KR20070117250A

KR20070117250A - 레이저 백색조명장치

Info

Publication number: KR20070117250A
Application number: KR1020060051238A
Authority: KR
Inventors: 손중곤; 사공탄; 백호선; 이성남
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2007-12-12

Abstract

레이저 백색발광장치가 개시된다. 개시된 레이저 백색발광장치는 레이저빔을 방출하는 광원, 광원으로부터 방출된 레이저빔을 주사하는 스캐닝부, 스캐닝부에서 주사된 레이저빔에 의하여 백색광을 여기시키도록 형광층가 마련되어 있는 화상부 및 광원으로부터 방출된 레이저빔은 통과시키고, 화상부로부터 발광되는 백색광을 반사하는 필터플레이트를 구비한다.

Description

레이저 백색조명장치{Laser white light emitting device}

도 1은 본 발명에 따른 레이저 백색발광장치의 개략적인 구성을 도시한 도면

도 2는 도 1에 개시된 스캐닝부의 일예인 1축 구동 마이크로 스캐너를 도시한 사시도,

도 3은 도 1에 도시된 화상부와 필터플레이트의 구성 및 기능을 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

101...광원 110...콜리메이팅 광학계

120...광경로변환부 130...집속광학계

140...스캐닝부 141...부주사스캐닝부

142...주주사스캐닝부 150...화상부

151...형광층 152...빔차단필터

153...빔통과필터 154...반사방지층

160...필터플레이트

본 발명은 레이저 백색발광장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스캐닝부를 이용하여 레이저를 화상부에 주사함으로써 백색발광을 대화면에 구현이 가능한 레이저 백색발광장치에 관한 것이다.

일반적으로, 백색발광장치는 백색광을 내는 장치를 말하는 것으로, 조명분야에 다양한 용도로 사용할 수 있음에 따라 이에 대한 관심이 높아지고 있다.

백색발광장치를 구현하는 방법으로는 적색, 녹색 및 청색을 내는 발광다이오드칩을 한 군데에 모아서 조립하는 방법이 있는데, 이는 뛰어난 연색성과 발광다이어드 칩 고유의 긴 수명등의 장점은 있으나, 값이 비싼 문제가 있다.

또한, 질화물계 반도체 발광다이어드가 상용화되면서 파란색이나 자외선 발광다이어드칩을 형광물질에 대한 여기광원으로 이용하여 백색을 내는 하나의 발광다이어드칩을 이용한 칩백색발광장치가 있다.

특히, 노란색의 형광물질을 파란색 발광다이오드칩으로 여기시켜 두 색의 배합으로 백색을 내도록 하는 방법이 있는데, 이는 경제적이기는 하지만 형광물질을 사용하기 때문에 수명이 짧고 연색성이 떨어지는 단점이 있다.

뿐만 아니라, 적색, 녹색 및 청색의 형광물질을 자외선 발광다이어드로 여기시켜 백색을 내는 방법도 있다.

이러한 종래의 백색발광장치는 소형으로 사용하는데는 만족스럽지만, 대형으로 사용하기에는 한계가 있다. 위에서 언급한 발광다이오드칩을 이용하여 대화면을 구성하기 위해서는 원하는 대화면의 넓이에 대응하도록 발광다이오드칩이 필요하며, 이는 경제적인 측면에서 바람직스럽지 못하다.

본 발명은 상기 문제점을 감안한 것으로, 스캐닝부를 이용하여 레이저빔을 원하는 넓이의 화상부에 주사함으로 레이저빔과 화상부에 마련된 형광체의 여기에 의하여 백색광을 발현시키는 레이저 백색발광장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 레이저 백색발광장치는 레이저빔을 방출하는 광원;

상기 광원으로부터 방출된 레이저빔을 주사하는 스캐닝부;

상기 스캐닝부에서 주사된 레이저빔에 의하여 백색광을 여기시키도록 형광층가 마련되어 있는 화상부;를 구비한다.

본 발명에 따르면, 상기 스캐닝부와 화상부의 사이에 배치되어, 상기 광원으로부터 방출된 레이저빔은 통과시키고, 상기 화상부로부터 발광되는 백색광을 반사하는 필터플레이트를 더 구비한다.

본 발명에 따르면, 상기 광원은 자외선 레이저빔을 방출하고, 이에 대응하여 상기 화상부에는 백색형광층 마련되어 있다.

본 발명에 따르면, 상기 광원은 블루 레이저빔을 방출하고, 이에 대응하여 상기 화상부에는 옐로우형광층이 마련되어 있다.

본 발명에 따르면, 상기 스캐닝부는 회동 가능한 거울을 가진 적어도 하나의 마이크로 스캐너를 구비한다.

본 발명에 따르면, 상기 광원과 스캐닝부의 사이에 마련되어, 상기 광원으로 부터 방출된 레이저빔이 상기 스캐닝부에 조사되도록 광경로를 변환시키는 광경로변환부를 더 구비한다.

본 발명에 따르면, 상기 레이저빔을 집광하여 상기 화상부에 초점이 맺도록 하는 집속 광학계를 더 구비한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 레이저 백색발광장치의 특징은 스캐닝부를 이용하여 하나의 광원으로부터 조사된 레이저빔을 주사하여 대화면에 걸쳐 백색을 발광하도록 할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 백색발광장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 백색발광장치(100)는 레이저빔(L)을 방출하는 광원(101), 레이저빔(L)을 주사하는 스캐닝부(140), 상기 스캐닝부(140)에 의하여 주사되는 레이저빔(L)에 의하여 백색광을 발광하는 화상부(190) 및 레이저빔(L)을 통과시키고 상기 화상부(150)로부터 방출되는 백색광을 반사시키는 필터플레이트(160)를 포함한다.

상기 광원(101)은 자외선(UV)파장대의 레이저빔 또는 블루(Blue) 파장대(400 ~ 450nm)의 레이저빔을 방출하는 레이저이다. 상기 광원(101)에서 발출된 레이저빔(L)은 상기 화상부(150)에서 광루미네선스(photoluminescence)를 이용하여 백색광을 구현한다.

상기 광원(101)은 상기 화상부(150)에 마련되는 형광체에 대응하여 짝을 이루도록 결정되는데, 예를 들어, 상기 화상부(150)의 형광체가 백색형광체인 경우에는 자외선파장대의 레이저빔을 사용하고, 옐로우형광체인 경우에는 블루파장대의 레이저빔을 사용한다. 이처럼 상기 광원(101)과 상기 화상부(150)의 형광체를 대응시킴으로써 상기 화상부(150)로부터 백색광을 방출시킬 수 있는 것이다.

상기 광원(101)의 전면에는 출사된 레이저빔(L)을 평행광으로 만들어 주는 콜리메이팅 광학계(110)가 마련될 수 있다. 또한 적절한 크기의 레이저빔(L)이 조사되도록 하는 포커싱렌즈(미도시)가 마련될 수도 있다.

상기 광원(101)과 스캐닝부(140)사이에는 광경로변환부(120)가 더 마련될 수 있다. 상기 광경로변환부(120)는 상기 광원(101)으로부터 출사된 광이 상기 스캐닝부(140)에 조사되도록 광경로를 변환시키는 것으로 도 1에는 두 개의 반사미러(121)(122)가 도시되어 있는데, 이에 한정되는 것은 아니며 레이저빔(L)의 경로를 변환시키는 다양한 변형예가 적용될 수 있다.

상기 광경로변환부(120)와 스캐닝부(140)의 사이에는 상기 광경로변환부(120)로부터 반사된 레이저빔(L)이 상기 화상부(150)에 적절한 빔 크기를 가지고 주사될 수 있도록 하는 집속광학계(130)가 더 배치될 수 있다.

상기 스캐닝부(140)는 레이저빔(L)을 부주사방향(화상부(150)의 상하방향)으로 주사하는 부주사스캐너(141)와 주주사방향(화상부(150)의 좌우방향)으로 주사하는 주주사스캐너(142)를 포함한다. 상기 부주사스캐너(141) 및 주주사스캐너(142)의 위치는 서로 바뀔 수 있다.

상기 스캐닝부(140)는 회동 가능한 거울을 가진 마이크로 스캐너를 적어도 하나 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 마이크로 스캐너의 일 예로 1축 구동 마이크로 스캐너가 도 2에 도시되어 있다.

도 2는 도 1에 개시된 스캐닝부의 일예인 1축 구동 마이크로 스캐너를 도시한 사시도이다.

도 2를 참조하면, 마이크로스캐너는 기판(141)과, 상기 기판(141) 위에 마련된 고정 콤전극(142) 및 지지구조물(143)과, 상기 지지구조물(143)에 의해 현가되어 있는 스테이지(144)와, 상기 스테이지(144)의 일면에 마련되며 상기 고정 콤전극(142)과 상호 교번적으로 배치되는 이동 콤전극(145)을 포함한다. 상기 스테이지(144)의 타면에는 광을 반사하는 거울(146)이 마련되어 있다. 이러한 마이크로 스캐너는 빗살 모양의 콤전극 구조에 의한 정전효과를 이용하여 구동될 수 있다. 이러한 1축 구동 마이크로스캐너는 쌍으로 마련되어 그 중 하나는 주주사스캐너(141)가 되고 나머지 하나는 부주사스캐너(142)가 된다.

또한, 상기 스캐닝부(140)는 2축 구동 마이크로 스캐너를 채용하여 주 주사방향의 주사와 부 주사방향의 주사를 하나의 소자로써 동시에 수행할 수도 있다. 이러한 2축 구동을 위해서는 스테이지의 현가 구조가 2중으로 되며, 각 축마다 콤전극 구조가 형성되어 있다.

도 3은 도 1에 도시된 화상부와 필터플레이트의 구성 및 기능을 설명하기 위한 도면이다.

상기 화상부(150)는 도 3에 도시된 바와 같이 형광층(151), 빔차단필 터(152), 빔통과필터(153) 및 반사방지층(154)을 포함한다.

상기 형광층(151)은 레이저빔(L)을 조사받으면 백색광을 발광하는 것으로, 상기 광원(101)에 대응하여 백색형광층 또는 옐로우형광층이 선택적으로 적용될 수 있다. 즉, 상기 광원(101)이 자외선레이저빔을 방출하는 경우에는 상기 형광층(151)은 백색형광층이 적용되고, 상기 광원(101)이 블루레이저빔을 방출하는 경우에는 상기 형광층(151)은 옐로우형광층이 적용된다.

한편, 상기 형광층(151)은 적색(R),녹색(G) 및 청색(B)의 형광체를 적적히 조합하여 백색을 구현할 수 도 있다.

상기 빔통과필터(152)는 상기 형광층(151)의 레이저빔 입사면(151a)쪽에 배치되어, 상기 레이저빔(L)의 특정 파장대만을 통과시키는 역할을 한다. 즉, 상기 빔통과필터(152)는 상기 형광층(151)의 광흡수 영역에 해당되는 파장대의 레이저빔(L)만을 통과시켜, 상기 형광층(151)을 여기시키지 않는 불필요한 파장대의 레이저빔(L)을 차단하는 것이다.

이는 상기 형광층(151)은 일정 파장대의 레이저빔에 의한 광루미네선스를 이용하여 백색광을 발광하는데, 물질이 빛, 전기 또는 방사선 등의 에너지를 흡수하여 에너지 준위가 높은 여기상태가 된 후 에너지 준위가 낮은 바닥상태로 되돌아 갈 때 에너지를 방출하게 되므로, 상기 형광층(151)이 여기되기 위해서는 특정파장대의 레이저빔만을 흡수할 필요가 있는 것이다. 이러한 역할을 상기 빔통과필터(152)가 한다.

상기 빔차단필터(153)는 상기 형광층(151)의 이면(151b)에 배치되어, 상기 형광층(151)을 관통하는 레이저빔(L)을 차단하고, 상기 형광층(151)으로부터 방출되는 여기광만을 통과시킨다.

상기 반사방지층(154)은 상기 빔차단필터(153)에 접촉하도록 배치되어, 외부에서 상기 화상부(151)로 들어오는 빛의 반사를 방지한다.

상기 필터플레이트(160)는 상기 화상부(150)의 전면(F)에 레이저빔(L)이 입사되는 쪽에 상기 화상부(150)로부터 소정간격 이격되도록 배치되어, 상기 광원(101)으로부터 출사된 레이저빔(L)은 통과시키고 상기 화상부(150)로부터 여기된 백색광(WL)을 후면(B)쪽으로 반사한다.

상기 형광층(151)에서 여기된 백색광(WL)은 사방으로 퍼져 나가기 때문에, 상기 화상부(150)의 전면(F)으로 방출된 백색광(WL)은 원하는 목적으로 사용할 수 없으므로, 이 백색광(WL)을 상기 화상부(150)의 후면(B)으로 반사시킴으로써 백색광(WL)의 효율을 높이기 위해서이다.

상기와 같이 구성되는 레이저 백색발광장치의 동작을 개략하게 설명한다.

상기 광원(101)으로부터 출사된 레이저빔(L)은 상기 콜리메이팅 광학계(110)을 지나면서 평행광으로 되고, 상기 광경로변환부(120)의 반사미러(121)(122)를 통과하면서 그 진행방향이 상기 스캐닝부(140)로 꺽이게 된다. 상기 광경로변환부(120)를 통과한 레이저빔(L)은 상기 집속광학계(130)를 통과하면서 적절한 크기의 빔으로 되어 상기 스캐닝부(140)에 입사된다.

상기 스캐닝부(140)에 입사된 레이저빔(L)은 상기 부주사스캐닝부(141)에 의하여 상기 화상부(150)에 상하방향으로 주사되고, 상기 주주사스캐닝부(142)에 의 하여 상기 화상부(150)에 좌우방향으로 주사된다.

상기 화상부(150)에 주사된 레이저빔(L)은 상기 형광층(151)에 부딪히게 되어, 상기 형광층(151)으로부터 백색광(WL)이 방출되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 백색발광장치는 스캐닝부를 이용함으로써 하나의 광원으로부터 출사된 레이저빔을 이용하여 대화면에 백색광을 조명할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims

레이저빔을 방출하는 광원;

상기 광원으로부터 방출된 레이저빔을 주사하는 스캐닝부;

상기 스캐닝부에서 주사된 레이저빔에 의하여 백색광을 여기시키도록 형광층가 마련되어 있는 화상부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 백색발광장치.
제 1항에 있어서,

상기 스캐닝부와 화상부의 사이에 배치되어, 상기 광원으로부터 방출된 레이저빔은 통과시키고, 상기 화상부로부터 발광되는 백색광을 반사하는 필터플레이트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 백색발광장치.
제 1항에 있어서,

상기 광원은 자외선 레이저빔을 방출하고, 이에 대응하여 상기 화상부에는 백색형광층 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 백색발광장치.
제 1항에 있어서,

상기 광원은 블루 레이저빔을 방출하고, 이에 대응하여 상기 화상부에는 옐로우형광층이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 백색발광장치.
제 1항에 있어서,

상기 스캐닝부는 회동 가능한 거울을 가진 적어도 하나의 마이크로 스캐너를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 백색발광장치.
제 1항에 있어서,

상기 광원과 스캐닝부의 사이에 마련되어, 상기 광원으로부터 방출된 레이저빔이 상기 스캐닝부에 조사되도록 광경로를 변환시키는 광경로변환부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 백색발광장치.
제 1항에 있어서,

상기 레이저빔을 집광하여 상기 화상부에 초점이 맺도록 하는 집속 광학계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 장치.