面コの字状に配設されている。
【００１９】
したがって、平面内に配設された各ＬＥＤ光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂからの各色光を、３方向を向いた各液晶ライトバルブ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂに入射させるべく、一部の色光（具体的には赤色、青色）について反射板７１，７２にて液晶ライトバルブ５０Ｒ，５０Ｂに指向させている。このような構成により、ＬＥＤ光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂから出射された各色光が、被照明体たる液晶ライトバルブ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂに確実に入射されることとなる。なお、光源３０Ｒ，３０Ｂの導光途上に配設された反射板７１，７２はＡｌ等の金属反射板にて構成されている。
【００２０】
液晶ライトバルブ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂには、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，  以下、ＴＦＴと略記する）を用いたＴＮモードのアクティブマトリクス方式の透過型の液晶セル５２が使用され、液晶セル５２の外面には入射側偏光板５１、出射側偏光板５３がその透過軸が互いに直交する配置にて設けられている。したがって、例えばオフ状態では液晶ライトバルブ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂに入射された偏光が所定の偏光に変換されて出射される一方、オン状態では光が遮断されるようになっている。
【００２１】
各液晶ライトバルブ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂによって変調された３つの色光が、クロスダイクロイックプリズム（色合成手段）６０に入射するように構成されている。このプリズム６０は４つの直角プリズムが貼り合わされたものであり、内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂが合成されてカラー画像を表す光が形成される。色合成された光は投射レンズ６５によりスクリーン６７上に投射され、拡大された画像が表示される。
【００２２】
このような投射型表示装置１００においては、照明装置１が、各光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの背面側に平板状の１枚の放熱板１０を備え、これを各光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに共通の放熱板として構成したため、各光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに別個に放熱板を３つ設ける場合に比して、光源を冷却するための機構を小型化することが可能となり、ひいては当該投射型表示装置１００の省スペース化が可能となる。また、一つの共通の放熱板１０を空冷制御するのみで、各光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを均一に冷却することが可能となるため、放熱板を３つ設けてそれぞれを空冷制御する場合に比して冷却機構が簡易化される。
【００２３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を、図２を参照して説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成部材については、同じ符号を付し、説明を省略する。また、本実施形態においても、特に図面を見やすくするため、各構成要素の寸法比率などは適宜異ならせてある。
【００２４】
図２は、上記実施の形態で示した図１と同様、本発明に係る照明装置１を備える投射型表示装置２００の要部を示す概略構成図である。本実施の形態では、色順次駆動方式（単板方式）の投射型カラー液晶表示装置の例を示し、Ｒの色光を発光し得るＬＥＤ光源３０Ｒ、Ｇの色光を発光し得るＬＥＤ光源３０Ｇ、Ｂの色光を発光し得るＬＥＤ光源３０Ｂの３個を光源としてそれぞれ用いている。
【００２５】
まず、投射型表示装置１００の概略構成を説明する。すなわち、投射型表示装置１００は、照明装置１から出射される各色光を合成するクロスダイクロイックプリズム６０と、合成された光を変調する液晶ライトバルブ５０と、変調された画像をスクリーン６７に拡大投射する投射レンズ６５とから概略構成されている。
【００２６】
照明装置１において、各ＬＥＤ光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの光出射側には、各光源光を所定の照明領域（本実施形態では反射板７１，７２、クロスダイクロイックプリズム６０の一側面）に導光するためのリフレクター２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂが形成されている。また、各ＬＥＤ光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの背面側には、当該光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの発光に伴って生じ得る熱を放熱するための放熱板１０が形成されている。さらに、放熱板１０のさらに背面側には、該放熱板１０を空冷するための冷却ファン４０が一つのみ配設されている。
【００２７】
各ＬＥＤ光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂから出射された各色光は、クロスダイクロイックプリズム６０の各側面に入射される。したがって、平面内に配設された各ＬＥＤ光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂからの各色光を、異方向を向いたクロスダイクロイックプリズム６０の３つの側面に入射させるべく、一部の色光（具体的には赤色、青色）について反射板７１，７２にて光路を変更させている。このような構成により、面状に形成されたＬＥＤ光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂから出射された各色光が、被照明体たるクロスダイクロイックプリズム６０に確実に入射されることとなる。
【００２８】
クロスダイクロイックプリズム６０において、入射した３つの色光Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂが合成され、カラーを表す光が形成される。色合成された光は液晶ライトバルブ５０にて変調され、さらに変調された画像が投射レンズ６５によりスクリーン６７上に投射され、拡大された画像が表示されることとなる。
【００２９】
すなわち、本実施の形態の投射型表示装置２００では、１フレームを時分割し、時間順次にＲ、Ｇ、Ｂの各色光を出射させ、ＬＥＤ光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂから各色光を出射するタイミングと液晶ライトバルブ５０を駆動するタイミングとを同期させることにより、ＬＥＤ光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂから出射される色光に対応させて液晶ライトバルブ５０を時間順次に駆動し、各ＬＥＤ光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂから出射される色光に対応する画像信号を出力することにより、カラー画像を合成することが可能な構成になっている。
【００３０】
このような単板方式の投射型表示装置２００においても、照明装置１が、本発明に係る構成であって、各光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの背面側に平板状の１枚の放熱板１０を備え、これを各光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに共通の放熱板として構成したため、光源を冷却するための機構を小型化することが可能となり、ひいては当該投射型表示装置１００の省スペース化が可能となる。また、一つの共通の放熱板１０を空冷制御するのみで、各光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを均一に冷却することが可能となるため該冷却機構が簡易化される。
【００３１】
以上、本発明に係る実施の形態を示したが、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本実施形態においては赤色、青色の光源３０Ｒ，３０Ｂからの導光途上において反射板７１，７２を設けたが、面状に構成した各光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂからの光が、それぞれ所定の被照明領域に照明可能であれば、必ずしも反射板を設ける必要はなく、また１つの光源からの導光途上にのみ反射板を設ける構成とすることも可能である。また、本実施形態では、放熱板１０の背面側に冷却ファン４０を設けて、放熱板１０を空冷する構成としたが、該冷却ファン４０は本発明において必ずしも必要なものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の投射型表示装置を示す概略斜視図。
【図２】第２実施形態の投射型表示装置を示す概略断面図。
【符号の説明】
１  照明装置、１０  放熱板、２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ  リフレクター（導光手段）、３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ  光源、４０  冷却ファン、５０，５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ  液晶ライトバルブ（光変調装置）、６０  クロスダイクロイックプリズム（光合成装置）、６５  投射レンズ（投射装置）
【図１】
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【図２】
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