KR20170054149A

KR20170054149A - 광원 장치 및 이를 포함하는 영상투사장치

Info

Publication number: KR20170054149A
Application number: KR1020150156916A
Authority: KR
Inventors: 강호중
Original assignee: 액츠 주식회사
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2017-05-17
Also published as: KR101804123B1

Abstract

본 발명은, 적어도 세 개 색의 광을 조사하는 광원 장치에 있어서, 적색 광을 조사하는 제1 광원 모듈을 포함하되, 상기 제1 광원 모듈은, 여기 광(excitation light)을 조사하는 여기 광원 및 상기 여기 광의 파장을 변환하여 적색의 광을 발광하는 형광체층을 포함한 형광체 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치를 제공한다.

Description

광원 장치 및 이를 포함하는 영상투사장치 {LIGHT SOURCE DEVICE AND PROJECTOR COMPRISING THE SAME}

본 발명은, 광원 장치 및 이를 포함하는 영상투사장치에 관한 것이다.

정보화시대가 급속히 발전함에 따라 대화면을 구현하는 디스플레이 기기의 중요성이 강조되고 있다. 이러한 대화면을 구현하는 기기의 일 예로서 영상을 확대하여 투사하는 기능을 갖춘 프로젝터(projector)가 있다.

이러한 프로젝터는 점점 소형화, 경량화되고 있는 추세로서, 현재는 미니 프로젝터(mini projector)나 피코 프로젝터(pico projector)와 같은 초소형 프로젝터가 연구 개발되고 있다.

이와 같은 추세에서, 종래 프로젝터의 광학계는 광원으로 적색 엘이디(Red LED), 녹색 엘이디(Green LED), 청색 엘이디(Blue LED)를 모두 사용하고 있다.

도 1은 종래 광원 장치를 포함한 영상투사장치의 광학계를 나타낸 도면으로서, 구체적으로 반사형 디스플레이를 사용한 영상투사장치의 광학계를 나타낸 도면이다.

즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 종래 영상투사장치(1)은 광원으로서 적색 광원(일 예로, 적색 엘이디일 수 있다)(11), 녹색 광원(일 예로, 녹색 엘이디일 수 있다)(12) 및 청색 광원(일 예로, 청색 엘이디일 수 있다)(13)을 모두 사용하고 있다.

그러나 종래와 같이, 광원으로서 적색 엘이디를 사용하는 경우 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다.

도 2a는 적색 엘이디의 열적 특성을 나타낸 그래프로서, X축은 접합 온도(junction temperature)(Tj)를 가리키고, Y축은 25℃를 기준으로 한 광량을 가리킨다.

엘이디는 접합 온도에 의해 광량이 고정되기 때문에, 도 2a에 도시한 바와 같이, 적색 엘이디의 광량을 25℃ 기준으로 80% 이상을 유지하려면 엘이디의 접합 온도를 45℃ 이하로 유지하여야 한다.

따라서, 적색 엘이디에 대해서는 냉각이 잘 이루어져야 하기 때문에, 이러한 냉각 조건을 만족시키기 위해, 영상투사장치는 대용량의 냉각 장치가 요구되며, 그에 따라 대용량의 팬(fan)이 요구된다.

이러한 요구에 따라 종래 영상투사장치(1)의 경우, 영상투사장치를 소형화하거나 경량화하는 데에 한계에 부딪힐 수밖에 없으며, 또한 대용량 팬의 구동에 따라 진동이나 소음의 발생은 불가피한 문제가 있다.

따라서, 이러한 문제점을 효과적으로 해결할 수 있는 기술 구현 필요성이 대두하고 있다.

본 발명은, 저용량의 냉각장치를 사용한 환경에서도 최대 광량을 확보할 수 있는 광원 장치 및 이를 포함한 영상투사장치를 제공하고자 한다.

일 실시예에 따라, 상기 광원 장치는, 녹색 광을 조사하는 제2 광원 모듈 및 청색 광을 조사하는 제3 광원 모듈을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 광원 장치는, 상기 형광체 기판을 일 측 방향으로 전후 진동시키기 위한 구동부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 형광체 기판은, 상기 구동부에 의한 진동 방향으로 긴 다각형 또는 타원형을 가진 판형일 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 여기 광에 대한 상기 형광체층의 입사면은, 비평면(non-planar surface)일 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 형광체 기판은, 상기 형광체층에서 상기 여기 광이 입사하는 방향에 배치되어, 상기 여기 광을 투과하는 투명 기판을 더 포함하되, 상기 여기 광이 상기 투명 기판을 투과하여 출사하는 면은, 비평면(non-planar surface)일 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 비평면의 수직 단면은, '∩'모양, '∧'모양, '

'모양, '∪'모양, '∨'모양 및 '

'모양 중 적어도 하나의 모양으로 절곡된 형상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 광원 장치 및 상기 광원 장치로부터 입사되는 광을 이용하여 이미지를 형성하는 이미지 변환 장치를 포함하는 영상투사장치를 제공한다.

일 실시예에 따라, 상기 이미지 변환 장치는, 반사형 디스플레이 패널, 투과형 디스플레이 패널 및 디엘피(DLP: Digital Light Processor) 디스플레이 패널 중 어느 하나를 이용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 고온에서도 엘이디 특히, 적색 엘이디의 열적 특성을 안정화시킬 수 있기 때문에, 저용량의 냉각장치를 사용한 환경에서도 최대 광량을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 형광체 기판이 구동부에 의해 회전 운동이나 직선 운동을 함으로써, 작은 공간의 광학계에서도 형광체 기판의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 형광체 기판의 형광체층에 단위면적당 입사되는 여기 광의 에너지를 감소시킴으로써, 형광체 기판의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 광원 장치를 포함한 영상투사장치의 광학계를 나타낸 도면이다.
도 2a는 적색 엘이디의 열적 특성을 나타낸 그래프이다.
도 2b는 녹색 엘이디의 열적 특성을 나타낸 그래프이다.
도 2c는 청색 엘이디의 열적 특성을 나타낸 그래프이다.
도 3은 청색 엘디의 열적 특성을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 장치를 포함한 영상투사장치의 광학계를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 장치의 일부의 개념도이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 기판의 구동예를 나타낸 도면이다.
도 7은 종래 형광체 기판과 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 기판의 수직 단면도를 비교한 도면이다.
도 8a 내지 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 기판의 수직 단면도의 일 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체층 조성물에 대한 개념도이다.
도 10a 내지 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 기판이 없는 형광체 기판의 수직 단면도의 일 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1 실시예

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 장치를 포함한 영상투사장치의 광학계를 나타낸 도면이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상투사장치(100)는, 광원 장치(110, 120, 130)를 포함하되, 이외에 색상 조합부(200), 조명계(300) 및 투사 렌즈부(400) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

다만, 도 4에 도시한 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 영상투사장치가 구현될 수 있음은 물론이다.

이하, 각 구성요소들에 대해 살펴보기로 한다.

광원 장치(110, 120, 130)는 서로 다른 파장의 빛을 출력할 수 있는 광원을 적어도 하나 포함할 수 있다. 이때, 광원은 발광 다이오드(LED)일 수 있으나, 이에 한정하지 않고, 레이저, 레이저 다이오드(LD), 유기 엘이디(OLED), 비-고체 광원, 적당한 수집기 또는 반사기를 갖는 초고압(UHP) 할로겐 또는 제논 램프일 수 있다. 이때, 광원 장치(110, 120, 130)는 적어도 하나의 광원으로부터의 빛을 모으기 위한 적어도 하나의 집광렌즈를 더 포함할 수 있다.

광원 장치(110, 120, 130)는 적색 광을 조사하는 제1 광원 모듈(110), 녹색 광을 조사하는 제2 광원 모듈(120) 및 청색 광을 조사하는 제3 광원 모듈(130)을 포함할 수 있다.

이때, 제1 광원 모듈(110)은 전술한 종래 문제점을 해소하기 위해 여기 광(excitation light)을 조사하는 여기 광원(111) 및 형광체 기판(112)을 포함할 수 있다.

여기 광원(111)은 여기 광을 조사하는 광원으로서, 일 예로, InGaN계의 재료를 이용한 유브이(UV) 혹은 블루(Blue) 발광 다이오드(LED)나 레이저 다이오드(LD) 등일 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따라, 여기 광원(111)은 블루 레이저 다이오드(Blue Laser Diode)인 것이 바람직하다.

블루 레이저 다이오드(또는 청색 엘디)의 열적 특성은, 도 3에 도시한 바와 같이, 온도(Tc)가 증가함에 따라 블루 레이저 다이오드가 동일 광량(Po)을 출력하기 위해 블루 레이저 다이오드에 인가하기 위한 전류(If)만 변화될 뿐, 블루 레이저 다이오드가 출력하는 광량을 최대까지 도달시키는 것이 불가능한 것은 아니다.

형광체 기판(112)은 상기 여기 광의 파장을 변환하여 적색의 광을 발광하는 형광체층(112a)을 포함하여, 상기 여기 광원(111)으로부터 입사된 광의 파장을 가시광으로 변환할 수 있다.

형광체층(112a)은 형광 물질이 투명 기판의 적어도 일부 영역에 도포되어 형성된 층이거나, 실리콘과 같은 유기 바인더(binder)에 혼합된 파우더 형태의 형광체가 경화되어 일정 형상을 갖는 층일 수 있다(도 9 참조).

이때, 형광체층(112a)은 여기 광을 적색의 가사광으로 변환하기 위한 것으로서, (Ca, Sr, Ba)2Si5(N, O)8:Eu, (Ca, Sr, Ba)Si(N, O)2:Eu, (Ca, Sr, Ba)AlSi(N, O)8:Eu, (Sr, Ba)3SiO5:Eu, (Ca, Sr)S:Eu, (La, Y)2O2S:Eu, K2SiF6:Mn, CaAlSiN:Eu의 물질이 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 도 5에 도시한 바와 같이, 블루 레이저 다이오드 및 형광체 기판(112)을 이용하여, 제1 광원 모듈(110)이 적색을 발광하기 때문에, 고온에서도 광원의 열적 특성이 안정화되어, 영상투사장치에 적용시 저용량의 냉각장치를 사용하더라도 광원의 최대 광량을 확보할 수 있다.

한편, 제2 광원 모듈(120) 및 제3 광원 모듈(130) 중 적어도 하나는, 상기 제1 광원 모듈(110)과 같이, 여기 광원 및 여기 광의 파장을 녹색 또는 청색의 가시광으로 변환하여 발할 수 있는 형광체 기판(112)을 포함할 수 있으나, 제2 광원 모듈(120) 및 제3 광원 모듈(130) 각각은 녹색 및 청색의 가시광을 발하는 발광 다이오드(LED) 등의 광원을 이용하는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 도 2b 및 2c에 도시한 바와 같이, 녹색 엘이디와 청색 엘이디는 열적 특성이 고온에서도 안정하기 때문이다.

도 2b 및 2c는 각각 녹색 엘이디 및 청색 엘이디의 열적 특성을 나타낸 그래프로서, 도 2b 및 2c에 도시한 바와 같이, 적색 엘이디와 달리(도 2a 참조), 녹색 엘이디 및 청색 엘이디는 접합 온도가 120?라도 엘이디 25? 기준 광량이 90% 이상을 유지하고 있다.

따라서, 제2 광원 모듈(120) 및 제3 광원 모듈(130)은, 제1 광원 모듈(110)과 같이, 형광체 기판(112)과 같은 추가 구성을 갖지 않는 것이 바람직하다.

한편, 색상 조합부(200)는 적어도 둘 이상의 색상을 조합하기 위한 수단으로서, 광원 장치(110, 120, 130)와 이미지 변환 장치를 포함하는 조명계(300) 사이에 배치되어, 광원으로부터 출사되는 빛을 조합하여 이미지 변환 장치로 전달할 수 있다.

즉, 색상 조합부(200)는 서로 다른 둘 이상의 색이 조합된 유색 광 또는 백색 광일 수 있고, 상기 복수의 광원 모듈에 의해 조사된 광이 시간에 따라 교차 출력된 광일 수 있다. 이때, 색상 조합부(200)가 출력하는 광은 가시광에 한하지 않고, 적외선 광 또는 자외선 광일 수도 있음은 물론이다.

조명계(300)는 이미지 변환 장치를 포함할 수 있고, 광원 장치(110, 120, 130)로부터 입사되는 광을 이용하여 이미지를 형성할 수 있도록 이루어질 수 있다. 이때, 이미지 변환 장치는, 예를 들어 광원 장치(110, 120, 130)로부터 입사되는 광을 색변환 또는 색분리하고, 디스플레이 소자를 이용하여 이미지로 변환할 수 있다.

이미지 변환 장치는 광에 이미지를 부여하기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있다. 일 예로, 이미지 변환 장치는, 반사형 디스플레이 패널(일 예로, LCOS 등), 투과형 디스플레이 패널(일 예로, HTPS-LCD 등), 디엘피(DLP: Digital Light Processor) 디스플레이 패널 중 어느 하나를 이용할 수 있다.

이하에서는, 조명계(300)가 반사형 디스플레이 패널(350)을 이용한 경우를 기준으로 설명하기로 하되, 본 발명의 범위를 이에 한정하고자 하는 의도가 아님을 밝혀 둔다.

조명계(300)는 색상 조합부(200)로부터 방출된 광에 대한 조도(illumination) 및 색상 균일성을 개선하기 위해 상기 색상 조합부(200)로부터 방출된 광을 광학적으로 균질화하는 플라이 아이 어레이(FEA: Fly's Eye Array)(310)를 포함할 수 있다. 플라이 아이 어레이는 표면이 볼록한 형태(convex)의 미소렌즈들이 다수 배열되어 이루어진 방형일 수 있으며, 다수의 미소렌즈가 배열된 플라이 아이 어레이는, 광원으로부터의 빛이 입사되는 순서대로 배치된 오브젝티브 어레이(objective array)와 필드 어레이(field array)로 구성될 수 있다.

또한, 조명계(300)는, 상기 이미지 변환 장치에 반사형 디스플레이 패널(350)이 이용되는 경우, 상기 플라이 아이 어레이(310)의 일 면 측(구체적으로 디스플레이 패널측)에 광 손실을 줄이기 위한 편광 변환 장치(320)가 더 포함될 수 있다. 이 편광 변환 장치는 편광 빔 스플리터를 다수 나열하여 이루어지는 편광 빔 스플리터 어레이(PBSA: Polarization Beam Splitter Array)에 의해 구성될 수 있고, 편광 빔 스플리터 어레이는 편광 분리막과 위상차판(1/2λ)을 구비할 수 있다. 편광 빔 스플리터 어레이의 각 편광 분리막은 플라이 아이 렌즈(310)로부터의 빛 중 예를 들어 P 편광을 통과시키고, S 편광을 90°광로 변경할 수 있다. 광로 변경된 S 편광은 인접한 편광 분리막으로 반사되어 그대로 출사되고 편광 분리막을 투과한 P 편광은 전방측(광출사측)에 설치되어 있는 위상차판에 의해 S 편광으로 변환되어 출사된다. 즉, 일 예에 따라 플라이 아이 렌즈(310)로부터의 빛은 S 편광으로 편광될 수 있다.

이에 따라, 조명계(300)는 상기 편광 빔 스플리터 어레이로부터 출사된 빛을 반사형 디스플레이 패널(350)로 투과하고, 반사형 디스플레이 패널(350)에 의해 형성된 이미지를 갖는 빛을 입사시켜 투사 렌즈부(400)로 반사시키기 위한 편광 빔 스플리터 큐브(360)를 더 포함할 수 있다.

한편, 반사형 디스플레이 패널 중 디엠디(DMD)의 경우에는 편광을 사용하지 않으므로 편광 빔 스플리터 어레이는 사용되지 않으며, 플라이 아이 어레이만을 포함할 수 있다. 그리고 빔 스플리터 큐브(360)는 빔의 경로를 각도에 따라 분리해 주는 내부 전반사 프리즘(Total Internal Reflection Prism)으로 대체 될 수 있다.

투사 렌즈부(400)는 상기 조명계(300) 구체적으로, 편광 빔 스플리터 큐브(360)로부터 입사된 이미지를 외부 스크린 따위에 확대 투사할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예는 조명계(300)가 반사형 디스플레이 패널을이용한 이미지 변환 장치를 이용한 경우를 기준으로 한 것이나 본 발명의 범위를 이에 한하고자 하는 것은 아니며, 투과형 디스플레이 패널이나, 디엘피 디스플레이 패널을 이용한 경우에도 적용가능함은 물론이며, 서로 다른 색을 광원으로 하는 광원 장치 및 이를 포함하는 영상투사장치이면 본 발명이 적용될 수 있다.

제2 실시예

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 광원 모듈(110)은 여기 광원(111) 및 형광체 기판(112)을 포함할 수 있다.

이때, 형광체 기판(112)은, 일 실시예에 따라, 여기 광원(111)으로부터의 빛을 입사시기키 위해 여기 광원(111)의 전면에 고정배치될 수 있다. 즉, 후술하는 바와 같이, 형광체 기판(112)을 구동시키기 위해서는 구동부(미도시)가 요구되고, 영상투사장치(1) 내 구동부를 구비함으로써 요구되는 공간이나 중량 또는 전력을 최소화하기 위해, 형광체 기판(112)은 여기 광원(111) 전면에 고정 배치될 수 있다.

한편, 적색용 형광체층(112a)을 포함한 형광체 기판(112)의 경우 광효율은 약 70% 정도로, 나머지 30%의 블루 레이저 다이오드의 광은 흡수되거나 투과된다.

이때, 흡수된 블루 레이저 다이오드 광이 형광체층의 온도를 높일 수 있고, 이는 형광체 기판(112)에 대한 신뢰성 문제를 초래할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따라, 형광체 기판(112)의 적어도 일부 영역에 형성된 형광체층에서, 여기 광원(111)(일 예로, 블루 레이저 다이오드)으로부터의 광이 입사되는 영역이 시간에 따라 변할 수 있도록, 구동부(미도시)는 상기 형광체 기판(112)을 구동시키는 것이 바람직하다.

구체적인 실시예에 따라, 도 6a에 도시한 바와 같이, 모터 따위와 같은 구동 장치를 포함한 구동부는 형광체 기판(112)을 일 회전축(R)을 중심으로 적어도 일 방향으로 회전시킬 수 있다.

이에 따라, 여기 광원(111)에 의해 형광체 기판(112)에 발생할 수 있는 신뢰성 문제는 해소될 수 있다.

다만, 도 6a에 도시한 바와 같이, 형광체 기판(112)이 일 회전축(R)을 중심으로 회전하기 위해서는 제1 광원 모듈(110)이나 이를 포함한 영상투사장치(100)에 형광체 기판(112)이 회전가능하기 위한 공간이 요구된다.

따라서, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라 도 6b에 도시한 바와 같이, 구동부는 형광체 기판(112)을 일 측 방향으로 전후 진동시키는 것이 제1 광원 모듈(110)이나 이를 포함한 영상투사장치(100)의 크기를 소형화하는데 더욱 바람직하다.

이때, 형광체 기판(112)은 원판형보다도, 구동부에 의한 진동 방향으로 긴 다각형이나 타원형을 가진 판형인 것이, 구동하는 형광체 기판이 차지하는 공간을 최소화하는 측면에서 더욱 바람직하다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면 영상투사장치(100)에 요구되는 조건이나 사양에 따라 형광체 기판은 고정될 수도 있고, 작은 공간의 광학계에서 형광체 기판의 신뢰성을 확보하기 위해 형광체 기판은 구동부에 의해 회전 운동이나 직선 운동을 할수도 있다.

제3 실시예

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 적색용 형광체층을 포함한 형광체 기판(112)의 경우 광효율은 약 70% 정도로, 나머지 30%의 블루 레이저 다이오드의 광은 흡수되거나 투과된다. 이때, 흡수된 블루 레이저 다이오드 광이 형광체층의 온도를 높일 수 있고, 이는 형광체 기판(112)에 대한 신뢰성 문제를 초래하게 된다.

이와 같은 형광체층에 대한 열적인 문제를 발생시키는 요인은 형광체층이 단위면적당 수용하는 여기 광의 에너지가 정해져 있기 때문이며, 이러한 문제를 해결하기 위해, 앞선 실시예에서는 구동부를 이용하여 형광체층에서 단위면적당 단위시간당 수용되는 여기 광의 에너지를 시간적으로 분할하여 에너지를 감소시키도록 하였다.

이와 달리, 본 실시예에서는, 형광체층의 여기 광에 대한 입사면 또는 투명 기판의 상기 형광체층을 향한 출사면을 비평면(non-planar surface)으로 하여, 상기 여기 광에 대한 상기 형광체층의 표면적을 넓힘으로써 단위면적당 입사되는 여기 광의 에너지를 줄임으로써, 형광체층의 에너지 변화효율을 높일 수 있고, 이에 따라 형광체 기판(112)의 신뢰성을 확보할 수 있다. 단위면적당 여기 광의 에너지가 적을수록 형광체층의 에너지 변환 효율은 증가하기 때문이다.

여기서, 투명 기판(112b)는 상기 형광체층(112a)에서 상기 여기 광이 입사하는 방향에 배치된 기판으로서, 전술한 바와 같이, 상기 형광체층(112a)은 상기 투명 기판(112b)에 도포되어 형성될 수 있다.

투명 기판(112b)은 상기 여기 광원(111)으로부터의 여기 광을 투과할 수 있는 재료이되, 자외광에 대해 투명하도록 용융 실리카(fused silica)나 석영 유리 등을 이용할 수 있다.

이에 따라, 상기 형광체 기판(112)은 상기 투명 기판(112b)의 여기 광원(111) 측 표면에 가시광 반사막(미도시)을 더 포함할 수 있다. 가시광 반사막은 가시광을 반사시키는 콜드 미러(cold mirror)나 유전체 다층막으로 구성된 밴드 패스 필터를 사용할 수 있다.

다시 돌아와서, 형광체층(112a)에 상기 여기 광이 입사하는 표면, 상기 투명 기판(112b)의 상기 형광체층(112a) 측 표면, 또는 상기 형광체층(112a)과 상기 투명 기판(112b)의 계면은 비평면인 것이 바람직하되, 여기서 비평면은 도 8a 내지 8c에 도시한 바와 같이, 그 수직단면이 '∩'모양, '∧'모양, '

'모양, '∪'모양, '∨'모양 및 '

'모양 중 적어도 하나의 모양으로 절곡된 형상을 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 전술한 바와 같이, 형광체층(112a)은 실리콘, Glass, 세라믹 등과 같은 유기 바인더(binder)에 혼합된 파우더 형태의 형광체가 경화되어 일정 형상을 가질 수 있으며, 이 경우 투명 기판(112b)은 필수 구성에 해당하지 않는다.

따라서, 형광체층(112a)의 일 면은 비평면일 수 있으며, 일 예로, 도 10a 내지 10에 도시한 바와 같이, 그 수직단면이 '∩'모양, '∧'모양, '

'모양, '∪'모양, '∨'모양 및 '

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 형광체층에 입사되는 여기 광의 단위면적당 입사되는 에너지를 감소시킴으로써, 형광체 기판의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 영상투사장치 110, 120, 130: 광원 장치
110: 제1 광원 모듈 111: 여기 광원
112: 형광체 기판 112a: 형광체층
112b: 투명 기판 120: 제2 광원 모듈
130: 제3 광원 모듈 200: 색상 조합부
300: 조명계 310: 플라이 아이 어레이
320: 편광 변환 장치 350: 반사형 디스플레이 패널
360: 편광 빔 스플리터 큐브 400: 투사 렌즈부

Claims

적어도 세 개 색의 광을 조사하는 광원 장치에 있어서,
적색 광을 조사하는 제1 광원 모듈;
을 포함하되,
상기 제1 광원 모듈은,
여기 광(excitation light)을 조사하는 여기 광원; 및
상기 여기 광의 파장을 변환하여 적색의 광을 발광하는 형광체층을 포함한 형광체 기판;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광원 장치는,
녹색 광을 조사하는 제2 광원 모듈; 및
청색 광을 조사하는 제3 광원 모듈;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광원 장치는,
상기 형광체 기판을 일 측 방향으로 전후 진동시키기 위한 구동부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 형광체 기판은,
상기 구동부에 의한 진동 방향으로 긴 다각형 또는 타원형을 가진 판형인 것을 특징으로 하는 광원 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 여기 광에 대한 상기 형광체층의 입사면은, 비평면(non-planar surface)인 것을 특징으로 하는 광원 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 형광체 기판은,
상기 형광체층에서 상기 여기 광이 입사하는 방향에 배치되어, 상기 여기 광을 투과하는 투명 기판;
을 더 포함하되,
상기 여기 광이 상기 투명 기판을 투과하여 출사하는 면은, 비평면(non-planar surface)인 것을 특징으로 하는 광원 장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 비평면의 수직 단면은,
'∩'모양, '∧'모양, '
'모양, '∪'모양, '∨'모양 및 '
'모양 중 적어도 하나의 모양으로 절곡된 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 적어도 한 항에 따른 광원 장치; 및
상기 광원 장치로부터 입사되는 광을 이용하여 이미지를 형성하는 이미지 변환 장치;
를 포함하는 영상투사장치.
제 8 항에 있어서,
상기 이미지 변환 장치는,
반사형 디스플레이 패널, 투과형 디스플레이 패널 및 디엘피(DLP: Digital Light Processor) 디스플레이 패널 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.