KR101299764B1 - 광 투영 장치 - Google Patents

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스테판 그뢰쉬
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오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하
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Abstract

광 투영 장치가 제공된다. 광 투영 장치는 복수 개의 발광 다이오드 칩들(1) 및 적어도 하나의 발광 다이오드 칩(1)에 연관되며 광 진입면(22)을 구비한 적어도 하나의 광학 소자(2)를 포함하고, 이 경우 상기 발광 다이오드 칩(1)의 광 출력면(100)은 상기 발광 다이오드 칩에 연관되는 상기 광학 소자(2)의 광 진입면(22)에 굴절률 이 매칭되어 광학적으로 연결된다.
발광 다이오드 칩, 광학 소자, 광 투영 장치, 인덱스-매칭-겔, LCD-패널

Description

광 투영 장치{OPTICAL PROJECTION DEVICE}
광 투영 장치가 제공된다. 광 투영 장치는 투영면에, 예컨대, 투영 스크린상에 화상 정보를 재현하는 데 적합하다.
본 특허 출원은 독일 특허 출원 102006012448.0 및 102006031076.4에 대하여 우선권을 주장하며, 이의 개시내용은 본문에서 참조로서 병합된다.
본 발명의 목적은 비용면에서 매우 경제적으로 제조할 수 있는 투영 장치를 제공함에 있다.
광 투영 장치의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 광 투영 장치는 복수의 발광 다이오드 칩을 포함한다. 발광 다이오드 칩은 투영 장치의 광원을 형성한다. 즉, 발광 다이오드 칩들이 생성하는 광을 이용하여, 광 투영 장치의 화상 정보는 투영면에 투영된다.
적어도 하나의 실시예에 따르면, 광 투영 장치는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩에 연관되는 적어도 하나의 광학 소자를 포함한다. 즉, 광학 소자는 발광 다이오드 칩의 주요 방사 방향을 따라서 상기 발광 다이오드 칩 다음에 배치된다. 다른 말로 하면, 동작에 있어서, 발광 다이오드 칩으로부터 발광되는 전자기 방사(electromagnetic radiation)의 적어도 일부분이, 바람직하게는, 대부분이 광학 소자의 광 진입면을 투과하기 때문에, 광학 소자는 광학 소자로 진입하도록 배치된다.
설명에 있어서, 광학 소자는 복수 개의 발광 다이오드 칩들, 예컨대, 적어도 2 개의 발광 다이오드 칩들에 연관됨이 바람직하다. 더 바람직하게는, 광 투영 장치는 상기와 같은 광학 소자를 다수 개로 포함하고, 이때 각 광학 소자는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩에 연관된다. 바람직하게는, 광학 소자는 솔리드 바디(solid body)로 형성된다. 즉, 예컨대, 광학 소자는 투명 물질 소재로 캐비티 없이 형성된다.
광 투영 장치의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 투영 장치의 적어도 하나의 발광 다이오드 칩의 광 출력면은 상기 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자의 광 진입면에 굴절률이 매칭되어 광학적으로 연결된다. 이때, 발광 다이오드 칩의 광 출력면이란, 발광 다이오드 칩으로부터 생성되는 전자기 방사의 대부분이 상기 발광 다이오드 칩에서 나올 때 투과하는 면을 의미한다. 발광 다이오드 칩의 광 출력면이란, 예컨대, 발광 다이오드 칩의 반도체 본체의 일부 외부면을 의미할 수 있다.
굴절률이 매칭된다는 것은, 발광 다이오드 칩의 광 출력면과 상기 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자의 광 진입면 사이의 갭(gap)에 1보다 큰 굴절률의 물질로 충진됨을 의미한다. 즉, 예컨대, 발광 다이오드 칩의 광 출력면과 상기 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자의 광 진입면 사이에는 에어갭(air gap)이 없다는 것이다. 다시 말해, 상기 물질로부터 광학 소자로의 굴절률 변화는, 공기로부터 광학 소자로의 굴절률 변화보다 작다는 것이다.
광 투영 장치의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 광 투영 장치는 복수 개의 발광 다이오드 칩들을 포함한다. 또한, 광 투영 장치는 광 진입면을 구비한 적어도 하나의 광학 소자를 포함한다. 광학 소자는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩에 연관되고, 이때 발광 다이오드 칩의 광 출력면은 상기 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자의 광 진입면에 굴절률이 매칭되어 광학적으로 연결된다.
광 투영 장치의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 발광 다이오드 칩의 광 출력면과 상기 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자의 광 진입면 사이의 갭은 적어도 1.3의 굴절률을 가지는, 적어도 하나의 물질로 충진된다. 바람직하게는, 상기 물질의 굴절률은 적어도 1.4, 더 바람직하게는 적어도 1.5이다. 예컨대, 상기 물질이란, 인덱스-매칭-겔(index-matching-gel), 결합 겔(coupling gel) 또는 광학 접착제를 의미한다. 상기 물질은 발광 다이오드 칩의 광 출력면과 광학 소자의 광 진입면을 습윤(wetting)시키고, 이러한 두 면을 상호 결합시킬 수 있다. 그러나, 발광 다이오드 칩은 얇은 층의 그라우트(grout) 물질을 포함하고, 예컨대, 상기 그라우트 물질은 실리콘 및/또는 에폭시 수지를 포함할 수도 있다. 이러한 경우, 상기 얇은 그라우트 및 광학 소자의 광 진입면은 굴절률 매칭성 물질로 습윤된다. 또한, 광학 소자의 광 진입면은, 발광 다이오드 칩의 광 출력면을 습윤시킨 그라우트 물질이 경화되기 전에 아직 무른 상태의 그 그라우트 물질에 가압될 수도 있다. 이러한 경우, 발광 다이오드 칩의 광 출력면 및 광학 소자의 광 진입면은 그라우트 물질로 습윤된다.
경우에 따라서, 발광 다이오드 칩의 광 출력면과 상기 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자의 광 진입면 사이에 배치되는 물질은, 발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 전자기 방사의 적어도 대부분이 광 진입면을 투과하여 광학 소자로 진입하기 전에, 1.3보다 작은 굴절률의 물질을 투과하지 않도록 배치된다.
더 바람직하게는, 상기 물질의 굴절률은 광학 소자를 구성하는 물질의 굴절률에 어느 정도를 허용한다. 어느 정도란 표현은, 상기 물질의 굴절률이 광학 소자를 구성하는 물질의 굴절률로부터 최대 +/-10%만큼 오차를 가지는 것을 의미한다. 상기 물질의 굴절률은 광학 소자를 구성하는 물질의 굴절률로부터 최대 +/-5%만큼, 더 바람직하게는 최대 +/-2%만큼의 오차를 가짐이 바람직하다.
광 투영 장치의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 발광 다이오드 칩의 광 출력면은 상기 발광 다이오드 칩에 연관되는 광학 소자의 광 진입면에 굴절률이 매칭되지 않고 광학적으로 연결된다. 즉, 이러한 발광 다이오드 칩의 경우, 발광 다이오드 칩의 광 출력면과 상기 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자의 광 진입면 사이의 굴절률을 매칭시키기 위한, 상술한 바와 같은 사전 처리가 없다. 발광 다이오드 칩으로부터 발광되는 광은 광학 소자의 광 진입면을 투과할 때, 예컨대, 광학적으로 소한 매질에서 광학적으로 밀한 매질로 입사된다. 따라서, 광의 일부는 광학 소자의 광 진입면에서 전반사되어, 광학 소자로 진입하지 않을 수도 있다. 예컨대, 발광 다이오드 칩의 광 출력면과 상기 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자의 광 진입면 사이에는 갭이 존재하고, 상기 갭을 충진하는 물질의 굴절률은 1.3보다 작다. 바람직하게는, 상기 갭은 공기로 충진된다.
광 투영 장치의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 광 투영 장치는 제 1 색 발광 다이오드 칩들을 포함한다. 동작에 있어서, 하나의 색의 발광 다이오드 칩들이란, 이러한 발광 다이오드 칩들이-적어도 제조 허용 오차 내에서-동일한 색의 광을 발광함을 의미한다. 즉, 예컨대 발광 다이오드 칩들은 제조 허용 오차 내에서 실질적으로 동일하게 구성된다.
적어도 하나의 실시예에 따르면, 광 투영 장치는 제 2 색 발광 다이오드 칩들을 더 포함하고, 상기 제 2 색은 제 1 색과는 구분된다. 예컨대, 제 1 색이 청색 또는 적색을 의미한다면, 제 2 색은, 예컨대, 녹색을 의미할 수 있다.
광 투영 장치의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제 1 색 발광 다이오드 칩들의 주 영역은 상기 제 1 색 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자의 광 진입면에 굴절률이 매칭되어 광학적으로 연결된다. 상기 주 영역이란, 제 1 색 발광 다이오드 칩들의 적어도 50%는 상기 제 1 색 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자의 광 진입면에 굴절률이 매칭되어 광학적으로 연결됨을 의미한다. 제 1 색 발광 다이오드 칩들 모두는 상기 제 1 색 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자의 광 진입면에 굴절률이 매칭되어 광학적으로 연결됨이 바람직하다.
광 투영 장치의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제 2 색 발광 다이오드 칩들의 주 영역은 상기 제 2 색 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자의 광 진입면에 굴절률이 매칭되지 않고 광학적으로 연결된다. 제 2 색 발광 다이오드 칩들 모두는 상기 발광 다이오드 칩들에 연관되는 광학 소자의 광 진입면에 굴절률이 매칭되지 않고 연결됨이 바람직하다.
광 투영 장치의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 광 투영 장치는 적어도 하나의 녹색 발광 다이오드 칩을 포함하고, 이때 광 투영 장치의 녹색 발광 다이오드 칩들 모두는 상기 발광 다이오드 칩들에 연관되는 광학 소자의 광 진입면에 굴절률이 매칭되지 않고 광학적으로 연결된다.
광 투영 장치의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 광 투영 장치는 적어도 하나의 청색 발광 다이오드 칩을 포함하고, 이때 광 투영 장치의 청색 발광 다이오드 칩들 모두는 상기 발광 다이오드 칩들에 연관되는 광학 소자의 광 진입면에 굴절률이 매칭되어 광학적으로 연결된다.
광 투영 장치의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 광 투영 장치는 적어도 하나의 적색 발광 다이오드 칩을 포함하고, 이때 광 투영 장치의 적색 발광 다이오드 칩들 모두는 상기 발광 다이오드 칩들에 연관되는 광학 소자의 광 진입면에 굴절률이 매칭되어 광학적으로 연결된다.
광 투영 장치의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 광 투영 장치는 녹색, 청색 및 적색 발광 다이오드 칩들을 포함한다. 이때, 바람직하게는 녹색 발광 다이오드 칩들 모두는 상기 녹색 발광 다이오드 칩에 연관되는 광학 소자에 굴절률이 매칭되지 않고 광학적으로 연결된다. 광 투영 장치의 모든 청색 및 모든 적색의 발광 다이오드 칩들은 광 투영 장치에 굴절률이 매칭되어 연결됨이 바람직하다.
바람직하게는, 녹색 발광 다이오드 칩들의 개수가 청색 발광 다이오드 칩들의 개수에 대해 가지는 비율은 2:1 정도이다. 즉, 광 투영 장치는 청색 발광 다이오드 칩들에 비해 약 2 배 많은 녹색 발광 다이오드 칩들을 포함한다. "2:1 정도"의 표현은, 녹색 발광 다이오드 칩들의 수가 청색 발광 다이오드 칩의 2 배수로부터 최대 +/-10%만큼의 오차를 가짐을 의미한다.
이러한 실시예에서, 바람직하게는, 녹색 발광 다이오드 칩들의 개수가 적색 발광 다이오드 칩들의 개수에 대해 가지는 비율은 2:1 정도이다. 즉, 광 투영 장치는 적색 발광 다이오드 칩들에 비해 약 2 배 많은 녹색 발광 다이오드 칩들을 포함한다. "2:1 정도"의 표현은, 녹색 발광 다이오드 칩들의 수가 적색 발광 다이오드 칩들의 2 배수로부터 최대 +/-10%의 오차를 가짐을 의미한다.
이러한 실시예에서, 더 바람직하게는, 녹색 발광 다이오드 칩들의 개수가 적색 발광 다이오드 칩들의 개수에 대해 가지는 비율은 3:1 정도이다. 즉, 광 투영 장치는 적색 발광 다이오드 칩들에 비해 약 3 배 많은 녹색 발광 다이오드 칩들을 포함한다. "2:1 정도"의 표현은, 녹색 발광 다이오드 칩들의 수가 적색 발광 다이오드 칩들의 3 배수로부터 최대 +/-10%의 오차를 가짐을 의미한다.
놀랍게도, 적색 및/또는 청색 발광 다이오드 칩들이 상기 적색 및/또는 청색 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자에 굴절률이 매칭되어 연결되고, 그와 동시에 녹색 발광 다이오드 칩들이 상기 녹색 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자에 굴절률이 매칭되지 않고 연결되는 경우, 투영 장치를 사용하여 일반적인 백색점(white point)을 재현하는 것은, 녹색 발광 다이오드 칩의 수에 비해 더 적은 수의 적색 및/또는 청색 발광 다이오드 칩으로도 충분함이 확인되었다.
광 투영 장치의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 발광 다이오드 칩의 광 출력면은 발광 다이오드 칩의 활성층 시퀀스(layer sequence)에 대해 실질적으로 평행하게 형성된다.
이때, 발광 다이오드 칩들의 활성층 시퀀스는 특정한 색의 광을 생성하기에 적합하다. 바람직하게는, 발광 다이오드 칩으로부터 발광되는 전자기 방사의 적어도 90%가 광 출력면을 투과하여 발광된다. 예컨대, 성장 기판이 얇거나 제거되어 있는 박막 구조에서의 발광 다이오드 칩은 광 투영 장치의 발광 다이오드 칩으로서 매우 적합하다.
더 바람직하게는, 광 투영 장치의 모든 발광 다이오드 칩들은 박막 발광 다이오드 칩들로 형성된다.
여기에 기재된 광 투영 장치들은 실시예들 및 이에 첨부된 도면들에 의거하여 이하에서 더 상세하게 설명된다.
도 1a는 제 1 실시예에 따른 여기에 기재된 광 투영 장치의 개략적인 도면이다.
도 1b는 제 1 실시예에 따른 광 투영 장치용 광원의 개략적인 사시도이다.
도 1c는 제 1 실시예에 따른 광 투영 장치용 발광 다이오드 칩의 개략적인 단면도이다.
도 1d는 제 1 실시예의 광 투영 장치에 사용될 수 있는 광학 소자의 개략적인 사시도이다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 여기에 기재된 광 투영 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 제 2 실시예에 따른 여기에 기재된 광 투영 장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 제 3 실시예에 따른 여기에 기재된 광 투영 장치의 개략적인 단면도이다.
실시예들 및 도면들에서 동일하거나 동일하게 작용하는 구성재들은 각각 동일한 참조번호로 표시된다. 도시된 구성재들은 축척에 맞는 것으로 볼 수 없고, 오히려 개별 요소들은 보다 나은 이해를 위해 과장되어 확대 도시될 수 있다.
도 1a는 제 1 실시예에 따른 여기에 기재된 광 투영 장치의 개략적인 도면을 도시한다.
광 투영 장치는 3 개의 광원들(10g, 10b, 10r)을 포함한다. 동작에 있어서, 광원(10g)은 녹색 광을 발광한다. 동작에 있어서, 광원(10b)은 청색 광을 발광한다. 동작에 있어서, 광원(10r)은 적색 광을 발광한다.
도 1b는, 예컨대 광원(10g)의 개략적인 사시도를 도시한다. 광원(10g)은 6 개의 발광 다이오드 칩들(1)을 포함한다. 동작에 있어서, 상기 발광 다이오드 칩들(1)은 녹색 광을 발광하기에 적합한 녹색 발광 다이오드 칩들이다. 발광 다이오드 칩들(1)은 연결 캐리어(13) 상에 배치되고, 상기 캐리어는 예컨대 세라믹 물질 소재의 본체를 포함한다. 연결 캐리어(13)는 도체판들(11)을 더 포함하고, 상기 도체판들은 본체 상에 적용되어 적층된다. 발광 다이오드 칩들(1)은 프레임(frame)(12)에 의해 둘러싸이고, 상기 프레임은 예컨대 세라믹 물질로 형성된다.
광원들(10r, 10b)은 바람직하게는 상기 광원(10g)과 유사하게 구성된다. 광원들은 실질적으로 발광 다이오드 칩들(1)로 구분된다. 동작에 있어서 광원(10b)은 청색 광을 발광하기에 적합한 발광 다이오드 칩들(1), 즉 청색 발광 다이오드 칩들을 포함한다. 동작에 있어서, 광원(10r)은 적색 광을 발광하기에 적합한 적색 발광 다이오드 칩들(1)을 포함한다. 또한, 광원들(10g, 10b, 10r)은 발광 다이오드 칩들의 크기 및 개수에 의해 구분될 수 있다.
도 1c는 바람직하게는 광원들(10g, 10b, 10r)에 사용될 수 있는 것과 같은 발광 다이오드 칩들(1)의 개략적 단면도를 도시한다.
발광 다이오드 칩(1)은 광 출력면(light-uncouple-flat)(100)을 포함하고, 상기 광 출력면은 예컨대 거칠기화(roughening)되거나 조직화될 수 있다. 광 출력면(100)은 예컨대 실리콘 및/또는 에폭시 수지를 포함하는 얇은 그라우트(grout)에 의해 피복될 수 있다.
광 출력면(100) 상에는 본딩 패드(105)가 배치되고, 상기 본딩 패드는 예컨대 발광 다이오드 칩(1)의 n-측 접촉을 가능하게 한다. 광 출력면(100)은 바람직하게는 방사를 생성하기에 적합한 활성층 시퀀스(101)에 대해 실질적으로 평행하게 연장된다. 발광 다이오드 칩(1)은 적어도 하나의 반사층 시퀀스(102)를 더 포함하고, 상기 반사층 시퀀스는 금속성 거울로 형성될 수 있다. 발광 다이오드 칩(1)의 에피택시얼 성장된 층들은 본래의 성장 기판과 반대 방향에 있는 상측을 이용하여 캐리어(104)상에 고정된다. 접촉층(106)은 예컨대 발광 다이오드 칩(1)의 p-측 접촉을 가능하게 한다.
바람직하게는, 발광 다이오드 칩(1)에서 생성되는 전자기 방사 대부분은 광 출력면(100)을 투과하여 상기 발광 다이오드 칩으로부터 발광된다. 더 바람직하게는, 발광 다이오드 칩(1)으로부터 발광되는 전체 전자기 방사의 적어도 90%는 광 출력면(100)을 투과하여 발광된다. 즉, 발광 다이오드 칩(1)의 칩 플랭크(flank)를 투과하는 전자기 방사는 전혀 또는 거의 없다. 이를 위해 박막 기술로 제조되는 발광 다이오드 칩이 매우 적합하다. 즉, 발광 다이오드 칩의 활성층 시퀀스(101)를 위한 성장 기판은 얇게 되거나 제거될 수 있다. 활성층 시퀀스(101)는 예컨대 본래의 성장 기판과 반대 방향에 있는 윗면을 이용하여 캐리어(104) 상에 적층될 수 있다. 박막 구조의 발광 다이오드 칩들은 예컨대 국제 특허 WO 02/13281 A1 및 유럽 특허 EP 0 905 797 A2에 기재되어 있으며, 이의 개시내용은 발광 다이오드 칩의 박막 구조와 관련하여 본문에서 반복적으로 명시적으로 인용된다.
광학 소자들(2)은 광원들(10g, 10b, 10r) 다음에 각각 배치된다. 즉, 이러한 광학 소자들(2)은 광원들(10g, 10b, 10r)의 발광 다이오드 칩들(1)에 연관된다.
도 1d는 상기와 같은 광학 소자(2)를 위해 가능한 실시예를 제시한 개략적인 사시도이다. 광학 소자(2)는 광 진입면(22)을 포함하고, 발광 다이오드 칩(1)으로부터 발광되는 광은 상기 광 진입면을 투과하여 광학 소자로 진입한다. 광학 소자는 광학계 본체(23)를 포함하고, 상기 광학계 본체는 바람직하게는 솔리드 바디로 형성된다. 예컨대, 광학계 본체(23)는 투명한 플라스틱으로 이루어진다. 광학계 본체(23)는 광 진입면(22) 방향으로 뾰족해지고, 예컨대, 원뿔대 형태 또는 각뿔대 형태로 형성된다. 또한, 광학계 본체(23)는 다음의: 복합 포물선형 집광기(Compound Parabolic Concentrator, CPC), 복합 하이퍼볼릭 집광기(Compound Hyperbolic Concentrator, CHC), 복합 타원형 집광기(Compound Elliptic Cencentrator, CEC)의 기본 광학 소자들 중 하나의 타입으로 적어도 일부 형성될 수 있다:.
광학 소자는 맞춤핀들(21)을 더 포함하고, 상기 맞춤핀들을 이용하여 광학 소자는 캐리어 상에 고정될 수 있다. 광학계 본체(23)와 일체형으로 형성될 수 있는 지지부(24)에 맞춤핀들(21)과 함께 광학계 본체(23)가 연결된다.
광원들(10g, 10b, 10r) 각각은 열을 전도하도록 방열판(heat sink)(5)과 연결된다.
광학 소자들(2) 다음에는 각각 화상 소자(imaging element)(3)가, 바람직하게는 LCD-패널(3)이 배치된다. 동작에 있어서, 광원들(10g, 10b, 10r)로부터 발광되는 광은 LCD-패널(3)을 투과하여 2 색성 빔 스플리터(dichroistic beam splitter)(6)(X-Cube)로 진입한다. 이 지점으로부터, 광은 투영 광학계(4)를 이용하여 투영면에, 예컨대 투영 스크린에 영사된다. 그러나, 여기에 기재된 광 투영 장치에서 3 원색(primary color)의 순차적 재현도 가능하다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 여기에 기재된 광 투영 장치의 개략적 단면도를 도시한다. 이때, 모든 3 개의 광원들(10g, 10b, 10r)의 발광 다이오드 칩들(1)은 단일 물질(7)을 이용하여 상기 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자의 광 진입면(22)에 굴절률이 매칭되어 연결된다. 상기 물질(7)은 예컨대 1.5의 굴절률을 가진다. 상기 물질(7)은 예컨대 인덱스-매칭-겔 또는 광학 접착제를 의미할 수 있다.
상기 실시예에 있어서, 0.55 인치(inch)의 대각선 및 +/-17˚의 수용각(acceptance angle)을 가진 LCD-패널(3)용으로, 4 개의 녹색, 4 개의 청색 및 4 개의 적색 발광 다이오드 칩들(1)이 사용되는 경우, 각 발광 다이오드 칩(1)당 광속(luminous flux)은 약 4 루멘(lumen)이 된다.
모든 발광 다이오드 칩들(1)이 광학 소자에 굴절률이 매칭되지 않고 광학적으로 연결되는 것에 비해, 적색 발광 다이오드용 광속은 약 1.9배이다. 녹색 및 청색 발광 다이오드 칩용 광속은 약 1.5배이다. 에텐듀(etendue)는 굴절률 맞춤으로 인해 약 225%만큼 증가한다.
상기 실시예에서, 0.7 인치의 대각선 및 +/-17˚의 수용각을 가진 LCD-패널(3)용으로, 6 개의 녹색, 6 개의 청색 및 6 개의 적색 발광 다이오드 칩들(1)이 사용되는 경우, 각 발광 다이오드 칩당 광속은 4.4 루멘이 된다.
이에 반해, 각 발광 다이오드 칩(1)이 상기 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자에 굴절률이 매칭되지 않고 각각 연결되는 경우, 0.7 인치의 대각선 및 +/-17˚의 수용각을 가진 LCD-패널(3)용으로, 12 개의 녹색, 12 개의 청색 및 12 개의 적색 발광 다이오드 칩들이 사용되는 경우, 각 발광 다이오드 칩당 광속은 3.2 루멘이 된다.
상기 실시예에서, 1.0 인치의 대각선 및 +/-17˚의 수용각을 가진 LCD-패널(3)용으로, 12 개의 녹색, 12 개의 청색 및 12 개의 적색 발광 다이오드 칩들(1)이 사용되는 경우, 각 발광 다이오드 칩당 광속은 4.4 루멘이 된다.
이에 반해, 각 발광 다이오드 칩(1)이 상기 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자에 굴절률이 매칭되지 않고 각각 연결되는 경우, 1.0 인치의 대각선 및 +/-17˚의 수용각을 가진 LCD-패널(3)용으로, 24 개의 녹색, 24 개의 청색 및 24 개의 적색 발광 다이오드 칩들이 사용되는 경우, 각 발광 다이오드 칩당 광속은 3.1 루멘이 된다.
상기 실시예에서, 1.3 인치의 대각선 및 +/-17˚의 수용각을 가진 LCD-패널(3)용으로, 20 개의 녹색, 20 개의 청색 및 20 개의 적색 발광 다이오드 칩들(1)이 사용되는 경우, 각 발광 다이오드 칩당 광속은 4.4 루멘이 된다.
이에 반해, 각 발광 다이오드 칩(1)이 상기 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자에 굴절률이 매칭되지 않고 각각 연결되는 경우, 1.3 인치의 대각선 및 +/-17˚의 수용각을 가진 LCD-패널(3)용으로, 42 개의 녹색, 42 개의 청색 및 42 개의 적색 발광 다이오드 칩들이 사용되는 경우, 각 발광 다이오드 칩당 광속은 3.4 루멘이 된다.
상기 실시예에서, 1.8 인치의 대각선 및 +/-17˚의 수용각을 가진 LCD-패널(3)용으로, 20 개의 녹색, 20 개의 청색 및 20 개의 적색 발광 다이오드 칩들(1)이 사용되는 경우, 각 발광 다이오드 칩당 광속은 8.5 루멘이 된다.
이에 반해, 각 발광 다이오드 칩(1)이 상기 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자에 굴절률이 매칭되지 않고 각각 연결되는 경우, 1.8 인치의 대각선 및 +/-17˚의 수용각을 가진 LCD-패널(3)용으로, 42 개의 녹색, 42 개의 청색 및 42 개의 적색 발광 다이오드 칩들이 사용되는 경우, 각 발광 다이오드 칩당 광속은 5.9 루멘이 된다.
도 3은 제 2 실시예에 따른 여기에 기재된 광 투영 장치를 개략적인 단면도로 도시한다. 도 1 및 도 2의 실시예와 달리, 녹색 발광 다이오드 칩들이 상기 녹색 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자(2)의 광 진입면에 굴절률이 매칭되지 않고 광학적으로 연결된다. 녹색 발광 다이오드 칩(1)의 광 출력면(100)과 상기 녹색 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자(2)의 광 진입면(22)사이에는 에어갭(8)이 존재한다. 적색 및 청색 발광 다이오드 칩들(1)은 앞의 실시예와 마찬가지로 각각에 연관된 광학 소자(2)에 굴절률이 매칭되어 연결된다. 녹색 발광 다이오드 칩을 위한 굴절률 매칭이 생략되면, 광속이 모두 동일할 때 발광 다이오드 칩들의 개수가 감소될 수 있거나, 발광 다이오드 칩들의 개수가 동일할 때 광속이 증가될 수 있는데, 이때 이와 동시에 일반적인 표준 백광이 재현된다는 것이, 놀랍게도 확인되었다.
0.55 인치의 대각선 및 +/-17˚의 수용각을 가진 LCD-패널(3)용으로, 6 개의 녹색, 4 개의 청색 및 4 개의 적색 발광 다이오드 칩들이 사용되는 경우, 각 칩당 광속은 4.4 루멘이 된다.
상기 실기예에서, 0.7 인치의 대각선 및 +/-17˚의 수용각을 가진 LCD-패널(3)용으로, 12 개의 녹색, 6 개의 청색 및 6 개의 적색 발광 다이오드 칩들(1)이 사용되는 경우, 각 발광 다이오드 칩당 광속은 4.9 루멘이 된다.
상기 실시예에서, 1.0 인치의 대각선 및 +/-17˚의 수용각을 가진 LCD-패널(3)용으로, 24 개의 녹색, 12 개의 청색 및 12 개의 적색 발광 다이오드 칩들(1)이 사용되는 경우, 각 발광 다이오드 칩당 광속은 4.7 루멘이 된다.
상기 실시예에서, 1.3 인치의 대각선 및 +/-17˚의 수용각을 가진 LCD-패널(3)용으로, 42 개의 녹색, 20 개의 청색 및 20 개의 적색 발광 다이오드 칩들(1)이 사용되는 경우, 각 발광 다이오드 칩당 광속은 5.3 루멘이 된다.
상기 실시예에서, 1.8 인치의 대각선 및 +/-17˚의 수용각을 가진 LCD-패널(3)용으로, 42 개의 녹색, 20 개의 청색 및 20 개의 적색 발광 다이오드 칩들(1)이 사용되는 경우, 각 발광 다이오드 칩당 광속은 9.1 루멘이 된다.
도 4는 제 3 실시예에 따른 광 투영 장치의 개략적 단면도를 도시한다. 도 3 과 관련하여 기재된 실시예와 달리, 적색 발광 다이오드 칩들의 개수는 녹색 및 청색 발광 다이오드 칩들에 비해 더 줄어든다.
예컨대 0.55 인치의 대각선 및 +/-17˚의 수용각을 가진 LCD-패널(3)용으로, 6 개의 녹색, 4 개의 청색 및 2 개의 적색 발광 다이오드 칩들이 사용되는 경우, 각 발광 다이오드 칩당 광속은 5.2 루멘이 된다. 상기 발광 다이오드 칩들 모두 상기 발광 다이오드 칩에 연관된 광학 소자(2)에 굴절률이 매칭되어 광학적으로 연결되는 경우에 있어서, 이러한 구성은, 4 개의 녹색, 4 개의 청색 및 4 개의 적색 발광 다이오드 칩들(1)이 사용되어 칩 개수가 동일할 때, 광속이 약 30% 만큼 더 커진다는 특징을 가진다.
상기 실시예에서, 0.7 인치의 대각선 및 +/-17˚의 수용각을 가진 LCD-패널(3)용으로, 12 개의 녹색, 6 개의 청색 및 3 개의 적색 발광 다이오드 칩들(1)이 사용되는 경우, 각 발광 다이오드 칩당 광속은 5.6 루멘이 된다.
상기 실시예에서, 1.0 인치의 대각선 및 +/-17˚의 수용각을 가진 LCD-패널(3)용으로, 24 개의 녹색, 12 개의 청색 및 6 개의 적색 발광 다이오드 칩들(1)이 사용되는 경우, 각 발광 다이오드 칩당 광속은 5.4 루멘이 된다.
상기 실시예에서, 1.3 인치의 대각선 및 +/-17˚의 수용각을 가진 LCD-패널(3)용으로, 42 개의 녹색, 20 개의 청색 및 10 개의 적색 발광 다이오드 칩들(1)이 사용되는 경우, 각 발광 다이오드 칩당 광속은 6.0 루멘이 된다.
상기 실시예에서, 1.8 인치의 대각선 및 +/-17˚의 수용각을 가진 LCD-패널(3)용으로, 42 개의 녹색, 20 개의 청색 및 10 개의 적색 발광 다이오드 칩들(1)이 사용되는 경우, 각 발광 다이오드 칩당 광속은 10.3 루멘이 된다.
따라서, 여기에 기재된 광 투영 장치는, 더 적은 개수의 발광 다이오드 칩들을 가지고도 동일한 광속을 구현할 수 있으므로, 비용면에서 매우 경제적으로 제조될 수 있다. 여기서, 발광 다이오드 칩당 광속은, 예컨대, 표준 백광 재현시 측정된다.
본 발명은 실시예들에 의거한 기재 내용에만 국한되지 않는다. 오히려, 본 발명은 새로운 특징 및 그 특징들의 조합을 포괄하고, 이러한 특징들의 조합은 특허 청구 범위들에 포함되어 있다. 비록 이러한 특징들 또는 이러한 조합들이 그 자체로 실시예들 또는 청구 범위들에 명확하게 제공되어 있지 않더라도 말이다.

Claims (13)

  1. 광 투영 장치로서:
    제1색의 발광 다이오드 칩 및 제2색의 발광 다이오드 칩을 포함하는 복수 개의 발광 다이오드 칩(1)으로서, 상기 제1색은 상기 제2색과는 다른 것인, 상기 복수 개의 발광 다이오드 칩(1); 및
    적어도 하나의 발광 다이오드 칩(1)에 연관되며 광 진입면(22)을 구비하는 적어도 하나의 광학 소자(2)를 포함하고,
    상기 제1색의 발광 다이오드 칩의 주 영역은 상기 제1색의 발광 다이오드 칩에 연관되는 광학 소자(2)의 광 진입면(22)에 굴절률이 매칭되어(matched) 광학적으로 연결되고, 상기 제2색의 발광 다이오드 칩의 주 영역은 상기 제2색의 발광 다이오드 칩에 연관되는 광학 소자의 광 진입면(22)에 굴절률이 매칭되지 않고 광학적으로 연결되는 것인 광 투영 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 제1색의 발광 다이오드 칩(1)의 광 출력면(100)과 상기 제1색의 발광 다이오드 칩에 연관되는 광학 소자(2)의 광 진입면(22) 사이의 갭(gap)이, 1.3 이상의 굴절률을 갖는 적어도 하나의 물질(7)로 충진되는 것인 광 투영 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 물질(7)의 굴절률은, 연관된 상기 광학 소자(2)가 제조되는 물질의 굴절률과 일치하는 것인 광 투영 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 제2색의 발광 다이오드 칩(1)의 광 출력면(100)과 상기 제2색의 발광 다이오드 칩에 연관되는 광학 소자(2)의 광 진입면(22) 사이의 갭(8)이, 1.3보다 작은 굴절률을 갖는 물질로 충진되는 것인 광 투영 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 갭(8)은 공기를 포함하는 것인 광 투영 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 녹색 발광 다이오드 칩을 포함하고, 상기 광 투영 장치의 모든 녹색 발광 다이오드 칩은 상기 녹색 발광 다이오드 칩에 연관되는 광학 소자(2)의 광 진입면(22)에 굴절률이 매칭되지 않고 광학적으로 연결되는 것인 광 투영 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 청색 발광 다이오드 칩을 포함하고, 상기 광 투영 장치의 모든 청색 발광 다이오드 칩은 상기 청색 발광 다이오드 칩에 연관되는 광학 소자(2)의 광 진입면(22)에 굴절률이 매칭되어 광학적으로 연결되는 것인 광 투영 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 적색 발광 다이오드 칩을 포함하고, 상기 광 투영 장치의 모든 적색 발광 다이오드 칩은 상기 적색 발광 다이오드 칩에 연관되는 광학 소자(2)의 광 진입면(22)에 굴절률이 매칭되어 광학적으로 연결되는 것인 광 투영 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    - 적어도 하나의 녹색 발광 다이오드 칩;
    - 적어도 하나의 청색 발광 다이오드 칩; 및
    - 적어도 하나의 적색 발광 다이오드 칩을 포함하고,
    - 모든 녹색 발광 다이오드 칩은 상기 녹색 발광 다이오드 칩에 연관되는 광학 소자(2)의 광 진입면(22)에 굴절률이 매칭되지 않고 광학적으로 연결되고,
    - 모든 청색 발광 다이오드 칩은 상기 청색 발광 다이오드 칩에 연관되는 광학 소자(2)의 광 진입면(22)에 굴절률이 매칭되어 광학적으로 연결되고,
    - 모든 적색 발광 다이오드 칩은 상기 적색 발광 다이오드 칩에 연관되는 광학 소자(2)의 광 진입면(22)에 굴절률이 매칭되어 광학적으로 연결되고, 그리고
    녹색 발광 다이오드 칩과 청색 발광 다이오드 칩의 개수의 비율은 2:1 정도이고, 녹색 발광 다이오드 칩과 적색 발광 다이오드 칩의 개수의 비율은 2:1 정도인 것인 광 투영 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    - 적어도 하나의 녹색 발광 다이오드 칩;
    - 적어도 하나의 청색 발광 다이오드 칩; 및
    - 적어도 하나의 적색 발광 다이오드 칩을 포함하고,
    - 모든 녹색 발광 다이오드 칩은 상기 녹색 발광 다이오드 칩에 연관되는 광학 소자(2)의 광 진입면(22)에 굴절률이 매칭되지 않고 광학적으로 연결되고,
    - 모든 청색 발광 다이오드 칩은 상기 청색 발광 다이오드 칩에 연관되는 광학 소자(2)의 광 진입면(22)에 굴절률이 매칭되어 광학적으로 연결되고,
    - 모든 적색 발광 다이오드 칩은 상기 적색 발광 다이오드 칩에 연관되는 광학 소자(2)의 광 진입면(22)에 굴절률이 매칭되어 광학적으로 연결되고, 그리고
    녹색 발광 다이오드 칩과 청색 발광 다이오드 칩의 개수의 비율은 2:1 정도이고, 녹색 발광 다이오드 칩과 적색 발광 다이오드 칩의 개수의 비율은 3:1 정도인 것인 광 투영 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 발광 다이오드 칩(1)의 광 출력면(100)은 상기 발광 다이오드 칩의 활성층 시퀀스(101)에 대해 평행하고, 상기 발광 다이오드 칩(1)으로부터 방출되는 전자기 방사의 적어도 90 %는 상기 광 출력면(100)을 투과하여 출사되는 것인 광 투영 장치.
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