KR20120083362A

KR20120083362A - 프로젝션 및 디스플레이 시스템

Info

Publication number: KR20120083362A
Application number: KR1020127008073A
Authority: KR
Inventors: 스티븐 제이 윌릿; 마틴 비 울크; 테리 엘 스미스; 로이 에이 아우어바치; 마이클 에이 하세; 스티븐 지 삭스; 토미 더블유 켈리
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2012-07-25
Also published as: SG178386A1; WO2011026005A2; TW201129850A; WO2011026005A3; US20120188519A1; EP2473880A2; JP2013503370A; CN102597869A

Abstract

프로젝션 시스템 및 프로젝션 시스템을 포함하는 디스플레이가 제공된다. 프로젝션 시스템은 제1 파장의 광을 방출하는 적어도 하나의 전계발광 디바이스, 제1 파장의 광을 제2 파장의 광으로 하향 변환하는 적어도 하나의 반도체 다층 적층물, 및 주사된 방향으로 광을 투과시키는 주사 광학 요소를 포함한다. 전계발광 디바이스는 전계발광 디바이스의 어레이의 일부일 수 있고, 모놀리식일 수 있다. 반도체 다층 적층물은 반도체 다층 적층물의 어레이의 일부일 수 있고, 또한 모놀리식일 수 있다. 주사 광학 요소는 반도체 다층 적층물에 걸쳐 전계발광 디바이스를 주사하도록 위치될 수 있거나, 하향 변환된 광이 반도체 다층 적층물을 빠져나온 후에 하향 변환된 광을 주사하도록 위치될 수 있다.

Description

프로젝션 및 디스플레이 시스템{PROJECTION AND DISPLAY SYSTEM}

조명 시스템은 프로젝션 디스플레이 시스템, 액정 디스플레이용 백라이트 등을 비롯한 많은 다양한 응용에 사용된다. 프로젝션 시스템은 전형적으로 고압 수은 램프와 같은 하나 이상의 종래의 백색 광원을 사용한다. 백색 광 빔(beam)은 보통 3가지의 기본색(primary color), 즉 적색, 녹색 및 청색으로 분리되며, 각각의 기본색에 대한 영상을 생성하도록 각각의 영상 형성 공간 광 변조기로 지향된다. 생성된 기본색 영상 빔들이 결합되고 시청을 위해 프로젝션 스크린 상에 투영된다. 종래의 백색 광원은 일반적으로 크고, 하나 이상의 기본색을 방출하는데 비효율적이며, 통합하기 어렵고, 그 결과 백색 광원을 이용하는 광학 시스템에서의 크기 및 전력 소모가 증가하는 경향이 있다.

보다 최근에, 발광 다이오드(LED)가 종래의 백색 광원에 대한 대안으로서 고려되어 왔다. LED는 종래의 광원에 필적하는 휘도 및 동작 수명을 제공하는 가능성을 갖는다. 그러나, 현재 LED, 특히 녹색 발광 LED는 상대적으로 비효율적이다.

마이크로프로젝션(microprojection)은 아주 작은 폼팩터(form factor)를 갖는 발광 디바이스(emissive device)를 포함하는 디스플레이 기술이다. 마이크로프로젝션 기술의 대표적인 일례는 LCoS(Liquid Crystal on Silicon) SLM(spatial light modulator), LED(ight emitting diode) 조명기, 및 콤팩트한 편광 빔 분할기에 기초한, 최근에 발표된 3M Company의 마이크로프로젝션 엔진이다.

휴대폰 및 디지털 스틸 카메라(digital still camera)와 같은 휴대용 및 내장 응용을 위한 보다 작고, 보다 밝으며, 보다 전력 효율적인 완전-컬러 마이크로프로젝터가 요망된다. 이러한 마이크로프로젝터는 바람직하게는 정지 영상 또는 동영상을 투사할 수 있다. 프로젝터 개발의 동향은 보다 높은 픽셀 수, 보다 높은 밝기, 보다 작은 부피, 및 보다 낮은 전력 소모를 갖는 엔진 쪽으로 가고 있다.

일 태양에서, 본 개시 내용은 제1 파장의 광을 방출하는 전계발광 디바이스를 가지는 적어도 하나의 제1 선형 어레이 및 적어도 하나의 제1 반도체 다층 적층물을 포함하는 제2 선형 어레이를 포함하는 프로젝션 시스템을 제공한다. 제1 반도체 다층 적층물은 방출된 제1 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제1 부분을 방출된 제2 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있다. 프로젝션 시스템은 주사된 방향을 따라 적어도 방출된 제2 파장 광을 투과시키도록 배치되어 있는 주사 광학 요소를 추가로 포함한다.

다른 태양에서, 본 개시 내용은 프로젝션 시스템 및 프로젝션 스크린을 포함하는 디스플레이를 제공한다. 프로젝션 시스템은 제1 파장의 광을 방출하는 전계발광 디바이스를 가지는 제1 선형 어레이 및 적어도 하나의 제1 반도체 다층 적층물을 포함하는 제2 선형 어레이를 포함한다. 제1 반도체 다층 적층물은 방출된 제1 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제1 부분을 방출된 제2 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있다. 프로젝션 시스템은 주사된 방향을 따라 적어도 방출된 제2 파장 광을 투과시키도록 배치되어 있는 주사 광학 요소를 추가로 포함한다. 프로젝션 스크린은 주사된 광과 교차하도록 배치되어 있다.

또 다른 태양에서, 본 개시 내용은 제1 파장의 광을 방출하는 전계발광 디바이스를 가지는 제1 선형 어레이 및 적어도 하나의 제1 반도체 다층 적층물을 포함하는 수광 요소의 제2 어레이를 포함하는 프로젝션 시스템을 제공한다. 제1 반도체 다층 적층물 각각은 방출된 제1 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제1 부분을 방출된 제2 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있다. 프로젝션 시스템은 제1 선형 어레이와 제2 어레이 사이에 배치되어 있는 주사 광학 요소를 추가로 포함한다. 주사 광학 요소는 각각의 전계발광 디바이스로부터의 방출된 제1 파장 광을 제2 어레이의 복수의 수광 요소 중 하나의 수광 요소 쪽으로 순차적으로 보낼 수 있다.

또 다른 태양에서, 본 개시 내용은 프로젝션 시스템 및 프로젝션 스크린을 포함하는 디스플레이를 제공한다. 프로젝션 시스템은 제1 파장의 광을 방출하는 전계발광 디바이스를 가지는 제1 선형 어레이 및 적어도 하나의 제1 반도체 다층 적층물을 포함하는 수광 요소의 제2 어레이를 포함한다. 제1 반도체 다층 적층물 각각은 방출된 제1 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제1 부분을 방출된 제2 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있다. 프로젝션 시스템은 제1 선형 어레이와 제2 어레이 사이에 배치되어 있는 주사 광학 요소를 추가로 포함한다. 주사 광학 요소는 각각의 전계발광 디바이스로부터의 방출된 제1 파장 광을 제2 어레이의 복수의 수광 요소 중 하나의 수광 요소 쪽으로 순차적으로 보낼 수 있다. 프로젝션 스크린은 주사된 광과 교차하도록 배치되어 있다.

또 다른 태양에서, 본 개시 내용은 제1 파장의 광을 방출하는 전계발광 디바이스 및 반도체 다층 적층물을 포함하는 프로젝션 시스템을 제공한다.

반도체 다층 적층물은 방출된 제1 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제1 부분을 방출된 제2 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있다. 프로젝션 시스템은 방출된 제2 파장 광을 수광하고 주사된 방향을 따라 방출된 제2 파장 광을 투과시키도록 배치되어 있는 주사 광학 요소를 추가로 포함한다.

또 다른 태양에서, 본 개시 내용은 프로젝션 시스템 및 프로젝션 스크린을 포함하는 디스플레이를 제공한다. 프로젝션 시스템은 제1 파장의 광을 방출하는 전계발광 디바이스 및 반도체 다층 적층물을 포함한다. 반도체 다층 적층물은 방출된 제1 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제1 부분을 방출된 제2 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있다. 프로젝션 시스템은 방출된 제2 파장 광을 수광하고 주사된 방향을 따라 방출된 제2 파장 광을 투과시키도록 배치되어 있는 주사 광학 요소를 추가로 포함한다. 프로젝션 스크린은 주사된 광과 교차하도록 배치되어 있다.

또 다른 태양에서, 본 개시 내용은

제1 파장의 광을 방출하는 전계발광 디바이스 및 수광 요소의 제1 어레이를 포함하는 프로젝션 시스템을 제공한다. 수광 요소의 제1 어레이는 방출된 제1 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제1 부분을 방출된 제2 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있는 적어도 하나의 제1 반도체 다층 적층물을 포함한다. 프로젝션 시스템은 전계발광 디바이스와 제1 어레이 사이에 배치되어 있는 주사 광학 요소를 추가로 포함한다. 주사 광학 요소는 전계발광 디바이스로부터의 방출된 제1 파장 광을 제1 어레이의 복수의 수광 요소 중 하나의 수광 요소 쪽으로 순차적으로 보낼 수 있다.

또 다른 태양에서, 본 개시 내용은 프로젝션 시스템 및 프로젝션 스크린을 포함하는 디스플레이를 제공한다. 프로젝션 시스템은 제1 파장의 광을 방출하는 전계발광 디바이스 및 수광 요소의 제1 어레이를 포함한다. 수광 요소의 제1 어레이는 방출된 제1 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제1 부분을 방출된 제2 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있는 적어도 하나의 제1 반도체 다층 적층물을 포함한다. 프로젝션 시스템은 전계발광 디바이스와 제1 어레이 사이에 배치되어 있는 주사 광학 요소를 추가로 포함한다. 주사 광학 요소는 전계발광 디바이스로부터의 방출된 제1 파장 광을 제1 어레이의 복수의 수광 요소 중 하나의 수광 요소 쪽으로 순차적으로 보낼 수 있다. 프로젝션 스크린은 주사된 광과 교차하도록 배치되어 있다.

상기 개요는 본원의 각각의 개시된 실시양태 또는 모든 구현예를 기술하고자 하는 것은 아니다. 이하의 도면들과 상세한 설명은 예시적인 실시 형태들을 보다 구체적으로 예를 들고 있다.

본 명세서 전반에 걸쳐, 유사한 도면 부호가 유사한 요소를 지시하는 부착 도면을 참조한다.
<도 1>
도 1은 프로젝터 시스템의 개략도.
<도 2>
도 2는 프로젝션 시스템의 사시도.
<도 3>
도 3은 프로젝션 시스템의 사시도.
<도 4>
도 4는 프로젝션 시스템의 사시도.
<도 5>
도 5는 프로젝션 시스템의 사시도.
<도 6>
도 6은 프로젝션 시스템의 사시도.
<도 7a 및 도 7b>
도 7a 및 도 7b는 프로젝션 시스템의 개략도.
<도 8>
도 8은 프로젝션 시스템의 사시도.
<도 9>
도 9는 프로젝션 시스템의 사시도.
<도 10>
도 10은 프로젝션 시스템의 사시도.
<도 11>
도 11은 프로젝션 시스템의 사시도.
도면은 반드시 축척대로 도시된 것은 아니다. 도면에 사용된 유사한 도면 부호는 유사한 구성요소를 지칭한다. 그러나, 주어진 도면에서 구성요소를 지칭하기 위한 도면 부호의 사용은 동일한 도면 부호로 표시된 다른 도면의 구성요소를 제한하고자 하는 것이 아님을 이해할 것이다.

프로젝션 시스템이, 예를 들어, 발명의 명칭이 발광 요소의 어레이(ARRAY OF LUMINESCENT ELEMENTS)인 공개된 PCT 특허 출원 제WO2008/109296호에 기술되어 있고, 낮은 전력 및 크기를 갖는 고해상도 및 밝기를 제공한다. 프로젝션 시스템은 전계발광 디바이스의 모놀리식 2차원 어레이를 포함하고, 요소들 중 일부 또는 전부가 인접한 II-VI족 양자 우물 하향 변환기를 포함한다.

본 출원은 전계발광 디바이스 또는 전계발광 디바이스의 어레이와, 일부 실시 형태에서, 전계발광 디바이스(들)에 의해 방출된 광을 상이한 파장 스펙트럼의 광으로 하향 변환할 수 있고 그렇게 변환하도록 배치되어 있는 다층 반도체 적층물의 어레이를 포함하는 프로젝션 시스템, 상세하게는 마이크로프로젝션 시스템을 기술하고 있다. 일 실시 형태에서, 주사 광학 요소는 전계발광 디바이스(들)로부터의 광을 하향 변환 요소의 어레이의 상이한 부분 쪽으로 보내는 데 사용된다. 다른 실시 형태에서, 주사 광학 요소는 하향 변환 요소의 어레이에 의해 방출된 광을 프로젝션 광학계 쪽으로 보내는 데 사용된다.

한 특정의 실시 형태에서, 본 출원은 소형 프로젝터 응용에서 유사한 이점을 제공하기 위해 II-VI족 양자 우물 하향 변환기를 역시 포함하는 대안적인 시스템을 기술하고 있다. 일반적으로 본 출원은 a) 가시광을 방출하는 II-VI족 양자 우물 하향 변환기의 선형 어레이, b) 양자 우물을 광학적으로 펌핑하는 레이저 또는 LED의 선형 어레이, 및 c) 2차원 영상을 제공하기 위해 발광체의 선형 어레이로부터의 광 빔을 주사하는 빔-편향 디바이스를 포함하는 전자 디스플레이 시스템을 기술하고 있다. 이러한 2차원 영상은 스크린 상에 투사될 수 있거나, 안경형 디스플레이(near-to-eye display) 또는 기타 디스플레이 응용에서 사용될 수 있다.

광학적으로 펌핑된 II-VI족 양자 우물로부터 가시광을 발생하는 것은 상용 반도체 광원보다 이점을 가질 수 있다. 이점으로는, 예를 들어, 녹색에서의 보다 높은 전력 효율, 적색에서의 보다 안정된 파장 대 온도, 녹색에서의 보다 안정된 파장 대 펌프 전력(pump power), 피크 방출을 임의의 가시 파장으로 조정할 수 있는 것, 및 좁은 방출 대역폭(특히 녹색에서)이 있다.

장치 구조 및 펌핑의 레벨에 따라, 양자 우물의 출력이 레이저와 유사하거나(즉, 평행화된 간섭성 방사), SL(superluminescent)(즉, 적절히 평행화됨)이거나, 축광(photoluminescent)(즉, 람베르시안 비간섭성 방사)일 수 있다. 완전 컬러 영상은 영상 내의 모든 행(또는 그 수의 수분의 1)에 대해 각각의 색상의 하나의 요소를 포함할 수 있는 펌프 및 하향 변환기의 단일 선형 RGB 어레이에서 나올 수 있다. 대안적으로, 각각의 기본색에 대해 펌프 및 하향 변환기의 개별 선형 어레이가 있을 수 있고, 이 경우 스크린 상에 완전 컬러 영상을 제공하기 위해 빔이 광학적으로 결합된다.

한 특정의 실시 형태에서, 발광 영역의 어레이를 포함하는 광원도 기술되어 있다. 광원은, 예를 들어, 스펙트럼의 가시 영역 내의 임의의 파장의 광을 효율적으로 출력할 수 있다. 광원은, 예를 들어, 하나 이상의 기본색 또는 백색광을 출력하도록 설계될 수 있다. 광원은 중량의 감소로 콤팩트할 수 있는데, 그 이유는, 예를 들어, 발광 영역의 어레이가 기판에 콤팩트하게 통합될 수 있기 때문이다. 광원의 방출 효율 및 콤팩트함으로 인해 중량, 크기 및/또는 전력 소모가 감소된 휴대용 프로젝션 시스템과 같은 새롭고 개선된 광학 시스템이 얻어질 수 있다.

광원은 크고 작은 발광 영역을 가질 수 있고, 이 경우 각각의 영역의 출력광이 능동적이고 독립적으로 제어될 수 있다. 광원은 예를 들어 프로젝션 시스템에서 하나 이상의 픽셀화된(pixelated) 영상 형성 디바이스를 조명하기 위해 사용될 수 있다. 광원의 각각의 광 방출 영역은 영상 형성 디바이스의 상이한 부분 또는 구역을 조명할 수 있다. 그러한 능력은 광원의 광 방출 영역의 출력 광 세기(intensity)가 영상 형성 디바이스의 대응 구역에 의해 요구되는 최소 조명을 제공하도록 능동적으로 조절될 수 있는 효율적인 적응형 조명 시스템을 가능하게 해준다.

광원은 단색(예를 들어, 녹색 또는 흑색 바탕에 녹색) 또는 컬러 영상을 형성할 수 있다. 이러한 광원은 광원과 영상 형성 디바이스의 기본 기능을 겸비하고 있으며, 그 결과 크기, 전력 소모, 비용 및 개시된 광원을 포함하는 광학 시스템에 사용된 요소 또는 구성요소의 수가 감소된다. 예를 들어, 디스플레이 시스템에서, 개시된 광원은 광원 및 영상 형성 디바이스 둘다로서 기능할 수 있고, 그로써 백라이트 또는 공간 광 변조기의 필요성을 없애거나 감소시킨다.

디스플레이 시스템의 픽셀 어레이와 같은 발광 요소(luminescent element) 어레이가 개시되며, 발광 요소 중 적어도 일부는 전기 신호에 응답하여 광을 방출할 수 있는 LED와 같은 전계발광 디바이스(electroluminescent device)를 포함한다. 발광 요소들 중 일부는 전계발광 디바이스에 의해 방출되는 광을 하향 변환하는 하나 이상의 광 변환 요소(하나 이상의 전위 우물 및/또는 양자 우물 등)를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 하향 변환이란 변환된 광의 파장이 미변환된 광의 파장보다 크다는 것을 의미한다.

본 출원에서 개시된 발광 요소 어레이는, 예를 들어 프로젝션 시스템 또는 기타 광학 시스템에 사용하기 위한 적응형 조명 시스템과 같은 조명 시스템에 사용될 수 있다.

도 1은 본 개시 내용의 일 태양에 따른 프로젝터 시스템(100)의 개략도를 나타낸 것이다. 프로젝터 시스템(100)은 제1 파장의 광을 방출하는 전계발광 디바이스를 포함하는 제1 선형 어레이(110)를 포함한다. 제1 선형 어레이(110)는, 예를 들어, 제1 파장 λ_A, λ_B, 및 λ_C를 각각 갖는 제1, 제2 및 제3 광(115A, 115B, 115C)을 방출할 수 있는 제1, 제2 및 제3 전계발광 디바이스(111A, 111B, 111C)를 포함한다. 어떤 경우에, 제1 파장 λ_A, λ_B, 및 λ_C 각각이 동일할 수 있다(예를 들어, 청색 또는 자외선과 같은 단파장 광일 수 있음). 어떤 경우에, 제1 파장 λ_A, λ_B, 및 λ_C 각각이 상이한 파장일 수 있다.

제2 선형 어레이(120)는 제1 선형 어레이(110)로부터의 방출된 제1 파장 광을 수광하도록 배치될 수 있다. 도 1은, 예를 들어, 제1, 제2 및 제3 반도체 다층 적층물(121A, 121B, 121C)과 같은 광 변환 요소(light converting element, LCE)를 포함하는 제2 선형 어레이(120)를 나타내고 있다. 제1, 제2 및 제3 반도체 다층 적층물(121A, 121B, 121C) 각각은 방출된(및 수광된) 제1 파장 광(115A, 115B, 115C)을 제2 파장을 갖는 방출된 광으로 하향 변환할 수 있다. 예를 들어, 제1 전계발광 디바이스(111A)로부터의 방출된 제1 파장 광(115A)은, 제1 반도체 다층 적층물(121A)에 의해, 방출된 제2 파장 광(125A)으로 하향 변환될 수 있다.

어떤 경우에, 제1 선형 어레이(110)의 제1, 제2 또는 제3 전계발광 디바이스(111A, 111B, 111C) 중 하나 이상으로부터의 방출된 제1 파장 광은, 예를 들어, 청색 광이 전계발광 디바이스로부터 방출되고 청색 광이 최종 출력으로서 요망되는 경우, 하향 변환될 필요가 없는 파장에 있다. 이러한 경우에, 반도체 다층 적층물이 그 위치에 있는 제2 어레이로부터 생략될 수 있다.

어떤 경우에, 예를 들어, 파장 λ_C를 갖는 제3 광(115C)을 방출하는 제3 전계발광 디바이스(111C)로 나타낸 바와 같이, 제1 방출된 광이 두번(또는 그 이상) 하향 변환될 수 있다. 제3 광(115C)이 제3 반도체 다층 적층물(121C)에 의해 한번 하향 변환되고, 선택적인 제4 반도체 다층 적층물(121D)에 의해 두번째로 하향 변환될 수 있다. 예를 들어, 청색 파장 광이 첫번째로 녹색 파장 광으로 하향 변환될 수 있고, 녹색 파장 광이 그 다음에 적색 파장 광으로 두번째로 하향 변환될 수 있다. 이러한 "이중 하향 변환(double downconversion)"은 어떤 경우에 청색 파장 광으로부터 적색 파장 광으로의 변환의 효율을 향상시키는 데 유용할 수 있다. 어떤 경우에, 이중 하향 변환은 2개의 개별 하향 변환기 요소의 사용을 필요로 하지 않지만, 그 대신에 변환기 물질의 단일 모놀리식 편부(single monolithic piece)에서 일어날 수 있다. 이러한 경우에, 변환기 물질의 단일 모놀리식 편부는 청색 펌프(blue pump) 및 녹색 방사 둘다를 흡수하는 흡수체 층과, 녹색 및 적색 광 둘다를 방출하는 전위 우물층을 포함한다.

일반적으로, 제1 선형 어레이(110)("펌프 어레이") 및 제2 선형 어레이(120)("하향 변환 어레이")는 서로 접착제로 접합되거나 웨이퍼 접합될 수 있으며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다. 펌프 어레이가 선형 레이저 다이오드 어레이인 경우에, 펌프 어레이는 하향 변환 어레이로부터 분리되어어 있거나 그에 접합되어 있을 수 있다. 한 특정의 실시 형태에서, 펌프 어레이는 하향 변환 어레이로부터 분리되어 있고, 펌프 광을 하향 변환기로 전달하는 역할을 하는 중간 광학 요소가 있을 수 있다. 제1 선형 어레이(110) 및 제2 선형 어레이(120) 중 어느 하나 또는 둘다가 모놀리식일 수 있다(즉, 분리가능하지 않은 단일 구조물로 형성될 수 있음).

프로젝터 시스템(100)은 선택적인 평행화 광학계(150), 선택적인 중계 광학계(160), 주사 광학 요소(130), 선택적인 프로젝션 광학계(170), 및 영상면(140)을 추가로 포함한다. 선택적인 평행화 광학계(150)는 광을 부분적으로 평행화시킬 수 있으며, 예를 들어, 이 경우 제2 방출된 광(125A, 125B, 125C)이 람베르시안 또는 근사-람베르시안(near-Lambertian) 분포를 갖는 펌프/하향 변환기 어레이를 빠져나간다. 선택적인 평행화 광학계(150)는, 예를 들어, 다른 곳에서 기술된 기법을 사용하여 제2 선형 어레이(120)에 직접 접합될 수 있거나, 예를 들어, 2008년 11월 13일자로 출원된, 발명의 명칭이 광학 요소를 포함하는 전기적으로 픽셀화된 발광 디바이스(ELECTRICALY PIXELATED LUMINESCENT DEVICE INCORPORATING OPTICAL ELEMENTS)인 미국 출원 제61/114237호에 기술된 바와 같이, 어레이의 일체로 된 부분으로서 형성될 수 있는 렌즈를 포함할 수 있다.

선택적인 중계 광학계(160)는 제2 방출된 광(125A, 125B, 125C)을 주사 광학 요소(130)로 보내기 위해 공지된 거울, 프리즘, 렌즈 등을 포함할 수 있고, 이 경우 방출된 광은 주사된 방향(141)을 따라 투과된다. 주사 광학 요소(130)는, 예를 들어, galvo 거울(galvo mirror), MEMS 디바이스, 또는 회전 거울 또는 프리즘 등을 포함하는 임의의 공지된 1-축 주사 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 고속 주사(fast scan)에 수직인 제2 "저속 주사(slow scan)"가 또한 필요하고, 예를 들어, 듀얼 회전 거울, 점진적으로 경사진 면을 갖는 회전 거울, 또는 MEMS 거울 등을 포함하는 2-축 주사 장치를 포함하는 임의의 공지된 시스템에 의해 달성될 수 있다.

어떤 경우에, 도 1의 프로젝터 시스템(100)은 그 대신에, 예를 들어, 안경형 디스플레이에서 사용될 수 있다. 안경형 디스플레이에서, 도 1의 선택적인 프로젝션 광학계(170) 및 영상면(140)이 시청자의 눈과 주사된 빔을 투과시키는 적절한 광학계로 대체될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 이 논의 및 일례가 프로젝션 응용과 관련하여 기술되어 있을 수 있지만, 보다 광의적으로 다른 디스플레이 응용에도 적용된다는 것을 잘 알 것이다.

펌프 광원은 방출 영역의 "1 x n" 어레이를 포함하는 고해상도 발광 디바이스일 수 있고, 각각의 방출 영역은, 기술 분야에 공지된 바와 같이, 디지털 또는 아날로그 구동 회로를 사용하여 독립적으로 어드레싱가능하다. 전자기 스펙트럼의 가시(예를 들어, 청색) 또는 자외선 영역 내의 단파장 광을 방출하는 선형 어레이가 특히 바람직할 수 있다. 발광 다이오드 및 레이저 다이오드를 비롯한 마이크로프로젝션 시스템의 후보로서 고려될 수 있는 적어도 2가지 부류의 선형 방출기 어레이(linear emitter array)가 있으며, 이들 둘다는 측면 방출(edge emitting) 또는 표면 방출(surface emitting) 설계 중 어느 하나일 수 있다.

LED의 선형 마이크로어레이는 단일 성장 기판 상에 제조되고 어레이 내의 각각의 요소의 개별 어드레싱을 가능하게 해주도록 처리된 모놀리식 발광 디바이스일 수 있다. LED 전계발광 디바이스는 소정 응용에서 바람직할 수 있는 임의의 파장의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, LED는 UV 파장, 가시 파장, 또는 IR 파장의 광을 방출할 수 있다. 일부 경우에, LED는 UV 광자를 방출할 수 있는 단파장 LED일 수 있다. 일반적으로, LED 및/또는 광 변환 요소(light converting element, LCE)는 IV족 원소(Si 또는 Ge 등); III-V족 화합물( InAs, AlAs, GaAs, InP, AlP, GaP, InSb, AlSb, GaSb, GaN, AlN, InN 등) 및 III-V족 화합물의 합금(AlGaInP 및 AlGaInN 등); II-VI족 화합물(ZnSe, CdSe, BeSe, MgSe, ZnTe, CdTe, BeTe, MgTe, ZnS, CdS, BeS, MgS 등) 및 II-VI족 화합물의 합금(CdMgZnSe, MgZnSeTe, BeCdMgZnSe 등), 또는 이상에 열거된 임의의 화합물의 다른 합금으로 이루어져 있을 수 있다.

어떤 경우에, LED는 하나 이상의 p-형 및/또는 n-형 반도체층, 하나 이상의 전위 및/또는 양자 우물을 포함할 수 있는 하나 이상의 활성층, 완충제층, 기재층, 및 수퍼스트레이트층(superstrate layer)을 포함할 수 있다.

어떤 경우에, LED 및/또는 LCE는 합금의 3가지 성분으로서 화합물 ZnSe, CdSe, 및 MgSe을 갖는 CdMgZnSe 합금의 층을 포함할 수 있다. 어떤 경우에, Cd, Mg, 및 Zn 중 하나 이상, 특히 Mg가 합금에서 0 농도를 가질 수 있고, 따라서 합금에 없을 수 있다. 예를 들어, LCE는 적색을 방출할 수 있는 Cd0.70Zn0.30Se 양자 우물, 또는 녹색을 방출할 수 있는 Cd0.33Zn0.67Se 양자 우물을 포함할 수 있다. 다른 예로서, LED 및/또는 LCE는 Cd, Zn, Se 및 선택적으로 Mg의 합금을 포함할 수 있으며, 이 경우에 합금계는 Cd(Mg)ZnSe로 나타낼 수 있다. 다른 예로서, LED 및/또는 LCE는 Cd, Mg, Se 및 선택적으로 Zn의 합금을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 양자 우물 LCE는 두께가 약 1 ㎚ 내지 약 100 ㎚, 또는 약 2 ㎚ 내지 약 35 ㎚의 범위이다.

일부 경우에, 반도체 LED 또는 LCE는 n-도핑 또는 p-도핑될 수 있으며, 여기서 도핑은 임의의 적합한 방법에 의해 그리고 임의의 적합한 도펀트(dopant)를 포함시킴으로써 달성될 수 있다. 일부 경우에, LED 및 LCE는 동일한 반도체 족으로부터의 것이다. 어떤 경우에, LED 및 LCE는 2가지 상이한 반도체 족으로 되어 있다. 예를 들어, 일부 경우에, LED는 III-V족 반도체 디바이스이며 LCE는 II-VI족 반도체 디바이스이다. 일부 경우에, LED는 AlGaInN 반도체 합금을 포함하며 LCE는 Cd(Mg)ZnSe 반도체 합금을 포함한다.

LCE는 열 경화 또는 핫 멜트 접착제와 같은 접착제, 용접, 압력, 열 또는 이러한 방법의 임의의 조합 등 임의의 적당한 방법에 의해 대응하는 전계발광 디바이스 상에 배치되거나 그에 부착될 수 있다. 적당한 열 경화 접착제의 일례는 실리콘, 아크릴레이트, 및 폴리시라잔 제제를 포함한다. 적합한 고온 용융 접착제의 예는 반결정질 폴리올레핀, 열가소성 폴리에스테르, 및 아크릴 수지를 포함한다.

일부 경우에, LCE는 웨이퍼 접합 기술에 의해 대응 전계발광 디바이스에 부착될 수 있다. 예를 들어, 전계발광 디바이스의 최상단 표면 및 LCE의 최하단 표면이, 예를 들어, 플라즈마를 이용한(plasma assisted) 또는 종래의 CVD 공정을 사용하여 실리카 또는 기타 무기 물질의 박층으로 코팅될 수 있다. 그 다음에, 코팅된 표면이 열, 압력, 물 또는 하나 이상의 화학 제제의 조합을 사용하여 선택적으로 평탄화되고 접합될 수 있다. 접합은 코팅된 표면들 중 적어도 하나를 수소 원자로 충돌시킴으로써, 또는 저에너지 플라즈마를 사용하여 표면을 활성화시킴으로써 개선될 수 있다. 웨이퍼 접합 방법이, 예를 들어, 미국 특허 제5,915, 193호 및 제6,563,133호와, Q. -Y. Tong 및 U.

(John Wiley &Sons, New York, 1999)의 "반도체 웨이퍼 접합(Semiconductor Wafer Bonding)"의 제4장 및 제10장에 기술되어 있다.

어떤 경우에, 양자 또는 전위 우물 LCE는 대응하는 전계발광 디바이스로부터 방출되는 광을 흡수하는 것을 돕기 위해 우물에 근접하여 하나 이상의 광 흡수층을 가질 수 있다. 일부 경우에, 흡수 층은 광생성 캐리어(photogenerated carrier)가 효율적으로 포텐셜 웰로 확산될 수 있는 재료로 구성된다. 일부 경우에, 광 흡수 층은 반도체, 예를 들어 무기 반도체를 포함할 수 있다. 어떤 경우에, 양자 또는 전위 우물 LCE는 완충제층, 기재층, 및 수퍼스트레이트층을 포함할 수 있다.

전계발광 디바이스 또는 LCE는 임의의 적합한 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 반도체 전계발광 디바이스 및/또는 LCE는 분자 빔 에피택시(molecular beam epitaxy, MBE), 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition, CVD), 액상 에피택시(liquid phase epitaxy, LPE) 또는 기상 에피택시(vapor phase epitaxy, VPE)를 이용하여 제조될 수 있다.

갈륨 질화물(GaN)과 같은 넓은 밴드 갭의 III-V족 반도체 합금에 기초한 LED 마이크로어레이는 하향 변환기를 이용하는 제안된 시스템에서 특히 유용할 수 있는데, 그 이유는 이들이 가시 스펙트럼의 청색 내지 보라색 영역에서 광을 효율적으로 방출하고 그로써 적색 및 녹색 영역에서 하향 변환기로부터의 축광을 가능하게 해주기 때문이다. 중심간 피치가 50 마이크로미터인 예시적인 64 x 64 마이크로어레이의 GaN LED가, 예를 들어, 스트라스클라이드 대학교에 있는 Dawson 그룹에 의해 제조되었다(Z. Gong 등의 "Matrix-Addressable Micropixellated InGaN Light-Emitting Diodes With Uniform Emission and Increased Light Output(균일한 방사 및 증가된 광 출력을 갖는 매트릭스-어드레싱가능 마이크로픽셀화된 InGaN 발광 다이오드)", IEEE Electron Device Letters, 54 (10), 2007, 2650).

펌프 어레이는 또한 SL(superluminescent) 발광 다이오드 및 레이저와 같은 간섭성의 평행화된 광원에 기초할 수 있다. 레이저 마이크로어레이는 적어도 3개의 상이한 레이저 기술 - EESSLD(edge-emitting solid state laser diode), VCSEL(vertical cavity surface-emitting laser), 및 VECSEL(vertical extended cavity surface-emitting laser) - 을 사용하여 제조될 수 있다. 마지막 기술의 한 일례는 미국 캘리포니아주 서니베일 소재의 Novalux로부터의 NECSEL이다.

한 특정의 실시 형태에서, 기술된 프로젝션 시스템은 II-VI족 양자 우물(QW) 기술에 기초한 하향 변환 요소의 선형 어레이를 포함한다. II-VI족 QW는 원소의 주기율표의 IIb족 및 VI족의 원소를 포함하는 계층화된 반도체 합금이며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.

반도체 족 II-VI QW는 마이크로프로젝션과 같은 디스플레이 응용에서 유익할 수 있는 몇가지 특성을 나타낸다. 예를 들어, 포화된 색상의 특성인 좁은 스펙트럼 대역 내의 광을 방출하도록 QW가 구성될 수 있다. 포화된 기본색(예를 들어, 적색, 녹색 및 청색)에 기초한 디스플레이는 덜 포화된 기본색을 포함하는 디스플레이보다 더 큰 색역을 가진다. 또한, 예를 들어, QW는 수 나노초 정도의 극히 짧은 여기-상태 수명을 가진다. 짧은 수명은 제한된 픽셀 체류 시간(pixel residence time)을 갖는 주사형 영상 시스템에서 그레이스케일 밝기 값을 발생하는 데 펄스폭 변조 방식을 사용하는 것을 가능하게 해준다.

양자 우물의 선형 어레이의 방사 출력은 레이저와 유사할 수 있다(예를 들어, 상당히 잘 평행화된 간섭성 방사선). 양자 우물의 선형 어레이의 방사 출력은 그 대신에 SL(superluminescent)일 수 있다(예를 들어, 적절히 평행화됨). 선형 어레이의 방사 출력은 그 대신에 축광일 수 있다(예를 들어, 람베르시안 비간섭성 방사선). 방사의 유형이 디바이스 구조 및 펌핑의 레벨에 의해 제어될 수 있다. 일반적으로, 광학 요소가 그의 광을 보다 많이 주사 장치로 보내 프로젝션 광학계를 통과하도록 영상 방출기 상에 배치될 수 있다. 이들 광학 요소(본 명세서에서 "집광 광학계"라고 함)는 방출된 광 및 광학 시스템의 기하학적 구조의 특성에 기초하여 선택될 수 있고, 발광면 상의 주기적인 구조물, 절두체 추출기(frustum extractor), 마이크로렌즈, GRIN(graded index, 경사형 굴절률) 렌즈 등을 포함할 수 있다. 예시적인 집광 광학계는, 예를 들어, 공개된 미국 특허 출원 제2005/041567호(Conner)에, 또한 미국 특허 제7,300,177호(Conner); 제7,070,301호(Magarill); 제7,090,357호(Magarill 등); 제7,101,050호(Magarill 등); 제7,427,146호(Conner); 제7,390,097호(Magarill); 제7,246,923호(Conner); 및 제7,423,297호(Leatherdale 등)에 기술되어 있다.

도 2는 본 개시 내용의 한 특정의 태양에 따른 프로젝션 시스템(200)의 사시도를 나타낸 것이다. 도 2에 도시된 요소(210 내지 241) 각각은 이전에 기술된 도 1에 도시된 유사한 번호가 부기된 요소(110 내지 141)의 설명에 대응한다. 예를 들어, 도 1의 제1 선형 어레이(110)의 설명은 도 2의 제1 선형 어레이(210)의 설명에 대응하며, 이하 마찬가지이다. 프로젝션 시스템(200)은 모놀리식 방식으로 정렬되어 있고 II-VI족 양자 우물 축광 방출기의 제2 모놀리식 선형 어레이(220)에 접합되어 있는 청색 또는 자외선 LED의 제1 모놀리식 선형 어레이(210)를 포함한다. 이 실시 형태에서, 예를 들어, 제2 선형 어레이(220)를 통과한 후에, 방출된 제1 청색 광(215A)은 방출된 제2 녹색 광(225A)으로 하향 변환되고 방출된 제1 청색 광(215C)은 방출된 제2 적색 광(225C)으로 하향 변환된다. 방출된 제1 청색 광(215B)은 변환되지 않지 않은 채로 제2 선형 어레이(220)를 통과하여, 방출된 제2 청색 광(225B)으로 된다. 어떤 경우에, 방출된 제2 청색 광(225B)은 자외선 펌프 광의 하향 변환으로부터 생길 수 있거나, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 청색 광(225B)은 광학 윈도우를 통해 투과된 LED 광일 수 있다.

방출된 제2 녹색, 청색 및 적색 광(각각, 225A, 225B, 225C)은 선택적인 평행화 광학계 어레이(250) 내의 평행화 렌즈(251)를 통과하고, 주사 광학 요소(230)에 의해 영상면(240) 상에 주사 방향(241)을 따라 주사된다. 도 2에서, 주사 광학 요소(230)는 직사각형 프리즘(231)인 것으로 도시되어 있고, 축(233)을 중심으로 방향(232)으로 회전하지만, 임의의 적당한 주사 광학 요소가 사용될 수 있으며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.

"m" 열 x "n" 행의 완전 컬러 영상이 적색, 녹색 및 청색의 요소 각각을 "n"개씩 갖는 제1 및 제2 선형 어레이(210, 220)를 사용하여 영상면(240) 상에 발생될 수 있다. 단일 영상 프레임의 기간 내에, 제1 선형 어레이(210) 내의 각각의 방출기는 그의 행 내의 "m"개의 픽셀 값에 대응하는 광을 순차적으로 출력하도록 구동될 수 있다. 1-축 주사 장치는 이어서 영상면 상에 완전 2차원 영상을 제공하기 위해 투사 렌즈의 개구부(도 2 또는 대부분의 후속 도면에 도시되어 있지 않음)를 통해 이러한 선형 광 패턴을 주사한다.

"m" 열 x "n" 행의 완전 컬러 영상이 그 대신에 보다 적은 수의 요소, 예를 들어, 적색, 녹색 및 청색의 요소 각각을 "n/k"개씩 갖는 제1 및 제2 선형 어레이(210, 220)를 사용하여 영상면(240) 상에 "스와스 주사(swath scanning)"에 의해 발생될 수 있다. 단일 영상 프레임의 기간 내에, 제1 선형 어레이(210) 내의 각각의 방출기는 그의 행 내의 "m"개의 픽셀 값에 대응하는 광을 순차적으로 출력하도록 구동된다. 1-축 주사 장치는 이어서 영상면 상에 부분 2차원 영상을 제공하기 위해 투사 렌즈의 개구부(도 2 또는 대부분의 후속 도면에 도시되어 있지 않음)를 통해 이러한 선형 광 패턴을 주사한다. 이러한 고속 주사에 부가하여, 또한 영상이 스와스 단위로 기록되도록 전체 영상 프레임 내의 k개의 서브프레임의 저속 주사가 있다. 이것은 k개의 면을 갖는 SPM(scanning polygon mirror, 주사 다각형 거울)에 의해 달성될 수 있고, 각각의 면은 전체 영상이 기록될 수 있도록 그의 이웃에 대해 약간 기울어져 있다.

"m" 열 x "n" 행의 완전 컬러 영상이 그 대신에 보다 적은 수의 요소, 예를 들어, 적색, 녹색 및 청색의 요소 각각을 "n/k"개씩 갖는 제1 및 제2 선형 어레이(210, 220)를 사용하여 영상면(240) 상에 "인터레이스 방식 주사(interlaced scanning)"에 의해 발생될 수 있다. 단일 영상 프레임의 기간 내에, 제1 선형 어레이(210) 내의 각각의 방출기는 그의 행 내의 "m"개의 픽셀 값에 대응하는 광을 순차적으로 출력하도록 구동된다. 1-축 주사 장치는 이어서 영상면 상에 부분 2차원 영상을 제공하기 위해 투사 렌즈의 개구부(도 2 또는 대부분의 후속 도면에 도시되어 있지 않음)를 통해 이러한 선형 광 패턴을 주사한다. 이러한 고속 주사에 부가하여, 또한 영상이 방출된 빔 사이에 간극이 있는 상태로 기록되도록 전체 영상 프레임 내의 k개의 서브프레임의 저속 주사가 있다. 이것은, 전체 영상이 인터레이스 방식으로 기록되도록, 다각형 상에서의 면 사이의 경사(facet-to-facet tilt)가 앞서 기술한 "스와스 주사"에서보다 작은 주사 다각형 거울에 의해 달성될 수 있다. k의 인터레이스 계수(interlace factor)에 대해, 선형 방출기는, 3개의 색상 모두가 n개의 행 각각에 기록되도록 보장해주기 위해, 3n/k보다 약간 더 많은 요소를 필요로 할 것이다.

도 3은 본 개시 내용의 한 특정의 태양에 따른 프로젝션 시스템(300)의 사시도를 나타낸 것이다. 도 3에 도시된 요소(310 내지 341) 각각은 이전에 기술된 도 2에 도시된 유사한 번호가 부기된 요소(210 내지 241)의 설명에 대응한다. 예를 들어, 도 2의 제1 선형 어레이(210)의 설명은 도 3의 집단적 제1 선형 어레이(310)의 설명에 대응하며, 이하 마찬가지이다.

프로젝션 시스템(300)은 각각의 색상에 대해 집단적 제1 선형 어레이(310)의 3개의 개별 제1 선형 어레이(311A, 311B, 311C)를 포함한다. 도 3에 도시된 일 실시 형태에서, 청색은 GaN 청색 LED를 포함하는 제1 선형 어레이(311A)로부터 발생될 수 있고, 제2 선형 어레이(321A)는 광학 윈도우의 어레이일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 청색은 제2 선형 어레이(321A)에 일체로 되어 있는 II-VI족 하향 변환기를 갖는 GaN 자외선 LED를 포함하는 제1 선형 어레이(311A)로부터 발생될 수 있다.

녹색은 GaN 녹색 LED를 포함하는 제1 선형 어레이(311B)로부터 발생될 수 있고, 제2 선형 어레이(321B)는 광학 윈도우의 어레이일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 녹색은 일체로 되어 있는 II-VI족 하향 변환기(321B)를 갖는 GaN 청색 또는 자외선 LED를 포함하는 제1 선형 어레이(311B)로부터 발생될 수 있다. 적색은 AlGaInP 적색 LED를 포함하는 제1 선형 어레이(311C)로부터 발생될 수 있고, 제2 선형 어레이(321C)는 광학 윈도우의 어레이일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 적색은 일체로 되어 있는 II-VI족 하향 변환기(321C)를 갖는 GaN 청색 또는 자외선 LED를 포함하는 제1 선형 어레이(311C)로부터 발생될 수 있다. 각각의 어레이는 출력을 공통의 1축 주사 광학 요소로 그리고 투사 렌즈 개구부(도시 생략) 내로 보내기 위해 집광 광학계(380)를 가질 수 있으며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.

도 4는 본 개시 내용의 한 특정의 태양에 따른 프로젝션 시스템(400)의 사시도를 나타낸 것이다. 도 4에 도시된 요소(410 내지 441) 각각은 이전에 기술된 도 3에 도시된 유사한 번호가 부기된 요소(310 내지 341)의 설명에 대응한다. 예를 들어, 도 3의 집단적 제1 선형 어레이(310)의 설명은 도 4의 집단적 제1 선형 어레이(410)의 설명에 대응하며, 이하 마찬가지이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 3개의 제1 선형 어레이(411A, 411B, 411C) 및 일체로 되어 있는 제2 선형 어레이(421A, 421B, 421C)는 약간 상이한 각도로 주사 광학 요소(430)와 교차하도록 배치되어 있다. 이 특정의 실시 형태에서, 색상이 영상면(440) 상에서 위치 맞춤되도록 영상이 전자적으로 시간상 전진되어 있거나 지연될 수 있다.

도 5는 본 개시 내용의 한 특정의 태양에 따른 프로젝션 시스템(500)의 사시도를 나타낸 것이다. 도 5에 도시된 요소(510 내지 541) 각각은 이전에 기술된 도 4에 도시된 유사한 번호가 부기된 요소(410 내지 441)의 설명에 대응한다. 예를 들어, 도 4의 집단적 제1 선형 어레이(410)의 설명은 도 5의 집단적 제1 선형 어레이(510)의 설명에 대응하며, 이하 마찬가지이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 3개의 제1 선형 어레이(511A, 511B, 511C) 및 일체로 되어 있는 제2 선형 어레이(521A, 521B, 521C) 각각은 방향 전환 광학 요소(560) 내의 개별 이색성 거울(561A, 561B, 561C)과 교차하도록 배치되어 있다. 도 5에서, 이색성 거울(561A, 561B, 561C) 각각은 광이 주사 광학 요소(530)와 본질적으로 동일한 각도로 교차하도록 배치되어 있다.

도 2 내지 도 5에 도시된 각각의 실시 형태는 그 대신에 측면 방출 GaN 청색 또는 자외선 레이저 다이오드의 어레이와 같은 반도체 레이저의 제1 선형 어레이를 전계발광 디바이스의 제1 선형 어레이로서 사용할 수 있으며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다. 레이저 다이오드 펌프 어레이를 II-VI족 양자 우물 어레이로부터 분리시키는 것에 의해 더 나은 열 관리가 제공될 수 있다. 그에 부가하여, 각각의 레이저 펌프 빔을 그 각자의 II-VI족 요소에 집속시키기 위해 선택적인 평행화 광학계가 사용될 수 있다.

펌프가 청색 레이저 다이오드 어레이가 되도록 선택되어 있는 실시 형태의 경우, 부가적인 고려사항이 있을 수 있다. II-VI족 층 내의 윈도우를 통한 청색 출력은, II-VI족 하향 변환기로부터의 적색 및 녹색 출력과 달리, 잘 평행화될 수 있다. 필요한 경우, 집광 광학계가 이러한 차이점을 수용하도록 제조될 수 있거나, 대안적으로, 확산기가 II-VI족 양자 우물 층 내의 청색 윈도우에 배치될 수 있다.

도 6은 본 개시 내용의 한 특정의 태양에 따른 프로젝션 시스템(600)의 사시도를 나타낸 것이며, 여기서 측면 방출 반도체 레이저가, 예를 들어, 도 3에 기술된 전계발광 디바이스를 대체하고 있다. 도 6에서, 프로젝션 시스템(600)은 방출기(610)의 3개의 개별 제1 선형 어레이(611A, 611B, 611C)를 포함한다. 이 특정의 실시 형태에서, 제1 선형 어레이(611A, 611B, 611C) 각각은 선형 측면 방출 레이저 어레이이다. 도 6에 도시된 다른 요소(620 내지 641) 각각은 이전에 기술된 도 2에 도시된 유사한 번호가 부기된 요소(220 내지 241)의 설명에 대응한다. 예를 들어, 도 2의 제2 선형 어레이(220)의 설명은 도 6의 제2 선형 어레이(620)의 설명에 대응하며, 이하 마찬가지이다.

예를 들어, 측면 방출 GaN 녹색 또는 AlGaInP 적색 레이저 다이오드와 같은 일부 실시 형태에서, 제1 선형 어레이(611A 내지 611C)는 제2 선형 어레이(621A 내지 621C) 내의 II-VI족 하향 변환기를 필요로 하지 않을 수 있으며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다. 그 잘 평행화된 색상에 대해, 주사 장치 이전의 집광 광학계가 간단화되거나 제거될 수 있다. 또한, 잘 평행화된 방사의 경우, 이색성 거울 내에서의 3개의 색상의 결합이 더 용이할 수 있다.

도 7a 및 도 7b는, 각각, 본 개시 내용의 한 특정의 태양에 따른 프로젝션 시스템(700A, 700B)의 개략도를 나타낸 것이다. 도 7a 및 도 7b에서, 측면 방출 반도체 레이저가, 예를 들어, 도 4 및 도 5에 기술된 전계발광 디바이스를 대체하고 있다. 도 7a 및 도 7b에서, 프로젝션 시스템(700A, 700B)은 측면 방출 UV 레이저 다이오드(711)의 단일 제1 선형 어레이(710)를 포함한다.

도 7a에서, 제2 선형 어레이(720A)는, 예를 들어, II-VI족 양자 우물 SL(superluminescent) 또는 레이저 측면 방출기일 수 있는 하향 변환기(721A)를 포함한다. 또한, 도 7a에서, 제2 선형 어레이(720A)는 후방 표면 반사체(723A) 및 반투명 또는 반사 방지 전방 표면 중 하나(722A)를 포함한다.

도 7b에서, 제2 선형 어레이(720B)는, 예를 들어, 수직-공동 II-VI족 양자 우물 SL(superluminescent) 방출기일 수 있는 하향 변환기(721B)를 포함한다. 또한 도 7b에서, 제2 선형 어레이(720B)는 UV 광을 통과시키고 가시광을 반사시킬 수 있는 이색성 후방 표면(724B)을 포함한다.

도 7a 및 도 7b에 도시된 실시 형태에서, II-VI족 양자 우물 층의 출력은, 예를 들어, 적색 빔(725A), 녹색 빔(725B) 및 청색 빔(725C)을 포함하는 평행 선형 어레이(725)이다. 적색, 녹색 및 청색 빔(725A, 725B, 725C) 각각은 레이저 광 또는 SL(superluminescent) 광일 수 있다. II-VI족 방출이 이제 축광 II-VI 구조물로부터의 람베르시안 방출에 비해 더 잘 평행화되기 때문에, 집광 광학계가 더 간단하고 및/또는 보다 효과적일 수 있다.

도 8은 본 개시 내용의 한 특정의 태양에 따른 프로젝션 시스템(800)의 사시도를 나타낸 것이며, 여기서 측면 방출 반도체 레이저가, 예를 들어, 도 5에 기술된 전계발광 디바이스를 대체하고 있다. 도 8에서, 프로젝션 시스템(800)은 방출기(810)의 3개의 개별 제1 선형 어레이(811A, 811B, 811C)를 포함한다. 이 특정의 실시 형태에서, 제1 선형 어레이(811A, 811B, 811C) 각각은 선형 측면 방출 레이저 어레이이다.

프로젝션 시스템(800)은, 예를 들어, II-VI족 양자 우물 SL(superluminescent) 또는 레이저 측면 방출기일 수 있는 3개의 개별 제2 선형 어레이(821A, 821B, 821C)를 포함하는 하향 변환기 어레이(820)를 추가로 포함한다. 3개의 개별 제2 선형 어레이(821A, 821B, 821C) 각각은, 도 7a에 기술된 제2 선형 어레이(720A)와 유사하게, 후방 표면 반사체(723A), 및 반투명 또는 반사 방지 전방 표면 중 하나(722A)를 포함한다. 도 8에 도시된 다른 요소(825 내지 851) 각각은 이전에 기술된 도 6에 도시된 유사한 번호가 부기된 요소(625 내지 651)의 설명에 대응한다. 예를 들어, 도 6의 주사 광학 요소(630)의 설명은 도 8의 주사 광학 요소(830)의 설명에 대응하며, 이하 마찬가지이다.

도 8에서, 펌프 빔을 II-VI족 층에 가장 효율적으로 집속시키기 위해 적절한 광학계(도시 생략)가 필요할 수 있으며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다. 다른 특정의 실시 형태에서, (기술 분야의 당업자라면 잘 알 것인 바와 같이) 단일 II-VI족 어레이로부터의 빔이 단일 색상일 것임을 제외하고는, 예를 들어, 도 7b에 도시된 바와 같은 II-VI족 층의 면으로부터의 SL(superluminescent) 방출이 도 8로 치환될 수 있다.

일부 실시 형태에서, 3개의 단일 색상 선형 어레이는 예를 들어, 2008년 9월 4일자로 출원된, 발명의 명칭이 다이오드-펌프형 레이저 광원(DIODE-PUMPED LASER SOURCE)인 미국 특허 출원 제61/094270호에 기술된 바와 같은 VCSEL(vertical cavity surface emitting laser)을 포함할 수 있다. 적당한 단파장 레이저에 의해 광학적으로 펌핑될 수 있는 VCSEL 레이저 공동을 형성하기 위해 둘러싸고 있는 DBR(distributed Bragg reflector)을 갖는 II-VI족 양자 우물이 제조될 수 있다. 선형 II-VI족 VCSEL 어레이는 UV 레이저 다이오드에 의해 후방으로부터 또는 전방으로부터 펌핑될 수 있다. 이들 실시 형태는 또한, 예를 들어, 도 7b에 도시된 것과 같은 측면 방출 II-VI족 레이저 경우와 같이, 레이저 출력의 선형 어레이를 산출할 것이다. 이 특정의 실시 형태에서, 레이저 광이 측면 대신에 II-VI족 층의 평판면(tabular face)으로부터 방출된다.

도 9는 본 개시 내용의 한 특정의 태양에 따른 프로젝션 시스템(900)의 사시도를 나타낸 것이다. 도 9에서, 프로젝션 시스템(900)은 제1 선형 어레이(910)와 2차원 어레이(920) 사이에 배치되어 있는 주사 광학 요소(930)를 포함한다. 도 9에 도시된 다른 요소(930 내지 941) 각각은 이전에 기술된 도 5에 도시된 유사한 번호가 부기된 요소(530 내지 541)의 설명에 대응한다. 예를 들어, 도 5의 주사 광학 요소(530)의 설명은 도 9의 주사 광학 요소(930)의 설명에 대응하며, 이하 마찬가지이다.

도 9에서, 프로젝션 시스템(900)은 전계발광 방출기(911)를 포함하는 제1 선형 어레이(910)를 포함한다. 각각의 전계발광 방출기(911)는 2차원 어레이(920)의 다수의 픽셀을 동시에 여기시킬 수 있는 자외선 레이저(예를 들어, 측면 방출 레이저 다이오드)의 어레이의 일부일 수 있다. 주어진 m x n 영상 매트릭스 및 "k"개의 독립적으로 변조된 레이저의 어레이의 경우, 평균 픽셀에 대한 듀티비는 최대 k/(mxn)까지 상승한다. 이것은 투사된 영상에 대한 충분한 영상 밝기 및 픽셀 수를 가능하게 해주는 데 도움을 줄 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 열을 따라 내려가는 주사(down-column scan)[예를 들어, 제1 픽셀(942)로부터 주사 종료 픽셀(943)로]에 대해서는 제1 선형 어레이(910) 내의 전계발광 방출기(911) 각각이 독립적으로 변조되고, 행을 따라가는 주사(across-row scan)[예를 들어, 제1 픽셀(942)로부터 제2 종료 픽셀(944)로]에 대해서는 모두가 동시에 변조된다.

제1 선형 어레이(910)로부터의 제1, 제2 및 제3 광 빔(925A, 925B, and 922C)은 2차원 어레이(920)로 배열된 제1, 제2 및 제3 반도체 다층 적층물(921A, 921B, 921C)을 광학적으로 펌핑하기 위해 주사 광학 요소(930)를 통과한다. 도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 주사 광학 요소(930)는 주사 방향(941)을 따라 제1, 제2 및 제3 광 빔(925A, 925B, 922C) 각각을 주사하기 위해 축(933)을 중심으로 방향(932)으로 회전하는 직사각형 프리즘(931)일 수 있다. 각각의 광 빔이 2차원 어레이(920)를 아래쪽으로 주사함에 따라, 예를 들어, 제1 반도체 다층 적층물(921)은 제1 픽셀(942)로부터 종료 픽셀(943)로 순차적으로 펌핑되고, 하향 변환된 광이 경로(981)를 따라 주사되는 투사된 하향 변환된 광으로서 스크린(980)에 투사된다.

도 9에 도시된 일 실시 형태에서, 어레이 내의 각각의 레이저 다이오드는 단 하나의 색상의 하나의 라인을 어드레싱하지만, 도 9는 그 경우로 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1 선형 어레이(910) 및 주사 광학 요소(930)는, 각각의 레이저 다이오드가 일련의 색상을 여기하도록, 2차원 어레이(920)에 대해 90°회전될 수 있다. 또한, 픽셀(921A, 921B, 921C)은 정사각형 형상, 직사각형 형상, 삼각형 형상, 또는, 예를 들어, 육각형 형상일 수 있고, 여전히 선형 레이저 어레이에 의해 어드레싱될 수 있다.

이 선형 어레이의 주사는 도 9에 도시된 회전하는 프리즘, 또는 회전하는 거울, 또는 공진 galvo, 또는 MEMS 거울과 같은 공지된 1-축 주사 장치에 의해 달성될 수 있으며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다. 일부 실시 형태에서, 전계발광 디바이스(911)의 수가 2차원 어레이(920)의 행 또는 열의 수와 비슷한 것, 즉 디스플레이의 각각의 행(열)에 대한 레이저 어레이에 변조가능한 요소가 있고 레이저 스폿의 움직임이 순전히 디스플레이의 열(행)을 따라가는 것이 바람직할 수 있다.

예를 들어, 경로(981)를 따라 주사되는 투사된 하향 변환된 광이 스크린(980)에 투사될 수 있다는 것 또는 이 광이 안경형 디스플레이 또는 기타 디스플레이 응용(도시 생략)에서 사용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 전계발광 방출기(911)는 충분히 평행화되고 펌프로서 주사될 수 있는 측면 방출 레이저 다이오드, VCSEL, 또는 SL(superluminescent) 광자 격자(photonic lattice) 등을 포함하는 기타 LED를 포함할 수 있다.

도 10는 본 개시 내용의 한 특정의 태양에 따른 프로젝션 시스템(1000)의 사시도를 나타낸 것이다. 도 10에서, 프로젝션 시스템(1000)은 제1 전계발광 디바이스(1010)와 2차원 어레이(1020) 사이에 배치되어 있는 주사 광학 요소(1030)를 포함한다. 주사 광학 요소(1030)는, 예를 들어, 공진 galvo, MEMS 거울, 또는 직교 방향으로 회전하는 2개의 다각형 거울과 같은 공지된 디바이스를 사용하여 2축에서 제어되는 주사일 수 있다. 레이저 광 세기는 펌핑되는 색상/픽셀과 동기하여, 직접 또는 개별 음향 광학 변조기를 사용하여 변조된다. 도 10에 도시된 다른 요소(1020 내지 1041) 각각은 이전에 기술된 도 9에 도시된 유사한 번호가 부기된 요소(920 내지 941)의 설명에 대응한다. 예를 들어, 도 9의 2차원 어레이(920)의 설명은 도 10의 2차원 어레이(1020)의 설명에 대응하며, 이하 마찬가지이다.

한 특정의 실시 형태에서, 제1 전계발광 디바이스(1010)는 RGB 양자 우물 요소(1021A, 1021B, 1021C)의 2차원 어레이(1020)를 펌핑하는 단일 자외선 레이저이다. 광 빔(1025)은, 예를 들어, 제1 galvo 거울(1035) 및 제2 galvo 거울(1036)을 포함하는 주사 광학 요소(1030)를 사용하여 2차원 어레이(1020)에 걸쳐 순차적으로 주사된다. 순차적 주사는, 예를 들어, 제1 주사 방향(1041A) 내지 제4 주사 방향(1041D)으로 나타내어져 있다.

도 10에 도시된 실시 형태에서, 양자 우물 하향 변환기에서의 레이저 전력 밀도는 양자 우물을 형성하는 물질의 손상 임계값 미만으로 유지되도록 제한될 필요가 있을 수 있다. 그렇지만, 단일 레이저가 양자 우물 픽셀의 "m x n"(행 x 열) 매트릭스(단, m > n) 전체를 시간순으로 여기하는 경우, 평균 픽셀에 대한 듀티비가 1/mxn 이하일 수 있다. 또한, 30 프레임/초(fps) 미만의 리프레시 레이트는 시청자에게 거슬리는 플리커를 야기할 수 있고, 많은 응용은 60 fps 또는 그 이상을 선호할 수 있다. 또한, 레이저가 얼마나 빨리 직접 또는 간접적으로 변조될 수 있는지에 대한 제한이 있다. 듀티비, 최대 레이저 변조율, 최소 프레임 리프레시 레이트 및 손상 임계값 제한의 조합이 II-VI족 디스플레이의 영상 밝기 또는 픽셀 수를 제한할 수 있고, 이 실시 형태가 안경형과 같은 응용에는 더 적당하지만 프로젝션과 같은 더 많은 방사 출력을 필요로 하는 응용에는 덜 적당하다는 것을 의미할 수 있다.

어떤 경우에, 펌프 광원 및 프로젝션 광학계가 양자 우물 구조물의 반대쪽 측면에 있는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우에, UV를 통과시키고 양자 우물 어레이의 입력 측면에서 가시광을 반사시키는 이색성 거울 또는 DBR을 가지는 것이 바람직할 수 있으며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다. 다른 경우에, 청색을 통과시키고 양자 우물 어레이의 입력 측면에서 녹색 광을 반사시키는 이색성 거울을 가지는 것이 바람직할 수 있다.

어떤 경우에, 펌프 광원 및 프로젝션 광학계가 양자 우물 구조물의 동일한 측면에 있는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우에, 열 관리를 위해 펌프 및 프로젝션 광학계로부터 먼쪽에 있는 양자 우물 어레이의 측면에 금속 반사체를 가져 프로젝션 광학계 쪽으로 보내지는 광을 증가시키는 것이 바람직할 수 있다.

도 11은 본 개시 내용의 한 특정의 태양에 따른 프로젝션 시스템(1100)의 사시도를 나타낸 것이다. 도 11에서, 프로젝션 시스템(1100)은 전계발광 방출기(1111)를 포함하는 제1 선형 어레이(1110)와 2차원 어레이(1120) 사이에 배치되어 있는 주사 광학 요소(1130)를 포함한다. 프로젝션 시스템(1100)은 제1 선형 어레이(1110)와 2차원 어레이(1120) 사이에 배치되어 있는 이색성 거울(1137)을 추가로 포함한다. 한 특정의 실시 형태에서, 이색성 거울(1137)은 자외선(UV) 광에 대해 반사성이 있고, 다른 파장의 광을 투과시킨다.

각각의 전계발광 방출기(1111)는 2차원 어레이(1120)의 다수의 픽셀을 동시에 여기시킬 수 있는 자외선 레이저(예를 들어, 도 11에 도시된 측면 방출 레이저 다이오드)의 어레이의 일부일 수 있다. 도 11에 도시된 다른 요소(1110 내지 1180) 각각은 이전에 기술된 도 9에 도시된 유사한 번호가 부기된 요소(910 내지 980)의 설명에 대응한다. 예를 들어, 도 9의 주사 광학 요소(930)의 설명은 도 11의 주사 광학 요소(1130)의 설명에 대응하며, 이하 마찬가지이다.

도 11에서, 전계발광 방출기(1111)로부터 방출된 광 빔(1125)은 주사 프리즘(1130)을 통과하고, 교차 위치(1128)에서 이색성 거울(1137)과 교차한다. 도시된 한 특정의 실시 형태에서, 이색성 거울(1137)은 광 빔(1125)에 대해 대략 45도 각도로 있다. 광 빔(1125)은 이색성 거울(1137)로부터 반사되고 반사 경로(1126)를 따라 2차원 어레이(1120) 내의 제1 반도체 다층 적층물(1121) 쪽으로 보내지는 UV 광일 수 있다. 반도체 다층 적층물(1121)은 하향 변환된 제2 광 빔(1127)을 다시 반사 경로(1126)를 따라 이색성 거울(1137)을 통해 프로젝션 스크린(1180) 상으로 보낼 수 있는 반사 후방 표면(1123)을 가질 수 있다. 기술 분야의 당업자라면 잘 알 것인 바와 같이, 반도체 다층 적층물(1121)의 2차원 어레이(1120) 전체가 도 9 및 도 10에 도시된 것과 유사한 방식으로 주사될 수 있다.

달리 지시되지 않는 한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용되는 특징부 크기, 양 및 물리적 특성을 표현하는 모든 숫자는 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 상기 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 기재된 수치적 파라미터들은 본 명세서에 개시된 교시 내용을 이용하는 당업자들이 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다.

여기에 인용된 모든 참조 문헌 및 간행물은 본 개시와 직접 모순되지 않는 한 본 발명에 그 전체가 참고로 본 명세서에 명백히 포함된다. 특정 실시 형태들이 본 명세서에 예시되고 기술되었지만, 당업자는 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 대안 및/또는 등가의 구현예들이 도시되고 기술된 특정 실시 형태들을 대신할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 출원은 본 명세서에 논의된 특정 실시 형태의 임의의 변형 또는 수정을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 발명은 오직 특허청구범위 및 그의 등가물에 의해서만 제한되는 것으로 의도된다.

Claims

제1 파장의 광을 방출하는 전계발광 디바이스를 포함하는 적어도 하나의 제1 선형 어레이,
방출된 제1 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제1 부분을 방출된 제2 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있는 적어도 하나의 제1 반도체 다층 적층물을 포함하는 제2 선형 어레이, 및
주사된 방향을 따라 적어도 방출된 제2 파장 광을 투과시키도록 배치되어 있는 주사 광학 요소를 포함하는 프로젝션 시스템.
제1항에 있어서, 제2 선형 어레이가 방출된 제1 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제2 부분을 방출된 제3 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있는 적어도 하나의 제2 반도체 다층 적층물을 추가로 포함하는 것인 프로젝션 시스템.
제1항에 있어서, 방출된 제2 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제3 부분을 방출된 제4 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있는 적어도 하나의 제3 반도체 다층 적층물을 포함하는 제3 선형 어레이를 추가로 포함하는 프로젝션 시스템.
제1항에 있어서, 방출된 제1 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제4 부분을 방출된 제5 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있는 적어도 하나의 제4 반도체 다층 적층물을 포함하는 제4 선형 어레이를 추가로 포함하는 프로젝션 시스템.
제1항에 있어서, 적어도 방출된 제2 파장 광을 평행화하도록 배치되어 있는 평행화 광학 요소(collimation optical element)를 포함하는 제5 선형 어레이를 추가로 포함하는 프로젝션 시스템.
제1항에 있어서, 제1 선형 어레이 및 제2 선형 어레이 중 적어도 하나가 모놀리식인 프로젝션 시스템.
제1항에 있어서, 적어도 하나의 제1 반도체 다층 적층물 주변에 광학 공동(optical cavity)을 추가로 포함하는 프로젝션 시스템.
제7항에 있어서, 광학 공동이 브래그 반사체(Bragg reflector)를 포함하는 것인 프로젝션 시스템.
제1 파장의 광을 방출하는 전계발광 디바이스를 포함하는 제1 선형 어레이,
적어도 하나의 제1 반도체 다층 적층물을 포함하는 수광 요소의 제2 어레이 - 제1 반도체 다층 적층물 각각은 방출된 제1 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제1 부분을 방출된 제2 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있음 -, 및
제1 선형 어레이와 제2 어레이 사이에 배치되어 있는 주사 광학 요소 - 주사 광학 요소는 각각의 전계발광 디바이스로부터의 방출된 제1 파장 광을 제2 어레이의 복수의 수광 요소 중 하나의 수광 요소 쪽으로 순차적으로 보낼 수 있음 - 를 포함하는 프로젝션 시스템.
제9항에 있어서, 수광 요소의 제2 어레이가 방출된 제1 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제2 부분을 방출된 제3 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있는 적어도 하나의 제2 반도체 다층 적층물을 추가로 포함하는 것인 프로젝션 시스템.
제9항에 있어서, 방출된 제2 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제3 부분을 방출된 제4 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있는 적어도 하나의 제3 반도체 다층 적층물을 포함하는 수광 요소의 제3 어레이를 추가로 포함하는 프로젝션 시스템.
제9항에 있어서, 방출된 제1 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제4 부분을 방출된 제5 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있는 적어도 하나의 제4 반도체 다층 적층물을 포함하는 제4 선형 어레이를 추가로 포함하는 프로젝션 시스템.
제9항에 있어서, 제1 선형 어레이와 주사 광학 요소 사이에 배치되어 있는 제5 선형 어레이 - 제5 선형 어레이는 방출된 제1 파장 광을 평행화하도록 배치되어 있는 평행화 광학 요소를 포함함 - 를 추가로 포함하는 프로젝션 시스템.
제9항에 있어서, 제1 선형 어레이 및 제2 어레이 중 적어도 하나가 모놀리식인 프로젝션 시스템.
제9항에 있어서, 적어도 하나의 제1 반도체 다층 적층물 주변에 광학 공동을 추가로 포함하는 프로젝션 시스템.
제9항에 있어서, 전계발광 디바이스의 제1 선형 어레이와 수광 요소의 제2 어레이 사이에 이색성 반사체(dichroic reflector)를 추가로 포함하는 프로젝션 시스템.
제15항에 있어서, 광학 공동이 브래그 반사체를 포함하는 것인 프로젝션 시스템.
제1 파장의 광을 방출하는 전계발광 디바이스,
방출된 제1 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제1 부분을 방출된 제2 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있는 반도체 다층 적층물, 및
방출된 제2 파장 광을 수광하고 주사된 방향을 따라 방출된 제2 파장 광을 투과시키도록 배치되어 있는 주사 광학 요소를 포함하는 프로젝션 시스템.
제18항에 있어서, 방출된 제2 파장 광을 평행화하도록 배치되어 있는 평행화 광학 요소를 추가로 포함하는 프로젝션 시스템.
제18항에 있어서, 전계발광 디바이스 및 반도체 다층 적층물이 모놀리식인 프로젝션 시스템.
제18항에 있어서, 반도체 다층 적층물 주변에 광학 공동을 추가로 포함하는 프로젝션 시스템.
제21항에 있어서, 광학 공동이 브래그 반사체를 포함하는 것인 프로젝션 시스템.
제1 파장의 광을 방출하는 전계발광 디바이스,
방출된 제1 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제1 부분을 방출된 제2 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있는 적어도 하나의 제1 반도체 다층 적층물을 포함하는 수광 요소의 제1 어레이, 및
전계발광 디바이스와 제1 어레이 사이에 배치되어 있는 주사 광학 요소 - 주사 광학 요소는 전계발광 디바이스로부터의 방출된 제1 파장 광을 제1 어레이의 복수의 수광 요소 중 하나의 수광 요소 쪽으로 순차적으로 보낼 수 있음 - 를 포함하는 프로젝션 시스템.
제23항에 있어서, 수광 요소의 제1 어레이가 방출된 제1 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제2 부분을 방출된 제3 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있는 적어도 하나의 제2 반도체 다층 적층물을 추가로 포함하는 것인 프로젝션 시스템.
제23항에 있어서, 방출된 제2 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제3 부분을 방출된 제4 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있는 적어도 하나의 제3 반도체 다층 적층물을 포함하는 수광 요소의 제2 어레이를 추가로 포함하는 프로젝션 시스템.
제23항에 있어서, 방출된 제1 파장 광을 수광하고 수광된 광의 적어도 제4 부분을 방출된 제4 파장 광으로 하향 변환하도록 배치되어 있는 적어도 하나의 제4 반도체 다층 적층물을 포함하는 수광 요소의 제3 어레이를 추가로 포함하는 프로젝션 시스템.
제23항에 있어서, 방출된 제1 파장 광을 평행화시키기 위해 전계발광 디바이스와 주사 광학 요소 사이에 배치되어 있는 평행화 광학 요소를 추가로 포함하는 프로젝션 시스템.
제26항에 있어서, 제1 어레이, 제2 어레이 및 제3 어레이 중 적어도 하나가 모놀리식인 프로젝션 시스템.
제23항에 있어서, 적어도 하나의 제1 반도체 다층 적층물 주변에 광학 공동을 추가로 포함하는 프로젝션 시스템.
제29항에 있어서, 광학 공동이 브래그 반사체를 포함하는 것인 프로젝션 시스템.
제1항, 제9항, 제18항 또는 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 제1 반도체 다층 적층물이 II-VI족 또는 II-V족 반도체 중에서 선택된 제1 전위 우물을 포함하는 것인 프로젝션 시스템.
제2항, 제10항 또는 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 제2 반도체 다층 적층물이 II-VI족 또는 II-V족 반도체 중에서 선택된 제2 전위 우물을 포함하는 것인 프로젝션 시스템.
제3항, 제11항 또는 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 제3 반도체 다층 적층물이 II-VI족 또는 II-V족 반도체 중에서 선택된 제3 전위 우물을 포함하는 것인 프로젝션 시스템.
제1항, 제8항, 제18항 또는 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 전계발광 디바이스가 비간섭성 광을 방출하는 발광 다이오드(LED)를 포함하는 것인 프로젝션 시스템.
제1항, 제9항, 제18항 또는 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 전계발광 디바이스가 적어도 부분 간섭성 광을 방출하는 레이저 다이오드를 포함하는 것인 프로젝션 시스템.
제1항, 제9항, 제18항 또는 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 주사 광학 요소가 1-축 주사 장치(one-axis scanner)를 포함하는 것인 프로젝션 시스템.
제1항, 제9항, 제18항 또는 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 주사 광학 요소가 2-축 주사 장치(two-axis scanner)를 포함하는 것인 프로젝션 시스템.
제36항에 있어서, 1-축 주사 장치가 갈바노미터 거울(galvanometer mirror), MEMS(microelectromechanical system) 디바이스, 회전 거울 또는 회전 프리즘을 포함하는 것인 프로젝션 시스템.
제37항에 있어서, 2-축 주사 장치가 듀얼 회전 거울, 점진적으로 경사진 면을 갖는 회전 거울, 또는 MEMS 거울을 포함하는 것인 프로젝션 시스템.
제1항, 제9항, 제18항 또는 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 주사된 광을 스크린으로 투사하는 프로젝션 광학 요소를 추가로 포함하는 프로젝션 시스템.
제1항, 제9항, 제18항 또는 제23항 중 어느 한 항의 프로젝션 시스템, 및
주사된 광과 교차하도록 배치되어 있는 프로젝션 스크린을 포함하는 디스플레이.
제41항에 있어서, 프로젝션 스크린이 후방 프로젝션 스크린 또는 전방 프로젝션 스크린인 디스플레이.