投影型顯示單元的製作方法
2023-05-26 03:34:26 2
專利名稱：投影型顯示單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及將通過用來自光源的光線照射一個或多個光閥所獲得的圖像投影到用於顯示圖像的屏幕等的投影型顯示單元，更具體地，涉及提高這種投影型顯示單元便攜性的結構。
背景技術：
通常稱為視頻投影儀的投影型顯示單元具有這樣的構造，在該構造中，光源、包括光閥和投影透鏡的光學單元、和用於冷卻光源和光學單元的冷卻部分容納在防護機殼中(例如，見日本專利早期公開No.2003-241314)。
投影型顯示單元是這樣的單元，在該單元中，通過投影透鏡將圖像投影到屏幕，從而顯示圖像，其中圖像通過用燈(作為光源)發射的光線照射光學單元中的光閥而獲得。
發明內容
隨著PC(個人電腦)的普及，這種投影型顯示單元已經開始經常還被用於電子展示。在這些顯示單元中，已經強烈地需要尤其是作為用於筆記本型PC等的圖像輸出設備的、在便攜方面優秀的投影型顯示單元。
從這些觀點來看相關領域中的投影型顯示單元，它們沒有考慮便攜性來進行結構設計，因此，在移動相關領域中的這種投影型顯示單元時，通常的做法是通過用雙手抓持防護機殼的合適部分來攜帶顯示單元。
因此，相關領域中的投影型顯示單元難以攜帶，因為必須通過雙手抓持來攜帶顯示單元。另外，在意圖不正常地通過使用一隻手抓持顯示單元來攜帶它的情況下，因為防護機殼厚度較大而難以抓持顯示單元。除此之外，因為防護機殼通常在形狀上有角的，所以手指尖在抓持防護機殼時的抓持寬度很小以致於由一隻手抓持的狀態是不穩定的，因此，顯示單元不能被安全地攜帶。
考慮上述因素而作出本發明。因此，希望提供一種薄型並且便攜性優異的投影型顯示單元，使得其即使在用一隻手抓持時仍能以穩定狀態攜帶。
根據本發明的實施例，提供了一種投影型顯示單元，其包括光源、包括光閥和投影透鏡的光學單元、以及用於冷卻光源和光學單元的冷卻部分，光源和光學單元以及冷卻部分容納在防護機殼中，其中防護機殼包括基體機殼和頂封蓋，其中光源、光學單元和冷卻部分安裝在基體機殼上，頂封蓋由片金屬組成並且被安裝成覆蓋基體機殼；基體機殼在其前側上設置有用於投影透鏡的開口；且組成頂封蓋的、在與用於投影透鏡的開口相對那側上的後面部分形成為橫倒的U形曲表面形狀。
根據本發明的另一個實施例，提供了一種投影型顯示單元，其包括光源、包括光閥和投影透鏡的光學單元、以及用於冷卻光源和光學單元的冷卻部分，光源和光學單元以及冷卻部分容納在防護機殼中，其中，防護機殼包括基體機殼和頂封蓋，其中光源、光學單元和冷卻部分安裝在基體機殼上，頂封蓋由片金屬組成並且被安裝成覆蓋基體機殼；樹脂製成的突臺突出地設置在頂封蓋的背側上；螺釘從基體機殼那側緊固到突臺，從而固定基體機殼和頂封蓋。
在如上構造的本發明的投影型顯示單元中，由片金屬組成頂封蓋用於構成防護機殼的一部分，由此可以減小防護機殼的厚度，在使顯示單元變薄方面得到很好的效果，並且使得顯示單元有利於攜帶。
除此之外，在本發明中，組成頂封蓋的後面部分形成為U形曲表面形狀，由此該部分在被手抓持時可以人體工學地與手掌配合，並且使得可以延及手指尖來抓持該部分，即使一隻手亦能可靠地抓持該部分。因此，可以提供便攜性優異的投影型顯示單元。
另外，投影型顯示單元中的頂封蓋在其背側上具有樹脂製成的突臺，螺釘從基體機殼側緊固到突臺，從而固定基體機殼和頂封蓋。因此，在頂封蓋的表面上沒有突出部件，使得顯示單元的攜帶不會被這樣的突出部件妨礙，這更加有利於提高顯示單元的便攜性。此外，在頂封蓋的表面上不存在突出部件使得可以採用任何多樣性的設計，並且可以提高設計時的自由度。
除此之外，在本發明的投影型顯示單元中，頂封蓋的背側上的突臺由不同於片金屬的樹脂製成，因此，在將螺釘緊固到突臺時，不存在從突臺產生的切割碎片可能不利地影響顯示單元內部的電源電路等的可能性。
本發明的上述和其它目的、特徵和優點在結合附圖根據以下說明書和所附權利要求的情況下將變得更加清楚。
圖1是根據本發明實施例的投影型顯示單元的立體圖；圖2是根據該實施例的投影型顯示單元的正視圖；圖3是根據該實施例的投影型顯示單元的左視圖；圖4是根據該實施例的投影型顯示單元的右視圖；圖5是根據該實施例的投影型顯示單元的仰視圖；圖6是示出根據該實施例的投影型顯示單元的內部結構的平面圖；圖7是示出根據本發明實施例的投影型顯示單元中的頂封蓋的立體圖；圖8是示出突出地設置於根據該實施例的投影型顯示單元中頂封蓋的背側上的每個突臺的形狀的立體圖；圖9是根據該實施例的投影型顯示單元被一隻手抓持的狀態的圖示；圖10是示出根據該實施例的投影型顯示單元中投影透鏡的暴露部分附近的結構的側剖視圖；圖11是示出根據該實施例的投影型顯示單元中投影透鏡的暴露部分附近的結構的縱剖視圖；圖12是示出根據該實施例的投影型顯示單元的內部結構的示意圖；圖13A和13B是示出根據該實施例的投影型顯示單元的冷卻結構的示意圖；圖14是示出根據該實施例的投影型顯示單元中燈板的布局構造的立體圖；圖15是示出根據該實施例的投影型顯示單元中拆除燈蓋的狀態的仰視圖；圖16是安裝在根據該實施例的投影型顯示單元中的燈蓋的從其背側觀察的平面圖；以及圖17是示出根據該實施例的投影型顯示單元中燈蓋的安裝結構的縱剖視圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖詳細地描述根據本發明的投影型顯示單元的實施例。圖1-5示出本實施例中投影顯示單元的外表，其中圖1是立體圖，圖2是正視圖，圖3是左視圖，圖4是右視圖，而圖5是仰視圖。另外，圖6是示出本實施例中投影型顯示單元的內部結構的平面圖。
這裡示出的投影型顯示單元1是視頻投影儀，其是具有B5大小、厚為50mm或以下的小薄型，並且其中實現了輕型化具有約1.8kg的重量。
如圖6中所示，投影型顯示單元1具有這樣的構造，其中包括燈28的燈單元29(作為光源)、以及包括三個彩色光閥44(R)、44(G)、44(B)和投影透鏡49的光學單元30容納在防護機殼2中。由光閥44(R)、44(G)、44(B)用從燈單元29發射的光線所獲得的圖像通過投影透鏡49被投影到屏幕上，從而顯示圖像。
首先，將描述投影型顯示單元1的防護構造。投影型顯示單元1的防護機殼2由基體機殼3和頂封蓋4構成，其中諸如光學單元30的內部組成部分安裝到基體機殼3上，而頂封蓋4被安裝成覆蓋基體機殼3。這裡，基體機殼3是由諸如鎂和鋁的金屬材料形成的模鑄產品、或者是由硬樹脂材料形成的樹脂模製物，且基體機殼3構成防護機殼2的底面部分、左右側面部分以及前面部分。另一方面，頂封蓋4是通過拉拔鋁合金等片金屬而產生的片金屬加工產品，且頂封蓋4構成防護機殼2的上面部分和後面部分。
頂封蓋4以安裝到基體機殼3的狀態由螺釘18、19從基體機殼3的底側固定。
如圖2所示，投影透鏡49通過透明保護板20暴露到構成防護機殼2的前面部分的前面板3a，圖像光線從投影透鏡49投影到屏幕上。這裡，透明保護板20被布置成與前面板3a齊平，投影透鏡49被保護板20氣密密封並保護。此外，在保護板20的內側，用於自動聚焦的投影距離檢測傳感器24a、24b經由半透明構件21設置在接近投影透鏡49的位置。
如圖3所示，在基體機殼3的左側面3b處集中地布置了操作部分6和端子部分7。這裡，操作部分6構造成具有電源開關按鈕6a、輸入信號切換按鈕6b、自動聚焦切換按鈕6c、傾斜調節按鈕6d、縮放調節按鈕6e、聚焦按鈕6f等等，而端子部分7構造成具有電源線連接端子7a和畫面信號輸入端子7b。另一方面，如圖4所示，在此相對側的右側面3c處，設置用於釋放作為光源的燈28的熱量的軸流風扇9的排氣口(百葉窗)10。
如圖5所示，基體機殼3的底面3d在後面部分的左右位置處設置有固定腿11，並在前面中心位置處設置有伸縮腿12。伸縮腿12伸展和收縮，以便於從基體機殼3向外突出和從基體機殼向內縮回，顯示單元的投影角度調節(傾斜調節)通過伸縮腿12的移動來進行。另外，基體機殼3的底面3d設置有進氣部分13和多個通氣孔14，其中進氣部分13用於作為冷卻部分的複葉式風扇，樹脂制燈蓋15通過螺釘16附裝到底面3d，燈蓋15用於關閉開口，該開口用於更換作為光源的燈單元29。燈蓋15設置有多個排熱孔17，用於釋放燈單元29中產生的熱量。
在具有上述防護構造的本實施例投影型顯示單元1中，構成防護機殼2的上面部分和後面部分的頂封蓋4通過壓力衝切約1mm厚的片金屬並拉拔已衝切的片金屬而生產。作為頂封蓋4的材料，優選地使用作為金屬材料的鋁合金，其作為投影型顯示單元1的防護具有為耐久性所需的強度(在本實施例中，不小於15kgf(147N)的彎曲強度)，並且其重量輕且熱輻射性能(導熱率)優異。如圖7和8中所示，用於將頂封蓋4用螺紋固定到基體機殼3的多個突臺5突出地設置在頂封蓋4的背側。
突臺5通過基體上模製(outsert molding)與頂封蓋4的片金屬模製為一體，突臺5由與頂封蓋4的片金屬(鋁合金)材料不同的樹脂材料製成，優選地由諸如PBT(聚對苯二甲酸丁二酯)之類的硬樹脂材料製成。在這種情況下，片金屬的表面通過納米模製技術(NMP)工藝設置有納米級精密凹入和突起，以便於樹脂進入凹入和突起表面，進而提供了基於對於樹脂的鍵結構的接合性能，使得樹脂以牢固地附裝到片金屬表面的狀態被模製。在這種結構中，可以便宜並且可靠地維持多個突臺5固定到頂封蓋4的強度。
多個突臺5設置在這樣的位置，使其不幹涉顯示單元內部的組成部分。每個突臺5在其基體端部設置有底座部分5b，底座部分5b的直徑大於突臺主體部分5a，從而，加大了連接到頂封蓋4的面積，並確保了足夠的固定強度。此外，樹脂澆道部分5c從底座部分5b延伸，從而，進一步加大了突臺5到頂封蓋4的固定面積。除此以外，在本構造中，當多個突臺5由樹脂澆道部分5c互連時，突臺5到頂封蓋4的固定強度進一步增加，並且在模製時可以使用單個澆口模製多個突臺5，因此產生了模製模具結構可以簡化的優點。順便提及，突臺5可以不需要通過上述納米模製技術工藝來模製；例如，突臺5可以通過焊接或通過使用強粘接劑來一體地固定到頂封蓋4。
在將具有突臺5的頂封蓋4安裝到基體機殼3時，頂封蓋4放置在基體機殼3上。然後，在這樣的狀態下，頂封蓋4的後側面上的端部通過螺釘18固定到基體機殼3的底面3d，而螺釘19從基體機殼3的底面3d那側緊固到突臺5，從而固定基體機殼3和頂封蓋4。
因為頂封蓋4由片金屬製成，因此其在強度和熱輻射性能方面比樹脂等優越；所以本構造優選地用於本實施例中投影型顯示單元1的防護機殼2，並且對內部溫度方面具有較低的影響。在根據本實施例的投影型顯示單元1中採用片金屬頂封蓋4的情況下，防護機殼2的上面部分的厚度可以最小化，這很大地有助於獲得具有50mm或更小厚度的超薄構造。在由此獲得的超薄構造的情況下，本實施例中的投影型顯示單元1可以在容易地用一隻手持握的情況下攜帶，這在便攜性方面是有利的。
此外，為了提高便攜性，本實施例中的投影型顯示單元1具有這樣的結構，如從上述防護構造中清楚易懂的，操作部分6和端子部分7集中地布置在防護機殼2的一個側面(左側面)，而相對側上的側面(右側面)設置有用於釋放燈單元29中產生的熱量的排氣口10，並且在與用於將投影透鏡40暴露到前面板3a的開口相對的那側上的後面部分處沒有設置任何部件，使得可以通過用手持握該部分而容易地抓持該部分。防護機殼2的後面部分如上所述地由片金屬頂封蓋4組成，並且更具體地，從側面觀察時，在根據本實施例的投影型顯示單元1中，頂封蓋4的後面部分4a形成為橫倒的U形彎曲表面的形狀。
因此，本實施例中的投影型顯示單元1被構造成具有50mm或更小的厚度，並且具有形成為U形彎曲表面形狀的頂封蓋4的後面部分4a，從而如圖9所示，該部分可以用一隻手來可靠地抓持。具體地，在頂封蓋4的後面部分4a具有通常成角的形狀的情況下，指尖抓持的寬度較小，因此，用一隻手抓持的狀態不穩定。另一方面，在本實施例中，頂封蓋4的後面部分4a形成為U形彎曲表面的形狀，在人體工程學方面，該部分有利於配合到手掌，並且在顯示單元上的抓持部分延伸到手指尖，因此，即使使用一隻手，仍可以牢固地並且可靠地抓持顯示單元。
在這種構造中，頂封蓋4的後面部分4a優選地形成為圓弧形狀(其半徑R約為防護機殼2的厚度T的一半(R＝1/2×T))，或者可以形成為諸如拋物線和橢圓之類的連續曲線的形狀。這使得可以實現在用手持握顯示單元時剛好與手掌形狀配合的曲表面形狀，並且可以提高顯示單元的便攜性。
因為頂封蓋4通過拉拔片金屬生產，所以可以容易地獲得曲表面。另外，因為頂封蓋4在其背側上具有樹脂制的突臺5，並且在突臺5處用螺紋固定到基體機殼3側，因此在頂封蓋4的外表面上不存在突出部件，並且可以避免這些突出部件防礙顯示單元的攜帶，這更加有利於提高便攜性。除此之外，因為由片金屬通過上述拉拔工藝來生產頂封蓋4，可以避免模具在樹脂模製的情況下所經歷的分模線上的模痕的產生，因此，可以提供具有流線型外表設計的投影型顯示單元。此外，在這樣的投影型顯示單元，在頂封蓋4的外表面上不存在突出部件或模痕使得可以採用任何多樣性的設計，並且可以提高設計時的自由度。
此外，在這樣的投影型顯示單元中，用於螺紋固定頂封蓋4的突臺5由絕緣材料且不同於片金屬材料(鋁合金)的樹脂形成，因此，在將螺釘19緊固到突臺5時，不用擔心從突臺5產生的切割碎片可能不利地影響顯示單元內部的電源電路等。另外，因為突臺5通過基體上模製而與頂封蓋4模製為一體，並且與頂封蓋4通過納米模製技術工藝以足夠的固定強度結合，所以不需要用於將突臺5固定到頂封蓋4的固定構件或粘接劑等，因此，可以減少組成部分的數量，提高可加工性，並在環境方面獲得改善的效果。
圖10和11示出了前面板3a中投影透鏡49的暴露部分附近的結構。如這裡所示，在根據本實施例的顯示單元中，裝配在與前面板3a齊平的位置處的透明保護板20布置在投影透鏡49的前側，因此，投影透鏡49的前側由保護板20氣密密封，並且投影透鏡49由保護板20保護。
保護板20由透明樹脂或玻璃形成，在其面上和背側上設置有AR塗層，以將亮度效率中的降低抑制到1％至2％。保護板20裝配在前面板3a中，並夾持於頂封蓋4和基體機殼3之間。保護板20在其上下端表面設置有凸緣部分20a、20b，凸緣部分20a、20b分別與頂封蓋4和基體機殼3接合，從而，阻止保護膜20脫落，並將其保持於適當位置。順便提及，位於保護板20的左右側的前面板3a裝配有用來提高設計質量的裝飾板22a、20b。
此外，在本實施例中，在顯示單元內部中的保護板20的內側上，布置有比保護板20略大的板狀透明構件21。半透明構件固定地融合到前面板3a的內側，並且在其中心部分設置有與投影透鏡49相對應的開口，使得投影透鏡49通過該開口暴露。在半透明構件21的內側，用於自動聚焦的投影距離檢測傳感器24a、24b布置於投影透鏡49附近。投影距離檢測傳感器24a、24b具有位於一側的光發射器件和位於另一側上的光接收器件。從光發射器件朝屏幕發射紅外光束被屏幕反射，反射的光束被光接收器件接收，由此測量投影距離，用於自動進行投影透鏡49的自動對焦調節和用於梯形失真校正的上下調節。
這裡，半透明樹脂或玻璃具有10％-50％的可見光線透射率，以及不低於90％的對用於檢測投影距離的紅外光束的透射率。為了此目的，最適宜的材料的示例包括由MITSUBISHI RAYON CO.，LTD生產的甲基丙烯酸樹脂模製材料「ACRYPET(商標)」。設置有這樣的半透明構件21，內部組成部分從外面是可見的，因此，投影距離檢測傳感器24a、24b可以布置於投影透鏡49的附近。
如上所述，根據本實施例的投影型顯示單元1具有這樣的結構，其中裝配成與防護機殼2的前面板3a齊平的透明保護板20布置在投影透鏡49的前側，具有與投影透鏡49對應的開口的半透明構件21布置在透明保護板20的內側，用於自動對焦的投影距離檢測傳感器24a、24b布置在半透明構件21的內側，從而實現具有無需用於傳感器的開口的表面的簡單外表。
在此構造中，因為投影透鏡49由組裝到防護機殼2的前面板3a中的保護板20保護，所以防止投影透鏡49受破壞並防止異物粘附到其上。此外，因為保護板20組裝成與前面板3a齊平，所以避免了保護板20附近的積塵，因此，可以抑制由於灰塵等的粘附引起的圖像幹擾。
另外，在此投影型顯示單元中，投影透鏡49的前側由保護板20氣密密封，因此，完全阻止灰塵等穿透進入顯示單元的內部，冷卻氣流在顯示單元內部的路徑變得穩定，並且可以提高冷卻效率。
除此之外，在此投影型顯示單元中，採用這樣的結構，其中半透明構件21布置在保護板20的內側，投影距離檢測傳感器24a、24b布置在半透明構件21的內側，從而，投影距離檢測傳感器24a、24b可以布局在投影透鏡49的附近。因此，提高了顯示單元內部的空間效率，這很大地有助於顯示單元的尺寸和厚度的減小。
此外，在此構造中，在與投影透鏡49對應的開口的邊緣部分處，半透明構件21具有朝投影透鏡49突出的凸緣部分21a。由於設置在半透明構件21中的凸緣部分21a的存在，在根據此實施例的投影型顯示單元中，可以防止顯示單元內部的燈28的光線洩漏到投影透鏡49的前側成為不需要的反射光線(雜散光線)。
另外，在此構造中，保護板20以夾持於頂封蓋4和基體機殼3之間的狀態安裝。因此，在保護板20已經損壞或破損的情況下，通過從基體機殼3上拆卸頂封蓋4，保護板20可以容易地更換成新的保護板。
下面將描述根據本實施例的投影型顯示單元1的內部結構。如圖6中所示，本實施例的投影型顯示單元具有這樣的構造，其中包括作為光源的燈28的燈單元29、包括三個光閥44(R)、44(G)、44(B)和投影透鏡49的光學單元30、以及作為用於冷卻燈單元29和光學單元30的冷卻部分的複葉式風扇51、52和56、57及軸流風扇9、用於向燈28等供應電功率的電源電路單元25、信號處理電路單元26、以及操作部分和端子部分單元27等安裝於防護機殼2的內部。
燈單元29具有這樣的構造，其中燈28安裝於單元殼體內部，並且可以通過打開基體機殼3的底面3d處的燈蓋15來更換。如圖12中所示，光學單元30被構造成包括複眼透鏡31；偏振轉換元件32；聚光透鏡33；分色鏡34、35；全反射鏡36、37、38；中繼透鏡39、40；場鏡41、42、43；包括作為顯示元件的液晶面板45的三個光閥44(R)、44(G)、44(B)；稜鏡48；投影透鏡49等。
在光學單元30中，從燈28發射的非偏振白光在從複眼透鏡31透過偏振轉換元件32被轉變為線性偏振光，並被聚光透鏡33聚光成為無亮度不規則的均勻白光，無亮度不規則的白光透過分色鏡34、35入射到三個光閥44(R)、44(G)、44(B)上。
在這種情況下，白光由作為顏色分離裝置的分色鏡34、35分離成紅光(R)、綠光(G)和藍光(G)，紅光在入射到紅光光閥44(R)之前通過中繼透鏡39、全反射鏡36、中繼透鏡40和全反射鏡37，以由場透鏡41聚光。另外，綠光在入射到綠光光閥44(G)之前通過分色鏡35以由場透鏡42聚光。此外，藍光在入射到藍光光閥44(B)之前通過分色鏡34並通過全反射鏡38，以由場透鏡43聚光。
三個光閥44(R)、44(G)、44(B)每個構造成在液晶面板45的入射側和出射側具有偏振板46和47，其中每種顏色的光在入射到液晶面板45之前通過入射側的偏振板46對準偏振方向。液晶面板45通過與每種顏色相對應形成的畫面信號來調製每種光；然後，由此得到的三種調製光束在透射通過輸出側的偏振板47時被偏振成畫面光束，畫面光束入射在稜鏡48上。在稜鏡48中合成彩色畫面光束，且彩色畫面光束由投影透鏡49投影到屏幕上以顯示全色圖像。
在本實施例中的如上構造的包括投影光學系統的投影型顯示單元中，在燈單元29中、在光學單元30的偏振轉換元件32和光閥44(R)、44(G)、44(B)附近、以及在電源電路單元25中產生了大量的熱，因此，這些部件必須強制冷卻，以保持溫度不高於操作安全溫度。
將描述冷卻結構。如圖6、12、13A和13B中所示，在根據本實施例的投影型顯示單元中，第一和第二複葉式風扇51和52首先作為冷卻部分安裝。對於第一和第二複葉式風扇51和52，使用相同類型的小型複葉式風扇。處於堆疊狀態中的複葉式風扇51和52布置於光學單元30的後側上的空間中，其中第一複葉式風扇51的進氣口51a向上導向，而第二複葉式風扇52的進氣口52a向下導向。在這樣的情況下，第一和第二複葉式風扇51和52以下面的狀態安裝到基體機殼3上，其中充分確保在顯示單元內部的用於進氣口的進氣空間，並且通過設置在基體機殼3的底面3d中的多個通氣孔14來進行空氣的進氣。
在此構造中，如圖13A所示，第一複葉式風扇51將空氣通過管路53吹送到燈單元29並吹送到光學單元30中的偏振轉換元件32的周圍以冷卻它們，而如圖13B所示，第二複葉式風扇52將空氣通過管路54吹送到電源電路單元25以冷卻它。
在這樣的冷卻部分中，通過使用兩個小型複葉式風扇，可以確保足夠量的冷卻氣流，而且通過將複葉式風扇51和52布置為堆疊狀態，可以將顯示單元內部的安裝空間壓縮為較小；因此，冷卻部分的構造可以很大地有助於根據本實施例的投影型顯示單元的尺寸和厚度的減小。
此外，在這樣的冷卻部分中，第一複葉式風扇51將空氣吹向燈單元29和光學單元30，而第二複葉式風扇52將空氣吹向電源電路單元25，因此，優化了顯示單元內部的冷卻氣流的流動，從而獲得有效的冷卻。順便提及，第一複葉式風扇51和第二複葉式風扇52可以布置成相反構造，其中，第一多葉扇51將空氣吹向電源電路單元25，而第二多葉扇52將空氣吹向燈單元29和光學單元30；在這樣的情況下，同樣可以得到如上相同的冷卻效果。
作為更進一步的冷卻部分，在根據本實施例的投影型顯示單元中，第三和第四複葉式風扇56和57分別布置於投影透鏡49的左側和右側上。第三和第四複葉式風扇56和57通過有效地利用投影透鏡49左側和右側的空間而布局。這裡，第三複葉式風扇56和第四複葉式風扇57形狀上不相同，但在形狀上左右對稱，並且它們以其各自的進氣口56a和57a朝向投影透鏡49的狀態安裝在基體機殼3上。在投影透鏡49的下側通過設置於基體機殼3的底面3d中的灰塵過濾進氣部分13來進行第三複葉式風扇56和第四複葉式風扇57的進氣。
在這樣的構造中，第三複葉式風扇56和第四複葉式風扇57將空氣通過沿基體機殼3的底部設置的薄型管路58和59吹送到光學單元30的光閥44(R)、44(G)、44(B)的附近，以冷卻光閥44(R)、44(G)、44(B)的附近。
通過這樣的由第三複葉式風扇56和第四複葉式風扇57來冷卻光學單元30的光閥44(R)、44(G)、44(B)附近的構造，進一步優化了顯示單元內部的冷卻氣流的流動，並且可以進一步獲得有效的冷卻。
在這樣的情況下，具體地在冷卻部分中，設置左右對稱形狀的複葉式風扇56和57，從而可以進一步提高冷卻效率。更具體地，如果左右複葉式風扇56和57形狀相同，則左右複葉式風扇以顛倒狀態布置，因此，各個吹氣口在垂直方向上相反，這需要複雜路徑的管路，結果由於管路中的壓力損失而減少了空氣量。另一方面，在本實施例中冷卻部分的情況下，使用形狀左右對稱的左右複葉式風扇56和57，從而可以使用具有沿基體機殼3底部的簡單路徑的薄型管路58和59，因此，來自複葉式風扇56和57的吹氣口的氣流可以不受阻礙地導向光學單元30，並且顯著提高了冷卻效率。
另外，在此構造中，在投影透鏡49的下側通過設置在基體機殼3的底面3d中的灰塵過濾進氣部分13來進行將空氣吸入到布置於投影透鏡49的左右側上的複葉式風扇56和57；因此，通過進氣部分13處的灰塵過濾器阻止灰塵等的進入，使得可以可靠地保護投影透鏡39和光學單元30免受灰塵等。
此外，在根據本實施例的投影型顯示單元，為了提高尤其是產生大量熱量的燈單元附近的冷卻效率，在基體機殼3的右側面3c的內側上位於燈單元29附近的兩個軸流風扇9被並排地布置，從燈單元28產生的熱空氣由軸流風扇9通過排氣口10釋放。
除此之外，為了實現如根據本實施例的投影型顯示單元中的具有50mm或更小厚度的薄型和便攜性，產生大量熱量的燈單元29附近的頂封蓋4必須保持在使得頂封蓋4可以由手持握的溫度，同時最小化燈單元29和頂封蓋4之間的空間。為了這個原因，在根據本實施例的投影型顯示單元中，在燈單元29和頂封蓋4之間的空間中布置燈板61，其中燈板61是熱導率比空氣更高的高導熱片金屬產品，從而可以降低頂封蓋4的溫度。
如圖14中所示，燈板61是片金屬產品，其布置成充分地覆蓋燈單元29的上側，且構成燈板61的高導熱材料的散熱效應使得可以降低頂封蓋4的溫度，同時最小化從燈單元29到頂封蓋4的距離。此外，熱導率比空氣還低的低導熱絕熱片62粘接到燈板61的上表面的基本整個區域，且絕熱片62的熱隔絕效應使其可以進一步降低頂封蓋4的溫度。在這樣的構造中，諸如純鋁(JIS A1000)和銅之類的高導熱金屬用作燈板61的材料，而例如真空絕熱材料用作絕熱片62。
在這樣的構造中，其希望將頂封蓋4的溫度抑制到允許用戶用手持握頂封蓋4而不會有任何問題的40℃-50℃的溫度，需要使用具有0.0044W/mK的熱導率和約1.5mm厚度的片作為絕熱片62，並且需要將燈板61的溫度抑制到約70℃-80℃的溫度。為了獲得這樣的溫度，具有高耐熱性和高熱導率的材料用於燈板61，使得從燈28接收的熱量在表面方向上有效地散發。這裡，在例如165W級的超高壓汞燈用作燈28的情況下，當具有約200W/mK熱導率的金屬(諸如純鋁)用於燈板61時，具有9000mm2散熱面積的燈板61的溫度可以抑制到約80℃；當具有約400K/mK熱導率的金屬(諸如銅)用於燈板61時，具有6000mm2散熱面積的燈板61的溫度可以抑制到80℃或低於80℃。
因此，在根據本實施例的投影型顯示單元中，通過布置於燈單元29和頂封蓋4之間的燈板61的散熱效應和絕熱片62的絕熱效應，獲得了頂封蓋4的溫度的降低，同時，實現了其中燈單元29和頂封蓋4之間空間最小化的薄型結構。
至於此構造中的布局，燈單元29、燈板61、絕熱片62以及頂封蓋4以此順序布局，並且這裡，由高導熱材料形成的燈板61布置於絕熱片62和燈單元29之間，使得耐熱溫度相對較低的低導熱材料可以用於絕熱片62。在這種情況下，作為用於燈板61的高耐熱性材料的金屬，可以處理燈單元29附近中高溫環境下的目的。
除此之外，在此構造中，燈板61優選地由片金屬產品組成，其中片金屬產品除高熱導率之外具有高反射率。更具體地，通過採用具有高反射率的燈板61，由於對來自燈28的直射光和輻射熱的吸收可以最小化，因此，採用這種方案可以進一步有效於降低頂蓋4的溫度。
此外，在這樣的構造中，燈板61布置為使得其熱輻射表面朝向軸流風扇9周圍的空間，在該處顯示單元內部冷卻氣流的速度相對較高，從而可以獲得高效率的熱輻射。更具體地，在顯示單元內部的軸流風扇9附近的空間中，由於軸流風扇9的排氣力，氣流的速度W高達約1m/s-1.5m/s，並且，在燈板61布置使得其熱輻射表面朝向該空間的情況下，從燈28接收的熱量可以被有效地散發，因此，可以獲得更高效率的熱輻射，這很大地有助於頂封蓋4溫度的降低。
除此之外，在這樣的構造中，燈單元29具有包含在單元殼體29a的燈28，其中殼體29a在其內側具有反射鏡。這裡，具體地在根據本實施例的投影型顯示單元中，單元殼體29a的上側在形狀上是開口的，並且燈板61緊密地布置以覆蓋開口側，由此亦充當反射鏡。在這樣構造的情況下，燈28和燈板61之間的距離可以最小化，這進一步有利於使顯示單元變薄。
此外，在根據本實施例的投影型顯示單元中，作為燈單元29附近的熱輻熱結構，用於更換燈單元29的燈蓋15的結構設置有特性。將參考圖15-17描述燈蓋15的結構。圖15示出拆除燈蓋狀態下的基體機殼3的底面。在這樣拆除燈蓋的狀態下，用於存儲燈單元29的存儲部分64的開口65在基體機殼3的底面3d處暴露，因此，可以通過開口65更換燈單元29。
用於關閉開口65的樹脂製成的燈蓋15以裝配到開口65周邊的安裝凹部66的狀態通過螺釘安裝到基體機殼3，並且燈蓋15具有不小於開口65面積兩倍的較大面積。此外，如圖16所示，面積略小於燈蓋的金屬輻射絕熱板67布置於燈蓋15的背側上，並且以其間約1mm的必需間距安裝到燈蓋15上。比燈蓋15熱反射率高的金屬片(例如，鋁、不鏽鋼等)用作輻射絕熱板67。
如圖17所示，在燈蓋15安裝到基體機殼3的狀態下，燈蓋15以這樣的狀態安裝，其中背側上的輻射絕熱板67與基體機殼3的安裝凹部66進行表面接觸，並且接觸面積不小於其面積的一半。
因此，在根據本實施例的投影型顯示單元中，金屬輻射絕熱板67設置在燈蓋15的背側上，以關閉用於燈單元29的存儲部分64的開口65，因此，輻射絕熱板67充當抵抗來自燈單元29的熱量的緩衝構件。而且，因為在輻射絕熱板67和燈蓋15之間存在間隙，所以熱量就不容易從輻射絕熱板67傳遞到燈蓋15，因此，有效地限制燈蓋15的溫度升高。
此外，在此構造中，因為燈蓋15以這樣的狀態安裝，其中背側上的輻射絕熱板67與基體機殼3進行表面接觸，所以從燈單元29接收的熱量可以從輻射絕熱板67傳遞到基體機殼3並由此散發。在這樣的情況下，尤其是在根據本實施例的構造中，燈蓋15形成為具有至少是開口65尺寸兩倍的尺寸，並且輻射絕熱板67與基體機殼3進行表面接觸，且接觸面積大於其面積一半，由此，可以進一步獲得有效的熱輻射效應。結果，燈蓋15和基體機殼3的表面溫度變得均勻，並且可以穩定顯示單元的內部溫度。
除此之外，如圖16所示，輻射絕熱板67設置有多個排熱孔68。輻射絕熱板67中的排熱孔68形成在與燈蓋15中的排熱孔17相對應的位置處，通過排熱孔17和68可靠地提供通氣能力，由此，防止顯示單元內部熱停滯的發生，並且可以獲得更有效的熱輻射。
通過上述的熱輻射構造，根據本實施例的投影型顯示單元已經被實驗證實具有燈蓋的表面溫度降低4℃的優點。
順便提及，在此構造中，基體機殼3優選地由具有必需強度、重量輕、以及熱輻射性能優異的金屬(例如，鎂、鋁或鈦)或包括這樣金屬的合金形成。這確保本實施例中的投影型顯示單元可以減小尺寸和重量，並同時保持上述的熱輻射效果。
雖然已經參考以上實施例描述了本發明，但是本發明當然不局限於實施例的構造，並且當然可以採用其它各種實施例。
本發明包括與2005年5月26日在日本專利局遞交的日本專利申請JP2005-154149和2005年9月8日在日本專利局遞交的日本專利申請JP2005-261242相關的主題，上述兩件專利申請的全部內容通過引用而結合於此。
權利要求
1.一種投影型顯示單元，包括光源；光學單元，包括光閥和投影透鏡；以及冷卻裝置，用於冷卻所述光源和所述光學單元；所述光源和所述光學單元以及所述冷卻裝置容納在防護機殼中；其中，所述防護機殼包括基體機殼和頂封蓋，所述光源、所述光學單元和所述冷卻裝置安裝在所述基體機殼上，所述頂封蓋由片金屬組成並且被安裝為覆蓋所述基體機殼；所述基體機殼在前側上設置有用於所述投影透鏡的開口；且組成所述頂封蓋的、在與用於所述投影透鏡的所述開口相對的那側上的後面部分形成為橫倒的U形曲表面形狀。
2.如權利要求1所述的投影型顯示單元，其中所述頂封蓋由具有所需強度、重量輕以及熱輻射性能優異的鋁合金等片金屬形成。
3.如權利要求1所述的投影型顯示單元，其中所述頂封蓋的所述後面部分形成為具有半徑約為所述防護機殼厚度一半的圓弧形狀或者形成為諸如拋物線和橢圓的連續曲線形狀。
4.如權利要求1所述的投影型顯示單元，其中沒有作何組成部分布置在所述頂封蓋的所述後面部分處。
5.如權利要求4所述的投影型顯示單元，其中操作部分和輸入端子部分布置在一側的側面處，而排氣口則布置在另一側的側面中。
6.如權利要求4所述的投影型顯示單元，其中在所述投影透鏡的前側設置透明保護板，所述透明保護板裝配在與前面板齊平的位置。
7.一種投影型顯示單元，包括光源；光學單元，包括光閥和投影透鏡；以及冷卻裝置，用於冷卻所述光源和所述光學單元；所述光源和所述光學單元以及所述冷卻裝置容納在防護機殼中；其中，所述防護機殼包括基體機殼和頂封蓋，其中所述光源、所述光學單元和所述冷卻裝置安裝在所述基體機殼上，所述頂封蓋由片金屬組成並且被安裝成覆蓋所述基體機殼；樹脂製成的突臺突出地設置在所述頂封蓋的背側上；螺釘從所述基體機殼那側緊固到所述突臺，從而固定所述基體機殼和所述頂封蓋。
8.如權利要求7所述的投影型顯示單元，其中，所述突臺與所述頂封蓋通過基體上模製而模製為一體。
9.如權利要求7所述的投影型顯示單元，其中，所述突臺在基體端部處設置有用於增大與所述頂封蓋的連接面積的底座部分。
全文摘要
本發明公開了一種投影型顯示單元，其防護機殼包括主要組成部分安裝於其上的基體機殼和由片金屬製成並安裝為覆蓋基體機殼的頂封蓋，其中在側視圖中，組成頂封蓋的後面部分形成為橫倒的U形曲表面形狀。在攜帶投影型顯示單元時，該U形曲表面形狀的後面部分在人體工學方面正好與手掌配合，並且抓持部分可以延伸到指尖，因此即使使用一隻手也可以牢固地並安全地抓持後面部分。在頂封蓋的背側上，使用與頂封蓋的片金屬材料不同的樹脂一體地形成了突臺，通過將螺釘從基體機殼側緊固到突臺來固定基體機殼和頂封蓋。
文檔編號G03B21/16GK1869805SQ20061007846
公開日2006年11月29日 申請日期2006年5月26日 優先權日2005年5月26日
發明者原信行, 上田真一, 永田慎人, 和田佳久, 米屋大, 小野寺理 申請人:索尼株式會社