专利名称：光源装置、光源装置的制造方法和投射型显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光源装置、光源装置的制造方法和投射型显示装置，特别是涉及具有适于冷却光源的结构的光源装置。
背景技术：
使从光源装置射出的光入射到液晶光阀等的光调制装置上，并利用投射透镜等将由光调制装置调制后的图像光放大投射到屏幕上进行显示的投影机等投射型显示装置是大家所熟知的。作为这种投射型显示装置的光源装置所使用的光源是采用了LED光源等的固体光源。由于这样的固体光源在发光的同时发热，所以，为了提高其发光效率必须进行冷却。作为冷却具有这样的固体光源等的发热源的芯片的方法，已知的有使散热管等与芯片接触进行冷却的方法(例如，参见专利文献1和专利文献2)。
专利文献1特开平6-97335号公报专利文献2特开平11-68371号公报在上述专利文献1和专利文献2中，使散热管与作为冷却对象的芯片接触，通过该散热管使热向散热部转移。但是，这样的方法，在发热区域微小并且发热量多时，有时不能进行充分的冷却。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供即使在从包含微小的发热区域的固体光源发出大量的热的情况下，也可以高效率地冷却该固体光源的光源装置。另外，本发明的目的在于，提供可以简单地制造这样的光源装置的方法。进而，本发明的目的在于，提供具有这样的光源装置的可靠性高的投射型显示装置。
为了解决上述问题，本发明的光源装置的特征在于，具有固体光源、设置在该固体光源的发光侧的背面侧的工作液体移动通路和设置在该工作液体移动通路的一部分上的液冷装置(液冷却装置)。
按照这样的光源装置，由于在固体光源的发光侧的背面侧设置工作液体移动通路，并且设置了对其进行液体冷却的液冷装置，所以，工作液体移动通路就由该液冷装置积极地进行冷却，与以往仅由散热管(工作液体移动通路)散热的结构相比，大幅度地提高了冷却效率。即，在本发明中，通过在工作液体移动通路中移动的工作液体使热转移，由液冷装置冷却该转移的热，与直接冷却发热面的情况相比，由于热阻非常低，所以，热从作为发热部的固体光源背面沿工作液体移动通路瞬时转移，通过将其冷却，可以大幅度地提高冷却效率。因此，即使在光源装置的固体光源中大量地产生热时也可以确保充分的冷却效率，另外，由于使工作液体移动通路介于液冷装置与固体光源之间，所以，可以将液冷装置配置在从该固体光源离开的位置，从而可以实现该光源装置的结构简单化和制造的简单化。
在本发明的光源装置中，上述工作液体移动通路构成为直线状，在使其长度方向与上述固体光源的背面平行的状态下，可以在上述固体光源的背面侧并列地设置多个上述工作液体移动通路。这时，即使在作为发热区域的固体光源微小的情况下，由于使多个长的工作液体移动通路与固体光源的背面平行地排列，所以，可以使工作液体移动通路与发热面充分接触，另外，通过将工作液体移动通路构成为直线状，可以提高工作液体的移动性，因此，可以更有效地进行热转移，从而可以进一步提高冷却装置的冷却效率。
另一方面，在上述工作液体移动通路构成为直线状，并使其长度方向与上述固体光源的背面垂直的状态下，可以在上述固体光源的背面侧排列多个上述工作液体移动通路。这时，通过将工作液体移动通路构成为直线状，也可以提高工作液体的移动性，因此，可以更有效地进行热转移，从而可以进一步提高冷却装置的冷却效率。另外，根据该光源装置的设置方式，可以从固体光源在垂直的方向上配置工作液体移动通路，这时，特别是当以工作液体沿垂直方向落下的方式设置该光源装置时，可以进一步提高工作液体的移动性。
另外，可以在上述构成为直线状的工作液体移动通路的端部设置上述液冷装置。这样，通过使液冷装置配置在较长形状的端部，可以提高工作液体的移动性，并且可以增大固体光源与液冷装置的距离，从而可以实现装置的简单化和制造的简单化。
另外，上述固体光源具有基板和设置在该基板上的发光元件，该基板设置在指定的台座上，上述工作液体移动通路可以配置在该基板与台座的交界部分。这时，由于可以在基板和台座组装时配置工作液体移动通路，所以，可以提高制造效率。具体而言，利用包括在形成发光元件的基板的背面侧形成沟的工序、在可以载置由在基板上设置发光元件而构成的固体光源的台座面上形成与上述基板侧的沟的形状相同的沟的工序和在分别将各个沟的位置对准的同时将上述基板与台座粘合的工序的处理过程可以制造该光源装置，利用这样的方法可以简单地提供本发明的光源装置。
在本发明的光源装置中，可以在上述工作液体移动通路的内面形成沟结构。这时，通过微细的沟结构产生毛细管现象，可以促进工作液体的液化和气化，即促进热转移。另外，也可以在减压状态下将工作液体封入到上述工作液体移动通路内。
其次，本发明的投射型显示装置，其特征在于，具有上述光源装置。具体而言，可以具有上述光源装置、调制从该光源装置射出的光的光调制装置和投射由该光调制装置调制的光的投射装置。由于这样的投射型显示装置具有冷却效率优异的光源装置，所以，难于发生由发热引起的光源装置的消耗或光源装置发光效率降低等现象，从而其可靠性也非常高。
图1是表示本发明的光源装置的一实施例的平面示意图。
图2是表示图1的A-A’剖面的示意图。
图3是表示图1的光源装置的一变形例的平面示意图。
图4是表示图3的A-A’剖面的示意图。
图5是表示图1的光源装置的一变形例的平面示意图。
图6是表示图5的A-A’剖面的示意图。
图7是表示图1的光源装置的一变形例的平面示意图。
图8是表示图7的A-A’剖面的示意图。
图9是示意地表示本发明的光源装置的制造方法的一个工序的剖面图。
图10是表示微型散热管的剖面结构的说明图。
图11是表示本发明的投射型显示装置的一实施例的简要结构的说明图。
附号说明10...固体光源，11...基板，12...发光元件，20...台座，30、31...液冷部(冷却装置)，40...微型散热管(工作液体移动通路)，100、200、300、400...光源装置。
具体实施例方式
下面，参照
本发明的实施例。另外，在各图中，为了使各层或各部件的大小在图面上达到可以识别的程度，各层或各部件的比例尺是不同的。
(光源装置)图1是表示作为本发明的一实施例的光源装置的简要结构的平面示意图。图2是表示图1的A-A’剖面的示意图。光源装置100主要由成为发光主体的固体光源10和固定该固体光源10的台座20构成，作为固体光源10，本实施例采用了使用发光二极管元件的LED光源等的伴随发光而发热的固体光源。另外，在台座20上设置了用于进行固体光源10的位置固定的光源设置部，通过将固体光源10粘合或嵌入乃至载置在该光源设置部等方法，将固体光源10位置固定在台座20上。
固体光源10构成为具有基板11和配置在该基板11上的发光元件12，基板11配置在台座20上。另外，在固体光源10的基板11的背面侧(即发光背面侧)，设置了多个在减压状态下封入了作为热转移介质的液体(工作液体，例如水)的微型散热管(工作液体移动通路)40。
微型散热管40构成为直线状，在使其长度方向与固体光源10的背面平行的状态下，在固体光源10的背面侧并列地配置多个。并且，在各个微型散热管40的一端部设置了液冷部(液冷装置)30、31，该液冷部30、31被构成为穿过台座20而设置的管(冷却液流通管)状，冷却液(这里是冷水)在该管中流通。另外，微型散热管40设置在台座20与固体光源10的基板11的交界部分，具有分别将在台座20和基板11上形成的沟粘合而构成的结构。
按照具有这种结构的光源装置100，与直接对固体光源10的基板11的背面进行冷却的情况相比，采用微型散热管40时热阻大大降低，从而可以瞬时地将来自发光元件(发光层)12的热向周围扩散。并且，通过用液冷部30、31对该散出的热进行水冷，可以用简单的结构大幅度地提高冷却效率。另外，由于可以将作为液冷装置的液冷部30、31设置在从固体光源10离开的部分，所以，可以使该光源装置100的制造简单化。
另外，在将微型散热管40构成为直线状，使其长度方向与固体光源10的基板11的背面平行的状态下，在固体光源10的背面侧并列地配置多个该微型散热管。因此，例如在作为发热区域的固体光源10非常微小时，可以使微型散热管40与发热面充分接触，另外，通过将微型散热管40构成为直线状，可以提高工作液体的移动性，结果，可以更有效地进行热转移，从而可以进一步提高冷却装置的冷却效率。
下面，说明上述实施例的变形例。图3和图4是表示第1变形例的光源装置200的平面示意图和剖面示意图，是与光源装置100的图1和图2相当的图。在光源装置200中，在沿长度方向延伸的直线状的微型散热管40的两端设置液冷部30、31，利用这两个地方的液冷部对工作液体体进行液冷。这样，可以提高冷却效率。在光源装置200中，除了上述的结构之外，标以与光源装置100相同符号的部件和组成部分具有相同的结构。
其次，图5和图6是表示第2变形例的光源装置300的平面示意图和剖面示意图，是与光源装置100的图1和图2相当的图。在光源装置300中，在沿长度方向延伸的直线状的微型散热管40的两端设置液冷部30、31，利用这两个地方的液冷部对工作液体进行液冷，并且，在液冷部30、31中，采用通过连结部41将相邻的微型散热管40连结的结构，这样，可以提高冷却效率。另外，在光源装置300中，除了上述的结构之外，标以与光源装置100相同符号的部件和组成部分具有相同的结构。
其次，图7和图8是表示第3变形例的光源装置400的平面示意图和剖面示意图，是与光源装置100的图1和图2相当的图。光源装置400构成为，将沿长度方向延伸的直线状的微型散热管42，在使其长轴与固体光源10的基板11的背面垂直的状态下，即在相对于固体光源10的基板11的背面垂直的方向上配置多个该微型散热管，利用液冷部32对其一端进行液冷。这时，通过将微型散热管42构成为直线状，提高工作液体的移动性，因此，可以更有效地进行热转移，从而可以提高冷却效率。另外，这时通过配置该光源装置400使工作液体在重力方向移动，可以进一步提高该工作液体的移动性。另外，在光源装置400中，除了上述的结构之外，标以与光源装置100相同符号的部件和组成部分具有相同的结构。
(光源装置的制造方法)图9是表示本发明的光源装置的制造方法的一实施例的说明图。在此，主要说明形成微型散热管40的工序。如图9(a)所示，首先，准备在基板11上具有发光元件12的固体光源10，在该基板11上形成沟14，另一方面，在台座20上形成与固体光源10侧的沟14对称的沟24。另外，至少在沟24的一端，预先将液冷部30、31设置成管状。
然后，在使各沟14、24对称地相对的状态下，将固体光源10的基板11与台座20在减压状态下粘合。这时，通过使粘接剂等介于基板11与台座20的界面上来提高两者间的粘合力。
另外，在固体光源10的基板11的背面形成沟时，最好是仅保留可以确保基板11的强度的厚度，而使沟尽可能地接近发光元件12(发光层)并尽可能地形成多个沟。另外，优选地在沟的表面形成微细的凹凸形状(沟形状)，这时，例如，如图10所示，就是在制得的微型散热管40的内表面设置了多个微细沟43。通过形成这样的微细沟43，可在沟内部产生毛细管现象，从而促进作为热转移介质的液体(工作液体)的液化或气化，即促进热转移。
(投射型显示装置)图11是表示作为本发明的一实施例的投射型显示装置的简要结构的放大图，该图11所示的投射型显示装置70是3板式的例子。在投射型液晶显示装置70中，分别将3个具有发出红色(R)色光的LED12r的LED光源100r、具有发出绿色(G)色光的LED12g的LED光源100g、具有发出蓝色(B)色光的LED12b的LED光源100b作为光源。另外，作为各LED光源100r、100g、100b，可以各自采用上述的各种实施例的光源装置100、200、300、400的任意一个，在其射出侧，设置由杆式透镜等构成的导光部72。
在各导光部72的射出侧，分别设置了调制R、G、B的各色光的液晶光阀75。并且，由各液晶光阀75调制的3个色光入射到十字分色棱镜(色合成装置)77上。该棱镜77由4个直角棱镜相互粘合而成，在内面上，反射红色光的电介质多层膜和反射蓝色光的电介质多层膜形成十字状。由这些电介质多层膜合成3个色光Lr、Lg、Lb而形成表示彩色图像的光。被色合成了的光由投射透镜76投射到屏幕79上显示放大的图像。
在这样的投射型显示装置70中，由于LED光源100r、100g、100b，采用了上述实施例的各光源装置的某一个，所以，可以构成发光效率高、耐久性优异、可靠性高的显示装置。另外，在各LED光源100r、100g、100b上设置了流通冷却液的液冷部(冷却液流通管)30、31(参见图1)，但是，为了使在各LED光源100r、100g、100b的液冷部30、31中流通的冷却液实现共用化，所以，由共用管35与各LED光源100r、100g、100b连结。结果，在液冷部30、31中流通的冷却液就实现了共用化，从而使冷却系统的结构变得非常简单。
以上，虽然说明了本发明的一实施例，但是本发明并不局限于此，只要不脱离各权利要求所述的范围，可以不受各权利要求所述的文字的限制，本领域技术人员可以在容易置换的范围内，以及根据通常所具有的知识适当地进行改良。例如，在本实施例中，对LED光源的冷却采用了本发明的结构，但是，其他固体光源的冷却也可以采用本发明的结构，另外，上述实施例是将本发明的光源装置应用于3板式的投射型显示装置，但是，单板式的投射型显示装置当然也可以采用本发明的光源装置的结构。
权利要求
1.一种光源装置，其特征在于，具有固体光源；设置在该固体光源的发光背面侧的工作液体移动通路；以及设置在该工作液体移动通路的一部分上的液冷装置。
2.按权利要求1所述的光源装置，其特征在于上述工作液体移动通路被构成为直线状，在使其长度方向与上述固体光源的背面平行的状态下，在上述固体光源的背面侧排列多个。
3.按权利要求1所述的光源装置，其特征在于上述工作液体移动通路被构成为直线状，在使其长度方向与上述固体光源的背面垂直的状态下，在上述固体光源的背面侧排列多个。
4.按权利要求2或3所述的光源装置，其特征在于在上述构成为直线状的工作液体移动通路的端部设置上述液冷装置。
5.按权利要求1～4的任意一权项所述的光源装置，其特征在于上述固体光源具有基板和配置在该基板上的发光元件，该基板配置在指定的台座上，在该基板与台座的交界部分设置上述工作液体移动通路。
6.按权利要求1～5的任意一权项所述的光源装置，其特征在于在上述工作液体移动通路的内面形成沟结构。
7.按权利要求1～6的任意一权项所述的光源装置，其特征在于在减压状态下将工作液体封入上述工作液体移动通路内。
8.一种光源装置的制造方法，该光源装置具有包含基板和配置在该基板上的发光元件的固体光源，其特征在于，该方法包括在形成有上述发光元件的基板的背面侧形成沟的工序；在能够载置上述固体光源的台座面上，形成与上述基板侧的沟形状相同的沟的工序；以及在使各个沟的位置对准的同时，将上述基板和台座粘合的工序。
9.一种投射型显示装置，其特征在于，具有权利要求1～7的任意一权项所述的光源装置。
10.一种投射型显示装置，其特征在于，具有权利要求1～7的任意一权项所述的光源装置；调制从该光源装置射出的光的光调制装置；以及投射由该光调制装置调制的光的投射装置。
全文摘要
本发明提供即使在从包含微小的发热区域的固体光源产生大量的热时，也可以高效率地对该固体光源进行冷却的光源装置。光源装置(100)，其特征在于，具有固体光源(10)、设置在该固体光源(10)的发光背面侧的微型散热管(40)和设置在该微型散热管(40)的一部分上的液冷部(30、31)。
文档编号G02B27/18GK1591167SQ200410057098
公开日2005年3月9日 申请日期2004年8月30日 优先权日2003年9月1日
发明者山田周平 申请人:精工爱普生株式会社