(57)【要約】【課題】小型の投射型表示装置に適する、小型で高輝度な光源装置を提供することを目的とする。【解決手段】実装基板２０と、該実装基板２０に配置されたＬＥＤチップ１０と、液体が充填された密封容器３０とを備え、前記ＬＥＤチップ１０が前記液体によって直接冷却され、前記密封容器３０の少なくとも一部が前記ＬＥＤチップ１０からの光を透過する構成となっている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板と、該実装基板に配置されたＬＥＤチップと、液体が充填された密封容器とを備え、前記ＬＥＤチップが前記液体によって直接冷却され、前記密封容器の少なくとも一部が前記ＬＥＤチップからの光を透過する構成となっていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤチップからの光の非射出光面側が直接冷却されていることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記密封容器には、充填された前記液体を冷却するための冷却手段が備えられていることを特徴とする請求項１または２記載の光源装置。
【請求項４】
前記密封容器には、充填された前記液体を循環するための循環手段が備えられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の光源装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤチップは、複数個積層されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の光源装置。
【請求項６】
複数個積層された前記ＬＥＤチップは、互いに離間して積層配置され、離間部には前記液体が充填されて前記ＬＥＤチップの其々が直接冷却される構成となっていることを特徴とする請求項５記載の光源装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光源装置と、該光源装置からの光を変調する光変調素子と、該光変調素子からの変調光を投射する投射レンズとを有することを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源装置に関し、特に、小型の投射型表示装置に適する、小型で高輝度な光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投射型表示装置は、光源と、光源から射出された光を画像信号に基づき変調する液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）のような光変調素子と、変調された光を投射する投射レンズとを有する。
【０００３】
投射型表示装置は、近年小型化、高輝度化、長寿命化、廉価化等が図られてきている。例えば、小型化に対しては液晶パネル（光変調素子）サイズは対角１．３ｉｎが０．５ｉｎになり面積比で１／６強の小型化がされてきている。
【０００４】
一方、光源については、例えばメタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプなどの放電型ランプが一般に用いられており、これらについても小型化、高輝度化が図られてきている。本来、これら光源は発光に際し発熱を伴うことから、光源自体の特性が変化してしまうことや、液晶パネルや光学部品に熱が伝播して高温になり劣化するという課題があるため、さまざまな冷却手段、放熱手段が講じられている。しかし、光源ランプの小型化、高輝度化が進むにつれて益々光源からの発熱は増大してきており、一般的に採用されているファンによる強制空冷方式では発熱対策が困難になってきている。そのため、液体を用いて光源ランプを強制冷却する方法（例えば、特許文献１参照）が提案されている。液体冷却方法によれば、強制空冷方式の騒音の解消にも効果が期待されるものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１０７８２５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１においては、光源である高圧水銀ランプに集熱部材を設けて、集熱部材を介して光源の熱を液体に吸収し冷却する構成となっている。つまり、光源の熱を間接冷却していることになり冷却効率面において充分なものではない。一方、放電型ランプには熱以外にも共通した他の改善すべき問題点がある。例えば、ランプおよび電源のサイズが大きくて重い、瞬時点灯／消灯が不可等についても、投射型表示装置の小型化、性能向上面から改善が必要とされていた。
【０００７】
以上のような放電型光源ランプの問題点を解決する手段として、ＬＥＤ光源が提案されている。ＬＥＤ光源は、電源を含めて小型であり、瞬時点灯／消灯が可能であること、色再現性が広く長寿命であることなど、投射型表示装置用光源としてメリットを有している。また、水銀などの有害物質を含まないため、環境保全上からみても好ましいものである。
【０００８】
しかしながら、ＬＥＤ光源を投射型表示装置用光源に用いるためには、光源としての明るさが不足しており、少なくとも放電型光源ランプレベルの明るさを確保する必要があった。そのためには以下の課題を解決する必要がある。
（１）    高出力化
（２）    低エテンデュ化
【０００９】
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、小型の投射型表示装置に適する、小型で高輝度な光源装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【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、本発明の光源装置は、実装基板と、該実装基板に配置されたＬＥＤチップと、液体が充填された密封容器とを備え、前記ＬＥＤチップが前記液体によって直接冷却され、前記密封容器の少なくとも一部が前記ＬＥＤチップからの光を透過する構成となっていることを特徴とする。
【００１１】
現状のＬＥＤにおいては、外部量子効率は低く、注入された電気エネルギーの大部分は熱として変換されている。このため、通常はＬＥＤチップに流す電流を投入すればするほど発光量も増大するが、その一方、発熱量も大幅に上昇するためＬＥＤチップ温度が上昇して発光効率が低下するとともに、ＬＥＤチップ自体が熱破壊されてしまうことから、あまり多くの電流を流すことが出来なかった。結果として、投射型表示装置用光源として、現状のＬＥＤでは射出光量が不充分なものであった。
【００１２】
本発明によれば、ＬＥＤチップを直接液体で冷却することから、非常に効率的にＬＥＤチップで発生した熱が熱交換され、その結果ＬＥＤへの投入電力を大幅に上げることが可能となるため、ＬＥＤからの射出光量を画期的に増大させることが出来る。
【００１３】
本発明の光源装置においては、前記ＬＥＤチップからの光の非射出光面側が直接冷却されていることが好ましい。これによれば、ＬＥＤチップの液体による冷却がＬＥＤチップの非射出光面側のみで行われ、射出光面側では冷却用液体は射出される光を妨げないため、直接冷却の効果を余り損なわずに、液体の揺らぎによる画質低下を防ぐことができる。
【００１４】
本発明の光源装置においては、前記密封容器には、充填された前記液体を冷却するための冷却手段が備えられていることが好ましい。これによれば、ＬＥＤチップからの吸熱によって上昇する液体の温度が、冷却手段を用いることで常に適正な液温に保持でき、液体のＬＥＤチップに対する冷却能力を長時間にわたり維持することが出来る。
【００１５】
本発明の光源装置においては、前記密封容器には、充填された前記液体を循環するための循環手段が備えられていることが好ましい。これによれば、循環手段によって冷却用の液体がＬＥＤチップの発熱部に常に流れ、連続的に熱が液体に伝達されることになる。このことで液体のＬＥＤチップに対する冷却能力を更に安定して維持することが出来る。
【００１６】
本発明の光源装置においては、前記ＬＥＤチップは、複数個積層されていることが好ましい。投射型表示装置において、光源の光を最大限に有効活用するためには、光源のエテンデュは光変調素子のエテンデュに比べ、同等好ましくは以下でなければならない。ここで、エテンデュとは、有効に活用できる光束が存在する空間的な広がりを面積と立体角の積で表される数値であって、光学的に保存されるものである。先に述べたように、液晶パネル（光変調素子）は小型化が図られてきていることから、液晶パネルのエテンデュは小さくなってきている。従って、光源のエテンデュも同様に小さくすることで、投射型表示装置が小型化でき、明るい表示を得ることが可能となる。
【００１７】
本発明によれば、ＬＥＤチップを積層することで光源の低エテンデュ化が可能となる。例えば、ＬＥＤチップを４分割して１枚当りの面積（射出光面積＝光源エテンデュ面積）を４分の１にして、積層個数を４個用いる場合と、ＬＥＤチップを分割せずに１個用いる場合とを比べれば、どちらも射出光量はほぼ同じであるが、前者の方法では、ＬＥＤチップサイズ、厚みおよびチップ間の間隔等にその値は依存するが、光源のエテンデュをかなり減少させることができ、後者の方法と比べてＬＥＤチップからの光をより有効に活用することが可能となる。一方、同一面積のＬＥＤチップを複数個積層すれば、見かけ上のＬＥＤ表面積が１個の場合よりそれ程大きくならずに（光源エテンデュがそれ程大きくならずに）、射出光量をほぼ積層個数倍に増加させることが可能となる。
【００１８】
本発明の光源装置においては、複数個積層された前記ＬＥＤチップは、互いに離間して積層配置され、離間部には前記液体が充填されて前記ＬＥＤチップの其々が直接冷却される構成となっていることが好ましい。これによれば、積層された其々のＬＥＤチップが冷却用の液体と直接接触されることになり、冷却効率が向上する。その結果、其々のＬＥＤチップへの投入電力が増大でき、更に射出光量を増加させることが可能となる。
【００１９】
本発明の投射型表示装置においては、本発明の光源装置と、該光源装置からの光を変調する光変調素子と、該光変調素子からの変調光を投射する投射レンズとを有することを特徴とする。これによれば、本発明の光源装置は、実装基板と、該実装基板に配置されたＬＥＤチップと、液体が充填された密封容器とを備え、前記ＬＥＤチップが前記液体によって直接冷却され、前記密封容器の少なくとも一部が前記ＬＥＤチップからの光を透過する構成となっている。これによって、小型の光源から極めて高輝度の光が射出される。射出された光は光源エテンデュが適正であることから光変調素子に有効に取り込まれ、変調された光が投射レンズでスクリーン上に明るい像として投射される。これによって、小型で高輝度な投射型表示装置を得ることが出来る。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
〔第１の実施形態〕
第１の実施形態は光源装置に関し、図１〜図３に基づき説明する。
図１は、本実施形態の光源装置１１０の概略斜視図である。図２は、図１の光源装置１１０の断面図である。図３は、図１の光源装置１１０を構成するＬＥＤチップ１０、実装基板２０の平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態の光源装置１１０は、ＬＥＤチップ１０、実装基板２０、密封容器３０、透明窓４０、冷却フィン５０とを備えている。図２に示すように、密封容器３０内には液体９０が充填されていて、ＬＥＤチップ１０および実装基板２０は液体９０に全体が浸されている。また、図３に示すように、ＬＥＤチップ１０はＬＥＤ発光領域１１とＬＥＤ基板１２とで構成されている。本実施例ではＬＥＤ基板として透明なサファイア基板を用いている。そして、ＬＥＤチップ１０は導電性パッド７０を介して実装基板２０に接続、固定されている。なお、図１〜図３には説明を簡単にするため、密封容器３０と実装基板２０との固定部や、ＬＥＤチップ１０を点灯させるための電極配線や電源回路、液体９０を密封容器３０内に封入するための封入口は図示していない。
【００２２】
密封容器３０に用いられる材料は、金属、ガラス、プラスチックなどの中から選定される。少なくとも封入される液体９０に対して化学的に安定材料であることが望まれる。ガラスや透明プラスチック（例えばアクリル樹脂やポリカーボネート等）を用いた場合は、用途によっては透明窓４０を廃止することもできる。
【００２３】
透明窓４０は、材料として透明で液体９０に対して化学的に安定材料であって、ＬＥＤチップ１０からの射出光が、無駄なく密封容器３０外に取り出しが可能な光学機能を有している。例えば、ガラスや透明プラスチック（例えばアクリル樹脂やポリカーボネート等）を用いて、ＬＥＤチップ１０からの射出光を遮らない形状に成形加工される。また、透明窓４０の密封容器３０への取り付けは、通常の接着剤固定や螺子止め等の適宜の手段を用いて液体漏れが生じないように固定される。
【００２４】
冷却フィン５０は、例えば、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ等の金属や、それらを含む熱伝導性に優れた材料により形成されている。図１に示すように、冷却フィン５０には、多数のフィン（ひれ）を付けて表面積を大きくして、外部への放熱能力を高めている。本実施形態では、冷却フィン５０は、密封容器３０の外表面の一面に、密封容器３０からの熱伝導を損なわないように、適宜の手段を用いて固定されているが、他の複数の外表面に備えられていても良い。また、密封容器３０の一部に、密封容器と一体に形成されていても良い。また、フィンの間を流れる空気の自然対流だけでは放熱が不充分であれば、外部に電動空冷ファンを備えることにより強制的に空気対流させて、より放熱能力を高めることが出来る。
【００２５】
液体９０は、透光性液体である。好ましくは電気絶縁性であって、光源装置１１０に備えられた部材に対して非腐食性である液体から選定される。更に好ましくは蒸気圧が小さく、凝固点が低く、熱安定性に優れていて、熱伝導率が大きい液体が望まれる。本発明に適用可能な液体を例示すれば、ビフェニルジフェニルエーテル系、アルキルベンゼン系、アルキルビフェニル系、トリアリールジメタン系、アルキルナフタレン系、水素化テルフェニル系、ジアリールアルカン系などの有機熱媒体として一般的に使用されているものをあげることが出来る。また、シリコーン系、フッ素系の各液体も適用可能である。それらの中から、光源装置の用途、要求性能、環境保全性などを加味して選定される。
【００２６】
以上の本実施形態の構成において、ＬＥＤチップ１０が点灯される事によって発生する熱は、熱の発生源であるＬＥＤチップ１０の表面に液体９０を直接接触させることで、極めて効率的に冷却される。熱せられた液体９０は密封容器３０の上方に自然対流する。上方に移動した液体９０の熱は、密封容器３０の容器壁を通って、冷却フィン５０に伝達される。冷却フィン５０に伝えられた熱は、外部の例えば空気と熱交換される。これらの熱伝達経路によって、液体９０が効率よく冷却される。冷却された液体９０は下降してＬＥＤチップ１０の冷却に繰り返し使用される。なお、本実施形態では、冷却を促進するために冷却フィン５０を設けているが、光源装置１１０の用途、使用環境等によっては、冷却フィン５０を無くすることも可能である。
【００２７】
以上のように、本実施形態によれば、ＬＥＤチップ１０が液体９０で直接冷却されるため、ＬＥＤチップ１０の温度上昇を抑えることが出来る。その結果ＬＥＤチップ１０への投入電力を大幅に上げることが可能となるため、射出光量を画期的に増大させることが出来る。
【００２８】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態は第１の実施形態で説明した光源装置１１０の変形例に関し、図４に基づいて説明する。図４は、本実施形態における光源装置１１０の断面図である。第１の実施形態と異なるところは、第１の実施形態では、ＬＥＤチップ１０は液体９０に全体を浸されて直接冷却されていたが、第２の実施形態では、ＬＥＤチップ１０はＬＥＤチップ１０からの光の射出光面側が液体９０に浸されないように配置されている。第１の実施形態と同一部分については、同一の符号を付し、その構成の説明を省略する。
【００２９】
図４において、実装基板２０に接続、固定されているＬＥＤチップ１０は、射出光面側を透明窓４０に対向するように配置され、弾性部材８０を介して密封容器３０の内面側に固定されている。弾性部材８０は、弾性シール材、ゴムパッキンなど、液体９０がＬＥＤチップ１０の射出光面側に浸入しないように機能するものから選定される。
【００３０】
以上の本実施形態の構成において、ＬＥＤチップ１０が点灯される事によって発生する熱は、熱の発生源であるＬＥＤチップ１０の非射出光面側に液体９０を直接接触させることで、効率的に冷却される。実施形態１と比べると、冷却効率は低下するが、従来技術の強制空冷方式に比べ圧倒的な冷却手段であることは実施形態１と同様である。熱せられた液体９０は密封容器３０の上方に自然対流する。上方に移動した液体９０の熱は、密封容器３０の容器壁を通って、冷却フィン５０に伝達される。冷却フィン５０に伝えられた熱は、外部の例えば空気と熱交換される。これらの熱伝達経路によって、液体９０が効率よく冷却される。冷却された液体９０は下降してＬＥＤチップ１０の冷却に繰り返し使用される。なお、本実施形態では、冷却を促進するために冷却フィン５０を設けているが、光源装置１１０の用途、使用環境等によっては、冷却フィン５０を無くすることも可能である。
【００３１】
更に、本実施形態の実施形態１と異なる効果は、ＬＥＤチップ１０の射出光面が液体９０に浸されていないため、液体９０による揺らぎ現象が皆無に出来るところである。実施形態１を実施した際に、使用環境によっては液体９０による揺らぎ現象が生じて光源品質に問題が生じる場合は、本実施形態によってその問題は完全に解消できるものである。
【００３２】
〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態は光源装置１２０に関し、図５、６に基づいて説明する。実施形態１、２と異なるところは、実施形態３では液体９０を強制循環するところが異なる。図５は、本実施形態の光源装置１２０の概略平面図である。図６は、図５の断面図である。実施形態１、２と同一部分については、同一の符号を付し、その構成の説明を省略する。
【００３３】
図５に示すように、本実施形態の光源装置１２０では、ＬＥＤチップ１０、実装基板２０、透明窓４０、冷却フィン５１、循環ポンプ６０とが環状の密封容器３１の所定位置に配置されている。密封容器３１の内部には、液体９０が充填されている。液体９０は、密封容器３１に備えられた循環ポンプ６０により、液体循環路３１ａと液体循環路３１ｂとを経由して強制的に容器内を循環している。冷却フィン５１は、環状の密封容器３１の液体循環路３１ａと液体循環路３１ｂとの間に配置されている。基本的な構成、機能は実施形態１の冷却フィン５０と同様である。図６に示すように、密封容器３１内に配置されたＬＥＤチップ１０と実装基板２０は、液体９０に全体が浸されている。他の構成は実施形態１と同様であるので説明を省略する。なお、図５、６には説明を簡単にするため、密封容器３１と実装基板２０との固定部や、ＬＥＤチップ１０を点灯させるための電極配線や電源回路、循環ポンプ６０用電源、液体９０を密封容器３１内に封入するための封入口は図示していない。
【００３４】
以上の本実施形態の構成において、ＬＥＤチップ１０が点灯される事によって発生する熱は、熱の発生源であるＬＥＤチップ１０の表面に液体９０を直接接触させることで、極めて効率的に冷却される。熱せられた液体９０は循環ポンプ６０によって、液体循環路３１ａを経由して冷却フィン部５２に送られる。冷却フィン部５２では、液体９０からの熱が密封容器３１の容器壁を通って、冷却フィン５１に伝達される。冷却フィン５１に伝えられた熱は、外部の例えば空気と熱交換される。これらの熱伝達経路によって、液体９０が効率よく冷却される。冷却された液体９０は液体循環路３１ｂを経由してＬＥＤチップ１０の冷却に繰り返し使用される。なお、本実施形態では、冷却を促進するために冷却フィン５１を設けているが、光源装置１２０の用途、使用環境等によっては、冷却フィン５１を無くすることも可能である。
【００３５】
以上のように、本実施形態によれば、ＬＥＤチップ１０は、循環ポンプ６０で循環され冷却フィン５１によって冷やされた液体９０で連続的に直接冷却されるため、ＬＥＤチップ１０の温度上昇をより効果的に抑えることが出来る。その結果、ＬＥＤチップ１０への投入電力を大幅に上げることが可能となるため、更に射出光量を増大させることが出来る。
【００３６】
〔第４の実施形態〕
本発明の第４の実施形態は第３の実施形態で説明した光源装置１２０の変形例に関し、図７に基づいて説明する。
図７は、本実施形態における、図５の断面図である。第３の実施形態と異なるところは、第３の実施形態では、ＬＥＤチップ１０は液体９０に全体を浸されて直接冷却されていたが、第４の実施形態では、ＬＥＤチップ１０はＬＥＤチップ１０からの光の射出光面側が液体９０に浸されないように配置されている。第３の実施形態と同一部分については、同一の符号を付し、その構成の説明を省略する。
【００３７】
図７の本実施形態において、実装基板２０に接続、固定されているＬＥＤチップ１０は、射出光面側を透明窓４０に対向するように配置され、弾性部材８０を介して密封容器３１の内面側に固定されている。弾性部材８０は、弾性シール材、ゴムパッキンなど、液体９０がＬＥＤチップ１０の射出光面側に浸入しないように機能するものから選定される。
【００３８】
以上の本実施形態の構成において、ＬＥＤチップ１０が点灯される事によって発生する熱は、熱の発生源であるＬＥＤチップ１０の非射出光面側に液体９０を直接接触させることで、効率的に冷却される。実施形態３と比べると、冷却効率は低下するが、従来技術の強制空冷方式に比べ圧倒的な冷却手段であることは実施形態３と同様である。熱せられた液体９０は循環ポンプ６０によって、液体循環路３１ａを経由して冷却フィン部５２に送られる。冷却フィン部５２では、液体９０からの熱が密封容器３１の容器壁を通って、冷却フィン５１に伝達される。冷却フィン５１に伝えられた熱は、外部の例えば空気と熱交換される。これらの熱伝達経路によって、液体９０が効率よく冷却される。冷却された液体９０は液体循環路３１ｂを経由してＬＥＤチップ１０の冷却に繰り返し使用される。なお、本実施形態では、冷却を促進するために冷却フィン５１を設けているが、光源装置１２０の用途、使用環境等によっては、冷却フィン５１を無くすることも可能である。
【００３９】
以上のように、本実施形態によれば、ＬＥＤチップ１０は、循環ポンプ６０で循環され冷却フィン５１によって冷やされた液体９０で連続的に直接冷却されるため、ＬＥＤチップ１０の温度上昇をより効果的に抑えることが出来る。その結果ＬＥＤチップ１０への投入電力を大幅に上げることが可能となるため、更に出射光量を画期的に増大させることが出来る。
【００４０】
更に、本実施形態の実施形態３と異なる効果は、ＬＥＤチップ１０の射出光面が液体９０に浸されていないため、液体９０による揺らぎ現象が皆無に出来るところである。実施形態３を実施した際に、使用環境によっては液体９０による揺らぎ現象が生じて光源品質に問題が生じる場合は、本実施形態によってその問題は完全に解消できるものである。
【００４１】
〔第５の実施形態〕
本発明の第５の実施形態は光源装置に関し、図８〜１０に基づいて説明する。実施形態１乃至４と異なるところは、実施形態５ではＬＥＤチップを複数個積層されているところが異なる。図８は、本実施形態の光源装置１２０の概略平面図である。図９は、図８の光源装置１２０を構成する、複数個積層されたＬＥＤチップ１５、および実装基板２０の平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。図１０は、図８の断面図である。実施形態１乃至４と同一部分については、同一の符号を付し、その構成の説明を省略する。
【００４２】
図８に示すように、本実施形態の光源装置１２０は、複数個積層されたＬＥＤチップ１５を備えている。他の構成は実施形態３と同様であるので説明を省略する。
【００４３】
図９に示すように、ＬＥＤチップ１５は、ＬＥＤ発光領域１１とＬＥＤ基板１２とで構成されている。本実施形態ではＬＥＤ基板として透明なサファイア基板を用いている。そして、ＬＥＤチップ１５は導電性パッド７０を介して実装基板２０の両面に接続、固定されている。図９（ｂ）では、一例として、ＬＥＤチップ１５が、其々対向するように、４枚積層されている。積層された４枚のＬＥＤチップ１５は、液体９０が其々のＬＥＤチップ表面に直接接触し、しかも液体９０が其々のＬＥＤチップ間を移動可能な間隔で、互いに離間して積層配置されている。ＬＥＤ発光領域１１からの射出光は主に面方向に射出される。本実施形態ではＬＥＤ基板１２が透明なサファイア基板であることから、ＬＥＤ発光領域１１の両面から光は射出される。そのため、一方向（実施形態では、透明窓４０側）にのみ射出させたい場合は、射出光面から最も離れたＬＥＤチップ１５の表面に反射膜を形成するのが望ましい（図９には図示せず）。そうすることで、積層された各ＬＥＤチップからの発光は、所定の射出面から積層個数分の射出光量を持つ光として外部に射出される。
【００４４】
図１０に示すように、複数個積層したＬＥＤチップ１５と実装基板２０は液体９０に全体が浸されている。なお、図８乃至１０には説明を簡単にするため、密閉容器３１と実装基板２０との固定部や、複数個積層した実装基板２０の其々を結合した結合部、ＬＥＤチップ１５を点灯させるための電極配線や電源回路、循環ポンプ６０用電源あるいは液体９０を密封容器３０内に封入するための封入口は図示していない。
【００４５】
以上の本実施形態の構成において、同一面積のＬＥＤチップ１５を４枚積層することで、射出光面積が１個の場合とほぼ同一でありながら、射出光量をほぼ４倍に増加させることが可能となる。また、積層されたＬＥＤチップ１５が点灯される事によって発生する熱は、熱の発生源である其々のＬＥＤチップ１５の表面に液体９０を直接接触させることで、極めて効率的に冷却される。積層された其々のＬＥＤチップ１５は、互いに適切な間隔で離間して積層配置されているため、ＬＥＤチップ１５の表面に液体９０が常に直接接触していることになり、確実な冷却手段となる。熱せられた液体９０は循環ポンプ６０によって、液体循環路３１ａを経由して冷却フィン部５２に送られる。冷却フィン部５２では、液体９０からの熱が密封容器３１の容器壁を通って、冷却フィン５１に伝達される。冷却フィン５１に伝えられた熱は、外部の例えば空気と熱交換される。これらの熱伝達経路によって、液体９０が効率よく冷却される。冷却された液体９０は液体循環路３１ｂを経由してＬＥＤチップ１５の冷却に繰り返し使用される。なお、本実施形態では、冷却を促進するために冷却フィン５１を設けているが、光源装置１２０の用途、使用環境等によっては、冷却フィン５１を無くすることも可能である。
【００４６】
以上のように、本実施形態によれば、ＬＥＤチップ１５を複数個積層することによって、射出光面積が１個の場合とほぼ同一でありながら、射出光量をほぼ複数個倍に増加させることが可能となる。また、積層された其々のＬＥＤチップ１５は、循環ポンプ６０で循環され冷却フィン５１によって冷やされた液体９０で、連続的に直接冷却されるため、積層された其々のＬＥＤチップ１５の温度上昇を効率的に抑えることが出来る。更に、本実施形態では、積層された其々のＬＥＤチップ１５が、互いに適切な間隔で離間して積層配置されているため、ＬＥＤチップ１５の表面に液体９０が常に直接接触していることになるため、確実に、かつ効率よくＬＥＤチップ１５が冷却される。その結果、其々のＬＥＤチップ１５への投入電力を大幅に上げることが可能となるため、更に射出光量を増大させることが出来る。なお、本実施形態では光源装置１２０により説明したが、光源装置１１０においても同様の効果が得られるものである。
【００４７】
〔第６の実施形態〕
本発明の第６の実施形態は投射型表示装置に関し、実施形態１乃至５で説明した光源装置を使用するのに適する小型の投射型表示装置に関する。図１１に、本実施形態における投射型表示装置１の光学系の概略構成図を示す。
【００４８】
本実施形態の投射型表示装置１は、図１１に示すように、光源装置１００、液晶パネル（光変調素子）２００、投射レンズ３００および筐体５００とを備えて構成されている。液晶パネルが１個の、所謂単板式の投射型表示装置である。光源装置１００は、実施形態１と同様の光源装置を使用している。光源装置１００の発光色は白色である。液晶パネル２００は、図示しない駆動回路に供給される制御信号の電圧の変化に応じて、画素単位で光を透過させたり透過させなかったりする光変調が可能に構成されている。また、液晶パネル２００はカラーフィルタを備え、ＲＧＢに対応する複数の画素でカラー画素が構成されている。そして、ＲＧＢ各色光の透過の有無を制御することでカラー表示が可能になっている。これらの構成は公知のカラーフィルタを備えた液晶パネルと同様のものである。投射レンズ３００は、液晶パネル２００から射出された像をスクリーン６００上に結像させるように構成されている。同図では投射レンズが１枚図示されているのみだが、複数のレンズで構成されても良いことはもちろんである。筐体５００は、投射型表示装置全体の収納容器として構成されており、各光学要素を適当に配置できるように構成されている。
【００４９】
以上の本実施形態の構成において、光源装置１００からは高輝度の白色光が射出され、液晶パネル２００でＲＧＢごとに光変調される。光変調された各色光は投射レンズ３００により、スクリーン６００上に明るいカラー画像として合成される。
【００５０】
〔第７の実施形態〕
本発明の第７の実施形態は投射型表示装置に関し、実施形態１乃至５で説明した光源装置を使用するのに適する小型の投射型表示装置に関する。実施形態６と異なるところは、実施形態７では光源装置と液晶パネルを其々３個備えているところが異なる。図１２に、本実施形態における投射型表示装置２の光学系の概略構成図を示す。実施形態６と同一部分については、同一の符号を付し、その構成の説明を省略する。
【００５１】
本実施形態の投射型表示装置２は、図１２に示すように、光源装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂと、３個の液晶パネル（光変調素子）２００、ダイクロイックプリズム４００、投射レンズ３００および筐体５００とを備えて構成されている。液晶パネルが３個の、所謂３板式の投射型表示装置である。光源装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００ＢのそれぞれのＬＥＤチップが、赤の色光、緑の色光、および青の色光をそれぞれ射出する点を除いて、これらの光源装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂの構造は、実施形態５の光源装置の構造と基本的に同じである。光源装置１００Ｒからは赤色（Ｒ）、光源装置１００Ｇからは緑色（Ｇ）、光源装置１００Ｂからは青色（Ｂ）の各色光が射出される。なお、光源装置の発光色が実施形態６と同じ白色光を発光するＬＥＤで構成するならば、白色光をＲＧＢの各色光に変換するためのカラーフィルタを、光源装置１００と液晶パネル２００との間もしくは液晶パネル２００とダイクロイックプリズム４００との間に其々配列しても良い。ダイクロイックプリズム４００は、Ｒのみを反射可能な多層膜４００Ｒと、Ｂのみを反射可能な多層膜４００Ｂとを備え、ＲＧＢごとに光変調された画像を合成して、投射レンズ３００に向けて射出可能に構成されている。
【００５２】
以上の本実施形態の構成において、光源装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂからは其々高輝度の各色光が射出され、各光源装置に対応する液晶パネル２００で其々光変調される。光変調された各色光は投射レンズ３００により、スクリーン６００上に明るいカラー画像として合成される。この構成によれば、実施形態６の単板式投射型表示装置に比べ、更に明るいカラー画像が得られる。
【００５３】
以上、本発明の実施形態による光源装置およびこれを用いた投射型表示装置について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば実施形態は自由に変更が可能なものである。例えば、実施形態３〜５では、密封容器に環状の容器を用いて説明したが、実施形態１、２と同様の箱型の容器を用いても本発明の効果を得ることができる。また、実施形態で、光源装置としてＬＥＤチップを用いて説明したが、半導体レーザなどの固体発光素子についても本発明は適用可能なものである。更に、例えば、実施形態では光変調素子として透過型液晶パネルを用いて説明したが、反射型液晶パネル（ＬＣＯＳ）や、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）などについても本発明の光源装置を用いることで同様の効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における光源装置１１０の概略斜視図。
【図２】図１の光源装置１１０の断面図。
【図３】図１のＬＥＤチップ１０、実装基板２０の平面図（ａ）および断面図（ｂ）。
【図４】第２の実施形態における図１の光源装置１１０の断面図。
【図５】第３の実施形態における光源装置１２０の概略平面図。
【図６】図５の断面図。
【図７】第４の実施形態における図５の断面図。
【図８】第５の実施形態における光源装置１２０の概略平面図。
【図９】図８のＬＥＤチップ１５、実装基板２０の平面図（ａ）および断面図（ｂ）。
【図１０】図８の断面図。
【図１１】第６の実施形態における投射型表示装置１の光学系の概略構成図。
【図１２】第７の実施形態における投射型表示装置２の光学系の概略構成図。
【符号の説明】
１，２…投射型表示装置、１０，１５…ＬＥＤチップ、２０…実装基板、３０…密封容器、４０…透明窓、５０，５１…冷却フィン、６０…循環ポンプ、９０…液体、１００，１１０，１２０…光源装置、２００…液晶パネル、３００…投射レンズ、４００…ダイクロイックプリズム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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