KR20200061126A - 레이저 스캔 프로젝터 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

레이저 스캔 프로젝터 모듈 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20200061126A KR1020180146523A KR20180146523A KR20200061126A KR 20200061126 A KR20200061126 A KR 20200061126A KR 1020180146523 A KR1020180146523 A KR 1020180146523A KR 20180146523 A KR20180146523 A KR 20180146523A KR 20200061126 A KR20200061126 A KR 20200061126A
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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터 모듈은, 정렬기판,상기 정렬기판 일측에 레이저모듈이 상기 정렬기판 상면에 안착 고정되도록 상기 레이저모듈의 일면을 고정시키는 제1 레이저모듈 고정부와 상기 레이저모듈 일면에 수직한 상기 레이저 모듈 타면을 상기 정렬기판 상면에 고정시키도록 형성된 제2 레이저모듈 고정부, 상기 레이저모듈로부터 조사되는 레이저가 통과되는 진행방향으로 상기 정렬기판 상면상에 결합된 슬릿, 상기 레이저모듈로부터 조사된 레이저가 상기 슬릿을 통과하여 가이드미러로 입사되도록 상기 정렬기판 상면상에 상기 가이드미러를 고정하기 위한 가이드미러 고정부 및 상기 가이드미러에 반사된 레이저가 2D MEMS 스캐너로 입사되도록 상기 정렬기판 상면상에 상기 2D MEMS 스캐너를 고정하기 위한 스캐너 고정부를 포함한다.

Description

레이저 스캔 프로젝터 모듈 및 그 제조방법{Laser scan projector module and Method for manufacturing the same}
본 발명의 일실시예는 레이저 스캔 프로젝터 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
기존의 소형 프로젝터인 경우 반사형 LCoS(Liquid crystal on Silicon) 또는 반사형 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD, digital micromirror device)과 같은 2차원 초소형 디스플레이 소자를 이용하여 백생광원 또는 LED 광원을 이용하여 영상을 구현할 수 있는 프로젝터를 제작하였다. 기존 2차원 초소형 디스플레이 소자를 이용하여 만든 영상 프로젝터는 스크린에 선명한 영상을 만들기 위해 스크린 위치에 정확히 영상 초점을 만들기 위한 광학계가 반드시 필요하고, 이에 따라 광학계 초점을 스크린의 이동위치에 따라 맞추어야 하므로 높은 퀄리티의 영상을 구현하는데 어려움이 있었다.
KR 2011-0086949 A
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 목적은 레이저를 이용한 스캔 프로젝터로써 영상출력의 품질을 향상시키고, 모듈 배치의 정확성을 효과적으로 향상시킨 레이저 스캔 프로젝터 모듈을 제공하기 위한 것이다.
또한, 2D MEMS 스캐너를 사용하고 RGB 레이저모듈을 사용함으로써 스크린의 이동에 따른 초점조절 없이 선명하고 품질 좋은 영상을 출력하기 위한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 제조방법의 목적은 정렬기판상에 각 부품의 고정부를 일체로 형성하고, 레이저모듈을 최초 고정함으로써, 가이드미러와 2D MEMS 스캐너를 고정부 접합면을 중심으로 x,z축을 순차적으로 얼라인(배열) 조절함으로써 광축방향의 정렬을 위한 각 부품의 배치 및 고정결합을 보다 효과적으로 수행할 수 있는 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터 모듈은, 정렬기판, 상기 정렬기판 일측에 레이저모듈이 상기 정렬기판 상면에 안착 고정되도록 상기 레이저모듈의 일면을 고정시키는 제1 레이저모듈 고정부와 상기 레이저모듈 일면에 수직한 상기 레이저 모듈 타면을 상기 정렬기판 상면에 고정시키도록 형성된 제2 레이저모듈 고정부, 상기 레이저모듈로부터 조사되는 레이저가 통과되는 진행방향으로 상기 정렬기판 상면상에 결합된 슬릿, 상기 레이저모듈로부터 조사된 레이저가 상기 슬릿을 통과하여 가이드미러로 입사되도록 상기 정렬기판 상면상에 상기 가이드미러를 고정하기 위한 가이드미러 고정부 및 상기 가이드미러에 반사된 레이저가 2D MEMS 스캐너로 입사되도록 상기 정렬기판 상면상에 상기 2D MEMS 스캐너를 고정하기 위한 스캐너 고정부를 포함한다.
여기서, 상기 제1 레이저모듈 고정부, 상기 제2 레이저모듈 고정부, 상기 가이드미러 고정부 및 상기 스캐너 고정부는 상기 정렬기판에 일체로 성형될 수 있다.
또한, 상기 정렬기판 일면에 형성된 상기 레이저모듈에 대응되는 상기 정렬기판 타면에 일면이 결합되는 방열부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 방열부재는 상기 정렬기판의 타면상에 마주보도록 형성되되, 상기 레이저모듈에 대응되는 상기 정렬기판 타면에 면접촉하도록 결합되고, 상기 레이저모듈에 대응되는 상기 정렬기판 타면 이외의 영역에서 상기 방열부재는 상기 정렬기판 타면과 상호 이격되도록 결합되도록 연장될 수 있다.
또한, 상기 방열부재의 타면에 결합되는 회로기판을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 슬릿은 상기 레이저모듈로 부터 조사되는 빛이 통과되는 슬릿홀이 포함되며, 상기 2D MEMS 스캐너는 상기 가이드미러에 반사된 빛을 반사시키며 소정 폭으로 진동하는 마이크로미러를 포함하고, 상기 슬릿홀의 직경은 상기 마이크로미러의 직경보다 작도록 형성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터 모듈 제조방법은, 정렬기판 일면상 일측에 형성되고, 레이저모듈의 일측면 및 상기 일측면에 수직한 타측면을 고정하기 위한 제1 레이저모듈 고정부와 제2 레이저모듈 고정부, 상기 레이저모듈로부터 조사되는 레이저를 반사시키도록 형성되는 가이드미러의 후면을 고정하기 위한 가이드미러 고정부 및 상기 가이드미러에 반사된 레이저가 입사되는 2D MEMS 스캐너 일측면을 고정하는 스캐너 고정부를 형성하는 단계, 상기 제1 레이저모듈 고정부 및 상기 제2 레이저모듈 고정부에 상기 레이저모듈의 일측면 및 타측면이 각각 결합되도록 상기 정렬기판상에 상기 레이저모듈을 안착시키는 단계, 상기 레이저모듈로부터 조사된 레이저의 진행방향상에 형성되도록 상기 정렬기판상에 슬릿을 형성하는 단계, 상기 슬릿을 통과한 레이저가 입사되도록 상기 가이드미러 고정부에 가이드미러 후면을 결합하는 단계 및 상기 가이드미러에 반사된 레이저가 입사되는 방향의 상기 스캐너 고정부상에 2D MEMS 스캐너를 결합하는 단계를 포함한다.
여기서, 정렬기판 일면상 일측에 형성되고, 레이저모듈의 일측면 및 상기 일측면에 수직한 타측면을 고정하기 위한 제1 레이저모듈 고정부와 제2 레이저모듈 고정부, 상기 레이저모듈로부터 조사되는 레이저를 반사시키도록 형성되는 가이드미러의 후면을 고정하기 위한 가이드미러 고정부 및 상기 가이드미러에 반사된 레이저가 입사되는 2D MEMS 스캐너 일측면을 고정하는 스캐너 고정부를 형성하는 단계는, 상기 정렬기판상에 상기 제1 레이저모듈 고정부, 상기 제2 레이저모듈 고정부, 상기 가이드미러 고정부 및 상기 스캐너 고정부를 상기 정렬기판과 일체로 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 슬릿을 통과한 레이저가 입사되도록 상기 가이드미러 고정부에 가이드미러 후면을 결합하는 단계는, 상기 가이드미러 고정부상에 상기 가이드미러를 좌우측 및 상하방향으로 조절하여 상기 레이저의 입사방향에 대응되도록 위치를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가이드미러에 반사된 레이저가 입사되는 방향의 상기 스캐너 고정부상에 2D MEMS 스캐너를 결합하는 단계는, 상기 스캐너 고정부상에 상기 2D MEMS 스캐너를 좌우측 및 상하방향으로 조절하여 레이저의 입사방향에 대응되도록 위치를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저모듈에 대응되는 상기 정렬기판 타면상 일영역에서 일면이 면접촉하도록 결합되고, 상기 레이저모듈에 대응되는 상기 정렬기판 타면의 일영역 이외의 영역에서는 상기 정렬기판 타면과 이격되도록 연장되어 형성된 방열부재를 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 방열부재 타면에 회로기판을 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 레이저모듈의 정렬기판상에 최초 고정결합하도록 상호 수직한 두 축의 레이저모듈 고정부를 형성하고, 레이저모듈의 위치에 따른 레이저의 광축방향에 대응되는 가이드미러 및 2D MEMS 스캐너를 정렬함으로써 각 부품의 배치 얼라인을 보다 정밀하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 레이저모듈에서 조사된 레이저가 통과하는 슬릿을 슬릿홀의 직경과 최종적으로 레이저가 입사되는 스크린에 출력되는 2D MEMS 스캐너의 마이크로미러의 직경간의 조절을 통해 영상출력을 품질 향상을 위한 레이저의 불필요한 난반사 등의 노이즈를 효과적으로 제거 및 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 정렬기판상에 레이저모듈 고정부, 가이드미러 고정부, 스캐너 고정부를 일체로 성형하면서 각 부품의 정렬이 정밀도를 효과적으로 향상시킬 수 있고, 최초 고정된 레이저모듈을 중심으로 광축방향으로 진행되는 가이드미러 및 2D MEMS 스캐너의 각 고정부 접합면을 중심으로 x,z축의 위치조절을 통해 최종 고정 결합함으로써 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 제조공정의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있으며, 리드타임을 효과적으로 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 레이저 스캔 프로젝터의 2D MEMS 스캐너를 적용함으로써 출력되는 스크린의 위치에 따른 초점조절이 불필요하므로 스크린의 이동이나 위치변경에 따른 영상품질의 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 보다 선명한 품질 좋은 영상의 스크린 출력이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 일부 고정부의 평면 배치도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 평면도;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터의 부분 확대도;
도 4 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정도
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 일부 단면을 나타내는 사시도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 일실시예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 일부 고정부의 평면 배치도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터의 부분 확대도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터 모듈은, 정렬기판(10),상기 정렬기판(10) 일측에 레이저모듈(20)이 상기 정렬기판(10) 상면에 안착 고정되도록 상기 레이저모듈(20)의 일면을 고정시키는 제1 레이저모듈 고정부(11)와 상기 레이저모듈(20) 일면에 수직한 상기 레이저 모듈 타면을 상기 정렬기판(10) 상면에 고정시키도록 형성된 제2 레이저모듈 고정부(12), 상기 레이저모듈(20)로부터 조사되는 레이저가 통과되는 진행방향으로 상기 정렬기판(10) 상면상에 결합된 슬릿(30), 상기 레이저모듈(20)로부터 조사된 레이저가 상기 슬릿(30)을 통과하여 가이드미러(40)(40)로 입사되도록 상기 정렬기판(10) 상면상에 상기 가이드미러(40)(40)를 고정하기 위한 가이드미러 고정부(13) 및 상기 가이드미러(40)에 반사된 레이저가 2D MEMS 스캐너(50)로 입사되도록 상기 정렬기판(10) 상면상에 상기 2D MEMS 스캐너(50)를 고정하기 위한 스캐너 고정부(14)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터 모듈은 종래의 프로젝터 방식인 반사형 LCoS(Liquid crystal on Silicon) 또는 반사형 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD, digital micromirror device)와는 달리, 하나의 초소형 미러를 통해 2차원 스캔이 가능한 2D MEMS(Microelectro mechanical systems)스캐너와 RGB(red, green, blue)레이저 다이오드를 포함하는 레이저모듈(20)로 광학 엔진을 구성함으로써 스크린에 영상을 만드는 경우 레이저의 직진성에 의한 스크린의 위치 변화에 따른 별도의 초점조절 없이도 선명한 영상을 구현할 수 있으며, 이에 따른 안정적인 구동의 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터 모듈은 정렬기판(10)상에 레이저모듈(20)을 고정 및 결합하기 위한 제1 레이저모듈 고정부(11)와 제2 레이저모듈 고정부(12), 가이드 미러를 고정 및 결합하기 위한 가이드미러 고정부(13) 및 2D MEMS 스캐너(50)를 정확한 위치에 고정 및 결합시키기 위한 스캐너 고정부(14)가 정렬기판(10)상에 형성되어 있다. 이 때, 각 고정부들은 정렬기판(10)상에 일체로 성형되어 제작될 수 있음은 물론이다. 정렬기판(10)은 특별한 재료나 특징에 제한을 두진 않지만, 본 발명의 일실시예에 서는 금속재질의 기판을 사용하며, 금속재질을 성형하여 각 고정부들을 일체로 제작함으로써 물리적인 구조의 안정성 및 내구성을 보다 효과적으로 확보할 수 있는 것이다.
구체적으로, 제1 레이저모듈 고정부(11)와 제2 레이저모듈 고정부(12)는 레이저모듈(20)의 상호 수직하는 일측면과 타측면에 각각 접촉되어 고정시킴으로써, 레이저모듈(20)의 위치를 정렬기판(10)상에 정확하게 고정시킬 수 있다. 최초에 외부로부터 입력된 영상에 의해 출력되는 레이저를 조사하는 곳으로, 레이저모듈(20)의 위치는 평면상에 상호 수직한 두 축을 따라 형성된 고정부인 제1 레이저모듈 고정부(11)와 제2 레이저모듈 고정부(12)에 의해 고정되고, 각 고정부(11, 12)에 본딩 또는 경화성 접착제 등으로 접착됨으로써, x,y,z축의 전체적인 위치를 고정 및 정렬기판(10)상에 결합할 수 있다.
레이저모듈(20)은 RGB(red, green, blue)레이저 다이오드를 포함하는 것으로 보다 선명한 영상을 구현하도록 할 수 있으며, 도시되지 않았지만, 레이저모듈(20) 내부에는 레드(red), 그린(green), 블루(blue)에 대한 각각의 레이저를 선별하여 출력할 수 있도록 각각의 렌즈모듈이 포함될 수 있다. 레이저모듈(20)은 도시된 바와 같이, 일측면과과 타측면상에 상호 수직되는 방향으로 형성된 제1 레이저모듈 고정부(11)와 제2 레이저모듈 고정부(12)를 통해 레이저모듈(20)을 정렬기판(10)상에 고정 및 결합시킬 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 슬릿(30)은 레이저모듈(20)로부터 조사되는 레이저가 통과될 수 있도록 정렬기판(10)상에 결합되며, 소정 직경을 갖는 슬릿홀(31)이 중앙부분에 포함될 수 있다. 슬릿(30)은 레이저모듈(20)로부터 조사되는 레이저의 진행방향상에 배치하여 통과되는 레이저의 단면 형상이나 크기를 적절하게 제어함으로써, 이후 2D MEMS 스캐너(50)내에 입사되는 레이저의 노이즈를 최소화 할 수 있는 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 슬릿(30)의 평면상 형성된 슬릿홀(31)의 직경을 r1이라고 하고, 2D MEMS 스캐너(50)의 내부에 배치되어 입사되는 빛을 소정 범위로 진동하면서 외부로 조사하는 마이크로미러(51)의 직경을 r2라고 할때, 슬릿홀(31)의 직경(r1)이 마이크로미러(51)의 직경(r2)보다는 작게 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 '직경'이라 함은 일반적인 원 형상의 직경의 정의를 포함하되, 원형 이외의 형상(예를 들어, 타원형이나 다각형의 형상 등)에서는 중심점을 지나면서 최외각의 두 점을 잇는 거리를 직경으로 정의하도록 한다. 그러므로 마이크로미러(51)의 직경 r2는, 도 3에 도시된 바와 같이, 중심점을 지나며 최외각의 두 모서리를 잇는 선의 길이가 직경값이 되는 것이다.
만일, 2D MEMS 스캐너(50)에 입사되는 레이저가 마이크로미러(51)의 범위를 초과하여 벗어나는 레이저가 생기는 경우에는, 마이크로미러(51)의 입사범위를 벗어난 레이저가 내부에서 다른 부품이나 벽면 등에 난반사를 일으켜 영상의 품질을 현저하게 떨어뜨릴 수 있을 뿐만 아니라, 프로젝터 모듈의 작동 자체의 신뢰성을 떨어뜨릴 수 있으므로 슬릿(30)의 슬릿홀(31)의 직경의 조절을 통해 2D MEMS 스캐너(50)에 입사되는 광의 단면형상이나 크기를 적절하게 제어할 필요가 있는 것이다.
가이드미러(40)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저모듈(20)로부터 조사되는 평행광 레이저를 2D MEMS 스캐너(50)에 입사되도록 레이저의 진행방향을 가이드 한다. 가이드미러(40)는 가이드미러 고정부(13)에 후면이 결합되며, 가이드미러(40)의 결합시는 가이드미러 고정부(13)의 결합면상에서 좌우측이나 상하방향(x, z축)으로 위치를 조절하여 최종적인 위치를 고정하여 결합할 수 있다.
2D MEMS 스캐너(50)는 가이드미러(40)에 반사된 레이저가 입사되고, 2D MEMS 스캐너(50) 내부에 마이크로미러(51)가 XY축 방향으로 연속적으로 동작 및 진동하면서 스크린에 영상을 출력할 수 있도록 한다. 상술한 바와 같이, 2D MEMS 스캐너(50)에 입사되는 광의 노이즈를 최소화하고 난반사 등의 영상 퀄리티를 저해하는 요소를 미연에 방지하기 위해 슬릿(30)에 형성된 슬릿홀(31)의 직경(r1)을 2D MEMS 스캐너(50)의 마이크로미러(51)의 직경(r2)보다 작도록 레이저의 단면형상이나 면적을 제어한다.
정렬기판(10) 일면에 레이저모듈(20), 슬릿(30), 가이드미러(40) 및 2D MEMS 스캐너(50)를 배치하고, 타면상에는 레이저모듈(20)의 방열을 적절하게 분산 및 냉각 시키기 위한 방열부재(60)일면이 결합될 수 있다. 특히, 레이저모듈(20) 이외의 2D MEMS 스캐너(50)의 경우에 방열부재(60)에 의한 열이 전달되는 경우에는 진동주파수의 변경이나 열적변형에 의한 작동의 신뢰성이 저하 및 작동불능 상태가 될 수 있으므로, 방열부재(60)는 레이저모듈(20)에 대응되는 정렬기판(10) 타면에 면접촉하여 열을 전달받게 배치하되, 그 이외의 영역인 2D MEMS 스캐너(50)에 대응되는 정렬기판(10) 타면상으로는 소정 간격으로 이격되어, 2D MEMS 스캐너(50)로의 열전달을 근본적으로 차단하는 것이 바람직하다(도 12 참조).
방열부재(60)의 최대한의 방열효과를 위해 최대한 면적을 넓힘과 동시에, 불필요한 열전달에 의한 장치의 작동영향을 최소화하기 위해, 레이저모듈(20) 이외의 부품이나 부재 등과는 일정한 간격을 두어 작동 신뢰성을 함께 확보할 수 있는 것이다.
마지막으로, 외부 전원과의 연결 및 전기적인 연결을 위한 회로기판(70)을 방열부재(60) 타면상에 결합할 수 있다. 회로기판(70)과 정렬기판(10) 일면상에 배치된 레이저모듈(20), 2D MEMS 스캐너(50) 등과의 전기적 연결이나 회로배치는 통상의 공지기술이 적용될 수 있으므로, 도면의 구체적인 도시는 생략 하였다.
도 4 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정도이고, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 일부 단면을 나타내는 사시도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔의 제조방법은, 정렬기판(10) 일면상 일측에 형성되고, 레이저모듈(20)의 일측면 및 상기 일측면에 수직한 타측면을 고정하기 위한 제1 레이저모듈 고정부(11)와 제2 레이저모듈 고정부(12), 상기 레이저모듈(20)로부터 조사되는 레이저를 반사시키도록 형성되는 가이드미러(40)의 후면을 고정하기 위한 가이드미러 고정부(13) 및 상기 가이드미러(40)에 반사된 레이저가 입사되는 2D MEMS 스캐너(50) 일측면을 고정하는 스캐너 고정부(14)를 형성하는 단계, 상기 제1 레이저모듈 고정부(11) 및 상기 제2 레이저모듈 고정부(12)에 상기 레이저모듈(20)의 일측면 및 타측면이 각각 결합되도록 상기 정렬기판(10)상에 상기 레이저모듈(20)을 안착시키는 단계, 상기 레이저모듈(20)로부터 조사된 레이저의 진행방향상에 형성되도록 상기 정렬기판(10)상에 슬릿(30)을 형성하는 단계, 상기 슬릿(30)을 통과한 레이저가 입사되도록 상기 가이드미러 고정부(13)에 가이드미러(40) 후면을 결합하는 단계 및 상기 가이드미러(40)에 반사된 레이저가 입사되는 방향의 상기 스캐너 고정부(14)상에 2D MEMS 스캐너(50)를 결합하는 단계를 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 정렬기판(10) 일면상에 레이저모듈(20), 가이드미러(40) 및 2D MEMS 스캐너(50)를 배치하되, 레이저모듈(20)의 배치공간을 상호 수직한 방향으로 형성된 제1 레이저모듈 고정부(11)와 제2 레이저모듈 고정부(12)에 고정시킨 후, 가이드미러(40) 및 2D MEMS 스캐너(50)의 x,y,z축을 순차적으로 조절 및 얼라인함으로써 최종적인 위치가 결정되면 가이드미러(40)는 가이드미러 고정부(13)에, 2D MEMS 스캐너(50)는 스캐너 고정부(14)상에 각각 본딩 또는 경화성 접착제로 고정 결합시킨다. 가이드미러 고정부(13)와 스캐너 고정부(14)는 가이드미러(40)와 2D MEMS 스캐너(50)의 조립 공차 등을 고려하여 각 고정부와의 접합면을 중심으로 좌우측 및 상하방향 즉, x축 및 z축으로 조절되어 결합자유도를 위한 적절한 폭 및 높이를 가지는 것이 바람직하며, 특히 높이(z축 조절을 위한 고정부의 높이)는 레이저모듈(20)로부터 조사된 빛의 진행방향을 방해하지 않는 적절한 범위내로 형성하는 것이 바람직할 것이다.
또한, 정렬기판(10)은 통상 금속소재로 형성할 수 있으며, 정렬기판(10)상에 제1 레이저모듈 고정부(11), 제2 레이저모듈 고정부(12), 가이드미러 고정부(13) 및 스캐너 고정부(14)는 정렬기판(10)에 일체로 성형되어 제작될 수 있으며, 이렇게 제작함으로써 장치 내구성 및 각 결합되는 부품의 위치고정을 보다 안정적으로 구현할 수 있는 이점이 있다.
다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 레이저모듈 고정부(11) 및 상기 제2 레이저모듈 고정부(12)에 상기 레이저모듈(20)의 일측면 및 타측면이 각각 결합되도록 상기 정렬기판(10)상에 상기 레이저모듈(20)을 안착시키는 단계이다. 레이저모듈(20)은 외부 영상입력에 의한 출력신호 레이저를 조사하는 곳으로, 본 발명의 일실시예에서, 레이저모듈(20)은 제1 레이저모듈 고정부(11)와 수직방향의 제2 레이저모듈 고정부(12)에 의해 최초 고정된다. 레이저모듈(20)을 고정한 후, 이후 가이드미러(40), 2D MEMS 스캐너(50)의 배치를 레이저의 진행방향을 고려하여 적절히 얼라인 배치함으로써 모듈의 구조적인 배치를 보다 용이하게 할 뿐만 아니라, 그 배치 정밀도의 신뢰성을 함께 향상시킬 수 있다.
다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 레이저모듈(20)로부터 조사된 레이저의 진행방향상에 형성되도록 상기 정렬기판(10)상에 슬릿(30)을 형성하는 단계이다. 슬릿(30)은 레이저모듈(20)로부터 조사되는 레이저를 슬릿홀(31)을 통해 진행시킴으로써 레이저 단면의 크기나 형상을 적절하게 제어할 수 있다. 그렇게 함으로써, 2D MEMS 스캐너(50)의 마이크로미러(51)에 입사되는 레이저의 노이즈를 최소화 함으로써 노이즈에 의한 레이저의 난반사 등으로 인한 영상품질의 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.
다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 슬릿(30)을 통과한 레이저가 입사되도록 상기 가이드미러 고정부(13)에 가이드미러(40) 후면을 결합하는 단계이다.
가이드미러(40)는 전면에서 레이저를 반사시키고, 후면이 가이드미러 고정부(13)에 결합된다. 가이드미러 고정부(13)와의 접합면을 중심으로 가이드미러(40)를 좌우측 및 상하방향(x,z축)으로 조절하여 상기 레이저의 입사방향에 대응되도록 위치를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이를 통해 최종적인 위치가 결정되면 가이드미러(40)를 가이드미러 고정부(13)에 접착결합하여 고정시킨다.
다음, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 가이드미러(40)에 반사된 레이저가 입사되는 방향의 상기 스캐너 고정부(14)상에 2D MEMS 스캐너(50)를 결합하는 단계이다. 2D MEMS 스캐너(50)는 가이드미러(40)에서 반사된 레이저가 입사되어, 내부에 xy축으로 진동하는 마이크로미러(51)를 통해 반사되어 스크린에 조사됨으로써 영상을 출력하게 된다. 2D MEMS 스캐너(50)의 마이크로미러(51)에 입사되는 레이저가 마이크로미러(51)의 영역을 넘어 입사되는 경우에는 반사되지 못하는 나머지 레이저가 내부에서 난반사를 일으키거나 영상출력에 영향을 주어 최종적인 영상품질의 저하를 가져올 수 있다. 그러므로, 앞서 살펴본 슬릿(30)의 슬릿홀(31)의 직경(r1)을 마이크로미러(51)의 직경(r2)보다 작도록 조절 및 제어하는 것이 바람직하다.
도 8에서도, 2D MEMS 스캐너(50)를 스캐너 고정부(14)에 결합하는 과정에서 2D MEMS 스캐너(50)를 스캐너 고정부(14)와의 결합면을 중심으로 x,z축의 적절한 위치조절을 통해 영상출력을 위해 레이저의 입사방향에 맞는 결합위치를 조절 및 고정결합할 수 있다.
다음, 도 9는 상기 레이저모듈(20)에 대응되는 상기 정렬기판(10) 타면상 일영역에서 일면이 면접촉하도록 결합되고, 상기 레이저모듈(20)에 대응되는 상기 정렬기판(10) 타면의 일영역 이외의 영역에서는 상기 정렬기판(10) 타면과 이격되도록 연장되어 형성된 방열부재(60)를 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 정렬기판(10)의 일면상에 레이저모듈(20), 가이드미러(40) 및 2D MEMS 스캐너(50)를 배치하고, 그 타면에 방열부재(60)를 결합한다. 특히, 레이저모듈(20)에서 발생되는 열을 효과적으로 방출하기 위해 방열부재(60)는 레이저모듈(20)이 결합된 정렬기판(10)의 대응면상에 면접촉하도록 결합된다. 그러나, 방열부재(60)의 방열효과를 위해 면적을 최대한 넓히는 것이 필요한 동시에, 방열부재(60)의 열이 2D MEMS 스캐너(50)에 전달되는 경우 마이크로미러(51)의 진동주파수에 영향을 주거나 열적변형을 일으켜 작동신뢰성에 치명적인 영향을 줄 수 있는 문제가 있다. 그러므로, 도 9 및 도 12에서와 같이, 레이저모듈(20)의 대응면상에 면접촉하도록 하되, 정렬기판(10)의 다른 영역에서는 일정한 이격공간(S)을 유지하도록 두께를 조절함으로서 방열부재(60)의 면적을 넓힘과 동시에, 다른 부품에의 열적영향을 최소화할 수 있는 것이다.
다음, 도 10 및 도 11은 방열부재(60)의 타면상에 회로기판(70)을 결합하는 단계를 나타내는 도면이다. 최종적인 회로기판(70)과 정렬기판(10)의 각 부품사이의 전기적인 연결구조나 회로구조는 공지된 전기적 연결 구조를 적용할 수 있으므로, 본 발명의 도면에서는 생략하기로 한다.
이상이 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 제조방법을 설명하였다. 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 제조방법은 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 각 대응구성과 그 기능 및 작용이 실질적으로 동일하므로 자세한 설명 중복되는 내용은 생략한다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 레이저 스캔 프로젝터 모듈 및 그 제조방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10: 정렬기판 11: 제1 레이저모듈 고정부
12: 제2 레이저모듈 고정부 13: 가이드미러 고정부
14: 스캐너 고정부 20: 레이저모듈
30: 슬릿 31: 슬릿홀
40: 가이드미러 50: 2D MEMS 스캐너
51: 마이크로미러 60: 방열부재
70: 회로기판 S: 이격공간

Claims (12)

  1. 정렬기판;
    상기 정렬기판 일측에 레이저모듈이 상기 정렬기판 상면에 안착 고정되도록 상기 레이저모듈의 일면을 고정시키는 제1 레이저모듈 고정부와 상기 레이저모듈 일면에 수직한 상기 레이저 모듈 타면을 상기 정렬기판 상면에 고정시키도록 형성된 제2 레이저모듈 고정부;
    상기 레이저모듈로부터 조사되는 레이저가 통과되는 진행방향으로 상기 정렬기판 상면상에 결합된 슬릿;
    상기 레이저모듈로부터 조사된 레이저가 상기 슬릿을 통과하여 가이드미러로 입사되도록 상기 정렬기판 상면상에 상기 가이드미러를 고정하기 위한 가이드미러 고정부; 및
    상기 가이드미러에 반사된 레이저가 2D MEMS 스캐너로 입사되도록 상기 정렬기판 상면상에 상기 2D MEMS 스캐너를 고정하기 위한 스캐너 고정부;를 포함하는 레이저 스캔 프로젝터 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 레이저모듈 고정부, 상기 제2 레이저모듈 고정부, 상기 가이드미러 고정부 및 상기 스캐너 고정부는 상기 정렬기판에 일체로 성형되도록 형성된 레이저 스캔 프로젝터 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 정렬기판 일면에 형성된 상기 레이저모듈에 대응되는 상기 정렬기판 타면에 일면이 결합되는 방열부재를 더 포함하는 레이저 스캔 프로젝터 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 방열부재는 상기 정렬기판의 타면상에 마주보도록 형성되되, 상기 레이저모듈에 대응되는 상기 정렬기판 타면에 면접촉하도록 결합되고, 상기 레이저모듈에 대응되는 상기 정렬기판 타면 이외의 영역에서 상기 방열부재는 상기 정렬기판 타면과 상호 이격되도록 결합되도록 연장된 레이저 스캔 프로젝터 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 방열부재의 타면에 결합되는 회로기판을 더 포함하는 레이저 스캔 프로젝터 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬릿은 상기 레이저모듈로 부터 조사되는 빛이 통과되는 슬릿홀이 포함되며,
    상기 2D MEMS 스캐너는 상기 가이드미러에 반사된 빛을 반사시키며 소정 폭으로 진동하는 마이크로미러를 포함하고,
    상기 슬릿홀의 직경은 상기 마이크로미러의 직경보다 작은 레이저 스캔 프로젝터 모듈.
  7. 정렬기판 일면상 일측에 형성되고, 레이저모듈의 일측면 및 상기 일측면에 수직한 타측면을 고정하기 위한 제1 레이저모듈 고정부와 제2 레이저모듈 고정부, 상기 레이저모듈로부터 조사되는 레이저를 반사시키도록 형성되는 가이드미러의 후면을 고정하기 위한 가이드미러 고정부 및 상기 가이드미러에 반사된 레이저가 입사되는 2D MEMS 스캐너 일측면을 고정하는 스캐너 고정부를 형성하는 단계;
    상기 제1 레이저모듈 고정부 및 상기 제2 레이저모듈 고정부에 상기 레이저모듈의 일측면 및 타측면이 각각 결합되도록 상기 정렬기판상에 상기 레이저모듈을 안착시키는 단계;
    상기 레이저모듈로부터 조사된 레이저의 진행방향상에 형성되도록 상기 정렬기판상에 슬릿을 형성하는 단계;
    상기 슬릿을 통과한 레이저가 입사되도록 상기 가이드미러 고정부에 가이드미러 후면을 결합하는 단계; 및
    상기 가이드미러에 반사된 레이저가 입사되는 방향의 상기 스캐너 고정부상에 2D MEMS 스캐너를 결합하는 단계;를 포함하는 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    정렬기판 일면상 일측에 형성되고, 레이저모듈의 일측면 및 상기 일측면에 수직한 타측면을 고정하기 위한 제1 레이저모듈 고정부와 제2 레이저모듈 고정부, 상기 레이저모듈로부터 조사되는 레이저를 반사시키도록 형성되는 가이드미러의 후면을 고정하기 위한 가이드미러 고정부 및 상기 가이드미러에 반사된 레이저가 입사되는 2D MEMS 스캐너 일측면을 고정하는 스캐너 고정부를 형성하는 단계는,
    상기 정렬기판상에 상기 제1 레이저모듈 고정부, 상기 제2 레이저모듈 고정부, 상기 가이드미러 고정부 및 상기 스캐너 고정부를 상기 정렬기판과 일체로 형성하는 단계를 더 포함하는 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 슬릿을 통과한 레이저가 입사되도록 상기 가이드미러 고정부에 가이드미러 후면을 결합하는 단계는,
    상기 가이드미러 고정부상에 상기 가이드미러를 좌우측 및 상하방향으로 조절하여 상기 레이저의 입사방향에 대응되도록 위치를 조절하는 단계;를 더 포함하는 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 제조방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 가이드미러에 반사된 레이저가 입사되는 방향의 상기 스캐너 고정부상에 2D MEMS 스캐너를 결합하는 단계는,
    상기 스캐너 고정부상에 상기 2D MEMS 스캐너를 좌우측 및 상하방향으로 조절하여 레이저의 입사방향에 대응되도록 위치를 조절하는 단계;를 더 포함하는 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 제조방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 레이저모듈에 대응되는 상기 정렬기판 타면상 일영역에서 일면이 면접촉하도록 결합되고, 상기 레이저모듈에 대응되는 상기 정렬기판 타면의 일영역 이외의 영역에서는 상기 정렬기판 타면과 이격되도록 연장되어 형성된 방열부재를 결합하는 단계를 더 포함하는 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 방열부재 타면에 회로기판을 결합하는 단계;를 더 포함하는 레이저 스캔 프로젝터 모듈의 제조방법.
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