KR101021033B1 - 프로젝션 시스템 - Google Patents

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KR101021033B1
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Abstract

실시예에 따른 프로젝션 시스템은 적색광 및 청색광을 발광하는 제1 발광소자, 녹색광을 발광하는 제2 발광소자, 청색광을 발광하는 제3 발광소자를 포함하는 광원부; 상기 광원부에서 출사된 광의 경로를 일치시키는 다이크로익 미러; 상기 경로가 일치된 광을 면광원화 하여 전달하는 광 전달부; 상기 광 전달부에서 전달된 광을 이용하여 화상 신호에 따라 영상을 생성하는 영상 생성부; 및 상기 영상 생성부에서 생성된 영상을 확대하여 투사하는 투사렌즈계를 포함한다.
프로젝션 시스템

Description

프로젝션 시스템{PROJECTION SYSTEM}
본 발명은 프로젝션 시스템에 관한 것이다.
프로젝션 시스템은 발광장치에서 발광된 광에 화상 신호를 실어서, 스크린의 전면 또는 후면에 투사하여 화상을 디스플레이 하는 장치이다. 상기 프로젝션 시스템은 동작방식에 따라 CRT방식, DMD(Digital Micro mirror Device)방식, 반사형 액정 패널 방식, 투과형 액정 패널 방식 등이 있다.
최근에는 프로젝션 시스템이 소형화되는 추세에 따라, 발광 다이오드(LED)가 광원으로서 각광받고 있다.
특히, 발광 다이오드는 수명이 길고 효율이 좋으며, 환경 친화적이고, 빛의 삼원색인 적색, 녹색, 청색을 발광하는 발광 다이오드 및 백색을 발광하는 다이오드가 모두 개발됨에 따라, 그 수요가 증가하고 있다.
하지만, 적색, 녹색, 청색 및 백색 발광 다이오드는 온도와 같은 주변 환경에 따라 각각 상이하게 성능 저하가 발생되며, 이에 따라, 발광 다이오드의 휘도나 색감이 변화되어 삼색 간의 색상 균형(Color Balance)이 맞지 않는 문제가 있다.
실시예는 온도 변화에 대해 휘도나 색감이 민감하게 변화하지 않는 프로젝션 시스템을 제공한다.
실시예는 방열 구조가 간단한 프로젝션 시스템을 제공한다.
실시예는 생산 비용이 저렴한 프로젝션 시스템을 제공한다.
실시예에 따른 프로젝션 시스템은 적색광 및 청색광을 발광하는 제1 발광소자, 녹색광을 발광하는 제2 발광소자, 청색광을 발광하는 제3 발광소자를 포함하는 광원부; 상기 광원부에서 출사된 광의 경로를 일치시키는 다이크로익 미러; 상기 경로가 일치된 광을 면광원화 하여 전달하는 광 전달부; 상기 광 전달부에서 전달된 광을 이용하여 화상 신호에 따라 영상을 생성하는 영상 생성부; 및 상기 영상 생성부에서 생성된 영상을 확대하여 투사하는 투사렌즈계를 포함한다.
실시예는 온도 변화에 대해 휘도나 색감이 민감하게 변화하지 않는 프로젝션 시스템을 제공할 수 있다.
실시예는 방열 구조가 간단한 프로젝션 시스템을 제공할 수 있다.
실시예는 생산 비용이 저렴한 프로젝션 시스템을 제공할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다.
도 1은 상기 제1 발광 소자(100)를 사용한 실시예에 따른 프로젝션 시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 프로젝션 시스템은 적색광 및 청색광을 발광하는 제1 발광소자(100), 녹색광을 발광하는 제2 발광소자(202), 청색광을 발광하는 제3 발광소자(203)를 포함하는 광원부, 상기 광원부에서 발광된 광을 집속하는 제1, 2, 3 콜리메이팅 렌즈(204)(205)(206), 상기 제1, 2, 3 콜리메이팅 렌즈(204)(205)(206)를 통과한 적색, 녹색, 청색의 삼색의 광을 선택적으로 반사 혹은 투과하여, 상기 삼색의 광의 경로를 일치시키는 제1,2 다이크로익 미러(Dichroic Mirror)(207)(208), 상기 제1,2 다이크로익 미러(207)(208)에서 출력된 경로가 일치된 광의 휘도를 화상의 전체 영역에 균등하게 면광원화 하여 전달하는 광 전달부, 상기 광 전달부에서 전달된 광을 이용하여 화상 신호에 영상을 생성하는 영상 생성부, 상기 영상 생성부에서 생성된 영상을 확대하여 투사하는 투사렌즈계를 포함한다.
상기 광 전달부는 입사된 광을 면광원화 시키는 플라이아이 렌즈(Fly Eye Lens)(209), 상기 광을 집속시키는 릴레이 렌즈(210), 상기 광의 편광의 방향을 변환시키는 편광변환부(211), P편광 및 S편광 중 어느 하나는 투과시키고, 다른 하나는 반사시키는 편광분리기(212)를 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 영상 생성부는 입사된 광을 편광 변환시키면서, 입력된 화상 신호에 따라 선택적으로 반사시키는 액정 패널(213)을 포함할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않으며, 예를 들어 DMD(Digital Micromirror Device)를 포함할 수도 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제1 발광소자(100)는 청색광을 발광하는 상기 청색 발광 다이오드(103)를 포함한다.
또한 상기 제1 발광소자(100)는 상기 청색 발광 다이오드(103)를 밀봉하며, 상기 청색 발광 다이오드(103)에서 발생한 광에 의해 여기되어 적색광을 발광하는 상기 형광체가 첨가된 상기 수지물(104)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 발광 소자(100)는 상기 청색 발광 다이오드(103)가 탑재된 몸체(101) 상에 형성되어, 상기 청색 발광 다이오드(103)에서 발생한 광에 의해 여기되어 적색광을 발광하는 상기 형광체가 첨가된 렌즈(105)를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 제1 발광소자(100)는 청색광 및 적색광을 동시에 발광하게 된다.
실시예에 따른 프로젝션 시스템에서는 적색광을 제공하기 위하여 적색 발광 다이오드를 사용하지 않고 청색광을 발광하는 청색 발광 다이오드(103)와 형광체를 사용한다. 적색광을 제공하기 위해 적색 발광 다이오드를 사용하는 경우, 온도 변화에 따라 적색 발광 다이오드에서 방출된 적색광의 휘도나 색감이 불안정하기 때문에 프로젝션 시스템의 신뢰성이 저하될 수 있다.
상기 제2, 제3 발광소자(202,203)은 각각 녹색광, 청색광을 발광할 수 있으며, 각각 녹색 발광 다이오드 및 청색 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
도 4는 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드, 청색 발광 다이오드의 온도 변화에 따른 휘도 변화를 나타내는 그래프이다.
상기 그래프의 x축은 온도를 나타내며, 단위는 섭씨(℃) 이다. 상기 x축은 -50℃ 내지 125℃의 범위를 나타낸다.
상기 그래프의 y축은 온도에 따른 휘도의 변화를 나타내기 위해, 온도의 변화에 따른 휘도를 25℃에서의 휘도로 나눈 값을 나타낸다. 상기 y축은 0 내지 1.6의 범위를 나타낸다.
상기 그래프를 살펴보면, 적색 발광 다이오드의 온도에 따른 휘도 변화는 대략 0.3 내지 1.4의 범위로 나타났다.
또한, 녹색 발광 다이오드의 온도에 따른 휘도 변화는 대략 0.8 내지 1.1의 범위로 나타났다.
또한, 청색 발광 다이오드의 온도에 따른 휘도 변화는 대략 0.95 내지 1.05의 범위로 나타났다.
즉, 녹색 및 청색 발광 다이오드의 경우 온도에 따른 휘도 변화가 크지 않지만, 적색 발광 다이오드의 경우 온도에 따라 휘도가 크게 변화하는 것을 알 수 있다.
따라서, 온도 변화가 크거나, 저온 또는 고온인 환경에서 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드가 포함된 프로젝션 시스템을 사용할 경우, 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드 간의 휘도 차이가 발생하여, 상기 프로젝션 시스템의 화상 품질이 저하될 수 있다.
도 5는 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드, 청색 발광 다이오드의 온도 변화에 따른 파장 변화를 나타내는 그래프이다. 파장이 변화하게 되면 상기 발광 다이오드에서 방출되는 광의 색감이 변화하게 된다.
상기 그래프의 x축은 온도를 나타내며, 단위는 섭씨(℃) 이다. 상기 x축은 -50℃ 내지 125℃의 범위를 나타낸다.
상기 그래프의 y축은 파장 변화량을 나타낸다. 상기 파장 변화량의 단위는 나노미터(nm)이며, 상기 파장 변화량을 통해 온도에 따른 색감의 변화 정도를 알 수 있다. 상기 y축은 -6 내지 8의 범위를 나타낸다.
상기 그래프를 살펴보면, 적색 발광 다이오드의 파장 변화량은 대략 -5.2 내지 6.8의 범위로 나타났다.
또한, 녹색 발광 다이오드의 파장 변화량은 대략 -1 내지 1의 범위로 나타났다.
또한, 청색 발광 다이오드의 파장 변화량은 대략 -2 내지 1.1의 범위로 나타났다.
즉, 녹색 및 청색 발광 다이오드의 경우 파장 변화량, 즉, 온도에 따른 색감 변화가 크지 않지만, 적색 발광 다이오드의 경우 파장 변화량의 편차가 크므로 온도에 따라 색감이 크게 변화하는 것을 알 수 있다.
따라서, 온도 변화가 크거나, 저온 또는 고온인 환경에서 상기 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드가 포함된 프로젝션 시스템을 사용할 경우, 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드 간의 색감 차이가 발생하여, 삼색 간의 색상 균형(Color Balance)이 맞지 않게 되므로, 상기 프로젝션 시스템의 화상 품질이 저하될 수 있다.
이처럼, 상기 적색 발광 다이오드의 경우, 상기 녹색 또는 청색 발광 다이오드에 비해 온도 변화에 의해 휘도 또는 색감의 변화가 크므로, 이를 상기 프로젝션 시스템에 사용하면, 상기 프로젝션 시스템의 화상 품질이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한 상기 적색 발광 다이오드의 경우, 상기 녹색 또는 청색 발광 다이오드에 비해 생산 비용이 비싸며, 제조 공정도 복잡하다.
또한, 상기 적색 발광 다이오드는 온도에 따라 색감 및 휘도 변화가 크므로 상기 적색 발광 다이오드를 사용하는 프로젝션 시스템의 경우, 온도를 일정하게 유지하기 위한 방열 구조를 필요로 한다.
따라서, 실시예에서는 적색광을 제공하기 위해, 온도 변화에 불안정한 휘도 및 색감을 가지는 적색 발광 다이오드를 포함하는 발광소자를 사용하지 않고, 앞에서 설명한 것처럼, 상기 청색 발광 다이오드(103) 및 청색광에 의해 여기되어 적색광을 방출하는 상기 형광체를 포함하는 제1 발광소자(100)를 사용함으로써 온도 변화에도 안정한 휘도 및 색감을 가지는 프로젝션 시스템을 제공할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 상기 제1 발광소자(100)의 구성에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 실시예에 따른 제1 발광 소자(100)의 단면도이며, 도 3은 상기 제1 발광 소자(100)의 사시도이다.
상기 제1 발광 소자(100)는 몸체(101)와, 상기 몸체(101) 상에 복수개의 전극(102a,102b)과, 상기 복수개의 전극(102a,102b)과 전기적으로 연결되도록 탑재된 청색 발광 다이오드(103)와, 상기 몸체(101) 상에 렌즈(105)를 포함하며, 상기 렌즈(105)에는 형광체가 첨가될 수 있다.
또한, 상기 몸체(101)에는 상부가 개방된 캐비티(110)가 형성될 수 있으며, 상기 캐비티(110) 내에는 수지물(104)이 형성될 수 있다. 상기 수지물(104)에는 형광체가 첨가될 수 있다.
이때, 상기 제1 발광 소자(100)에는 상기 렌즈(105) 또는 상기 수지물(104) 중 적어도 어느 하나가 형성된다.
상기 몸체(101)는 MCPCB(Metal core PCB), 실리콘 재질, 실리콘 기반의 WLP(Wafer level package), 실리콘 카바이드(silicon carbide : SiC), FR-4, PPA(Polyphthalamide) 등을 이용하여 선택적으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(101)의 상면을 바라봤을 때, 상기 몸체(101)의 형상은 원형, 타원형, 다각형의 형상을 가질 수 있으며 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(101)는 사출 성형 등의 공정에 의해 형성될 수 있다.
상기 몸체(101)에 형성될 수 있는 상기 캐비티(110)는 컵 형상, 오목한 용기 형상 등으로 형성될 수 있으며, 그 둘레면은 수직한 측면이거나 경사진 측면이 될 수 있다. 또한, 상기 캐비티(110)의 표면 형상은 원형으로 도시되었으나, 이에 대해 한정하지는 않으며, 예를 들어, 다각형 형상, 타원형 형상 등 일 수 있다.
또한, 상기 캐비티(110)의 표면에는 반사 효과가 높은 물질, 예를 들어 은(Ag) 등의 금속 재질이 코팅 등에 의해 형성될 수 있다. 이에 상기 제1 발광 소자(100)에서 발생된 광을 효과적으로 방출할 수 있다.
상기 몸체(101) 상에는 상기 복수개의 전극(102a,102b)이 배치될 수 있다. 상기 몸체(101)에 상기 캐비티(110)가 형성된 경우에는, 도시된 것처럼 상기 복수개의 전극(102a,102b)의 일단은 상기 캐비티(110) 내에 배치된다. 또한, 상기 복수개의 전극(102a,102b)의 타단은 상기 몸체(101)의 외측에 노출될 수 있다.
상기 복수개의 전극(102a,102b)은 PCB 타입, 리드 프레임 타입, 도금 방식 등을 이용하여 선택적으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 도 2 및 도 3에서는 상기 복수개의 전극(102a,102b)을 리드 프레임 타입으로 도시하였다.
상기 몸체(101) 상에는 상기 청색 발광 다이오드(103)가 상기 복수개의 전극(102a,102b)과 전기적으로 연결되도록 탑재될 수 있다. 상기 청색 발광 다이오드(103)는 상기 복수개의 전극(102a,102b)에 와이어 방식, 플립 칩 방식, 다이 본딩 방식 등으로 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 청색 발광 다이오드(103)는 복수개가 어레이 형태로 탑재될 수 있으며, 배치 형태와 개수는 필요에 따라 변형될 수 있다.
상기 청색 발광 다이오드(103)는 소비 전력이 1W급 내지 3W급인 발광 다이오드일 수 있으며, 상기 청색 발광 다이오드(103)의 구동 전류는 대략 300mA 내지 1A일 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
앞에서 설명한 것처럼, 상기 청색 발광 다이오드(103)는 온도 변화에 대해 안정된 휘도와 색감을 나타낸다.
상기 몸체(101)의 캐비티(110) 내에는 수지물(104)이 형성될 수 있다. 상기 수지물(104)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 투과성 재료로 이루어지며, 상기 청색 발광 다이오드(103)를 밀봉하게 된다.
상기 수지물(104)의 상면은 상기 청색 발광 다이오드(103)에서 발생하는 광을 외부로 방출하는 출사면이 된다. 상기 수지물(104)의 상면의 형상은 상기 캐비티(110)의 표면 형상에 대응되게 되며, 원형, 타원형 또는 다각형의 형상 중 어느 하나 일 수 있다. 또한, 상기 수지물(104)의 상면은 필요에 따라 편평하거나, 오목하거나, 볼록하게 형성될 수 있다.
상기 수지물(104)에는 적어도 한 종류의 형광체가 첨가될 수 있으며, 상기 형광체는 적색광을 발생할 수 있다. 즉, 상기 청색 발광 다이오드(103)에서 발광된 광은 상기 형광체를 여기시켜, 상기 형광체가 적색광을 발생하도록 된다.
상기 형광체는 예를 들어 CaS:Ce3 +, MgS:Eu2 + 또는 CaAlSiN4:Eu2 + 등 일 수 있으며, 광에 의해 여기되어 적색광을 발생할 수 있다. 다만, 상기 형광체의 종류는 이에 한정되지는 않는다.
상기 몸체(101) 상에는 렌즈(105)가 형성될 수 있다. 상기 렌즈(105)는 상기 출사면에서 방출되는 광의 배광 분포를 조절할 수 있다.
상기 렌즈(105)에는 적어도 한 종류의 형광체가 첨가될 수 있으며, 상기 형광체의 종류는 상기 수지물(104)에 첨가되는 형광체의 종류와 같을 수 있다. 다만, 상기 형광체는 상기 수지물(104) 또는 렌즈(105) 중 적어도 어느 하나에 첨가된다.
상기 렌즈(105)의 형상은 도 4에 도시된 것에 한정되지 않고, 필요에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.
상술한 것처럼, 상기 제1 발광 소자(100)는 상기 청색 발광 다이오드(103)에서 청색광을 발광하게 되고, 상기 청색광에 의해 상기 수지물(104) 또는 상기 렌즈(105)에 첨가된 형광체가 여기되어, 상기 형광체는 적색광을 발광하게 된다. 따라서 결과적으로 상기 제1 발광 소자(100)는 청색광과 적색광을 발광하게 된다. 이에 대해 도 6을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 6은 상기 제1 발광 소자(100)의 파장에 따른 휘도를 나타낸 그래프이다.
상기 그래프의 x축은 파장을 나타내며 단위는 나노미터(nm)이다.
상기 그래프의 y축은 빛의 세기(I : Intensity)를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 상기 제1 발광 소자(100)는 적색광의 파장 범위인 570nm 내지 720nm와, 청색광의 파장 범위인 430nm 내지 450nm에서 높은 빛의 세기를 나타내는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 제1 발광 소자(100)는 적색광과 청색광을 동시에 발광하게 된다.
이상, 상기 제1 발광 소자(100)에 대한 설명은 하나의 예이며, 당업자에 의해 다양하게 변형되어 사용될 수 있다.
실시예에 따른 프로젝션 시스템의 광원부는 적색광 및 청색광을 방출하는 상기 제1 발광소자(100), 녹색광을 발광하는 상기 제2 발광소자(202), 청색광을 발광하는 상기 제3 발광소자(203)를 포함한다.
상기 제1 발광소자(100)는 앞에서 설명한 것처럼 상기 청색 발광 다이오드(103)를 포함할 수 있으며, 상기 제2 발광소자(202)는 녹색 발광 다이오드를 포함하고, 상기 제3 발광소자(203)는 청색 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드는 상기 프로젝션 시스템에 충분한 휘도를 제공하기 위해, 고휘도를 가지는 발광 다이오드를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 다이오드는 1W급 내지 3W급 일 수 있으며, 상기 발광 다이오드의 구동 전류는 대략 300mA 내지 1A일 수 있다.
상기 광원부 즉, 상기 제1, 제2, 제3 발광소자(100)(202)(203)에서 발광된 광은 각각 제1, 제2, 제3 콜리메이팅 렌즈(204)(205)(206)로 입사된다.
상기 제1, 제2, 제3 콜리메이팅 렌즈(204)(205)(206)는 각각 상기 제1, 제2, 제3 발광소자(100)(202)(203)에서 입사된 광을 집속한다. 즉, 상기 제1, 제2, 제3 콜리메이팅 렌즈(204)(205)(206)는 상기 광원부에서 출사된 광이 외부로 누설되지 않고, 상기 프로젝션 시스템에 의해 사용될 수 있도록 집속한다.
상기 제1, 제2 다이크로익 미러(Dichroic Mirror)(207)(208)는 상기 제1, 제2, 제3 발광소자(100)(202)(203)로부터 각각 발광된 적색광 및 청색광, 녹색광, 청색광을 파장에 따라 선택적으로 투과 혹은 반사하여, 삼색의 광의 진행 경로를 일치시킨다.
또한, 실시예에서 상기 제2 다이크로익 미러(208)는 상기 제1 발광소자(100)로부터 발광되는 적색광은 투과하고, 청색광은 반사시킴으로써, 상기 제1 발광소자(100)가 실시예에 따른 프로젝션 시스템에서 적색광을 발광하는 발광소자로써 작용할 수 있도록 한다.
상세히 설명하면, 상기 제1 다이크로익 미러(207)는 상기 제3 발광소자(203)로부터 발광되는 청색광은 투과하고, 상기 제2 발광소자(202)로부터 발광되는 녹색 광은 반사시키는 작용을 한다. 이에 상기 제2, 제3 발광소자(202)(203)로부터 발광되는 녹색광 및 청색광은 상기 제2 다이크로익 미러(208)로 입사되게 된다.
상기 제2 다이크로익 미러(208)는 상기 제1 발광소자(100)로부터 발광되는 적색광은 투과하고 청색광은 반사시키며, 또한, 상기 제1 다이크로익 미러(207)로부터 입사되는 녹색광 및 청색광은 반사시키는 작용을 한다. 이에, 적색, 녹색, 청색 삼색의 광의 경로를 일치시키며, 한편으로는 상기 제1 발광소자(100)로부터 발광하는 적색광 및 청색광 중 적색광 만을 투과함으로써 상기 제1 발광소자(100)가 적색을 발광하는 발광소자로써 작용하도록 한다.
도 7은 상기 제2 다이크로익 미러(208)의 작용을 구체적으로 나타내는 그래프이다. 상기 그래프의 x축은 파장이고, 단위는 나노미터(nm)이다. 상기 그래프의 y축은 투과율을 나타내며 단위는 퍼센트(%)이다.
도 7을 참조하면, 상기 제2 다이크로익 미러(208)는 적색광의 파장 영역에 해당되는 580nm 이상의 파장을 가지는 광은 투과하고, 580nm이하의 파장을 가지는 광은 반사시키는 것을 알 수 있다.
따라서 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 제1 발광소자(100)에서 발광되는 적색광과 청색광 중 580nm이상의 파장을 가지는 적색광은 투과되고, 580nm이하의 파장을 가지는 청색광은 반사되게 된다.
이처럼, 상기 제2 다이크로익 미러(208)는 상기 제1 발광소자(100)로부터 발광되는 적색광 및 청색광 중, 적색광만 투과하고 청색광은 반사시키므로, 상기 제1 발광소자(100)에서 발광되는 광 중 적색광 만이 상기 프로젝션 시스템에서 영상을 생성하기 위해 사용되게 된다. 따라서, 상기 제1 발광소자(100)는 실질적으로 적색광을 발광하는 발광소자로 작용하게 될 수 있다.
또한, 상기 제2 다이크로익 미러(208)는 상기 제1 발광소자(100)로부터 발광되는 적색광과 상기 제1 다이크로익 미러(207)로부터 입사되는 녹색광 및 청색광의 경로를 일치시킬 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 프로젝션 시스템은 상기 제1, 제2, 제3 발광소자(100)(202)(203) 및 상기 제1, 제2 다이크로익 미러(207)(208)를 이용해 빛의 삼원색인 적색, 녹색, 청색의 광을 발광할 수 있으며, 이에 원하는 영상을 생성할 수 있다.
상기 제1 발광소자(100)의 청색 발광 다이오드(103)는 앞에서 설명한 것처럼, 온도 변화에 대해 안정한 휘도 및 색감을 가진다. 따라서, 상기 청색 발광 다이오드(103)를 사용하는 제1 발광소자(100)를 상기 프로젝션 시스템에 사용하는 경우, 적색 발광 다이오드를 포함하는 발광소자를 사용하는 경우에 비해 온도 변화에 대해 안정한 휘도 및 색감에 따른 화상을 구현하여 화상 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 청색 발광 다이오드(103)를 포함하는 제1 발광소자(100)는 적색 발광 다이오드를 포함하는 발광 소자에 비해 생산 비용이 저렴하며 제조 공정이 간단한 장점이 있다.
또한, 상기 제1 발광소자(100)를 사용하는 프로젝션 시스템은 온도 변화에 따라 화상 품질이 저하되지 않으므로, 적색 발광 다이오드를 포함하는 발광 소자를 사용하는 프로젝션 시스템에서 필요로 했던 복잡한 방열 설계가 필요하지 않게 된 다.
또한, 상기 제1 발광소자(100)를 사용하는 프로젝션 시스템은 온도 변화에 따라 화상 품질이 저하되지 않으므로, 상기 제1, 제2, 제3 발광소자(100)(202)(203)에 더 많은 전류를 흘려 높은 휘도를 발광하도록 할 수도 있어, 전류 구동의 폭을 넓힐 수 있다.
또한, 상기 제1 발광소자(100)는 형광체를 여기시켜 적색광을 발광시키므로 상기 적색광이 색감이 일정하게 발광될 수 있어서 상기 프로젝션 시스템의 화상 품질이 향상될 수 있다.
상기 제1, 제2 다이크로익 미러(207,208)에 의해 광의 경로가 일치된 광은 상기 광 전달부에 입사된다. 상기 광 전달부는 상기 플라이아이 렌즈(209), 릴레이 렌즈(210), 편광변환부(211), 편광분리기(212)를 포함할 수 있다.
상기 플라이아이 렌즈(Fly Eye Lens)(209)는 상기 제1, 제2 다이크로익 미러(Dichroic Mirror)(207)(208)에 의해 삼색광의 진행 경로가 일치된 광을 면광원화 한다. 즉, 스크린에 투사될 화상이 동일 평면 상에서 동일한 휘도를 갖도록 면광원화 한다.
상기 릴레이 렌즈(210)는 상기 플라이아이 렌즈(209)로부터 입사된 광이 확산되는 것을 방지하여 상기 광을 집속하는 역할을 한다.
상기 편광변환부(211)는 상기 릴레이 렌즈(210)로부터 입사된 광 중 제2 편광을 제1 편광으로 변환시켜 출사하는 역할을 한다.
이하, 제2 실시예에서는 제1 편광을 P(Primary)편광, 제2 편광을 S(Secondary)편광으로 개시한다. 그러나, 프로젝션 시스템의 설계에 따라, 제1 편광이 S편광, 제2 편광이 P편광이 될 수도 있으며, 이는 당업자가 용이하게 이해할 수 있는 사항이다.
상기 편광변환부(211)는 P편광만을 투과시키는, P편광판(Polarizer)일 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 편광분리기(PBS : Polarized Beam Splitter)(212)는 상기 편광변환부(211)로부터 입사된 광 중 P편광은 투과하고, S편광은 반사한다. 상기 편광분리기(212)를 투과한 P편광은 상기 영상 생성부로 입사된다.
상기 영상 생성부는 상기 광 전달부에서 전달된 광을 이용해 화상 신호에 따라 영상을 생성하며, 상기 액정 패널(213)을 포함할 수 있다.
상기 액정 패널(213)은 상기 편광분리기(212)를 투과한 광을 편광변환하고, 미리 입력된 화상 신호에 따라 선택적으로 반사하는 역할을 한다. 상기 액정 패널(213)은 반사형 액정 패널, 예를 들어 LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 패널일 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 액정 패널(213)은 상기 편광분리기(212)를 투과한 P편광을 S편광으로 편광변환시키고, 미리 입력된 화상 신호에 따라, 그 동작이 온/오프(On/Off) 제어되어, 선택적으로 반사한다. 그 결과, 상기 액정 패널(213)에서 반사되어 출사되는 광은 선택적으로 반사된 S편광이 된다.
상기 액정 패널(213)에 의해 선택적으로 반사된 S편광은 상기 편광분리기(212)로 다시 입사된다. 상기 편광분리기(212)는 S편광을 반사시키므로, 상기 액 정 패널(213)에 의해 선택적으로 반사된 S편광은 상기 편광분리기(212)에 의해 반사되어, 상기 투사렌즈계(214)로 입사된다.
상기 투사렌즈계(214)로 입사된 상기 광은 상기 투사렌즈계(214)에 의해 확대되어 스크린에 투사된다.
한편, 실시예에 따른 프로젝션 시스템은 상기 액정 패널(213)을 이용하여 적색, 녹색, 청색의 광을 선택적으로 반사하여 화상을 구현하는 반사형 액정패널(LCos) 방식을 중심으로 설명하였으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
예를 들어, 상기 액정 패널(213) 대신 DMD(Digital Mirror Device)에 형성된 다수개의 미세구동거울을 이용해 화상을 구현하는 DMD 방식의 프로젝션 시스템을 구현할 수도 있다. 이때, 상기 광 전달부에서 상기 편광변환부(211) 및 편광분리기(212)는 포함되지 않을 수 있다. 이에 대해서는 당업자가 용이하게 알 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예에 따른 프로젝션 시스템은 상기 제1 발광소자(100)만 상기 청색 발광 다이오드(103) 및 여기되어 적색광을 발광하는 형광체를 포함하도록 형성하였으나, 상기 제2 발광소자(202)도 청색 발광 다이오드(103) 및 여기되어 녹색광을 발광하는 형광체를 포함하도록 형성될 수 있다.
이에, 상기 제2 발광소자(202)는 청색광과 녹색광을 동시에 발광하게 되지만, 상기 제1 다이크로익 미러(207)에 의해 상기 녹색광만 상기 프로젝션 시스템에서 사용되게 되므로, 상기 제2 발광소자(202)는 실질적으로 녹색광을 발광하는 발광 소자로 기능할 수 있다. 상기 청색 발광 다이오드(103)는 앞에서 설명한 것처럼 녹색 발광 다이오드보다 온도 변화에 따라 휘도 및 색감의 변화가 적어 안정된 화상을 제공할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1 내지 도 7은 실시예에 따른 프로젝션 시스템을 설명하는 도면이다.

Claims (11)

  1. 적색광 및 청색광을 발광하는 제1 발광소자, 녹색광을 발광하는 제2 발광소자, 청색광을 발광하는 제3 발광소자를 포함하는 광원부와, 상기 광원부에서 출사된 광의 경로를 일치시키는 다이크로익 미러와, 상기 경로가 일치된 광을 면광원화 하는 플라이아이 렌즈와, 상기 플라이아이 렌즈로부터 입사된 광 중 제2 편광을 제1 편광으로 변환시키는 편광 변환부와, 상기 편광 변환부로부터 입사된 광 중 제1 편광은 투과시키고, 제2 편광은 반사시키는 편광 분리기와, 상기 편광 분리기로부터 투과된 제1 편광을 제2 편광으로 변환시켜 편광 분리기로 반사시키는 영상 생성부와, 상기 영상 생성부로부터 변환되어 반사된 제2 편광에 의해 생성된 영상을 확대하여 투사하는 투사 렌즈계를 포함하고,
    상기 제1 발광소자는 상부가 개방된 캐비티가 형성된 몸체와, 상기 캐비티에 구비되는 청색 발광 다이오드와, 상기 청색 발광 다이오드를 밀봉하도록 캐비티 내에 형성된 수지물과, 상기 수지물에 포함되어 청색 발광 다이오드로부터 발생된 청색광을 여기시켜 적색광을 발광시키는 형광체와, 상기 형광체로부터 출사되는 광의 배광 분포를 조절하는 렌즈를 포함하여 구성된 프로젝션 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 영상 생성부는 온 동작에 의해 제1 편광을 제2 편광으로 변환시키는 액정 패널인 프로젝션 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 영상 생성부는 DMD(Digital Micromirror Device)를 포함하는 프로젝션 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 다이크로익 미러는,
    상기 제3 발광소자로부터 발광되는 청색광은 투과하고, 상기 제2 발광소자로부터 발광되는 녹색광은 반사시켜 제2 다이크로익 미러로 입사시키는 제1 다이크로익 미러와,
    상기 제1 발광소자로부터 발광되는 적색광은 투과하고, 청색광은 반사시키며, 또한 상기 제1 다이크로익 미러로부터 입사되는 녹색광과 청색광은 반사시켜, 상기 제1 발광소자로부터 발광되는 적색광 및 상기 제1 다이크로익 미러로부터 입사되는 녹색광과 청색광의 경로를 일치시키는 제2 다이크로익 미러를 포함하는 프로젝션 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 형광체는 CaS:Ce3+, MgS:Eu2+ 및 CaAlSiN4:Eu2+ 중 적어도 어느 하나인 프로젝션 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 청색 발광 다이오드의 소비 전력은 1W 내지 3W이며, 상기 청색 발광 다이오드의 구동 전류는 300mA 내지 1A인 프로젝션 시스템.
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