KR20090085134A - 프로젝션 디스플레이 디바이스 및 이미지 광 생성 시스템 - Google Patents

Abstract

조명 모듈(100; 200; 301), 및 상기 조명 모듈(301)로부터의 광을 프로젝션 스크린(305) 상으로 프로젝팅하기 위한 적어도 하나의 프로젝션 렌즈(304)를 포함하는 프로젝션 디스플레이 디바이스가 제공된다. 조명 모듈(100)은, 각각이 발광 다이오드(113, 114) 및 이 앞에 배치된 시준 퍼늘(130, 140)을 포함하는 적어도 두 개의 라이팅 유닛들(103, 104)을 포함한다. 두 퍼늘들의 출력 영역들(130, 140)은 적어도 부분적으로 겹친다. 따라서, 광 시준 및 혼합이 동일한 구조체 내에서 가능하여, 에텐듀 보존 조명 모듈을 산출한다.

에텐듀, 시준기, 시준 퍼늘, 발광 다이오드, 다이크로익 필터, 인티그레이팅 터널

Description

프로젝션 디스플레이 디바이스 및 이미지 광 생성 시스템{PROJECTION DISPLAY WITH LED-BASED ILLUMINATION MODULE}

본 발명은 프로젝션 디스플레이 디바이스(projection display device)에 관한 것으로, 이는 조명 모듈(illumination module), 및 조명 모듈로부터의 광을 프로젝션 스크린 상으로 프로젝팅하기 위한 적어도 하나의 이미지 프로젝션 렌즈를 포함한다. 본 발명은 또한 프로젝션 디스플레이 디바이스에서 이용하기 위한 이미지 광 생성 시스템(image light generating system)에 관한 것이다.

프로젝션 디스플레이 디바이스들은 프로젝션 스크린 상에 이미지를 프로젝팅하는 디스플레이 장치들이다. 예를 들면, 프로젝션 디스플레이 디바이스들의 예들은, 리어 프로젝션 텔레비젼 세트들(rear-projection television sets) 및 컴퓨터 이미지 프로젝터들(computer image projectors)을 포함한다.

일반적으로, 프로젝션 디스플레이 디바이스는, 하나 이상의 이미지 형성 디바이스들을 조명하는 광원을 포함한다. 광원으로부터의 조명 광은 이미지 형성 디바이스로부터 반사되거나 혹은 이미지 형성 디바이스를 통해 투과되고, 이 반사되거나 혹은 투과된 조명 광은, 일반적으로 프로젝션 렌즈들의 시스템을 통해 스크린 상에 프로젝팅된다.

이미지 형성 디바이스들의 예들은, LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 패널과 같은 투과 및 반사 LCD 패널들, 및 미국 텍사스주 플레이노 소재의 Texas Instruments에 의해 공급되는 DLP™으로 일반적으로 알려진 패널들과 같은 디지털 마이크로 미러(digital micro-mirror) 패널들을 포함한다.

현재, UHP(Ultra High Performance) 램프들이 프로젝션 디스플레이 디바이스들 내의 광원으로서 통상적으로 이용된다.

그러나, 발광 다이오드(LED) 분야에서의 최근의 진보에 의해 LED들의 밝기가 증가되었으며, 앞으로, LED들로부터의 밝기는 더욱 증가할 것으로 예상되는데, 이에 따라 LED 기반 프로젝션 디스플레이 디바이스들이, UHP 기반 프로젝션 디스플레이 디바이스들에 대한 매력적인 대안이 된다.

이미지 형성 디바이스를 조명하는 광의 최종 밝기는 디스플레이 디바이스의 루멘(lumen) 출력을 결정하고, 이미지 형성 디바이스를 조명하는 광의 최종 밝기는 조명광의 에텐듀(etendue)에 따라 달라지며; 광원 출력 전력이 일정한 경우, 에텐듀가 증가되면, 생성되는 광은 덜 밝게 된다(즉, 이미지 형성 디바이스를 조명하는 단위 영역 당 광 전력이 더 적다).

따라서, 광원의 광속 밀도(optical flux density)가 보존되는 것이 중요하다.

광학 시스템의 에텐듀 ε는 수학식 ε=A*Ω에 의해 산출되는데, 여기에서 A는 방사체(emitter) 또는 수광기(receiver)의 영역이고, Ω은 방사 또는 수광의 (스테라디안(steradians)의) 입체각(solid angle)이다.

밝기(B)는, 영역(A) 및 입체각(Ω)의 단위 당 방사된 루멘의 양(Φ)으로 정의된다:

LED 기반 프로젝션 디스플레이 디바이스는 US 2006/0139580 A1에 개시되는데, 여기에서 광원은, LED들로부터의 광을 실질적으로 텔레센트릭(telecentric) 조명 빔으로 변환하는 집광 시스템(light-collecting system)으로 광을 방사하는 복수의 발광 다이오드들을 포함한다.

LED들은 일반적으로 (램버시안 반구 방사(Lambertian half sphere emission)와 같은) 큰 입체각으로 광을 방사한다. 따라서, LED들에 의해 방사된 광을 가능한 많이 수집하기 위해, 일반적으로 나란히 있는 렌즈들 또는 시준 퍼늘들(collimating funnels)로 구성되는 집광 시스템이, 각각의 발광 다이오드들의 앞에 배치된다. 그러나, 이것으로 인해, 인티그레이팅 터널(integrating tunnel)의 단면적이 발광 다이오드들의 결합된 영역보다 실질적으로 더 커지게 된다.

따라서, 에텐듀는 발광 다이오드들에서 인티그레이팅 터널까지 많이 증가된다.

또한, 인티그레이팅 터널을 빠져나가는 빔이, 실질적으로 균일한 밝기 단면 프로파일(brightness cross-sectional profile)을 갖도록 하기 위해서는, 이 터널의 길이는 매우 긴 길이어야 하는데, 이로 인해 소형 프로젝션 디스플레이 디바이스를 제조할 수 있는 가능성이 제한된다.

이 문제점을 적어도 부분적으로 극복하고 인티그레이팅 터널에 대한 필요성을 제거한 LED 기반 프로젝션 디스플레이 디바이스를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

본 발명의 또 다른 목적은 에텐듀-보존 광원을 갖는 LED 기반 프로젝션 디스플레이 디바이스를 제공하는 것이다.

이들 및 또 다른 목적들은 첨부된 특허청구범위들에 따른 프로젝션 디스플레이 디바이스에 의해 적어도 부분적으로 충족된다.

본 발명자들은, 적어도 일부분이 서로의 내부에 배치되고, 선택적으로 투과하고 반사하는 측벽들을 갖는 몇몇의 개별적인 시준기들(separate collimators)의 지능적인 배치에 기초한 광 시준 및 혼합 구조체가, 본질적으로 광원의 에텐듀를 증가시키지 않고, 발광 다이오드들로부터의 광을 시준하고, 개별적인 발광 다이오드들로부터의 광을 본질적으로 균질하게 혼합하는 데에 이용될 수 있다는 점을 발견했다.

따라서, 제1 양태에서, 본 발명은, 조명 모듈, 및 상기 조명 모듈로부터의 광을 프로젝션 스크린 상으로 프로젝팅하기 위한 적어도 하나의 프로젝션 렌즈를 포함하는 프로젝션 디스플레이 디바이스에 관한 것이다.

조명 모듈은, 각각이 대응하는 발광 다이오드의 앞에 배치된 시준 퍼늘을 포함하는 적어도 두 개의 라이팅 유닛들(lighting units)을 포함한다.

각 시준 퍼늘은, 상기 대응하는 발광 다이오드를 향해 배치된 입력 영역, 상기 입력 영역보다 더 큰 출력 영역, 및 상기 입력 영역 및 상기 출력 영역을 연결하는 측벽들을 포함한다.

각 시준 퍼늘의 측벽들은 대응하는 발광 다이오드로부터의 광에 대해서는 반사한다.

각 시준 퍼늘들의 출력 영역은, 상기 적어도 두 개의 시준 퍼늘들 중 적어도 하나의 다른 시준 퍼늘의 출력 영역과 적어도 부분적으로 겹친다.

상기 적어도 두 개의 시준 퍼늘들 중 하나의 다른 시준 퍼늘의 입력 영역과 출력 사이의 광 경로 내에 위치한, 각각의 시준 퍼늘들의 측벽들의 일부는, 상기 하나의 다른 시준 퍼늘에 대응하는 발광 다이오드로부터의 광에 대해서는 투과한다.

발광 다이오드들 각각으로부터의 광은, 개별적이며, 대응하는 시준 퍼늘에 의해 시준될 수 있다. 개별적인 시준 퍼늘들을 부분적으로 서로의 내부에 배치할 수 있는 가능성에 기인하여, 총 출력 영역은, 퍼늘들의 수가 곱해진 각 시준 퍼늘들의 출력 면적보다 더 적다. 따라서, 총 출력 영역(A)을 작게 유지할 수 있기 때문에, 조명 모듈을 빠져나가는 광의 밝기(B)는 높을 것이다.

또한, 개별적인 퍼늘들의 출력 영역들을 적어도 부분적으로 겹치는 것에 의하여, 양호한 광 혼합이 조명 모듈에서 일어날 것이다.

본 발명에서 이용된 조명 모듈에서, 이에 따라 발광 다이오드들로부터의 광은, 종래 기술에서의 경우와 같이, 한 구조체에서 광을 시준하고, 그 후 다음의 구조체에서 광을 혼합하는(또는 반대로 혼합하고 시준하는) 대신에, 동일한 구조체에서 시준되고 혼합되는 양쪽 모두가 행해진다. 이것은 본 발명의 프로젝션 디스플레이 장치의 설계를 확실히 간단하게 하고, 인티그레이팅 터널에 대한 필요성이 감소되거나 혹은 심지어는 제거된다.

바람직한 실시예들에서, 본 발명의 프로젝션 디스플레이 디바이스는, 상기 조명 모듈과, 상기 조명 모듈에 의해 조명될 상기 적어도 하나의 프로젝션 렌즈 사이의 빔 경로 내에 배치되는 이미지 형성 디바이스를 더 포함한다. 이미지 형성 디바이스는, 상기 프로젝션 렌즈에 의해 프로젝팅될 이미지 광을 형성하기 위해 상기 조명 모듈로부터의 광을 공간적으로 변조한다.

이미지 형성 디바이스는 반사 또는 투과 이미지 형성 디바이스일 수 있다. 이미지 형성 디바이스는, 이미지 형성 디바이스를 조명하는 광의 일부분들을 선택적으로 반사하거나 투과하여, 선택적으로 반사되거나 또는 투과된 광의 일부분들(즉, 이미지 광)이, 프로젝팅될 수 있는 이미지를 나타내게 한다.

본 발명의 실시예들에서, 조명 모듈은 적어도 세 개, 예를 들면, 적어도 네 개의 라이팅 유닛들을 포함할 수 있다.

세 개의 라이팅 유닛들을 포함하는 조명 모듈에서, RGB(red-green-blue)와 같은 백색 광 방사 조명 모듈을 얻을 수 있다. 네 개의 라이팅 유닛들을 포함하는 조명 모듈에서, RGBA(red-green-blue-amber)를 얻을 수 있다. 이러한 조명 모듈들은 넓은 색 다양성(colar variability)의 광을 생성할 수 있다.

본 발명의 실시예들에서, 하나의 다른 라이팅 유닛의 시준 퍼늘 내에 위치한, 시준 퍼늘의 측벽들의 일부분들은, 상기 다른 라이팅 유닛의 발광 다이오드로부터의 광에 대해서는 투과하는 다이크로익 필터(dichroic filter)를 구비한다.

선택적인 투과 및 반사를 다루기 위해 필터들을 배치할 수 있는 가능성은, 필터들이 시준기의 측벽들을 형성하는 임의의 재료 상에 배치될 수 있거나, 혹은 시준기의 측벽들을 형성하는 재료의 구성 요소가 될 수도 있기 때문에, 시준 구조체(collimating structure)를 설계하는 것에 있어서 자유를 준다.

선택적인 반사 및 선택적인 투과를 얻기 위해, 측벽들의 일부분들은, 바람직한 특성들을 갖는 필터 재료를 가지거나, 이 재료로 일반적으로 코팅되거나, 또는 이 재료로 이루어진다.

본 발명의 실시예들에서, 상기 다이크로익 필터는, 서로 다른 굴절률(refractive index)을 갖는 두 개 이상의 재료들의 교대층들(alternating layers)을 포함할 수 있다.

간섭 스택들(interference stacks)에 기초하는 이러한 필터들은 선택적 투과 및 선택적 반사 필터들로서 매우 적합한데, 그 이유는, 그들이 서로 다른 파장들의 광을 선택적으로 반사 및 투과하도록 용이하게 적응될 수 있고, 관심 파장들에 대해서는 매우 적게 흡수하기 때문이다.

본 발명의 실시예들에서, 상기 시준 퍼늘들 각각의 출력 영역은, 상기 시준 퍼늘들 중 적어도 하나의 다른 시준 퍼늘의 출력 영역과 본질적으로 완전하게 겹친다.

시준기들의 출력 영역들이 완전히 겹칠 때, 광원으로부터의 모든 광은, 광을 생성하는 라이팅 유닛의 발광 다이오드들에 무관하게, 동일한 영역을 통해 시준 구조체를 빠져나갈 것이다. 따라서, 광의 형태, 방향 및 강도 단면은 라이팅 유닛의 모든 발광 다이오드들에 대해 본질적으로 동일할 것이다. 이것은 매우 양호한 색 혼합을 제공한다.

본 발명의 실시예들에서, 광 인티그레이팅 옵틱스(light integrating optics)가 상기 조명 모듈과 상기 적어도 하나의 프로젝션 렌즈 사이의 빔 경로 내에 배치될 수 있다. 응용가능한 경우, 광 인티그레이팅 옵틱스는 상기 조명 모듈과 이미지 형성 디바이스 사이의 빔 경로 내에 배치된다.

필요하다면, 인티그레이팅 옵틱스는, 강도 및 색 분포가 조명 모듈로부터의 광 빔(light beam)의 단면 상에서 본질적으로 균질하게 되도록, 조명 모듈로부터의 광을 더욱 인티그레이팅하는 데에 이용될 수 있다.

예를 들면, 광 인티그레이팅 옵틱스는 파리 눈 인티그레이터(fly-eye integrator)를 포함할 수 있다.

이러한 것이 존재하는 경우에, 파리 눈 인티그레이터는, 조명 모듈로부터의 광 빔의 단면의 임의의 특정한 일부분으로부터의 광을, 본질적으로 전체 프로젝션 렌즈들 또는 이미지 형성 디바이스 상으로 프로젝팅하는 데에 이용될 수 있어서, 프로젝션 렌즈 또는 이미지 형성 디바이스의 조명을 매우 균질하게 해준다.

본 발명의 실시예들에서, 광 인티그레이팅 옵틱스는 조명 모듈 상에 배치된 인티그레이팅 터널을 포함할 수 있다.

조명 모듈 상에 직접 배치된 인티그레이팅 터널은, 매우 콤팩트한 구조로부터 매우 균질한 강도 및 색 분포를 발생시킬 것이다.

제2 양태에서는, 본 발명은 또한, 프로젝션 디스플레이 디바이스에 대한 이미지 광 생성 시스템에 관한 것으로서, 이것은 본 명세서 내에 정의된 바와 같은 조명 모듈, 및 상기 조명 모듈에 의해 조명되며, 이미지 광을 형성하기 위해 상기 조명 모듈로부터의 광을 공간적으로 변조하도록 배치되는 이미지 형성 디바이스를 포함한다.

도 1a는 본 발명의 프로젝션 디스플레이 디바이스에서 이용되는 조명 모듈의 실시예를 나타낸 도면.

도 1b는 본 발명의 프로젝션 디스플레이 디바이스에서 이용되는 조명 모듈의 다른 실시예를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 프로젝션 디스플레이 디바이스에서 이용되는 조명 모듈의 또 다른 실시예를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이 디바이스의 실시예를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이 디바이스의 다른 실시예를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이 디바이스의 또 다른 실시예를 나타낸 도면.

본 발명의 본 양태 및 그 밖의 다른 양태들은, 본 발명의 현재의 바람직한 실시예를 나타내는 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세히 설명될 것이다.

한 양태에서는, 본 발명은 프로젝션 디스플레이 디바이스에 관한 것으로서, 이것은 조명 모듈, 및 조명 모듈로부터의 광을 프로젝션 스크린 상으로 프로젝팅하기 위한 적어도 하나의 프로젝션 렌즈를 포함한다. 일반적으로, 프로젝션 디스플레이 디바이스는 또한, 조명 모듈과 적어도 하나의 프로젝션 렌즈 사이의 빔 경로 내에 배치된 이미지 형성 디바이스를 포함한다.

또 다른 양태에서는, 본 발명은 프로젝션 디스플레이 디바이스에 대한 이미지 형성 시스템에 관한 것이다. 이러한 이미지 형성 시스템은 조명 모듈, 및 조명 모듈로부터의 광에 의해 조명되며, 조명 광을 이미지 광(이는, 그 후 프로젝션 스크린 상으로 프로젝팅 될 수 있음)으로 공간적으로 변조하도록 배치되는 이미지 형성 디바이스를 포함한다.

따라서, 조명 시스템 및 이미지 형성 디바이스에 관한 본원의 어떤 설명도, 프로젝션 디스플레이 디바이스 및 이미지 광 생성 시스템 양쪽 모두에 적용된다.

일반적인 프로젝션 디스플레이 디바이스에서, 하나 이상의 광원으로부터의 조명 광은 하나 이상의 이미지 형성 디바이스 상에 입사(즉, 조명)한다. 그 후에, 이미지 형성 디바이스로부터의 광은 프로젝션 스크린 상에 프로젝팅된다. 이미지 형성 디바이스는 투과 디바이스일 수 있는데, 이 경우 이미지 형성 디바이스를 통해 투과된 광은 프로젝션 스크린 상에 프로젝팅되며, 또는 대안적으로, 이미지 형성 디바이스는 반사 이미지 형성 디바이스일 수 있는데, 이 경우 이 디바이스 상에서 반사된 광은 프로젝션 스크린 상으로 프로젝팅된다.

이미지 형성 디바이스로부터의 광은 일반적으로, 이미지 형성 디바이스와 프로젝션 스크린 사이에 배치된 프로젝션 옵틱스(projection optics), 예를 들면, 렌즈 시스템들에 의해 프로젝팅(포커싱 및 다이렉팅(focused and directed))된다.

광학 엘리먼트들, 예를 들면 릴레이 렌즈 시스템들(relay lens systems), 광 인티그레이터들 등은, 이미지 형성 디바이스를 적절하게 조명하기 위해 조명 모듈과 이미지 형성 디바이스 사이의 빔 경로 내에 배치될 수 있다.

반사형의 이미지 형성 디바이스들은, LCoS(liquid crystal on silicon)와 같은 LCD 종류, 또는 DLP™와 같은 DMD(digital micro-mirror device) 종류뿐만 아니라 본 기술분야에 통상의 지식을 가진 자들에게 공지된 임의의 다른 종류도 포함하지만, 이것에 제한되지 않으며, 여기에서 디바이스에 의해 선택적으로 반사된 광이 이미지 광을 구성한다.

투과형의 이미지 형성 디바이스들은, 투과 액정 셀(liquid crystal cell)을 포함하나, 이것에 제한되지 않으며, 여기에서 디바이스를 통해 선택적으로 투과된 광이 이미지 광을 구성한다.

하기의 설명은 LCD 및 DMD 종류의 이미지 형성 디바이스들을 다루지만, 본 발명의 범주를 이들 두 종류의 이미지 형성 디바이스들에만 제한하지 않으며, 본원에서 설명된 조명 모듈은, 프로젝션 시스템에 의해 프로젝팅되는 이미지를 형성하기 위한 다른 종류들의 디바이스들에서도 이용될 수 있다.

조명 모듈에 대하여, 각각이 발광 다이오드 및 시준 퍼늘을 포함하는 두 개의 라이팅 유닛들을 포함하는 간략화된 실시예를 나타내는 도 1a을 참조하여 이제 상세히 설명될 것이다.

본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자들에 의해 실현되고, 조명 모듈의 바람직한 실시예들에서 이하에 설명되는 바와 같이, 조명 모듈은, 세 개 이상의 발광 다이오드들 및 세 개 이상의 시준기들, 예를 들면, 세 개, 네 개 또는 다섯 개의 발광 다이오드들 및 시준기들에 매우 잘 적응될 수 있다.

본 발명의 프로젝션 디스플레이 디바이스 혹은 이미지 생성 시스템에서 이용하기에 적합한 조명 모듈(100)은 제1 라이팅 유닛(103) 및 제2 라이팅 유닛(104)을 포함한다.

각각의 라이팅 유닛들(103, 104)은, 대응하는 발광 다이오드(113, 114)의 앞에 배치된 시준 퍼늘(130, 140)을 포함한다.

본원에서 사용되는 용어 "앞에" 및 "뒤에"는, 본 발명의 디스플레이 디바이스를 통해 광의 주요 방향으로 카운팅되는(counted) 또 다른 물체에 대한 상대적인 하나의 물체의 위치를 설명하기 위한 관련 용어들인데, 여기에서, 광의 주요 방향은, 광원들로부터, 광원들로부터의 광이 결국 조명하는 프로젝션 스크린까지이다.

광원들은, 서로 다른 파장 스펙트럼들의 광, 즉, 다른 색 또는 색온도들의 광을 방사하는 복수의 발광 다이오드들(113, 114)에 의해 구성된다.

제1 발광 다이오드(113)는 제1 파장 스펙트럼(예를 들면, 제1 색)의 광을 방사하고, 제2 발광 다이오드(114)는 제2 파장 스펙트럼(예를 들면, 제2 색)의 광을 방사한다.

발광 다이오드들(113, 114)은 일반적으로 (도시되지 않은)기판 상에 나란히 배치되고, 본질적으로 동일한 일반적 방향으로, 기판의 법선 방향을 따르는 평균 방향을 갖는 광을 방사한다.

복수의 발광 다이오드들은 일반적으로, 조명 모듈(100)에서, 제1 발광 다이오드(113)로부터의 광의 강도가, 제2 발광 다이오드(114)로부터의 강도로부터 독립적으로 제어될 수 있도록 독립적으로 어드레스 가능하다.

본원에서 사용되는 "발광 다이오드들"은, 동작 모드에서 자외선에서 적외선까지의 임의의 파장 또는 파장 간격의 광을 방사하는 유기물 기반 LED들, 폴리머 기반 LED들, 및 무기물 기반 LED들을 비롯한 모든 서로 다른 종류의 발광 다이오드들(LED들)에 관한 것이다. 본 출원의 문맥에서, 발광 다이오드들은 또한 레이져 다이오드들, 즉, 레이져 광을 방사하는 발광 다이오드들을 포함하도록 취해진다.

각각의 발광 다이오드들(113, 114)의 앞에는, 대응하는 발광 다이오드(113, 114)에 의해 방사된 광의 적어도 일부를 수광하고, 수광된 광을 시준하도록 적응된 광 시준 퍼늘(130, 140)이 배치된다.

본원에서 사용되는 용어들 "시준기" 및 "시준 퍼늘"은, 전자기(EM : electromagnetic) 방사, 예를 들면, UV와 IR 사이의 광을 수광하고, 수광된 EM-방사의 각도 분산 각(angular spread angle)을 감소시킬 수 있는 광학 소자들을 칭한다.

각각의 시준 퍼늘들(130, 140)은, 수광 영역(131, 141) 및 출력 영역(132, 142), 및 각각의 출력 영역과 수광 영역을 연결하는 측벽들(133, 143)을 가진다. 출력 영역(132, 142)은 각각의 수광 영역(131, 141)보다 더 크다.

측벽들(133, 143)은 일반적으로 수광 영역(131, 141)에서 출력 영역(132, 142)까지 바깥쪽으로 향하여 끝이 뾰족해진다. 따라서 각각의 시준기(130, 140)는 퍼늘 형태가 된다.

제1 시준 퍼늘(130)은, 제1 라이팅 유닛을 형성하기 위해 제1 발광 다이오드(113)의 앞에 배치된다. 제1 시준 퍼늘(130)의 측벽들(133)은 제1 발광 다이오드(113)로부터의 광에 대해서는 반사한다. 따라서, 제1 발광 다이오드로부터의 광은 제1 시준 퍼늘에서 시준될 것이다.

제2 시준 퍼늘(140)은 제2 발광 다이오드(114)의 앞에 배치된다. 제2 시준 퍼늘의 측벽들(143)은 제2 발광 다이오드(114)로부터의 광에 대해서는 반사한다. 따라서, 제2 발광 다이오드로부터의 광은 제2 시준 퍼늘에서 시준될 것이다.

제1 시준 퍼늘(130)의 출력 영역(132)은 제2 시준 퍼늘(140)의 출력 영역(142)과 겹친다.

따라서, 제1 시준 퍼늘(130)의 측벽들(133)의 일부분(135)은 제2 시준기(140) 내에, 즉, 제2 시준 퍼늘(140)의 수광 영역(141)과 출력 영역(142) 사이의 광 경로 내에 위치하고, 그 결과, 제2 시준 퍼늘(140)의 측벽들(143)의 일부분(145)은 제1 시준 퍼늘(130) 내에 위치한다.

제2 시준 퍼늘(140) 내에, 특히 수광 영역(141)과 출력 영역(142) 사이의 빔 경로 내에 위치한 제1 시준 퍼늘(130)의 측벽들(133)의 일부분(135)은, 제1 발광 다이오드(113)로부터의 광을 반사하는 동안, 즉, 제1 파장 스펙트럼의 광을 반사하는 동안에, 제2 발광 다이오드(114)로부터의 광을 투과하도록, 즉, 제2 파장 스펙 트럼의 광을 투과하도록 배치된다.

유사한 방법으로, 제1 시준 퍼늘(130) 내에, 특히 수광 영역(131)과 출력 영역(132) 사이의 빔 경로 내에 위치한 제2 시준 퍼늘(140)의 측벽들(143)의 일부분(145)은, 제2 발광 다이오드(114)로부터의 광을 반사하는 동안, 즉, 제2 파장 스펙트럼의 광을 반사하는 동안에, 제1 발광 다이오드(113)로부터의 광을 투과하도록, 즉, 제1 파장 스펙트럼의 광을 투과하도록 배치된다.

그 결과로서, 제1 발광 다이오드(113)로부터의 광은, 제1 시준 퍼늘(130)이 제2 시준 퍼늘(140) 내에 부분적으로 위치하고, 그 반대의 경우로 위치하더라도, 제2 발광 다이오드(114)의 광으로부터 본질적으로 독립적으로 시준될 것이다.

일부분들(135 및 145)의 선택적으로 투과하고 반사하는 특성들은, 다른 색의 광을 투과하는 동안에 하나의 색의 광을 반사하는 필터들을 갖는 측벽들의 그런 일부분들을 제공하는 것에 의해 달성될 수 있다.

하나의 파장 스펙트럼에 대해서는 투과하고, 또 다른 파장 스펙트럼에 대해서는 반사하는 필터들은, 예를 들면, 집합적 용어 다이크로익 필터들(dichroic filters)로 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자들에게 공지되어 있다. 본원에서 사용되는 용어 "다이크로익 필터"는, 하나 이상의 파장 또는 파장 범위의 전자기 방사를 반사하고, 다른 파장들 또는 파장 범위들의 방사는 투과하는 필터와 관련된다.

다이크로익 필터는, 고역 통과(high-pass), 저역 통과(low-pass), 대역 통과(band-pass) 또는 대역 차단(band rejection) 종류일 수 있다.

본 발명에서 이용하기 위한 다이크로익 필터들의 바람직한 예들은, 소위 간섭 스택들(interference stacks)을 포함한다. 간섭 스택은, 다른 굴절률 및/또는 두께를 갖는 재료의 교대층들을 포함하는 다층 스택이다.

간섭 스택의 하나의 예는, Ta₂O₅ 및 SiO₂의 교대층들을 포함하는데, 여기에서 각 층의 두께는 일반적으로, 굴절률에 의해 나뉘어진 공기 중의 파장의 4분의 1과 대략 동일하며, 여기에서 공기 중의 파장은 다이크로익 필터가 반사하는 광의 주요 파장과 동일하다.

본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자들에게 공지되고, 본 발명에서 이용하기에 적합한 다이크로익 필터들의 다른 예들은, 콜레스테릭 액정들(cholesteric liquid crystals), 소위 광 결정들(photonic crystals), 또는 홀로그래픽 층들(holographic layers)에 기초한 필터들이다.

또한, 다이크로익 필터들은 이상적이지 않을 수도 있는데, 즉, 필터가 광을 반사하는 파장 범위 내의 광을 100% 반사하지 못하고/못하거나 필터가 광을 투과하는 파장 범위 내의 광을 100% 투과하지 못한다.

따라서, 용어 "제1 파장 스펙트럼의 광에 대해서는 반사하고, 제2 파장 스펙트럼의 광에 대해서는 투과하는 필터"는 "제1 파장 스펙트럼의 광을 적어도 부분적으로 반사하고, 제2 파장 스펙트럼의 광을 적어도 부분적으로 투과하는 필터"로 취해질 것이다.

또한, 이러한 필터는, 제3 파장 스펙트럼들을 투과하는 동안, 두 파장 스펙 트럼들의 광을 반사하도록, 예를 들면, 청색 광을 투과하는 동안에 적색 및 녹색 광을 반사하도록 디자인될 수 있다.

일반적으로, 필터는 측벽들 상의 코팅으로서 배치될 수 있지만, 그 자체가 측벽을 구성할 수도 있다.

적어도 하나의 파장 간격의 광에 대해 반사하는 시준기들의 측벽들은, 자체 지지 벽 엘리먼트들(self supprting wall elements), 즉, 두 고체들 사이의 경계면 또는 고체와 주변 분위기(surrounding atmosphere) 사이의 경계면에 의해 구성된다.

본 발명에서 이용하기 위한 라이팅 모듈들의 바람직한 실시예들에서, 광원은 많은 다른 색들의 광을 생성할 수 있다. 따라서, 광원이, 세 개 이상의 색들의 광을 방사하는 세 개 이상의 발광 다이오드들을 포함하는 것은 바람직하다. 이러한 라이팅 유닛들의 예들은, 예를 들면, 적색, 녹색 및 청색 광 및 그것의 임의의 조합을 방사할 수 있는 3색 라이팅 유닛들, 예를 들면, 적색, 녹색, 청색 및 호박색 광 및 그것의 임의의 조합을 방사할 수 있는 4색 라이팅 유닛들, 및, 예를 들면, 적색, 노랑색, 녹색, 청록색 및 청색 광 및 그것의 임의의 조합을 방사할 수 있는 5색 라이팅 유닛들을 포함한다.

상기 조명 모듈의 실시예는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 세 개 이상의 라이팅 유닛들을 포함하도록 변경될 수 있는데, 여기에서 또한 제3 발광 다이오드(115) 및 제3 시준 퍼늘(150)을 포함하는 제3 라이팅 유닛(105)이 포함된다. 전술한 두 시준 퍼늘들(130 및 140)에서처럼, 제3 시준 퍼늘의 측벽들(153)은, 시준 퍼늘들 중 또 다른 시준 퍼늘 내에 위치한 일부분들(155)이, 다른 시준 퍼늘에 대응하는 발광 다이오드로부터의 광에 대해서 투과하도록 배치된다.

본 발명에서 이용하기 위한 조명 모듈(200)의 바람직한 실시예는 도 2에 도시된다.

조명 모듈(200)은, 2×2 LED 매트릭스 내에 나란히 배치되어 각각이 다른 파장 스펙트럼(즉, 색)의 광을 방사하는, 예를 들면, RGBA(적색, 녹색, 청색, 호박색) LED 칩을 형성하는 네 개의 독립적으로 어드레스 가능한 발광 다이오드들(211, 212, 213 및 214), 및 광원들의 앞에 배치된 시준 구조체를 포함한다.

시준 구조체(220)는, 제1 V 형태 프로파일 표면(230), 및 네 개의 개별적인 교선들(251, 252, 253 및 254)을 형성하도록 제1 V 형태 프로파일 표면(230)과 교차하는 제2 V 형태 프로파일 표면(240)을 포함한다.

각각의 V 형태 프로파일 표면들(230, 240)은, 제1 변(231, 241) 및 제2 변(232, 242), 및 제1 변(231, 241)을 제2 변(232, 242)에 연결하는 모서리(235, 245)를 포함한다.

V 형태 프로파일 표면들(230, 240)의 모서리들(235, 245)은, 광 시준 엘리먼트(220)의 광 수광 면(221)을 향해, 즉, 발광 다이오드들을 향해 배치된다.

제1 프로파일 표면(230)의 제1 변(231)은 제1 발광 다이오드(211) 및 제2 발광 다이오드(212)의 앞에 배치된다. 제1 프로파일 표면(230)의 제2 변(232)은 제3 발광 다이오드(213) 및 제4 발광 다이오드(214)의 앞에 배치된다.

제2 프로파일 표면(240)의 제1 변(241)은 제1 발광 다이오드(211) 및 제3 발 광 다이오드(213)의 앞에 배치된다. 제2 프로파일 표면(240)의 제2 변(242)은 제2 발광 다이오드(212) 및 제4 발광 다이오드(214)의 앞에 배치된다.

또한, 제1 발광 다이오드(211)는, 제1 프로파일 표면(230)의 제1 변(231)과 제2 프로파일 표면(240)의 제1 변(241) 사이의 교선(251)의 뒤에 배치된다. 제2 발광 다이오드(212)는, 제1 프로파일 표면(230)의 제1 변(231)과 제2 프로파일 표면(240)의 제2 변(242) 사이의 교선(252)의 뒤에 배치된다. 제3 발광 다이오드(213)는, 제1 프로파일 표면(230)의 제2 변(232)과 제2 프로파일 표면(240)의 제1 변(241) 사이의 교선(253)의 뒤에 배치된다. 제4 발광 다이오드(214)는, 제1 프로파일 표면(230)의 제2 변(232)과 제2 프로파일 표면(240)의 제2 변(242) 사이의 교선(254)의 뒤에 배치된다.

제1 V 형태 프로파일 표면(230)의 제1 변(231)은, 제1 및 제2 발광 다이오드들(211, 212)에 의해 방사된 광에 대해서는 투과하지만, 제1 및 제2 발광 다이오드들 맞은편의 다이오드들, 즉, 제3 및 제4 발광 다이오드들(213, 214)에 의해 방사된 광에 대해서는 반사한다.

제1 V 형태 프로파일 표면(230)의 제2 변(232)은, 제3 및 제4 발광 다이오드들(213, 214)에 의해 방사된 광에 대해서는 투과하지만, 제3 및 제4 발광 다이오드들 맞은편의 다이오드들, 즉, 제1 및 제2 발광 다이오드들(211, 212)에 의해 방사된 광에 대해서는 반사한다.

제2 V 형태 프로파일 표면(240)의 제1 변(241)은, 제1 및 제3 발광 다이오드들(211, 213)에 의해 방사된 광에 대해서는 투과하지만, 제2 및 제4 발광 다이오드 들(212, 214)에 의해 방사된 광에 대해서는 반사하는 제3 다이크로익 필터를 가진다.

제2 V 형태 프로파일 표면(240)의 제2 변(242)은, 제2 및 제4 발광 다이오드들(212, 214)에 의해 방사된 광에 대해서는 투과하지만, 제1 및 제3 발광 다이오드들(211, 213)에 의해 방사된 광에 대해서는 반사하는 제4 다이크로익 필터를 가진다.

V 형태 프로파일 표면의 변은, 그것의 전체 확장 부분 상에 투과 및 반사에 관한 동일한 특성들을 갖지 못하게 한다. 예를 들면, 변의 다른 영역들에서, 필터는, 투과 및 반사에 관하여 다소 다른 특성들을 갖는 것이 가능하다.

제1 발광 다이오드(211)로부터의 광은, 제1 V 형태 프로파일 표면(230)의 제1 변(231)을 통과할 것이고, 또한 제2 V 형태 프로파일 표면(240)의 제1 변(241)을 통과하지만, 제1 V 형태 프로파일 엘리먼트의 제2 변(232) 및 제2 V 형태 프로파일 엘리먼트(130)의 제2 변(242) 상에서 반사될 것이다. 제1 V 형태 프로파일 엘리먼트의 제2 변(232) 및 제2 V 형태 프로파일 엘리먼트(130)의 제2 변(242)이, 제1 발광 다이오드(211)로부터 멀어지도록 기울게 됨에 따라, 그것의 광은, 시준 구조체(220)의 출력 면(222) 방향으로 그 위에서 반사될 것이고, 따라서 이 발광 다이오드로부터의 광은 시준될 것이다.

재킷(jacket)(260)은 시준 구조체의 수직 측면들을 둘러싸도록 배치된다. 따라서, 본질적으로 이 구조체를 빠져나가는 모든 광은 출력 면(222)을 통해 그렇게 할 것이다. 장치의 광 이용 효율을 더욱 증가시키기 위해, 재킷(260)의 내부 표면들은, 이러한 측벽을 마주친 광이 시준 구조체(220) 내부로 다시 반사되고, 결국 출력 면(222)을 통해 이 구조체를 빠져나가게 하도록 반사하는 것일 수 있다. 이러한 반사하는 내부 표면들은, 가장 높은 효율을 위해 바람직하게는 풀 스펙트럼(full spectrum)을 반사한다.

이에 따라, 제1 발광 다이오드(211)로부터의 광을 시준하기 위한 제1 시준 퍼늘은, 제1 V 형태 프로파일 표면의 제2 변(232), 제2 V 형태 프로파일 표면의 제2 벽(242), 및 재킷(260)의 내부 벽들에 의해 형성되는데, 상기 제1 발광 다이오드(211)와 함께 제1 퍼늘은 제1 라이팅 유닛을 형성한다.

제2 발광 다이오드(212)로부터의 광을 시준하기 위한 제2 시준 퍼늘은, 제1 V 형태 프로파일 표면의 제2 변(232), 제2 V 형태 프로파일 표면의 제1 변(242), 및 재킷(260)의 내부 벽들에 의해 형성되는데, 상기 제2 발광 다이오드(212)와 함께 제2 퍼늘은 제2 라이팅 유닛을 형성한다.

제3 발광 다이오드(213)로부터의 광을 시준하기 위한 제3 시준 퍼늘은, 제1 V 형태 프로파일 표면의 제1 변(231), 제2 V 형태 프로파일 표면의 제2 변(242), 및 재킷(260)의 내부 벽들에 의해 형성되는데, 상기 제3 발광 다이오드(213)와 함께 제3 퍼늘은 제3 라이팅 유닛을 형성한다.

제4 발광 다이오드(214)로부터의 광을 시준하기 위한 제4 시준 퍼늘은, 제1 V 형태 프로파일 표면의 제1 변(231), 제2 V 형태 프로파일 표면의 제1 변(241), 및 재킷(260)의 내부 벽들에 의해 형성되는데, 상기 제4 발광 다이오드(214)와 함께 제4 퍼늘은 제4 라이팅 유닛을 형성한다.

따라서, 네 개의 모든 발광 다이오드들로부터의 광은, 서로로부터 본질적으로 독립적으로 시준될 것이고, 그것의 출력 면(222)을 통해 광 시준 구조체(220)를 빠져나갈 것이다. 네 개의 모든 발광 다이오드들로부터의 광이, 동일한 영역을 통해 시준 구조체를 빠져나가기 때문에, 양호한 색 혼합이 제공된다. 따라서, 시준 및 혼합은 동일한 구조체 내에서 수행된다.

이하에서는, 본 발명의 프로젝션 디스플레이 디바이스가 설명될 것이다. 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자들이 알고 있는 바와 같이, 본 발명에서 정의되고, 전술한 것들에 제한되지 않는 것으로서 임의의 조명 모듈은, 하기에 설명되는 이하의 어떠한 프로젝션 디스플레이 디바이스들에도 이용될 수 있다.

프로젝션 디스플레이 디바이스(300)의 하나의 실시예는 도 3에 도시되고, 이것은, 함께 이미지 광 생성 시스템을 형성하는, 본 명세서에서 정의된 바와 같은 조명 모듈(301), 및 투과 LC(liquid crystal) 기반 이미지 형성 디바이스(302)를 포함한다.

조명 모듈은, 선택적으로 그것을 통해 광이 투과되게 하는 이미지 형성 디바이스(302)를 조명한다.

프로젝션 디스플레이 디바이스(300)는 또한, 조명 모듈(301)로부터의 광 방사를 제어하고, 이미지 형성 디바이스(302)를 통한 광의 투과를 제어하기 위해 하나 이상의 제어 유닛(303)을 포함한다.

디스플레이 디바이스(300)는 또한, 프로젝션 스크린(305)상으로 이미지 형성 디바이스(302)를 통해 투과된 광을 포커싱하기 위한 프로젝션 렌즈 시스템(304)을 포함한다.

프로젝션 디스플레이 디바이스(400)의 또 다른 실시예는 도 4에 도시되며, 이것은, 본 명세서에서 정의된 바와 같은 조명 모듈(401), 및 반사 LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 기반 이미지 형성 디바이스(402)를 포함하는 이미지 광 생성 시스템을 포함한다.

디스플레이 디바이스(400)는 또한 조명 모듈(401)로부터의 광 방사를 제어하고, LCoS 디바이스(402)의 픽셀들의 온 및 오프 상태(on-and-off state)를 제어하기 위해 하나 이상의 제어 유닛(403)을 포함한다.

조명 모듈(401)로부터의 광은, 일련의 릴레이 옵틱스(relay optics)(404) 및 편광 빔 스플리터(Polarized Beam Splitter)(405)를 통해 LCoS 디바이스(402)를 조명한다. 빔 스플리터로부터의 광은 선형적으로 편광되고, 온 상태의 LCoS 디바이스의 픽셀들의 경우, 광은 역 편광(reversed polarization)을 갖는 빔 스플리터(405) 안으로 반사될 것이다. 반사된 광은, 빔 스플리터(405)를 통해 프로젝션 스크린(406)을 향해 프로젝션 렌즈 시스템(407)을 통해 지나간다.

프로젝션 디스플레이 디바이스(500)의 또 다른 실시예는 도 5에 도시되며, 이것은, 본 명세서에서 정의된 바와 같은 조명 모듈(501) 및 반사 DMD(digital micro-mirror) 기반 이미지 형성 디바이스(502)를 포함하는 이미지 광 생성 시스템을 포함한다.

디스플레이 디바이스(500)는 또한 조명 모듈(501)로부터의 광 방사를 제어하고, DMD 디바이스(502)의 픽셀들의 온 및 오프 상태를 제어하기 위한 하나 이상의 제어 유닛(503)을 포함한다.

조명 모듈(501)로부터의 광은, 일련의 릴레이 옵틱스(504) 및 미러들(505)을 통해 DMD 디바이스(502)를 조명한다.

온 상태의 DMD 디바이스의 픽셀들의 경우, 광은, 프로젝션 렌즈 시스템(507)을 통해 프로젝션 스크린(506)을 향해서 반사될 것이다.

또한, 이 실시예에서 도시되어 있지만, 본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이들의 모든 실시예에 적용가능한 것으로서, 광 인티그레이션 옵틱스(light integration optics)(508)가 조명 모듈(501)과 이미지 형성 디바이스(502) 사이의 광 경로 내에 배치될 수 있다. 필요하다면, 광 인티그레이션 옵틱스(508)의 기능은, 본질적으로 전체의 이미지 형성 디바이스가 동일한 강도 및 색 성분의 광으로 조명될 수 있도록, 조명 모듈로부터의 광을 더욱 균질화하는 것이다. 바람직한 실시예에서, 광 인티그레이션 옵틱스(508)는 파리 눈 인티그레이터(fly's-eye integrator)를 포함한다. 파리 눈 인티그레이터는 일반적으로, 평면을 통과하는 광의 방향을 따라 정렬된 법선을 갖는 그 평면 상에 배치된 적어도 렌즈들의 제1 어레이(509), 및 일반적으로 또한 제1 어레이(509)의 앞에 배치된 이러한 제2 어레이(510)를 포함한다. 두 렌즈 어레이들(509, 510) 사이의 거리는 본질적으로 어레이들의 렌즈들의 초점 길이에 대응한다. 렌즈 어레이들(509, 510)의 앞에, 이미지 형성 디바이스까지의 거리에 대응하는 초점 길이 F를 갖는 수렴 렌즈(converging lens) 또는 렌즈 시스템(511)이 배치된다. 이러한 구성을 이용하여, 제1 렌즈 어레이(509)의 각 렌즈는, 조명 모듈을 빠져나가는 광의 특정 부분을 뽑아내고, 이 부분을, 완전한 마이크로 디스플레이 패널(micro display panel) 상에 결상한다.

이것이 작동하기 위해서는, 조명 모듈을 떠나 파리 눈 인티그레이터에 입사하는 광의 각 분산(angular spread)은 충분히 작아야 하는데, 일반적으로는 약 30°보다 작다. 30°미만의 각 분산은 본 발명에서 이용되는 조명 모듈에 의해 용이하게 얻어질 수 있다. 따라서, 조명 모듈과 인티그레이터 사이의 광 경로에 위치하게 될 임의의 추가적인 시준 옵틱스에 대한 필요성은 전혀 없다.

대안적으로, 인티그레이션 터널, 즉, 반사 측벽들을 갖는 (속이 비거나 투과 재료로 만들어진) 투과 터널을 포함하는 인티그레이션 옵틱스는, 조명 모듈로부터의 광을 더욱 균질화하기 위해 조명 모듈의 앞에, 예를 들면, 조명 모듈 상에 배치될 수 있다.

이러한 인티그레이팅 터널은, 터널의 평행한 측벽들을 갖는 원통 형태를 가질 수 있거나, 또는 터널의 단면이 조명 모듈로부터의 거리에 따라 증가하도록 퍼늘과 같은 형태를 가질 수 있다. 퍼늘 형태의 터널을 이용하는 것에 의해, 이미지 형성 디바이스의 사이즈 및/또는 프로젝션 렌즈의 수용 각도(acceptance angle)에 더 잘 일치하도록 광의 시준의 정도를 더욱 조정할 수 있다.

본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자는, 어떠한 수단에 의해서도 본 발명이 전술한 바람직한 실시예들로 제한되지 않는다는 것을 이해한다. 이에 반하여, 많은 변경들 및 변형들이 첨부된 특허청구범위의 범주 내에서 가능하다. 예를 들면, 전술한 실시예들에 대한 도면들에서, 시준기들의 측벽들은, 측벽들의 표면과 기판에 대한 법선 사이의 각도가 일정하다는 점에서, 기판으로부터의 거리에 독립 적으로 일직선인 것으로 예시된다.

그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 사실, 몇몇의 경우들에서, 측벽들의 표면과 기판에 대한 법선 사이의 각도가, 기판으로부터의 거리에 따라 변하고, 특히 감소한다는 것이 이로울 수 있다. 예를 들면, 시준기들의 측벽들은, 시준기의 단면이 포물선의 단면과 닮도록 구부러지게 될 수 있다. 하나의 이러한 예는, 복합 포물선 시준기(compound parabolic collimator)로서 일반적으로 공지된 시준기 형태이다. 이러한 시준기 형태의 경우, 시준기의 높이는, 일직선 벽 시준기와 비교하여, 동일한 정도의 시준을 얻기 위해 감소될 수 있다. 따라서, 전술한 실시예들 중 하나의 실시예에 관해 상기에서 이용되는 용어 "V 형태 프로파일 표면들"은 또한 "U 형태 프로파일 표면들"을 포함해야 하는 것으로 생각된다.

또한, 도시되고 전술한 프로젝션 디스플레이 디바이스의 실시예들은 단지, 본 발명에서 이용되는 바와 같은 조명 모듈이 이용될 수 있는 프로젝션 디스플레이 디바이스들의 예들에 지나지 않는다. 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자들은, 본 발명의 범주가, 본 발명에서 정의되는 바와 같은 조명 모듈이 이미지 형성 디바이스를 조명하는 데에 이용되는 모든 프로젝션 디스플레이 디바이스들을 포함한다는 점을 알 것이다.

Claims (11)

1. 조명 모듈(illumination module)(100;200;301), 및 상기 조명 모듈(301)로부터의 광을 프로젝션 스크린(305) 상으로 프로젝팅하기 위한 적어도 하나의 프로젝션 렌즈(304)를 포함하는 프로젝션 디스플레이 디바이스(300)로서,

   상기 조명 모듈은,

   각각이 대응하는 발광 다이오드(113, 114)의 앞에 배치된 시준 퍼늘(collimating funnel)(130, 140)을 포함하는 적어도 두 개의 라이팅 유닛들(lighting units)(103, 104)을 포함하고,

   상기 각 시준 퍼늘(130, 140)은, 상기 대응하는 발광 다이오드(113, 114)를 향해 배치된 입력 영역(131, 141), 상기 입력 영역(131, 141)보다 더 큰 출력 영역(132, 142), 및 상기 입력 영역(131, 141) 및 상기 출력 영역(132, 142)을 연결하는 측벽들(sidewalls)(133, 143)을 포함하며,

   상기 각 시준 퍼늘(130, 140)의 상기 측벽들(133, 143)은 상기 대응하는 발광 다이오드(113, 114)로부터의 광에 대해서는 반사하고,

   상기 시준 퍼늘들(130) 각각의 상기 출력 영역(132)은, 상기 적어도 두 개의 시준 퍼늘들 중 적어도 하나의 다른 시준 퍼늘(140)의 상기 출력 영역(142)과 적어도 부분적으로 겹치고,

   상기 시준 퍼늘들(130, 140) 각각의 상기 측벽들의 일부분(135, 145) ― 상기 일부분은 상기 입력 영역(141, 131)과 상기 적어도 두 개의 시준 퍼늘들(140, 130) 중 하나의 다른 시준 퍼늘의 상기 출력 영역(142, 132) 사이의 광 경로에 위치함 ― 은 상기 하나의 다른 시준 퍼늘(140, 130)에 대응하는 상기 발광 다이오드(114, 113)로부터의 광에 대해서는 투과하는 프로젝션 디스플레이 디바이스.
2. 제1항에 있어서, 상기 조명 모듈(301)과, 상기 조명 모듈에 의해 조명될 상기 적어도 하나의 프로젝션 렌즈(304) 사이의 빔 경로 내에 배치된 이미지 형성 디바이스(302)를 더 포함하며, 상기 이미지 형성 디바이스(302)는, 상기 프로젝션 렌즈(304)에 의해 프로젝팅될 이미지 광을 형성하기 위해 상기 조명 모듈(301)로부터의 광을 공간적으로(spatially) 변조하는 프로젝션 디스플레이 디바이스.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조명 모듈(100, 200)은 적어도 세 개, 예를 들면, 적어도 네 개의 라이팅 유닛들을 포함하는 프로젝션 디스플레이 디바이스.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 시준 퍼늘(130, 140)의 상기 측벽들의 상기 일부분(135, 145)은, 상기 다른 라이팅 유닛(140, 130)의 발광 다이오드(114, 113)로부터의 광에 대해서 투과하는 다이크로익 필터(dichroic filter)를 구비하는 프로젝션 디스플레이 디바이스.
5. 제4항에 있어서, 상기 다이크로익 필터는, 서로 다른 굴절률(refractive index)을 갖는 두 개 이상의 재료들의 교대층들(alternating layers)을 포함하는 프로젝션 디스플레이 디바이스.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시준 퍼늘들(130, 140) 각각의 상기 출력 영역(132, 142)은, 상기 시준 퍼늘들(140, 130) 중 적어도 하나의 다른 시준 퍼늘의 출력 영역(142, 132)과 완전히 겹치는 프로젝션 디스플레이 디바이스.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 광 인티그레이팅 옵틱스(light-integrating optics)(508)가, 상기 조명 모듈(501)과 상기 적어도 하나의 프로젝션 렌즈(504) 사이의 빔 경로 내에 배치되는 프로젝션 디스플레이 디바이스.
8. 제7항에 있어서, 상기 광 인티그레이팅 옵틱스(508)는 파리 눈 인티그레이터(fly-eye integrator)(509, 510)를 포함하는 프로젝션 디스플레이 디바이스.
9. 제7항에 있어서, 상기 광 인티그레이팅 옵틱스는, 조명 모듈 상에 배치된 인티그레이팅 터널(integrating tunnel)을 포함하는 프로젝션 디스플레이 디바이스.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명 모듈(200)은 사각형 배치의 네 개의 광원들(211, 212, 213, 214)을 포함하고, 시준 구조체(collimating structure)(220)가 상기 광원들의 앞에 배치되고, 상기 시준 구조체는 상기 광원들로부터의 광을 수광하기 위한 수광 면(receiving side)(221) 및 맞은 편의 출력 면(222)을 가지며,

    상기 시준 구조체(220)는 두 개의 교차하는 V 형태 프로파일 표면들(V-shaped profile surfaces)(230, 240)을 포함하며, 상기 V 형태 프로파일 표면들의 모서리들(235, 245)은 상기 수광 면(221)을 향해 배치되고,

    상기 시준 구조체(220)는, 상기 광원들 각각이 상기 두 개의 V 형태 프로파일 표면들(230, 240) 사이의 개별적인 교선들(251, 252, 253, 254)의 뒤에 배치되도록, 상기 광원들(211, 212, 213, 214)의 앞에 배치되고,

    상기 V 형태 프로파일 표면들의 각 변(231, 232, 241, 242)은, 상기 변의 뒤에 배치된 인접한 광원들의 쌍으로부터의 광에 대해서는 투과하고, 인접한 광원들의 맞은 편 쌍으로부터의 광에 대해서는 반사하는 다이크로익 필터를 구비하는, 프로젝션 디스플레이 디바이스.
11. 조명 모듈(100, 200, 301), 및 상기 조명 모듈에 의해 조명되고, 이미지 광을 형성하기 위해 상기 조명 모듈(301)로부터의 광을 공간적으로 변조하도록 배치된 이미지 형성 디바이스(302)를 포함하는 프로젝션 디스플레이 디바이스에 대한 이미지 광 생성 시스템으로서,

    조명 모듈은,

    각각이 대응하는 발광 다이오드(113, 114)의 앞에 배치된 시준 퍼늘(130, 140)을 포함하는 적어도 두 개의 라이팅 유닛들(103, 104)을 포함하고,

    상기 각 시준 퍼늘(130, 140)은, 상기 대응하는 발광 다이오드(113, 114)를 향해 배치된 입력 영역(131, 141), 상기 입력 영역(131, 141)보다 더 큰 출력 영역(132, 142), 및 상기 입력 영역(131, 141) 및 상기 출력 영역(132, 142)을 연결하는 측벽들(133, 143)을 포함하며,

    상기 각 시준 퍼늘(130, 140)의 상기 측벽들(133, 143)은 상기 대응하는 발광 다이오드(113, 114)로부터의 광에 대해서 반사하고,

    상기 시준 퍼늘들(130) 각각의 상기 출력 영역(132)은, 상기 적어도 두 개의 시준 퍼늘들 중 적어도 하나의 다른 시준 퍼늘(140)의 상기 출력 영역(142)과 적어도 부분적으로 겹치고,

    상기 시준 퍼늘들(130) 각각의 상기 측벽들의 일부분(135) ― 상기 일부분은, 상기 적어도 두 개의 시준 퍼늘들 중 하나의 다른 시준 퍼늘(140)의 상기 입력 영역(141)과 상기 출력 영역(142) 사이의 광 경로 내에 위치함 ―은, 상기 하나의 다른 시준 퍼늘(140)에 대응하는 상기 발광 다이오드(114)로부터의 광에 대해서는 투과하는 이미지 광 생성 시스템.

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