KR100704067B1 - 광원 장치, 광원 장치 제조 방법 및 프로젝터 - Google Patents

광원 장치, 광원 장치 제조 방법 및 프로젝터 Download PDF

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히데야 세키
다카시 다케다
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 소형이고, 효율적으로 균일한 광을 얻을 수 있고, 설계의 자유도가 큰 광원 장치, 그 광원 장치의 제조 방법 및 그 광원 장치를 구비하는 프로젝터를 제공하는 것으로, 사전 결정된 파장 영역의 광인 G를 공급하는 고체 발광 칩(101)과, 고체 발광 칩(101)을 지지하는 고체 발광 칩 지지부를 구성하는 서포트(109), 패키지몰드(107), 히트 싱크(heat sink)(105)와, G광을 반사시켜 조명 방향 IL로 사출하는 광 가이드(113)와, 광 가이드(113)를 지지하는 광 가이드 지지부인 서포트(109)를 갖고, 고체 발광 칩(101)의 사출면(101b)과, 광 가이드(113)의 입사 단면(113b)은 사전 결정된 간격 h를 두어 마련된다. 고체 발광 칩(101)은, 예컨대, InGaN계의 LED 플립 칩이다.

Description

광원 장치, 광원 장치 제조 방법 및 프로젝터{LIGHT SOURCE, METHOD FOR MANUFACTURING LIGHT SOURCE, AND PROJECTOR}
도 1은 실시예 1에 따른 광원 장치의 개략 구성을 나타내는 도면,
도 2는 실시예 2에 따른 광원 장치의 개략 구성을 나타내는 도면,
도 3은 실시예 3에 따른 광원 장치의 개략 구성을 나타내는 도면,
도 4a는 광 가이드의 제 1 변형예를 나타내는 도면,
도 4b는 광 가이드의 제 2 변형예를 나타내는 도면,
도 4c는 광 가이드의 또 다른 변형예를 나타내는 도면,
도 4d는 광 가이드의 별도의 변형예를 나타내는 도면,
도 5는 실시예 4에 따른 프로젝터의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 광원 장치 101 : 칩
101a : 활성층 101 : 고체 발광 칩
101b : 사출면 101c : 측면
102 : 실리콘 기대 103 : 전극
104 : 와이어 본딩 105 : 히트 싱크
106 : 전극 리드부 107 : 패키지 몰드
108 : 접착부 109 : 서포트
110 : 투명 실리콘 젤 111 : 접착부
112 : 반사막 113 : 광 가이드
113c : 사출 단면 113a : 전반사면
113b : 입사 단면 200 : 광원 장치
201 : 경사면 미러 202 : 금속 반사면
300 : 광원 장치 301 : 펌프
302 : 순환부 303 : 위치 조정부
304 : 핀 305 : 금속 미러
400 : 광 가이드 401 : 반사막
403 : 렌즈 소자 404 : 프리즘 소자
413c : 사출 단면 413b : 입사 단면
500 : 프로젝터 501R, 501G, 501B : 각 색광원부
502R, 502G, 502B : 집광 렌즈 503R, 503G, 503B : 편광 변환 소자
510R, 510G, 510B : 각 색광용 공간 광 변조 장치
512 : 크로스다이클로익 프리즘
512a, 512b : 다이클로익막
515R, 515G, 515B 액정 패널 516R, 516G, 516B : 편광판
517R, 517G, 517B : 편광판 530 : 투사 렌즈
540 : 스크린 AX : 광축
h : 간격 IL : 조명 방향
본 발명은 광원 장치, 특히 고체 발광 칩을 구비하는 광원 장치, 이 광원 장치의 제조 방법 및 이 광원 장치를 구비하는 프로젝터에 관한 것이다.
최근, 광원 장치, 특히 고체 발광 소자를 구비하는 광원 장치의 연구·개발이 진행되고 있다. 고체 발광 소자의 대표예로서 발광 다이오드(이하, 「LED」라고 함)를 들 수 있다. 그리고, LED의 고출력화를 위한 구성이 제안되고 있다(예컨대, 비특허 문헌 1 참조). LED에서는, 발광광을 효율적으로 이용하기 위해, 고체 발광 칩으로부터의 광을 반구 형상의 렌즈로 굴절시켜 사출시키고 있다. 또한, 고체 발광 칩과 렌즈 사이에 투명 젤을 충전한다. 렌즈와 인덱스·매칭시킨 투명 젤을 이용함으로써 광의 취득 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 아울러, 콜리메이트 렌즈 등을 이용하여, LED로부터의 광을 평행광으로 변환한다. 이러한 구성에 의해, 예컨대, 액정 패널 등의 공간 광 변조 장치를 조명하기 위한 광원 장치를 얻을 수 있다. 그리고, 공간 광 변조 장치를 조명하기 위한 광원 장치는 소형이고, 효율적으로 균일한 강도 분포의 광을 공급하는 것이 바람직하다.
(비특허 문헌 1)
제라드 하바즈(Gerard Herbers), 마티스 쿠퍼(Matthijs Keuper), 스티브 파올리니(Steve Paolini) 저, 「High power LED illuminators for data and video projectors」, 일본, IDW'02 Proceedings of The Ninth International Display Workshops, December 4-6, 2002
그러나, 종래 기술의 광원 장치로부터의 광을 효율적으로 균일화하기 위해서는, 광원 장치에 부가하여 별도로 인터그레이터 광학계가 필요해진다. 이 때문에, 인터그레이터 광학계를 포함하면 장치가 대형화되어 문제로 된다. 또한, 공간 광 변조 장치를 구비하는 프로젝터에 있어서는, 광원 장치와 공간 광 변조 장치를 포함시킨 광학계에 있어, 효과적으로 취급할 수 있는 광속이 존재하는 공간적인 넓이를, 면적과 입체각의 적(에텐듀, Geometrical Extent)으로서 나타낼 수 있다. 이 면적과 입체각의 적은 광학계에 있어 보존된다. 따라서, 광원이 공간적인 넓이가 커지면, 공간 광 변조 장치에 입사되는 광속이 존재하는 공간적인 넓이가 커진다. 이에 대하여, 공간 광 변조 장치에서 취입할 수 있는 각도는 한정되어 있기 때문에, 광원으로부터의 광속을 효과적으로 이용하는 것이 곤란해진다. 따라서, 프로젝터에 이용하는 광원 장치에는, 에텐듀를 고려한 후에, 소형화, 고효율화가 요망된다. 이 때문에, LED의 칩의 구성 자체를 개량하는 것이 바람직한 경우가 있다. 여기서, 종래 기술의 LED 등의 고체 발광 소자에서는, LED 자체가 이미 완성품으로 서 유통되고 있다. 이 때문에, LED의 칩 근방에 광학 소자를 마련하는 것 등에 의해 구성을 개량, 변경하여 사용하는 것은 신뢰성이 저하할 우려가 있으므로 곤란하다. 그 결과, LED을 이용하여 프로젝터 등에 바람직한 광원 장치를 설계하는 자유도가 작아지게 되어 문제로 된다.
본 발명은 이를 감안해서 이루어진 것으로, 소형이고, 효율적으로 균일한 광을 얻을 수 있고, 설계의 자유도가 큰 광원 장치, 이 광원 장치의 제조 방법, 이 광원 장치를 구비하는 프로젝터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 제 1의 본 발명에 의하면, 사전 결정된 파장 영역의 광을 공급하는 고체 발광 칩과, 고체 발광 칩을 지지하는 고체 발광 칩 지지부와, 고체 발광 칩으로부터의 광을 반사시켜 조명 방향으로 사출하는 광 가이드와, 광 가이드를 지지하는 광 가이드 지지부를 갖고, 고체 발광 칩의 사출면과, 광 가이드의 입사면은 사전 결정된 간격을 두어 마련되는 것을 특징으로 하는 광원 장치를 제공할 수 있다.
이에 따라, 고체 발광 칩으로부터의 광은 광 가이드 내를 직진하면서, 또는 반복 반사하면서 조명 방향으로 사출된다. 그리고, 반복 반사에 의해 광이 중첩되어, 효율적으로 강도 분포가 균일한 광을 얻을 수 있다. 또한, 큰 인터그레이터 광학계를 필요로 하지 않기 때문에, 소형인 광원 장치를 실현할 수 있다. 또한, 광 가이드에 의해 고체 발광 칩의 상(像)이 릴레이된다고 하는 효과가 생긴다. 이 때문에, 고체 발광 칩 상(像)이 릴레이된 위치에 소망의 광학 소자, 예컨대, 렌즈 소자나 프리즘 소자를 용이하게 마련할 수 있다. 따라서, 고체 발광 칩 자체의 구성을 변경하는 일 없이, 설계의 자유도가 큰 광원 장치를 얻을 수 있다. 또한, 고체 발광 칩의 사출면과 광 가이드의 입사 단면은 사전 결정된 간격을 두어 마련된다. 이 때문에, 고체 발광 칩에서 발생한 열이 광 가이드로 전파되는 것을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 사전 결정된 간격의 공간 내에 충전되어 있는 광학적 투명 유연재를 더 갖고, 광학적 투명 유연재의 굴절율은 광 가이드를 구성하는 부재의 굴절율과 같은 것이 바람직하다. 고체 발광 칩과 광 가이드간의 간격이, 예컨대, 공기의 공간일 때에는, 고체 발광 칩으로부터의 광은 공기와의 계면에서 전반사하여 광 이용 효율이 저하한다. 본 예에서는, 사전 결정된 간격의 공간을 광학적 투명 유연재, 예컨대, 투명 실리콘 젤로 충전하고 있다. 그리고, 광학적 투명 유연재의 굴절율은 광 가이드를 구성하는 부재의 굴절율과 같게 하여, 이른바 인덱스·매칭을 행한다. 이에 따라, 고체 발광 칩으로부터의 광은 고체 발광 칩의 사출면이나 광 가이드의 입사면 등의 계면에서 전반사하는 일이 없기 때문에, 효율적으로 광을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 광 가이드는 적어도 광 가이드 지지부와 접하는 부분에 사전 결정된 파장 영역의 광을 반사하는 반사막을 갖는 것이 바람직하다. 고체 발광 칩으로부터 공급된 광은 다양한 각도로 광 가이드에 입사된다. 광 가이드는 적어도 광 가이드 지지부와 접하는 부분에 반사막을 갖고 있다. 이 때문에, 광 가이드에 입사된 광은 반사막에서 내부 반사된다. 또한, 광 가이드는 외계의 공기와의 계면에서 광을 전반사시켜 진행시킨다. 이 때문에, 반사막에서 반사된 광은 전반사를 반복하여 광 가이드를 더 사출한다. 그 결과, 고체 발광 칩으로부터의 광을 효율적으로 이용할 수 있다. 또한, 반복 반사에 의해, 사출광의 강도 분포를 균일화할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 광 가이드는 광이 진행하는 방향에 따른 면의 모든 영역에 반사막이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 광 가이드의 공기와의 계면에, 전반사 조건을 만족하지 않는 각도로 입사되는 광은 그대로 광 가이드의 단면에 직교하는 방향, 즉 측면 방향으로 사출되는 경우가 있다. 이와 같이, 측면으로부터 사출되는 광은 광 가이드 내를 전파하지 않아 광량 손실로 된다. 본 형태에서는, 광 가이드의 광이 진행하는 방향에 따른 면의 모든 영역에 반사막이 형성되어 있다. 이 때문에, 모든 광을 조명 방향으로 사출시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 광 가이드 지지부는 광 가이드와 접하는 영역에 반사면이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 광 가이드에 입사된 광은 광 가이드 지지부의 반사막에서 반사된다. 또한, 광 가이드는 반사막에서 반사된 광을, 외계 공기와의 계면에서 반복해서 전반사시킨다. 전반사를 반복하여 광 가이드 내를 진행하는 광은 사출 단면으로부터 사출된다. 그 결과, 고체 발광 칩으로부터의 광을 효율적으로 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 고체 발광 칩 지지부는 고체 발광 칩에서 발생하는 열을 감소시키기 위한 히트 싱크와, 고체 발광 칩을 구동하기 위한 전극을 더 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라, 간이한 구성으로 고체 발광 칩에서 발생한 열을 배출시키면서 구동할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 광 가이드는 사출 단면이 입사 단면보다 큰 테이퍼 형상, 또는 입사 단면과 사출 단면이 같은 통 형상을 갖고, 광 가이드의 입사 단면은 고체 발광 칩의 사출면과 동일, 또는 사출면보다도 큰 것이 바람직하다. 광 가이드가 테이퍼 형상을 갖고 있을 때는, 사출되는 광의 강도 분포의 균일화와 평행화를 동시에 실행할 수 있다. 또한, 광 가이드가 일직선인(straight) 통 형상일 때는, 발광 면적을 작게 한 상태에서, 사출광의 강도 분포를 균일화할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 고체 발광 칩은 발광 영역의 법선 방향에 직교하는 방향에 측면을 갖고, 고체 발광 칩 지지부는 측면에 대향하는 면에 반사부가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 고체 발광 칩, 예컨대, LED는 두 개의 반도체층에 끼워진 활성층으로부터 모든 방향으로 광을 방사한다. 이 때문에, 광 가이드의 입사 단면의 방향과는 다른 방향으로 방사된 광은 효과적으로 이용할 수 없다. 특히, LED의 측면 방향으로 사출되는 광은 광량의 손실로 된다. 본 형태에서는, 반사부는 측면 방향으로 진행하는 광을 광 가이드의 방향으로 반사하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 광 가이드의 입사 단면은 고체 발광 칩의 사출면과 반사부를 포함시킨 영역과 동일, 또는 영역보다도 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 고체 발광 칩으로부터의 광은 효율적으로 광 가이드의 입사 단면에 입사될 수 있다. 그 결과, 효율적으로 광을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 고체 발광 칩의 사출면은 제 1 변과, 제 1 변과 같은 또는 이것보다 짧은 제 2 변을 갖는 직사각형 형상이며, 사전 결정된 간격은 제 2 변의 길이보다 짧은 것이 바람직하다. 이에 따라, 고체 발광 칩과 광 가이드의 간격을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 고체 발광 칩으로부터의 광이 효율적으로 광 가이드의 입사 단면에 입사된다. 따라서, 효율적으로 광을 이용할 수 있다.
또한, 제 2의 본 발명에 의하면, 사전 결정된 파장 영역의 광을 공급하는 고체 발광 칩을 지지하는 고체 발광 칩 지지 공정과, 사전 결정된 파장 영역의 광을 반사시켜 조명 방향으로 사출하는 광 가이드를 지지하는 광 가이드 지지 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치 제조 방법을 제공할 수 있다. 이에 따라, 간편한 공정으로, 상술한 바와 같은 소형이고, 효율적이며, 설계의 자유도가 큰 광원 장치를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 고체 발광 칩의 사출 단면과 상기 광 가이드의 입사면 사이에 광학적 투명 물질을 충전하는 투명 물질 충전 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 더욱 효율적인 광원 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 고체 발광 칩의 위치와 광 가이드의 위치를 일치시키는 위치 조정 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 고체 발광 칩과 광 가이드를 간편하게 정렬할 수 있다.
또한, 제 3의 본 발명에 의하면, 상술의 광원 장치와, 광원 장치로부터의 광을 화상 신호에 따라 변조하는 공간 광 변조 장치와, 변조된 광을 투사하는 투사 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 제공할 수 있다. 본 프로젝터는 상술한 광원 장치를 구비하고 있기 때문에, 소형으로 밝은 투사상을 얻을 수 있다.
이하에, 본 발명에 관한 광원 장치, 이 광원 장치를 구비하는 프로젝터의 실시예를 도면에 근거해서 상세히 설명한다. 또, 이 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 광원 장치(100)의 개략 구성을 나타낸다. 고체 발광 칩(101)은 사전 결정된 파장 영역의 광, 예컨대, 녹색광(이하, 「G광」이라 함)을 공급하는 InGaN계 LED 플립 칩이다. 실리콘 기대(102)에는, 전극(103) 등의 전기 배선이 패터닝되어 있다. 고체 발광 칩(101)은 실리콘 기대(102) 상에 은 페이스트 또는 땜납(130)에 의해 고착되어 있다. 실리콘 기대(102)는 구리 또는 철로 구성되어 있는 히트 싱크(105) 상에 고착되어 있다. 히트 싱크(105)는 고체 발광 칩(101)에서 발생한 열을 방열하는 기능을 갖는다. 또한, 히트 싱크(105)는 전극 리드부(106)와 함께, 플라스틱으로 이루어지는 패키지 몰드(107)에 인서트 몰드에 의해 고정되어 있다. 그리고, 실리콘 기대(102)의 전극(103)과 전극 리드부(106)는 와이어 본딩(104)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 두 개의 전극 리드부(106)에 사전 결정된 전압을 인가함으로써, 고체 발광 칩(101)을 구동할 수 있다.
또한, 광 가이드(113)는 고체 발광 칩(101)으로부터의 G광을 내면에서 반복 반사시켜 조명 방향 IL로 사출한다. 광 가이드(113)는 유리 또는 투명 플라스틱 등으로 구성되어 있다. 광 가이드(113)의 입사 단면(113b)은 고체 발광 칩(101)의 사출면(101b)보다 크다. 또한, 광 가이드(113)는 사출 단면(113c)이 입사 단면(113b)보다 큰 테이퍼 형상이다.
광 가이드(113)는 광 가이드 지지부인 서포트(109)에 접착부(111)를 거쳐 고착되어 있다. 서포트(109)는 플라스틱, 금속, 또는 세라믹 등으로 구성되어 있다. 그리고, 서포트(109)는 접착부(108)를 거쳐 패키지 몰드(107)에 고착되어 있다. 여기서, 실리콘 기대(102)와, 히트 싱크(105)와, 패키지 몰드(107)로 고체 발광 칩 지지부를 구성한다. 고체 발광 칩 지지부는 고체 발광 칩(101)을 지지한다. 또한, 고체 발광 칩(101)의 사출면(101b)과, 광 가이드(113)의 입사 단면(113b)은 사전 결정된 간격 h를 두어 마련된다.
이에 따라, 고체 발광 칩(101)으로부터의 광 L1은 광 가이드(113) 내를 직진하면서, 사출 단면(113c)으로부터 조명 방향 IL로 사출한다. 또한, 고체 발광 칩(101)으로부터의 광 L2, L3은 광 가이드(113) 내를 반복 반사하면서 사출 단면(113c)으로부터 조명 방향 IL로 사출된다. 광 L1, L2, L3은 중첩되기 때문에, 효율적으로 강도 분포가 균일한 광을 얻을 수 있다. 또한, 큰 인터그레이터 광학계를 필요로 하지 않기 때문에, 소형인 광원 장치(100)를 실현할 수 있다. 또한, 고체 발광 칩(101)의 사출면(101b)과 광 가이드(113)의 입사 단면(113b)은 사전 결정된 간격 h를 두어 마련된다. 이 때문에, 고체 발광 칩(101)에서 발생된 열이 광 가이드(113)로 전파되는 것을 감소시킬 수 있다.
아울러, 광 가이드(113)는 고체 발광 칩(101)의 상을 릴레이한다고 하는 기능도 갖고 있다. 이 때문에, 고체 발광 칩(101)의 상이 릴레이된 위치에 소망의 광학 소자, 예컨대, 렌즈 소자나 프리즘 소자 등을 용이하게 마련할 수 있다. 따라서, 고체 발광 칩(101) 자체의 구성을 변경하는 일 없이, 설계의 자유도가 큰 광원 장치(100)를 얻을 수 있다.
사전 결정된 간격 h의 공간 내에는 기체 외에 광학적 투명 유연재인 투명 실리콘 젤(110)을 충전하여도 좋다. 투명 실리콘 젤(110)의 굴절율은 광 가이드(113)를 구성하는 유리의 굴절율과 같은 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 투명 실리콘 젤(110)의 굴절율은 약 1.5이다. 고체 발광 칩(101)과 광 가이드(113) 간의 간격이 기체일 때는, 고체 발광 칩(101)으로부터의 광이, 예컨대, 공기와의 계면에서 전반사되어 광 이용 효율이 저하한다. 본 실시예에서는, 투명 실리콘 젤(110)에 의해 인덱스·매칭을 행하고 있다. 더욱 바람직하게는, 투명 실리콘 젤(110)의 굴절율은 고체 발광 칩(101)의 사출면(101b)을 구성하는 부재와도 인덱스·매칭시키는 것이 바람직하다. 이에 따라, 고체 발광 칩(101)으로부터의 G광은 광 가이드(113)의 입사 단면(113b) 등의 계면에서 전반사하는 일이 없기 때문에, 효율적으로 광을 이용할 수 있다.
또한, 광 가이드(113)는 적어도 광 가이드 지지부의 일부를 구성하는 서포트(109)와 접하는 부분에 반사막(112)이 형성되어 있다. 반사막(112)은 G광을 반사 하는 알루미늄막이다. 고체 발광 칩(101)으로부터 공급된 G광은 다양한 각도로 광 가이드(113)에 입사된다. 예컨대, 광 가이드(113)에 입사된 광 L3은 반사막(112)에서 반사된다. 또한, 광 가이드(113)는 외계 공기와의 계면인 전반사면(113a)에서 광 L3을 전반사시킨다. 이 때문에, 반사막(112)에서 반사된 광 L3은, 또한 전반사를 반복하여 광 가이드(113)를 사출 단면(113c)으로부터 사출한다. 이 결과, 고체 발광 칩(101)으로부터의 광을 효율적으로 이용할 수 있다.
또한, 고체 발광 칩(101)의 사출면(101b)은 제 1 변과, 제 1 변과 같은 또는 이보다 짧은 제 2 변을 갖는 직사각형 형상이다. 그리고, 사전 결정된 간격 h는 제 2 변의 길이보다 짧도록 구성되어 있다. 예컨대, 고체 발광 칩(101)은 제 1 변과 제 2 변이 각각 1㎜의 정방형 형상이다. 그리고, 사전 결정된 간격 h는 0.2㎜이다. 이에 따라, 고체 발광 칩(101)과 광 가이드(113)의 간격 h를 작게 할 수 있다. 이 때문에, 고체 발광 칩(101)으로부터의 G광이 효율적으로 광 가이드(113)의 입사 단면(113b)에 입사될 수 있다. 따라서, 효율적으로 광을 이용할 수 있다.
또한, 광 가이드(113)의 입사 단면(113b)은 고체 발광 칩(101)의 사출면(101b)과 동일, 또는 사출면(101b)보다도 큰 면적을 갖는다. 예컨대, 광 가이드(113)의 입사 단면(113b)은 1.2㎜×1.2㎜ 정도의 크기로 구성한다. 이에 따라, 광 가이드(113)는 고체 발광 칩(101)으로부터의 광을 효율적으로 취입할 수 있다. 또한, 광 가이드(113)는 사출 단면(113c)이 입사 단면(113b)보다도 큰 테이퍼 형상이다. 예컨대, 상술한 바와 같이, 입사 단면(113b)은 1.2㎜×1.2㎜, 사출 단면(113c)은 4㎜×3㎜ 정도의 크기로 구성된다. 테이퍼 형상에 의해, 사출되는 광 L1, L2, L3의 강도 분포의 균일화와 평행화를 동시에 실행할 수 있다.
다음에, 광원 장치(100)를 제조하는 순서를 설명한다. 우선, 고체 발광 칩 지지 공정에서, 사전 결정된 파장 영역의 광인 G광을 공급하는 고체 발광 칩(101)을 고체 발광 칩 지지부에 의해 지지한다. 상술한 바와 같이, 고체 발광 소자 지지부는 실리콘 기대(102)와 히트 싱크(105)와 패키지 몰드(107)로 구성되어 있다. 광 가이드 지지 공정에서, G광을 반사시켜 조명 방향 IL로 사출하는 광 가이드(113)를 서포트(109)에 의해 지지한다. 필요에 따라, 투명 수지 충전 공정에서, 고체 발광 칩(101)의 사출면(101b)과, 광 가이드(113)의 입사 단면(113b) 사이에 광학적 투명 수지인 투명 실리콘 젤을 충전한다. 또한, 필요에 따라, 위치 조정 공정에서, 고체 발광 칩(101)의 사출면(101b)의 위치와, 광 가이드(113)의 입사 단면(113b)의 위치를 일치시킨다. 접착부(108)가 마련되어 있는 부분은 패키지 몰드(107)와 서포트(109)의 정렬을 위한 조정용 극간으로서 기능한다. 접착부(108)에 접착제를 주입하지 않은 상태에서는, 조정용 극간의 범위 내에서, 서포트(109)는 패키지 몰드(107)에 대하여, 도 1의 수평 방향으로 상대적으로 이동할 수 있다. 그리고, 예컨대, 서포트(109)가 이동하여 정렬이 완료되었을 때에, 접착제를 이용하여 서포트(109)를 고정한다. 이에 따라, 고체 발광 칩(101)과 광 가이드(113)를 간편하게 정렬할 수 있다. 마지막으로, 위치가 조정된 상태에서, 서포트(109)와 패키지 몰드(107)를 고정한다. 그 결과, 간편한 공정으로, 상술한 바와 같은 소형이고, 효율적이며, 설계의 자유도가 큰 광원 장치(100)를 얻을 수 있다.
(실시예 2)
도 2는 실시예 2에 따른 광원 장치(200)의 개략 구성을 나타낸다. 상기 실시예 1과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명은 생략한다. 고체 발광 칩(101)의 광축 AX는 발광 영역인 평면 형상의 활성층(101a)의 법선 방향으로 연장된다. 그리고, 고체 발광 칩(101)은 광축 AX의 방향에 직교하는 방향에 측면(101c)을 갖고 있다. 고체 발광 칩 지지부의 일부를 구성하는 실리콘 기대(102)는 고체 발광 칩(101)의 측면(101c)에 대향하는 면에 반사부인 경사면 미러(201)가 형성되어 있다. 고체 발광 칩(101)은 두 개의 반도체층 사이에 끼워진 활성층(101a)으로부터 모든 방향으로 광을 방사한다. 이 때문에, 광 가이드(113)의 입사 단면(113b)의 방향과는 다른 방향으로 방사된 G광은 효과적으로 이용할 수 없다. 특히, 고체 발광 칩(101)의 측면(101c) 방향으로 사출되는 G광은 광량의 손실로 된다. 본 실시예에서는, 경사면 미러(201)는 측면(101c) 방향으로 진행하는 광 L4를 광 가이드(113)의 방향으로 반사할 수 있다. 이에 따라, 광 L4의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 광 가이드(113)의 입사 단면(113b)은 고체 발광 칩(101)의 사출면(101b)과 경사면 미러(201)를 포함시킨 영역과 동일, 또는 이것보다 큰 면적을 갖고 있다. 본 실시예에서는, 광 가이드(113)의 입사 단면(113b)은 1.4㎜×1.4㎜의 크기로 구성하고 있다. 이에 따라, 고체 발광 칩(101)으로부터의 광은 효율적으로 광 가이드(113)의 입사 단면(113b)에 입사시킬 수 있다. 그 결과, 효율적으로 G광을 이용할 수 있다.
또한, 광 가이드 지지부인 서포트(109)는 광 가이드(113)와 접하는 영역의 내면에 도금으로 형성한 금속 반사면(202)이 형성되어 있다. 서포트(109)와 광 가이드(113)는 광학적 투명 접착제로 고착되어 있다. 이에 따라, 광 가이드(113)에 입사된 광은 서포트(109)의 금속 반사면(202)에서 반사된다. 또한, 광 가이드(113)는 금속 반사면(202)에서 반사된 광을, 외계의 공기와의 계면인 전반사면(113a)에서 반복하여 전반사시킨다. 전반사를 반복해서 진행되는 광은 광 가이드(113)를 사출 단면(113c)으로부터 조명 방향 IL로 사출한다. 그 결과, 고체 발광 칩(101)으로부터의 광을 강도 분포의 균일화, 평행화하면서, 효율적으로 이용할 수 있다.
(실시예 3)
도 3은 실시예 3에 따른 광원 장치(300)의 개략 구성을 나타낸다. 상기 실시예 1과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명은 생략한다. 본 실시예에서는, 알루미늄제의 서포트(109)의 광 가이드(113)를 지지하는 면은 경면 마감이 실시된 금속 미러(305)가 형성되어 있다. 서포트(109)와 광 가이드(113)는, 상술한 바와 같이, 광학적 투명 접착제로 고착되어 있다. 또한, 서포트(109)의 조명 방향 IL 측의 면에는, 방열을 위한 복수의 핀(304)이 형성되어 있다. 또한, 서포트(109)의 조명 방향 IL과는 반대측의 면에는, 돌기 형상의 위치 조정부(303)가 마련된다. 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 위치 조정 공정에서, 고체 발광 칩(101)의 사출면(101b)의 위치와, 광 가이드(113)의 입사 단면(113b)의 위치를 일치시킨다. 본 실시예에서는, 도 3의 수평 방향에서의 정렬을 위한 위치 조정부(303)가 마련된다. 돌기 형상의 위치 조정부(303)와, 패키지 몰드(107) 사이의 클리어런스(clearance)의 범위 내에서 위치 조정을 행할 수 있다. 이 때문에, 패키지 몰드(107)와 서포트(109)의 정렬을 더욱 용이하고, 정확하게 실행할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 히트 싱크(105) 내에 냉매를 순환시키기 위한 순환부(302)가 형성되어 있다. 유체 공급부인 펌프(301)는 순환부(302) 내에 냉매, 예컨대, 물을 순환시킨다. 또, 냉매는 액체, 기체의 어느 것이라도 좋다. 이에 따라, 고체 발광 칩(101)을 더욱 효율적으로 냉각시킬 수 있다.
도 4a 내지 도 4d에 근거해서, 광 가이드의 구성의 변형예를 설명한다. 도 4a는 광 가이드(400)의 제 1 변형예의 개략 구성을 나타낸다. 광 가이드(400)는 입사 단면(413b)과 사출 단면(413c)이 같은 일직선인 통 형상이다. 광 가이드(400)가 일직선인 통 형상일 때는 발광 면적을 작게 한 상태에서, 사출광의 강도 분포를 균일화할 수 있다. 또한, 광 가이드(400)는 광이 진행하는 방향에 따른 면의 모든 영역에 반사막(401)이 형성되어 있다. 광 가이드(400)의 공기와의 계면에, 전반사 조건을 만족하지 않는 각도로 입사되는 광은 광 가이드(400)의 측면 방향으로 그대로 사출된다. 이로 인해 광량 손실로 되게 된다. 본 변형예에서는, 광 가이드(400)의 광이 진행하는 방향에 따른 측면의 모든 영역에 반사막(401)이 형성되어 있다. 이 때문에, 측면에 다양한 각도로 입사되는 광을 모두 전반사시켜 조명 방향 IL로 사출할 수 있다.
도 4b는 광 가이드(400)의 제 2 변형예를 나타낸다. 사출 단면(413c)에는 확산면이 형성되어 있다. 이에 따라, 사출되는 광 강도의 균일화를 한층 더 도모할 수 있다. 또한, 사출 단면(413c)에는, 도 4c에 나타내는 바와 같이, 렌즈 소자(403)를 고착시킬 수 있다. 또한, 사출 단면(413c)에는, 도 4d에 나타내는 바와 같이, 프리즘 소자(404)를 고착시킬 수 있다. 이들 구성에 의해, 고체 발광 칩(101)의 구성을 변경하는 일 없이, 렌즈 소자(403)나 프리즘 소자(404)에 의해 사출하는 광을 편향, 집광 등 할 수 있다. 이 때문에, 고체 발광 칩(101)의 신뢰성을 손상시키는 일없이, 광학 설계의 자유도가 커진다.
(실시예 4)
도 5는 본 발명의 실시예 4에 따른 프로젝터(500)의 개략 구성을 나타낸다. 프로젝터(500)는 제 1 색광인 적색광(이하, 「R광」이라 함)을 공급하는 제 1 광원부(501R)와, 제 2 색광인 G광을 공급하는 제 2 광원부(501G)와, 제 3 색광인 청색광(이하, 「B광」이라 함)을 공급하는 제 3 광원부(501B)를 갖는다. 제 1 광원부(501R), 제 2 광원부(501G) 및 제 3 광원부(501B)는 각각 상기 실시예 1에서 설명한 광원 장치(100)를 이용하는 LED 소자이다.
제 1 광원부(501R)로부터의 R광은 집광 렌즈(502R)를 거쳐 편광 변환 소자(503R)에 입사된다. 편광 변환 소자(503R)는 R광을 특정한 진동 방향을 갖는 편광광, 예컨대, p편광광으로 변환한다. 편광 변환된 R광은 제 1 색광용 공간 광 변조 장치인 R광용 공간 광 변조 장치(510R)에 입사된다. R광용 공간 광 변조 장치 (510R)는 R광을 화상 신호에 따라 변조하는 투과형 액정 표시 장치이다. R광용 공간 광 변조 장치(510R)는 액정 패널(515R)과, 제 1 편광판(516R)과, 제 2 편광판(517R)을 갖는다.
제 1 편광판(516R)은 p편광광으로 변환된 R광을 투과하여, 액정 패널(515R)에 입사된다. 액정 패널(515R)은 p편광광을 화상 신호에 따라 변조하고, s편광광으로 변환한다. 제 2 편광판(517R)은 액정 패널(515R)에서 s편광광으로 변환된 R광을 사출한다. 이와 같이 하여, R광용 공간 광 변조 장치(510R)는 제 1 광원부(501R)로부터의 R광을 변조한다. R광용 공간 광 변조 장치(510R)에서 s편광광으로 변환된 R광은 크로스다이클로익 프리즘(512)에 입사된다.
제 2 광원부(501G)로부터의 G광은 집광 렌즈(502G)를 거쳐 편광 변환 소자(503G)에 입사된다. 편광 변환 소자(503G)는 G광을 특정한 진동 방향을 갖는 편광광, 예컨대, s편광광으로 변환한다. 편광 변환된 G광은 제 2 색광용 공간 광 변조 장치인 G광용 공간 광 변조 장치(510G)에 입사된다. G광용 공간 광 변조 장치(510G)는 G광을 화상 신호에 따라 변조하는 투과형 액정 표시 장치이다. G광용 공간 광 변조 장치(510G)는 액정 패널(515G)과, 제 1 편광판(516G)과, 제 2 편광판(517G)을 갖는다.
제 1 편광판(516G)은 s편광광으로 변환된 G광을 투과하여, 액정 패널(515G)에 입사시킨다. 액정 패널(515G)은 s편광광을 화상 신호에 따라 변조하여, p편광광으로 변환한다. 제 2 편광판(517G)은 액정 패널(515G)에서 p편광광으로 변환된 G광을 사출한다. 이와 같이 하여, G광용 공간 광 변조 장치(510G)는 제 2 광원부 (501G)로부터의 G광을 변조한다. G광용 공간 광 변조 장치(510G)에서 p편광광으로 변환된 G광은 크로스다이클로익 프리즘(512)에 입사된다.
제 3 광원부(501B)로부터의 B광은 집광 렌즈(502B)를 거쳐 편광 변환 소자(503B)에 입사된다. 편광 변환 소자(503B)는 B광을 특정한 진동 방향을 갖는 편광광, 예컨대, p편광광으로 변환한다. 편광 변환된 B광은 제 3 색광용 공간 광 변조 장치인 B광용 공간 광 변조 장치(510B)에 입사된다. B광용 공간 광 변조 장치(510B)는 B광을 화상 신호에 따라 변조하는 투과형 액정 표시 장치이다. B광용 공간 광 변조 장치(510B)는 액정 패널(515B)과 제 1 편광판(516B)과 제 2 편광판(517B)을 갖는다.
제 1 편광판(516B)은 p편광광으로 변환된 B광을 투과하여, 액정 패널(515B)에 입사시킨다. 액정 패널(515B)은 p편광광을 화상 신호에 따라 변조하여, s편광광으로 변환한다. 제 2 편광판(517B)은 액정 패널(515B)에서 s편광광으로 변환된 B광을 사출한다. 이와 같이 하여, B광용 공간 광 변조 장치(510B)는 제 3 광원부(501B)로부터의 B광을 변조한다. B광용 공간 광 변조 장치(510B)에서 s편광광으로 변환된 B광은 크로스다이클로익 프리즘(512)으로 입사된다.
크로스다이클로익 프리즘(512)은 두 개의 다이클로익막(512a, 512b)을 갖는다. 두 개의 다이클로익막(512a, 512b)은 X자형으로 직교 배치되어 있다. 다이클로익막(512a)은 s편광광인 R광을 반사하고, p편광광인 G광을 투과한다. 다이클로익막(512b)은 s편광광인 B광을 반사하고, p편광광인 G광을 투과한다. 이와 같이, 크로스다이클로익 프리즘(512)은 제 1 색광용 공간 광 변조 장치(510R)와, 제 2 색 광용 공간 광 변조 장치(510G)와, 제 3 색광용 공간 광 변조 장치(510B)에서 각각 변조된 R광, G광 및 B광을 합성한다. 투사 렌즈(530)는 크로스다이클로익 프리즘(512)에서 합성된 광을 스크린(540)에 투사한다. 프로젝터(500)는 상술한 광원 장치를 구비하고 있기 때문에, 소형으로 밝은 투사상을 얻을 수 있다.
상기 각 실시예에서는, LED를 예로 들어 설명했지만. 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 다른 고체 발광 소자, 예컨대, EL 소자 등에도 적용할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 광원 장치는 특히 LED에 유용하며, 프로젝터에 적합하다.
본 발명에 의하면, 소형이고, 효율적으로 균일한 광을 얻을 수 있고, 설계의 자유도가 큰 광원 장치, 이 광원 장치의 제조 방법, 이 광원 장치를 구비하는 프로젝터가 제공된다.

Claims (14)

  1. 사전 결정된 파장 영역의 광을 공급하는 고체 발광 칩과,
    상기 고체 발광 칩을 지지하는 고체 발광 칩 지지부와,
    상기 고체 발광 칩으로부터의 광을 반사시켜 조명 방향으로 사출하는 광 가이드와,
    상기 광 가이드를 지지하는 광 가이드 지지부
    를 갖되,
    상기 고체 발광 칩의 사출면과 상기 광 가이드의 입사면은 사전 결정된 간격을 두어 마련되는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사전 결정된 간격의 공간 내에 충전되어 있는 광학적 투명 유연재를 더 갖고,
    상기 광학적 투명 유연재의 굴절율은 상기 광 가이드를 구성하는 부재의 굴절율과 같은 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광 가이드는 적어도 상기 광 가이드 지지부와 접하는 부분에 상기 사전 결정된 파장 영역의 광을 반사하는 반사막을 갖는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광 가이드는 광이 진행되는 방향을 따른 면의 모든 영역에 상기 반사막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광 가이드 지지부는 상기 광 가이드와 접하는 영역에 반사면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고체 발광 칩 지지부는 상기 고체 발광 칩에서 발생하는 열을 저감하기 위한 히트 싱크(heat sink)와, 상기 고체 발광 칩을 구동하기 위한 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 가이드는 사출 단면이 입사 단면보다 큰 테이퍼 형상, 또는 상기 입사 단면과 상기 사출 단면이 같은 통 형상을 갖고,
    상기 광 가이드의 상기 입사 단면은 상기 고체 발광 칩의 사출면과 동일, 또는 상기 사출면보다 큰 것
    을 특징으로 하는 광원 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 고체 발광 칩은 상기 발광 영역의 법선 방향에 직교하는 방향에 측면을 갖고,
    상기 고체 발광 칩 지지부는 상기 측면에 대향하는 면에 반사부가 형성되어 있는 것
    을 특징으로 하는 광원 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광 가이드의 상기 입사 단면은 상기 고체 발광 칩의 상기 사출면과 상기 반사부를 포함시킨 영역과 동일, 또는 상기 영역보다 큰 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 고체 발광 칩의 사출면은 제 1 변과, 상기 제 1 변과 같거나 이보다 짧은 제 2 변을 갖는 직사각형 형상이며,
    상기 사전 결정된 간격은 상기 제 2 변의 길이보다 짧은 것
    을 특징으로 하는 광원 장치.
  11. 사전 결정된 파장 영역의 광을 공급하는 고체 발광 칩을 지지하는 고체 발광 칩 지지 공정과,
    상기 고체 발광 칩으로부터의 광을 반사시켜 조명 방향으로 사출하는 광 가이드를 지지하는 광 가이드 지지 공정과,
    고체 발광 칩 지지부와 광 가이드 지지부를 고정하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 고체 발광 칩의 위치와 상기 광 가이드의 위치를 일치시키는 위치 조정 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치 제조 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 고체 발광 칩의 사출 단면과 상기 광 가이드의 입사면 사이에 광학적 투명 물질을 충전하는 투명 물질 충전 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치 제조 방법.
  14. 청구항 1에 기재된 광원 장치와,
    상기 광원 장치로부터의 광을 화상 신호에 따라 변조하는 공간 광 변조 장치와,
    상기 변조된 광을 투사하는 투사 렌즈
    를 갖는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
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Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100631521B1 (ko) * 2004-04-17 2006-10-11 엘지전자 주식회사 발광 장치 와 그의 제조방법
US7329982B2 (en) * 2004-10-29 2008-02-12 3M Innovative Properties Company LED package with non-bonded optical element
US20060091414A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Ouderkirk Andrew J LED package with front surface heat extractor
US10073264B2 (en) 2007-08-03 2018-09-11 Lumus Ltd. Substrate-guide optical device
DE102005054955A1 (de) * 2005-08-31 2007-04-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lichtemittierendes Modul, insbesondere zur Verwendung in einem optischen Projektionsgerät und optisches Projektionsgerät
KR100812207B1 (ko) 2005-12-05 2008-03-13 삼성전자주식회사 광학 디바이스 및 이를 포함하는 프로젝션 시스템
JP2009530798A (ja) * 2006-01-05 2009-08-27 イルミテックス， インコーポレイテッド Ｌｅｄから光を導くための独立した光学デバイス
US8044412B2 (en) 2006-01-20 2011-10-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd Package for a light emitting element
KR100771110B1 (ko) * 2006-02-21 2007-10-29 서울반도체 주식회사 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정 표시 장치
DE102006031076A1 (de) * 2006-03-17 2007-09-20 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optisches Projektionsgerät
US7525126B2 (en) 2006-05-02 2009-04-28 3M Innovative Properties Company LED package with converging optical element
US7390117B2 (en) * 2006-05-02 2008-06-24 3M Innovative Properties Company LED package with compound converging optical element
US20070257270A1 (en) * 2006-05-02 2007-11-08 3M Innovative Properties Company Led package with wedge-shaped optical element
US20070257271A1 (en) * 2006-05-02 2007-11-08 3M Innovative Properties Company Led package with encapsulated converging optical element
US7953293B2 (en) * 2006-05-02 2011-05-31 Ati Technologies Ulc Field sequence detector, method and video device
JP5076447B2 (ja) * 2006-06-23 2012-11-21 株式会社Ｊｖｃケンウッド 光源装置及び画像表示装置
US7795632B2 (en) * 2006-06-26 2010-09-14 Osram Sylvania Inc. Light emitting diode with direct view optic
WO2008011377A2 (en) * 2006-07-17 2008-01-24 3M Innovative Properties Company Led package with converging extractor
SE0601540L (sv) * 2006-08-04 2008-01-13 Optimal Lighting Partner Ab Utformning av ljusledare
US20080048199A1 (en) * 2006-08-24 2008-02-28 Kee Yean Ng Light emitting device and method of making the device
DE102006041959A1 (de) * 2006-08-30 2008-03-06 Karl Storz Gmbh & Co. Kg Beleuchtungssystem zum Erzeugen von Licht und zum Einkoppeln des Lichts in ein proximales Ende eines Lichtleitkabels einer Beobachtungsvorrichtung für die Endoskopie oder Mikroskopie
US7789531B2 (en) * 2006-10-02 2010-09-07 Illumitex, Inc. LED system and method
EP2240968A1 (en) 2008-02-08 2010-10-20 Illumitex, Inc. System and method for emitter layer shaping
KR101047791B1 (ko) * 2008-11-18 2011-07-07 엘지이노텍 주식회사 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법
TW201034256A (en) 2008-12-11 2010-09-16 Illumitex Inc Systems and methods for packaging light-emitting diode devices
TWI391021B (zh) 2008-12-22 2013-03-21 Young Optics Inc 發光二極體封裝體及投影裝置
US8596825B2 (en) * 2009-08-04 2013-12-03 3M Innovative Properties Company Solid state light with optical guide and integrated thermal guide
US8585253B2 (en) 2009-08-20 2013-11-19 Illumitex, Inc. System and method for color mixing lens array
US8449128B2 (en) 2009-08-20 2013-05-28 Illumitex, Inc. System and method for a lens and phosphor layer
US8476837B2 (en) 2010-07-02 2013-07-02 3M Innovative Properties Company Transistor ladder network for driving a light emitting diode series string
US8487518B2 (en) * 2010-12-06 2013-07-16 3M Innovative Properties Company Solid state light with optical guide and integrated thermal guide
WO2013009221A2 (en) * 2011-07-14 2013-01-17 Gorlinskiy Bronislav Vladislavovich Light-emitting diode lamp
US10072801B2 (en) 2012-06-03 2018-09-11 Robe Lighting S.R.O. Collimation and homogenization system for an LED luminaire
JP2014096534A (ja) * 2012-11-12 2014-05-22 Denso Corp 発光装置
KR102005235B1 (ko) 2013-03-06 2019-07-30 삼성전자주식회사 플립칩 본딩 구조를 갖는 발광 다이오드 패키지
DK178386B1 (en) 2013-11-21 2016-01-25 Martin Professional Aps Illumination system comprising an optical light mixing rod
IL232197B (en) 2014-04-23 2018-04-30 Lumus Ltd Compact head-up display system
CN104748010B (zh) * 2015-03-19 2017-11-17 佛山市百特思舞台设备有限公司 一种led灯光投射方法与所用灯光投射装置
DE102015106049C5 (de) * 2015-04-21 2022-11-03 Schott Ag Beleuchtungsvorrichtung mit seitenemittierendem lichtleitenden Faserbündel
DE102015106708B4 (de) * 2015-04-30 2017-12-21 Visteon Global Technologies, Inc. Vorrichtung zur Emission von Licht, insbesondere zur Erzeugung eines Bildes
US9755740B2 (en) 2015-12-30 2017-09-05 Surefire Llc Receivers for optical narrowcasting
US10133070B2 (en) 2016-10-09 2018-11-20 Lumus Ltd. Aperture multiplier using a rectangular waveguide
JP6829482B2 (ja) 2016-11-08 2021-02-10 ルムス エルティーディー． 光学遮断端部を備えた光ガイド装置およびその製造方法
TWI754010B (zh) 2017-02-22 2022-02-01 以色列商魯姆斯有限公司 導光光學組件
US9917652B1 (en) 2017-06-06 2018-03-13 Surefire Llc Adaptive communications focal plane array
US10533731B2 (en) * 2017-07-11 2020-01-14 Valeo North America, Inc. Bi-material transmitting optical element
TWI770234B (zh) 2017-07-19 2022-07-11 以色列商魯姆斯有限公司 通過光導光學元件的矽基液晶照明器
US20190170327A1 (en) * 2017-12-03 2019-06-06 Lumus Ltd. Optical illuminator device
US10250948B1 (en) 2018-01-05 2019-04-02 Aron Surefire, Llc Social media with optical narrowcasting
US10236986B1 (en) 2018-01-05 2019-03-19 Aron Surefire, Llc Systems and methods for tiling free space optical transmissions
IL259518B2 (en) 2018-05-22 2023-04-01 Lumus Ltd Optical system and method for improving light field uniformity
US11415812B2 (en) 2018-06-26 2022-08-16 Lumus Ltd. Compact collimating optical device and system
CN110865504B (zh) * 2018-08-27 2021-08-17 精工爱普生株式会社 光源装置和投影仪
JP7398131B2 (ja) 2019-03-12 2023-12-14 ルムス エルティーディー． 画像プロジェクタ
IL290719B2 (en) 2019-12-08 2023-09-01 Lumus Ltd Optical systems with a compact image projector
CN113900289B (zh) * 2021-10-18 2023-04-07 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种光源集成物理不可克隆函数器件的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010045708A (ko) * 1999-11-06 2001-06-05 윤종용 반사형 프로젝트장치
KR20040000431A (ko) * 1996-03-12 2004-01-03 세이코 엡슨 가부시키가이샤 편광분리장치 및 그 제조방법, 그리고 투사형 표시장치

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5689707A (en) 1979-12-21 1981-07-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Photoactive connector
JPS5691481A (en) 1979-12-25 1981-07-24 Fujitsu Ltd Photoelectric convertor device and light fiber combining system
US5684903A (en) * 1994-06-30 1997-11-04 Hamamatsu Photonics K.K. Receptacle and method of manufacturing the same
JP2932471B2 (ja) 1995-06-01 1999-08-09 日亜化学工業株式会社 面光源及び光源と導光板との接合方法
US6712481B2 (en) * 1995-06-27 2004-03-30 Solid State Opto Limited Light emitting panel assemblies
JP4090512B2 (ja) * 1997-04-08 2008-05-28 日本オプネクスト株式会社 光モジュール
JP2000231344A (ja) * 1999-02-10 2000-08-22 Toshiba Corp 投写型表示装置の照明装置
JP2000258640A (ja) * 1999-03-10 2000-09-22 Sony Corp 照明装置
CN2505649Y (zh) * 2001-08-30 2002-08-14 白玉奇 防冻阀门

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040000431A (ko) * 1996-03-12 2004-01-03 세이코 엡슨 가부시키가이샤 편광분리장치 및 그 제조방법, 그리고 투사형 표시장치
KR20010045708A (ko) * 1999-11-06 2001-06-05 윤종용 반사형 프로젝트장치

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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