WO2023120756A1 - 형광체 휠 및 이를 구비하는 영상투사장치 - Google Patents

형광체 휠 및 이를 구비하는 영상투사장치 Download PDF

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WO2023120756A1
WO2023120756A1 PCT/KR2021/019476 KR2021019476W WO2023120756A1 WO 2023120756 A1 WO2023120756 A1 WO 2023120756A1 KR 2021019476 W KR2021019476 W KR 2021019476W WO 2023120756 A1 WO2023120756 A1 WO 2023120756A1
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light
phosphor
yellow
emitting layer
layer
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PCT/KR2021/019476
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홍근영
유영길
김민성
김경필
강보경
백승미
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엘지전자 주식회사
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]

Definitions

  • the present invention is a phosphor wheel and an image projection device including the same, and more particularly, a phosphor wheel with improved light conversion efficiency and thermal conductivity and an image projection device including the same.
  • An image projection device is a device that projects an image by projection.
  • an image can be projected onto a screen or the like.
  • the image projection device may output light of a plurality of colors using a phosphor wheel coated with a phosphor.
  • Cib Patent No. 203489181 discloses a color wheel, a light source system of the color wheel, and a projection system.
  • a ceramic substrate 130 is placed on the metal wheel 140, and the reflective layer 120 and the phosphor powder layer 110 are positioned thereon.
  • An object of the present invention is to provide a phosphor wheel having improved light conversion efficiency and thermal conductivity, and an image projection device having the same.
  • another object of the present invention is to provide a phosphor wheel having high-efficiency light output and improved color purity, and an image projection device having the same.
  • a phosphor wheel according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a substrate, a reflective light emitting layer disposed on the substrate, and a phosphor layer disposed on the reflective light emitting layer, wherein the reflective light emitting layer is made of resin and resin. It contains phosphors with higher thermal conductivity.
  • the reflective light-emitting layer preferably further includes titanium dioxide (TiO 2 ), and the thermal conductivity of the phosphor is higher than that of the titanium dioxide.
  • the ratio of the phosphor in the reflective light-emitting layer is preferably 3 to 10%.
  • the phosphor layer includes a yellow phosphor layer for outputting yellow light, a part of the blue light incident on the phosphor layer is incident on the yellow phosphor layer and yellow light is output, and the other part of the blue light transmitted through the phosphor layer, Yellow light may be output by being incident on a yellow phosphor in the reflective light emitting layer.
  • the phosphor layer may include a yellow phosphor layer disposed in the first region on the reflective light emitting layer and outputting yellow light, and a green phosphor layer disposed in the second region on the reflective light emitting layer and output green light.
  • a yellow phosphor may be disposed in the reflective light emitting layer corresponding to the first region, and a green phosphor may be disposed in the reflective light emitting layer corresponding to the second region.
  • the size of the first region is larger than the size of the second region.
  • the phosphor wheel is disposed in the third region on the reflective light emitting layer and may further include a red phosphor layer for outputting red light.
  • a red phosphor may be disposed in the reflective light emitting layer corresponding to the third region.
  • the phosphor wheel may further include an antireflection layer disposed on the phosphor layer.
  • the phosphor wheel may further include blades that are spaced apart from each other in a lower direction of the substrate and rotate about a rotation axis.
  • a phosphor wheel includes a substrate, a reflective light emitting layer disposed on the substrate, and a phosphor layer disposed on the reflective light emitting layer, wherein the reflective light emitting layer includes resin, a phosphor, and titanium dioxide. (TiO2).
  • the phosphor in the reflective light-emitting layer has a higher thermal conductivity than the resin.
  • the phosphor layer includes a yellow phosphor layer for outputting yellow light, a part of the blue light incident on the phosphor layer is incident on the yellow phosphor layer and yellow light is output, and the blue light transmitted through the phosphor layer is The other part may be incident on the yellow phosphor in the reflective light emitting layer to output yellow light.
  • the phosphor wheel includes a light source that outputs blue light and a phosphor wheel that outputs light of a plurality of colors based on blue light incident by rotation, and the phosphor wheel silver, a substrate, a reflective light emitting layer disposed on the substrate, and a phosphor layer disposed on the reflective light emitting layer, wherein the reflective light emitting layer includes a resin and a phosphor having higher thermal conductivity than the resin.
  • the image projector may further include a color filter disposed after the output end of the phosphor wheel and sequentially outputting yellow light, green light, and red light by rotation.
  • the color filter may further output blue light.
  • the color filter may include a yellow area for outputting yellow light, a green area for outputting green light, a red area for outputting red light, and a blue area for outputting blue light.
  • the size of the yellow area or the blue area is preferably smaller than the size of the red or green area.
  • a phosphor wheel includes a substrate, a reflective light emitting layer disposed on the substrate, and a phosphor layer disposed on the reflective light emitting layer, wherein the reflective light emitting layer includes resin and a phosphor having higher thermal conductivity than the resin.
  • the reflective light-emitting layer preferably further includes titanium dioxide (TiO 2 ), and the thermal conductivity of the phosphor is higher than that of the titanium dioxide. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the ratio of the phosphor in the reflective light-emitting layer is preferably 3 to 10%. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the phosphor layer includes a yellow phosphor layer for outputting yellow light, a part of the blue light incident on the phosphor layer is incident on the yellow phosphor layer and yellow light is output, and the other part of the blue light transmitted through the phosphor layer, Yellow light may be output by being incident on a yellow phosphor in the reflective light emitting layer. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the phosphor layer may include a yellow phosphor layer disposed in the first region on the reflective light emitting layer and outputting yellow light, and a green phosphor layer disposed in the second region on the reflective light emitting layer and output green light. Accordingly, yellow light and green light are output from the phosphor wheel.
  • a yellow phosphor may be disposed in the reflective light emitting layer corresponding to the first region, and a green phosphor may be disposed in the reflective light emitting layer corresponding to the second region. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the size of the first region is larger than the size of the second region. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • the phosphor wheel is disposed in the third region on the reflective light emitting layer and may further include a red phosphor layer for outputting red light. Accordingly, red is output from the phosphor wheel.
  • a red phosphor may be disposed in the reflective light emitting layer corresponding to the third region. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the phosphor wheel may further include an antireflection layer disposed on the phosphor layer. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the phosphor wheel may further include blades that are spaced apart from each other in a lower direction of the substrate and rotate about a rotation axis. Accordingly, heat dissipation performance is improved, and furthermore, it is possible to perform high luminance light output.
  • a phosphor wheel includes a substrate, a reflective light emitting layer disposed on the substrate, and a phosphor layer disposed on the reflective light emitting layer, wherein the reflective light emitting layer includes resin, a phosphor, and titanium dioxide. (TiO2). Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved. In addition, high-efficiency light output and color purity are improved.
  • the phosphor in the reflective light-emitting layer has a higher thermal conductivity than the resin. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the phosphor layer includes a yellow phosphor layer for outputting yellow light, a part of the blue light incident on the phosphor layer is incident on the yellow phosphor layer and yellow light is output, and the blue light transmitted through the phosphor layer is The other part may be incident on the yellow phosphor in the reflective light emitting layer to output yellow light. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the phosphor wheel includes a light source that outputs blue light and a phosphor wheel that outputs light of a plurality of colors based on blue light incident by rotation, and the phosphor wheel silver, a substrate, a reflective light emitting layer disposed on the substrate, and a phosphor layer disposed on the reflective light emitting layer, wherein the reflective light emitting layer includes a resin and a phosphor having higher thermal conductivity than the resin. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved. In addition, high-efficiency light output and color purity are improved.
  • the image projector may further include a color filter disposed after the output end of the phosphor wheel and sequentially outputting yellow light, green light, and red light by rotation. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • the color filter may further output blue light. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • the color filter may include a yellow area for outputting yellow light, a green area for outputting green light, a red area for outputting red light, and a blue area for outputting blue light. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • the size of the yellow area or the blue area is preferably smaller than the size of the red or green area. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • FIG 1 illustrates the appearance of an image projection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an example of an internal block diagram of the image projection device of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is an example of an internal block diagram of the signal processing device of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a diagram showing the structure of an image projection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating the phosphor wheel of FIG. 4 .
  • 5B to 5E are diagrams referenced for description of the phosphor wheel of FIG. 5A.
  • FIG. 6 is a diagram showing the structure of an image projection device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating the phosphor wheel of FIG. 6 .
  • FIG. 7B to 7C are diagrams referenced for description of the phosphor wheel of FIG. 7A.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the color filter of FIG. 2 .
  • FIG. 9 is a diagram showing the structure of an image projection device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating the phosphor wheel of FIG. 9 .
  • FIG. 10B is a side view of the phosphor wheel of FIG. 10A.
  • 11A to 11D are diagrams referenced for description of the phosphor wheel of FIG. 7A.
  • 12A to 12B are flowcharts illustrating a method of manufacturing a phosphor wheel according to an embodiment of the present invention.
  • module and “unit” for the components used in the following description are simply given in consideration of ease of writing this specification, and do not themselves give a particularly important meaning or role. Accordingly, the “module” and “unit” may be used interchangeably.
  • An optical device described herein is a device capable of outputting visible light. Such an optical device may be applied to an image projection device. Alternatively, it is also possible to apply to a lighting device.
  • the image projection device described in this specification is a device capable of projecting an image to the outside.
  • it may be a projector.
  • the image projection device described in the present invention can also be installed in another device as a component.
  • FIG 1 illustrates the appearance of an image projection device according to an embodiment of the present invention.
  • the image projection device 100 may output a projected image on the screen 200.
  • the screen 200 is illustrated as having a flat surface, but it is also possible to have a curved surface.
  • the user can view the projected image projected on the screen 200 .
  • FIG. 2 is an example of an internal block diagram of the image projection device of FIG. 1 .
  • an image projection device 100 may include a memory 120, a signal processing device 170, a communication device 135, an image output device 180, and a power supply unit 190. .
  • the image output device 180 may include a driving device 185 and an optical device 210 .
  • the driving device 185 can drive the optical device 210 .
  • a light source in the optical device 210 may be driven.
  • the optical device 210 may include optical components such as a light source and a lens for light output, particularly visible light output.
  • an embodiment of the present invention provides an optical device with improved light conversion efficiency and thermal conductivity. This will be described in detail with reference to FIG. 6 below.
  • the memory 120 may store programs for processing and controlling the signal processing device 170, and may perform a function for temporarily storing input or output data (eg, still images, moving images, etc.). may be
  • the communication device 135 serves as an interface with all external devices or networks connected to the image projector 100 by wire or wirelessly.
  • the communication device 135 can receive data from such an external device or receive power and transmit it to each component inside the image projector 100, and transmit data inside the image projector 100 to an external device.
  • the communication device 135 may receive a radio signal from an adjacent mobile terminal (not shown).
  • the radio signal may include various types of data such as a voice call signal, a video call signal, text data, or video data.
  • the communication device 135 may include a short-distance communication device (not shown).
  • Bluetooth Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, Near Field Communication (NFC), and the like may be used as short-range communication technologies.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • IrDA Infrared Data Association
  • UWB Ultra Wideband
  • ZigBee ZigBee
  • NFC Near Field Communication
  • the signal processing device 170 may perform overall control operations of the image projection device 100 . Specifically, the operation of each unit in the image projection apparatus 100 can be controlled.
  • the signal processing device 170 may control a video image stored in the memory 120 or a video image received from the outside through the communication device 135 to be output to the outside as a projected image.
  • the signal processing device 170 may control the driving device 185 that controls the optical device 210 outputting visible light such as R, G, and B. Specifically, R, G, and B signals corresponding to video images to be displayed may be output to the driving device 185 .
  • the power supply unit 190 may receive external power or internal power under the control of the signal processing device 170 and supply power necessary for the operation of each component.
  • the power supply unit 190 supplies corresponding power throughout the image projection device 100 .
  • a signal processing device 170 that can be implemented in the form of a system on chip (SOC), an image output device 180 for displaying an image, and an audio output unit for outputting audio (not shown) can supply power.
  • SOC system on chip
  • FIG. 3 is an internal block diagram of the control unit of FIG. 2 .
  • the signal processing apparatus 170 includes a demultiplexer 310, an image processor 320, a processor 330, an OSD generator 340, a mixer ( 345), a frame rate converter 350, and a formatter 360.
  • a demultiplexer 310 includes a demultiplexer 310, an image processor 320, a processor 330, an OSD generator 340, a mixer ( 345), a frame rate converter 350, and a formatter 360.
  • an audio processing unit (not shown) and a data processing unit (not shown) may be further included.
  • the demultiplexer 310 demultiplexes the input stream.
  • the image processing unit 320 may perform image processing of the demultiplexed image signal. To this end, the image processing unit 320 may include an image decoder 225 and a scaler 235 .
  • the video decoder 225 decodes the demultiplexed video signal, and the scaler 235 performs scaling so that the resolution of the decoded video signal can be output from the video output device 180.
  • the image decoder 225 may include decoders of various standards.
  • the processor 330 may control overall operations within the image projection device 100 or the signal processing device 170 . In addition, the processor 330 may control operations of the demultiplexer 310, the image processor 320, and the OSD generator 340 within the signal processing device 170.
  • the OSD generating unit 340 may generate an OSD signal according to a user input or by itself.
  • the mixer 345 may mix the OSD signal generated by the OSD generator 340 and the decoded video signal image-processed by the image processor 320 .
  • the mixed video signal may be provided to the frame rate converter 350 .
  • the frame rate converter (FRC) 350 may convert the frame rate of an input image. Meanwhile, the frame rate conversion unit 350 may output as it is without separate frame rate conversion.
  • the formatter 360 receives the signal mixed in the mixer 345, that is, the OSD signal and the decoded video signal, and performs signal conversion for input to the video output unit 180.
  • a low voltage differential signal LVDS may be output.
  • FIG. 3 a block diagram of the signal processing device 170 shown in FIG. 3 is a block diagram for one embodiment of the present invention. Each component of the block diagram may be integrated, added, or omitted according to specifications of the signal processing device 170 that is actually implemented.
  • the frame rate conversion unit 350 and the formatter 360 are not provided in the signal processing device 170, but may be separately provided or separately provided as one module.
  • FIG. 4 is a diagram showing the structure of an image projection device according to an embodiment of the present invention.
  • an optical device 210a outputs yellow light (Y) based on a light source 410 outputting blue light (B) and blue light (B) incident by rotation. and a phosphor wheel 430a that
  • the light source 410 outputting blue light B may include a laser diode or the like.
  • the laser diode 410 may output blue laser light (B).
  • the blue light B output from the light source 410 may be condensed through a collimator lens 461 and then incident to the color filter 460 .
  • the optical device 210a is disposed after the output end of the phosphor wheel 430a and sequentially outputs yellow light (Y), green light (G), and red light (R) by rotation.
  • a color filter 460 may be further included.
  • the color filter 460 includes a yellow area ARa for outputting yellow light Y, a green area ARb for outputting green light G, and a red area for outputting red light R. (ARc) and a blue area (ARd) for outputting blue light (B).
  • the color filter 460 when the blue light B from the light source 410 is incident on the yellow area ARa, the green area ARb, or the red area ARc for outputting the red light R, It reflects blue light (B).
  • the blue light B reflected by the color filter 460 is incident to the first reflection mirror 446 through a collimator lens 461b.
  • the first reflective mirror 446 reflects incident blue light B, and the blue light B reflected from the first reflective mirror 446 passes through a collimator lens 462 to separate the light. (420).
  • the light separation unit 420 transmits incident blue light (B) and reflects other yellow light (Y), green light (G), or red light (R).
  • the blue light B transmitted from the light separator 420 passes through a collimator lens 463 and is incident to the phosphor wheel 430a.
  • the phosphor wheel 430a outputs yellow light (Y) based on blue light (B) incident by rotation.
  • the phosphor wheel 430a includes a yellow phosphor layer (PHY) for outputting yellow light (Y).
  • PHY yellow phosphor layer
  • the phosphor wheel 430a When the blue light (B) is incident on the yellow phosphor layer (PHY) in the phosphor wheel 430a, the phosphor wheel 430a reflects and outputs the yellow light (Y).
  • the yellow light Y output from the phosphor wheel 430a is incident to the light splitter 420, and the light splitter 420 reflects the yellow light Y.
  • the yellow light (Y) reflected by the light separator 420 is incident to the color filter 460 .
  • the color filter 460 transmits the yellow light Y and outputs the yellow light Y.
  • the color filter 460 transmits the green light (G) and outputs it.
  • the color filter 460 transmits the red light R and outputs the red light R.
  • Yellow light (Y), green light (G), and red light (R) from the color filter 460 are outputted in a first direction by a collimator lens 469 .
  • the blue light B transmitted from the phosphor wheel 430a passes through the second reflecting mirror 468 and is output in the first direction by a collimator lens 463 .
  • yellow light (Y), green light (G), red light (R), and blue light (B) are sequentially output in the first direction.
  • the phosphor wheel 430a includes a substrate SB, a reflective light emitting layer AE disposed on the substrate SB, and a phosphor layer disposed on the reflective light emitting layer AE ( PH), and the reflective light emitting layer AE includes a resin TR and a phosphor TOT having higher thermal conductivity than the resin TR. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved. In addition, high-efficiency light output and color purity are improved.
  • the reflective light emitting layer AE further includes titanium dioxide (TiO2), and the thermal conductivity of the phosphor TOT is higher than that of the titanium dioxide. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved. This will be described in more detail with reference to FIG. 5A below.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating the phosphor wheel of FIG. 4 .
  • a phosphor wheel 430a is disposed on a substrate SB and a yellow phosphor layer PHY for outputting yellow light Y.
  • the substrate SB may include, for example, an aluminum (Al) substrate.
  • the phosphor wheel 430a further includes a reflective emission layer AE disposed between the substrate SB and the yellow phosphor layer PHY. Due to the reflective light emitting layer AE, when yellow light is output from the yellow phosphor layer PHY, high-efficiency light output and color purity can be improved.
  • the reflective light emitting layer AE includes a resin TR and a phosphor TOT having higher thermal conductivity than the resin TR. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved. In addition, high-efficiency light output and color purity are improved.
  • the reflective light emitting layer AE further includes titanium dioxide (TiO2), and the thermal conductivity of the phosphor TOT is higher than that of the titanium dioxide. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the ratio of the phosphor TOT in the reflective light emitting layer AE is preferably 3 to 10%. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the phosphor wheel 430a includes a substrate SB, a reflective light emitting layer AE disposed on the substrate SB, and a phosphor layer disposed on the reflective light emitting layer AE ( PH), and the reflective light-emitting layer AE includes resin (TR), a phosphor, and titanium dioxide (TiO2). Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved. In addition, high-efficiency light output and color purity are improved.
  • 5B to 5E are diagrams referenced for description of the phosphor wheel of FIG. 5A.
  • 5B is a diagram showing an example of a phosphor wheel 430x related to the present invention.
  • a phosphor wheel 430x related to the present invention includes an adhesive layer AD made of transparent resin and a reflective layer AR formed of a metal thin film between a substrate SB and a yellow phosphor layer PH. ) is provided.
  • blue light (B) is incident, converted to yellow light in the yellow phosphor layer (PH) and output, but heat increases, which may cause reliability problems, and also light There is a problem that the conversion efficiency is lowered.
  • 5C is a diagram showing another example of a phosphor wheel 430y related to the present invention.
  • the phosphor wheel 430x related to the present invention includes a reflective adhesive layer (ADD) made of transparent resin and Tio2 powder between the substrate (SB) and the yellow phosphor layer (PH).
  • ADD reflective adhesive layer
  • reflection and adhesion are integrated, and blue light (B) is incident, converted to yellow light in the yellow phosphor layer (PH) and output, but heat increases, which may cause reliability problems, and also light There is a problem that the conversion efficiency is lowered.
  • a reflective light-emitting layer including a resin (TR) and a phosphor (TOT) having higher thermal conductivity than the resin (TR) under the yellow phosphor layer (PH). Place (AE). This will be described with reference to FIG. 5D.
  • FIG. 5D is a side view of the phosphor wheel 430a of FIG. 5B.
  • a phosphor wheel 430a includes a substrate SB, a reflective light emitting layer AE disposed on the substrate SB, and a phosphor disposed on the reflective light emitting layer AE.
  • the layer PH is included, and the reflective light emitting layer AE includes a resin TR and a phosphor TOT having higher thermal conductivity than the resin TR. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved. In addition, high-efficiency light output and color purity are improved.
  • the reflective light emitting layer AE includes a transparent resin TR and a phosphor TOT having higher thermal conductivity than the transparent resin TR.
  • the phosphor layer PH includes a yellow phosphor layer PHY for outputting yellow light Y, and a part of the blue light B incident on the phosphor layer PH is the yellow phosphor layer.
  • PHY yellow light
  • Y yellow light
  • B transmitted through the phosphor layer
  • AE reflective light emitting layer
  • Y yellow light
  • the ratio of the phosphor TOT in the reflective light emitting layer AE is preferably 3 to 10%. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the ratio of the phosphor TOT in the reflective light emitting layer AE is 3 to 5%. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the reflective light emitting layer AE further includes titanium dioxide (TiO2), and the thermal conductivity of the phosphor TOT is higher than that of the titanium dioxide.
  • 5E is a diagram illustrating thermal conductivities of Tio2, a yellow phosphor, and a green phosphor.
  • the yellow phosphor in the reflective light emitting layer AE may include YAG.
  • the thermal conductivity of the yellow phosphor in the reflective light emitting layer AE is 12 to 14, which is preferably higher than that of titanium dioxide (TiO 2 ) 4.8 to 11.8. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved. Also, since heat does not increase even when the phosphor layer PH is thick, light conversion efficiency is improved.
  • FIG. 6 is a diagram showing the structure of an image projection device according to another embodiment of the present invention.
  • an optical device 210b outputs light of a plurality of colors based on a light source 410 outputting blue light B and blue light B incident by rotation. and a phosphor wheel 430b that
  • the light source 410 outputting blue light B may include a laser diode or the like.
  • the laser diode 410 may output blue laser light (B).
  • the blue light B output from the light source 410 may be condensed through a collimator lens 461 and then incident to the color filter 460 .
  • the optical device 210b is disposed after the output end of the phosphor wheel 430b and sequentially outputs yellow light (Y), green light (G), and red light (R) by rotation.
  • a color filter 460 may be further included.
  • the color filter 460 includes a yellow area ARa for outputting yellow light Y, a green area ARb for outputting green light G, and a red area for outputting red light R. (ARc) and a blue area (ARd) for outputting blue light (B).
  • the color filter 460 when the blue light B from the light source 410 is incident on the yellow area ARa, the green area ARb, or the red area ARc for outputting the red light R, It reflects blue light (B).
  • the blue light B reflected by the color filter 460 is incident to the first reflection mirror 446 through a collimator lens 461b.
  • the first reflective mirror 446 reflects incident blue light B, and the blue light B reflected from the first reflective mirror 446 passes through a collimator lens 462 to separate the light. (420).
  • the light separation unit 420 transmits incident blue light (B) and reflects other yellow light (Y) and green light (G).
  • the blue light B transmitted from the light separator 420 passes through a collimator lens 463 and is incident to the phosphor wheel 430b.
  • the phosphor wheel 430b outputs light of a plurality of colors based on blue light B incident by rotation.
  • the phosphor wheel 430b includes a yellow phosphor layer (PHY) for outputting yellow light (Y) and a green phosphor layer (PHG) for outputting green light (G).
  • PHY yellow phosphor layer
  • PSG green phosphor layer
  • the phosphor wheel 430b When the blue light (B) is incident on the yellow phosphor layer (PHY) in the phosphor wheel 430b, the phosphor wheel 430b reflects and outputs the yellow light (Y).
  • the phosphor wheel 430b reflects and outputs the green light (G).
  • Yellow light (Y) and green light (G) sequentially output from the phosphor wheel 430b are incident to the light splitter 420, and the light splitter 420 generates yellow light (Y) and green light (G). reflects
  • Yellow light (Y) and green light (G) reflected by the light separator 420 are incident to the color filter 460 .
  • the color filter 460 transmits the yellow light Y and outputs the yellow light Y.
  • the color filter 460 transmits the green light (G) and outputs the green light (G).
  • the color filter 460 When yellow light (Y) or green light (G) reflected by the light separator 420 is incident on the red area (ARc) of the color filter 460, the color filter 460 transmits the red light (R) and outputs the red light (R). do.
  • Yellow light (Y), green light (G), and red light (R) from the color filter 460 are outputted in a first direction by a collimator lens 469 .
  • the blue light B transmitted from the phosphor wheel 430b passes through the second reflecting mirror 468 and is output in the first direction by a collimator lens 463 .
  • yellow light (Y), green light (G), red light (R), and blue light (B) are sequentially output in the first direction.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating the phosphor wheel of FIG. 6 .
  • a phosphor wheel 430b includes a substrate SB, a reflective light emitting layer AE disposed on the substrate SB, and a reflective light emitting layer AE disposed on the substrate SB.
  • a phosphor layer PH is included, and the reflective light emitting layer AE includes a resin TR and a phosphor TOT having higher thermal conductivity than the resin TR. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved. In addition, high-efficiency light output and color purity are improved.
  • the phosphor layer PH is disposed in the first area AR1 on the reflective light emitting layer AE, and includes a yellow phosphor layer PHY for outputting yellow light Y and a second area on the reflective light emitting layer AE ( AR2), and may include a green phosphor layer (PHG) for outputting green light (G).
  • a yellow phosphor layer PHY for outputting yellow light Y
  • a second area on the reflective light emitting layer AE AR2
  • PEG green phosphor layer
  • FIG. 7B to 7C are diagrams referenced for description of the phosphor wheel of FIG. 7A.
  • Figure 7b is a side view of Figure 7a.
  • the substrate SB in the phosphor wheel 430b may include, for example, an aluminum (Al) substrate.
  • the reflective emission layer AE in the phosphor wheel 430b includes a resin TR and a phosphor TOT having higher thermal conductivity than the resin TR. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved. In addition, high-efficiency light output and color purity are improved.
  • the reflective light emitting layer AE further includes titanium dioxide (TiO2), and the thermal conductivity of the phosphor TOT is higher than that of the titanium dioxide. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the reflective light emitting layer AE further includes titanium dioxide (TiO2), and the thermal conductivity of the phosphor TOT is higher than that of the titanium dioxide. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the ratio of the phosphor TOT in the reflective light emitting layer AE is preferably 3 to 10%. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the phosphor layer PH in the phosphor wheel 430b is disposed in the first area AR1 on the reflective light emitting layer AE, and is a yellow phosphor layer for outputting yellow light Y ( PHY) and a green phosphor layer PHG disposed in the second area AR2 on the reflective light emitting layer AE and for outputting green light G. Accordingly, yellow light Y and green light G are output from the phosphor wheel 430a.
  • a yellow phosphor may be disposed in the reflective light emitting layer AE corresponding to the first area AR1
  • a green phosphor may be disposed in the reflective light emitting layer AE corresponding to the second area AR2. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the size of the first area AR1 is larger than the size of the second area AR2. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • a yellow phosphor may be disposed in the reflective light emitting layer AE corresponding to the first area AR1
  • a green phosphor may be disposed in the reflective light emitting layer AE corresponding to the second area AR2. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • FIG. 7C is an exploded view of the phosphor wheel 430b of FIG. 6 .
  • a motor 431, a blade (BLD), a substrate (SB), a reflective light-emitting layer (LE), a phosphor layer (PH), an anti-reflection layer (LB), A housing MS may be disposed.
  • the phosphor wheel of FIG. 7C (430b) is completed.
  • the phosphor wheel 430b may further include an antireflection layer LB disposed on the phosphor layer PH. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the phosphor wheel 430a may further include blades BLD that are spaced apart from each other in the lower direction of the substrate SB and rotate about a rotation axis. Accordingly, heat dissipation performance is improved, and furthermore, it is possible to perform high luminance light output.
  • the reflective light emitting layer LE includes the resin TR and the phosphor TOT having higher thermal conductivity than the resin TR. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved. In addition, high-efficiency light output and color purity are improved.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the color filter of FIG. 2 .
  • the color filter 460 is disposed after the output end of the phosphor wheel 430a, and rotates to emit yellow light (Y), green light (G), and red light (R). are output sequentially.
  • the color filter 460 is disposed after the output end of the phosphor wheel 430a, and rotates to generate yellow light (Y), green light (G), red light (R), and blue light ( B) can be output sequentially.
  • the color filter 460 includes a yellow area ARa for outputting yellow light Y, a green area ARb for outputting green light G, and a red area ARb for outputting red light R.
  • An area ARc and a blue area ARd for outputting blue light B may be included.
  • the size of the yellow area ARa or the blue area ARd may be smaller than the size of the red area ARc or the green area ARb, as shown in FIG. 8 . Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • the size of the blue area ARd is the smallest, and then the size of the yellow area ARa, the red area ARc, and the green area ARb are sequentially increased. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • FIG. 9 is a diagram showing the structure of an image projection device according to another embodiment of the present invention.
  • an optical device 210c includes a light source 410 that outputs blue light B, and outputs light of a plurality of colors based on blue light B incident by rotation. and a phosphor wheel 430c.
  • the light source 410 outputting blue light B may include a laser diode or the like.
  • the laser diode 410 may output blue laser light (B).
  • the blue light B output from the light source 410 may be condensed through a collimator lens 461 and then incident to the color filter 460 .
  • the optical device 210c is disposed after the output end of the phosphor wheel 430c and sequentially outputs yellow light (Y), green light (G), and red light (R) by rotation.
  • a color filter 460 may be further included.
  • the color filter 460 includes a yellow area ARa for outputting yellow light Y, a green area ARb for outputting green light G, and a red area for outputting red light R. (ARc) and a blue area (ARd) for outputting blue light (B).
  • the color filter 460 when the blue light B from the light source 410 is incident on the yellow area ARa, the green area ARb, or the red area ARc for outputting the red light R, It reflects blue light (B).
  • the blue light B reflected by the color filter 460 is incident to the first reflection mirror 446 through a collimator lens 461b.
  • the first reflective mirror 446 reflects incident blue light B, and the blue light B reflected from the first reflective mirror 446 passes through a collimator lens 462 to separate the light. (420).
  • the light separation unit 420 transmits incident blue light (B) and reflects other yellow light (Y), green light (G), or red light (R).
  • the blue light B transmitted from the light separator 420 passes through a collimator lens 463 and is incident to the phosphor wheel 430c.
  • the phosphor wheel 430c outputs light of a plurality of colors based on blue light B incident by rotation.
  • the phosphor wheel 430c includes a yellow phosphor layer (PHY) for outputting yellow light (Y), a green phosphor layer (PHG) for outputting green light (G), and an output of red light (R). It includes a red phosphor layer (PHR).
  • the phosphor wheel 430c When the blue light (B) is incident on the yellow phosphor layer (PHY) in the phosphor wheel 430c, the phosphor wheel 430c reflects and outputs the yellow light (Y).
  • the phosphor wheel 430c reflects and outputs the green light (G).
  • the phosphor wheel 430c reflects and outputs the red light R.
  • Yellow light (Y), green light (G), and red light (R) reflected by the light separator 420 are incident to the color filter 460 .
  • the color filter 460 transmits the yellow light Y and outputs the yellow light Y.
  • the color filter 460 transmits the green light (G) and outputs the green light (G).
  • the color filter 460 transmits the red light R and outputs the red light R.
  • Yellow light (Y), green light (G), and red light (R) from the color filter 460 are outputted in a first direction by a collimator lens 469 .
  • the blue light B transmitted from the phosphor wheel 430c passes through the second reflecting mirror 468 and is output in the first direction by a collimator lens 463 .
  • yellow light (Y), green light (G), red light (R), and blue light (B) are sequentially output in the first direction.
  • the phosphor wheel 430c includes a substrate SB, a reflective light emitting layer AE disposed on the substrate SB, and yellow light (disposed on the reflective light emitting layer AE). It includes a yellow phosphor layer (PHY) for outputting Y), a green phosphor layer (PHG) for outputting green light (G), and a red phosphor layer (PHR) for outputting red light (R). Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved. In addition, high-efficiency light output and color purity are improved.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating the phosphor wheel of FIG. 9 .
  • a phosphor wheel 430c includes a substrate SB, a reflective light emitting layer AE disposed on the substrate SB, and a reflective light emitting layer ( AE), and the reflective light emitting layer AE includes a resin TR and a phosphor TOT having higher thermal conductivity than the resin TR. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved. In addition, high-efficiency light output and color purity are improved.
  • the phosphor layer PH is disposed in the first area AR1b on the reflective light emitting layer AE, and includes a yellow phosphor layer PHY for outputting yellow light Y and a second area on the reflective light emitting layer AE.
  • AR2b a green phosphor layer (PHG) for outputting green light (G)
  • a red phosphor layer (PHG) for outputting red light (R) disposed in a third area (Ar3b) on the reflective light emitting layer (AE) PHR) may be included.
  • FIG. 10B is a side view of the phosphor wheel of FIG. 10A.
  • the substrate SB in the phosphor wheel 430c may include, for example, an aluminum (Al) substrate.
  • the reflective emission layer AE in the phosphor wheel 430c includes a resin TR and a phosphor TOT having higher thermal conductivity than the resin TR. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved. In addition, high-efficiency light output and color purity are improved.
  • the reflective light emitting layer AE further includes titanium dioxide (TiO2), and the thermal conductivity of the phosphor TOT is higher than that of the titanium dioxide. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the reflective light emitting layer AE further includes titanium dioxide (TiO2), and the thermal conductivity of the phosphor TOT is higher than that of the titanium dioxide. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the ratio of the phosphor TOT in the reflective light emitting layer AE is preferably 3 to 10%. Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • the phosphor layer PH in the phosphor wheel 430c is disposed in the first area AR1b on the reflective light emitting layer AE, and is a yellow phosphor layer for outputting yellow light Y. (PHY) and the second area AR2b on the reflective light emitting layer AE, the green phosphor layer PHG for outputting green light G, and the third area Ar3b on the reflective light emitting layer AE. disposed, and may include a red phosphor layer (PHR) for outputting red light (R). Accordingly, yellow light Y, green light G, and red light R are output from the phosphor wheel 430a.
  • PHR red phosphor layer
  • a yellow phosphor is disposed in the reflective light emitting layer AE corresponding to the first area AR1b
  • a green phosphor e is disposed in the reflective light emitting layer AE corresponding to the second area AR2b
  • a third area Ar3b is disposed in the reflective light emitting layer AE corresponding to the second area AR2b
  • a red phosphor may be disposed in the reflective light emitting layer AE corresponding to . Accordingly, light conversion efficiency and thermal conductivity are improved.
  • 11A to 11D are diagrams referenced for description of the phosphor wheel of FIG. 7A.
  • FIG. 11A is a table showing the luminance characteristics and temperature characteristics of the ratio of the yellow phosphor (YAG) to the green phosphor (LuAG) in the reflective light emitting layer (AE).
  • the luminance characteristics increase from 0% to 5%, and the luminance characteristics decrease from 5% to 10%.
  • the temperature when the temperature is 0 to 10%, the temperature is approximately less than 82.5°C, but in the case of 15%, it is exemplified that the temperature exceeds 82.5°C and is approximately 83.2°C.
  • the ratio of the phosphor (TOT) in the reflective light emitting layer (AE) is preferably 3 to 10% in consideration of luminance characteristics and temperature characteristics.
  • the ratio of the phosphor TOT in the reflective light emitting layer AE is more preferably 3 to 5%.
  • 11B is a table showing luminance characteristics and temperature characteristics compared to a ratio of a yellow phosphor (Silicate) and a green phosphor (Silicate) in the reflective light emitting layer (AE).
  • the luminance characteristics improve from 0 to 5%, and the luminance characteristics decrease from 5% to 10%.
  • the temperature is approximately less than 83 ° C, but in the case of 0%, it is exemplified that the temperature exceeds 83 ° C and is approximately 83.6 ° C.
  • the ratio of the phosphor (TOT) in the reflective light emitting layer (AE) is preferably 3 to 10% in consideration of luminance characteristics and temperature characteristics.
  • the ratio of the phosphor TOT in the reflective light emitting layer AE is more preferably 3 to 5%.
  • FIG. 11C is a graph showing the luminance of the phosphor wheel 430y having the light emitting adhesive layer of FIG. 5C and the phosphor wheel 430a having the reflective light emitting layer of FIG. 5D versus wavelength.
  • a luminance graph (CVx) versus wavelength of the phosphor wheel 430y having the light emitting adhesive layer of FIG. 5C shows high luminance in the vicinity of blue light around 450 nm, but in other wavelength bands, the reflective light emitting layer of FIG. 5D The luminance is lower than that of the luminance graph CVa versus wavelength of the phosphor wheel 430a.
  • the light conversion efficiency is improved, and the luminance is high in the entire wavelength band, except for the blue light region.
  • 11D is a table illustrating relative efficiencies of the luminance graph CVx and the luminance graph CVa.
  • the light conversion efficiency and thermal conductivity of the phosphor wheel 430a according to the embodiment of the present invention are improved.
  • high-efficiency light output and color purity are improved.
  • 12A to 12B are flowcharts illustrating a method of manufacturing a phosphor wheel according to an embodiment of the present invention.
  • a phosphor is molded and sintered at a high temperature (S1210).
  • nano raw powders capable of implementing YAG composition (Y3Al5O12:Ce), which is a yellow phosphor, and LuAG composition (Lu3Al5O12:Ce), which is a green phosphor, are pushed and pressed into a ring or segment mold of a desired shape. do.
  • a pressure of 8 Ton (about 34 MPa) is applied.
  • the temperature varies depending on the desired density, in order to obtain densification of 93 to 98%, it is carried out in a vacuum atmosphere, varying from 1500 to 1750 ° C.
  • the shape of the ceramic phosphor is processed (S1215). For example, mirror processing is performed into a desired shape.
  • a reflective light emitting layer is applied on the substrate (S1220).
  • bar coating may be performed on the substrate SB by mixing TiO2 having a size of 0.2 to 0.5 ⁇ m and a phosphor having a size of 0.5 to 15 ⁇ m with a resin.
  • the thickness of the reflective light emitting layer AE may be 80 ⁇ m to 120 ⁇ m.
  • the processed ceramic phosphor is bonded (S1225) and cured (S1230).
  • a processed ceramic phosphor is adhered to the top of the printed TiO 2 + phosphor layer and cured at 150° C. for 2 hours.
  • the substrate SB on which the reflective light emitting layer AE and the phosphor layer PH are formed, the blade BLD, and the motor 431 are coupled (S1235).
  • manufacturing of the phosphor wheel 430b is completed.
  • FIG. 12B The flowchart of FIG. 12B is the same as that of FIG. 12A, except that a 1218th step (S1218) is further performed between the 1215th step (S1215) and the 1220th step (S1220).
  • a reflective film coating may be performed on the bottom of the ceramic phosphor with a high reflective material such as Ag to a thickness of 10 to 5000 nm (S1218). Accordingly, the reflection performance is improved.
  • the phosphor wheel according to the embodiment of the present invention and the image projection device having the same are not limited to the configuration and method of the embodiments described above, but the embodiments are implemented in each implementation so that various modifications can be made. All or part of the examples may be configured by selectively combining them.

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Abstract

본 발명은 영상투사장치이다. 본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠은, 기판과, 기판 상에 배치되는 반사 발광층과, 반사 발광층 상에 배치되는 형광체층을 포함하고, 반사 발광층은, 레진, 및 레진 보다 열전도율이 더 높은 형광체를 포함한다. 이에 의해, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.

Description

형광체 휠 및 이를 구비하는 영상투사장치
본 발명은 형광체 휠 및 이를 구비하는 영상투사장치이며, 더욱 상세하게는 광 변환 효율 및 열전도율이 개선된 형광체 휠 및 이를 구비하는 영상투사장치이다.
영상투사장치는 투사(projection)에 의해 영상을 투사하는 장치이다. 특히, 한편, 스크린 등으로, 영상을 투사할 수 있다.
영상투사장치는 형광체가 도포된 형광체 휠을 이용하여, 복수의 색상의 광을 출력할 수 있다.
한편, 영상의 해상도가 증가하는 추세에 따라, 영상투사시, 고효율의 광출력의 요구가 증대되고 있다.
이에 따라, 형광체 휠에 사용되는 형광체의 변환 효율(conversion efficiency)을 증대하기 위해, 형광체의 뚜께 또는 함량을 증가시키기 위한 연구가 진행되고 있다.
그러나, 형광체의 뚜께 또는 함량을 증가시킬 경우, 방열 특성의 제역으로 인하여 한계가 있으며, 그에 따라, 밝기 증가가 제한되는 문제가 있다.
한편, 중국특허번호 203489181호(이하, '선행 문헌' 이라 함)에는, 컬러 휠, 컬러 휠의 광원 시스템 및 프로젝션 시스템이 개시된다.
선행 문헌에 의하면, 금속휠(140) 위에 세라믹 기판(130)이 있고 그 위에 반사층(120), 형광체 분말층(110)이 위치한다.
그러나, 선행 문헌에 의하면, 형광체의 변환 효율(conversion efficiency)을 증대하기 위해, 형광체의 뚜께를 증가시키면, 열이 증가하여 신뢰성 문제가 발생하게 된다.
본 발명의 목적은, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선된 형광체 휠 및 이를 구비하는 영상투사장치를 제공함에 있다.
한편, 본 발명의 다른 목적은, 고효율의 광출력 및 색순도가 개선된 형광체 휠 및 이를 구비하는 영상투사장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠은, 기판과, 기판 상에 배치되는 반사 발광층과, 반사 발광층 상에 배치되는 형광체층을 포함하고, 반사 발광층은, 레진, 및 레진 보다 열전도율이 더 높은 형광체를 포함한다.
한편, 반사 발광층은, 이산화 티타늄(TiO2)을 더 포함하고, 형광체의 열전도율이 이산화 티타늄의 연전도율 보다 더 높은 것이 바람직하다.
한편, 반사 발광층 내의 형광체의 비율은 3 내지 10 %인 것이 바람직하다.
한편, 형광체층은 노란색광의 출력을 위한 노란색 형광체층을 포함하고, 형광체층에 입사되는 청색광의 일부는, 노란색 형광체층에 입사되어 노란색광이 출력되며, 형광체층을 투과한 청색광의 다른 일부는, 반사 발광층 내의 노란색 형광체에 입사되어 노란색광이 출력될 수 있다.
한편, 형광체층은, 반사 발광층 상의 제1 영역에 배치되며, 노란색광의 출력을 위한 노란색 형광체층과, 반사 발광층 상의 제2 영역에 배치되며, 녹색광의 출력을 위한 녹색 형광체층을 포함할 수 있다.
한편, 제1 영역에 대응하는 반사 발광층 내에 노란색 형광체가 배치되며, 제2 영역에 대응하는 반사 발광층 내에 녹색 형광체가 배치될 수 있다.
한편, 제1 영역의 사이즈가, 제2 영역의 사이즈 보다 더 큰 것이 바람직하다.
한편, 형광체 휠은, 반사 발광층 상의 제3 영역에 배치되며, 적색광의 출력을 위한 적색 형광체층을 더 포함할 수 있다.
한편, 제3 영역에 대응하는 반사 발광층 내에 적색 형광체가 배치될 수 있다.
한편, 형광체 휠은, 형광체층 상에 배치되는 반사 방지층을 더 포함할 수 있다.
한편, 형광체 휠은, 기판의 하부 방향으로 이격되어 배치되며, 회전축을 중심으로 회전하는 블레이드를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 휠은, 기판과, 기판 상에 배치되는 반사 발광층과, 반사 발광층 상에 배치되는 형광체층을 포함하고, 반사 발광층은, 레진, 및 형광체, 및 이산화 티타늄(TiO2)을 포함한다.
한편, 반사 발광층 내의 형광체가, 레진 보다 열전도율이 더 높은 것이 바람직하다.
한편, 형광체 휠은, 형광체층은 노란색광의 출력을 위한 노란색 형광체층을 포함하고, 형광체층에 입사되는 청색광의 일부는, 노란색 형광체층에 입사되어 노란색광이 출력되며, 형광체층을 투과한 청색광의 다른 일부는, 반사 발광층 내의 노란색 형광체에 입사되어 노란색광이 출력될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 영상투사장치는, 한편, 형광체 휠은, 청색광을 출력하는 광원과, 회전에 의해 입사되는 청색광에 기초하여 복수 색상의 광을 출력하는 형광체 휠를 포함하고, 형광체 휠은, 기판과, 기판 상에 배치되는 반사 발광층과, 반사 발광층 상에 배치되는 형광체층을 포함하고, 반사 발광층은, 레진, 및 레진 보다 열전도율이 더 높은 형광체를 포함한다.
한편, 영상투사장치는, 형광체 휠의 출력단 이후에 배치되며, 회전에 의해, 노란색광, 녹색광, 적색광을 순차적으로 출력하는 컬러 필터를 더 포함할 수 있다.
한편, 컬러 필터는, 청색광을 더 출력할 수 있다.
한편, 컬러 필터는, 노란색광의 출력을 위한 노란색 영역, 녹색광의 출력을 위한 녹색 영역, 적색광의 출력을 위한 적색 영역,청색광의 출력을 위한 청색 영역을 포함할 수 있다.
한편, 노란색 영역 또는 청색 영역의 사이즈는, 적색 영역 또는 녹색 영역의 사이즈 보다 작은 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠은, 기판과, 기판 상에 배치되는 반사 발광층과, 반사 발광층 상에 배치되는 형광체층을 포함하고, 반사 발광층은, 레진, 및 레진 보다 열전도율이 더 높은 형광체를 포함한다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다. 또한, 고효율의 광출력 및 색순도가 개선되게 된다.
한편, 반사 발광층은, 이산화 티타늄(TiO2)을 더 포함하고, 형광체의 열전도율이 이산화 티타늄의 연전도율 보다 더 높은 것이 바람직하다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
한편, 반사 발광층 내의 형광체의 비율은 3 내지 10 %인 것이 바람직하다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
한편, 형광체층은 노란색광의 출력을 위한 노란색 형광체층을 포함하고, 형광체층에 입사되는 청색광의 일부는, 노란색 형광체층에 입사되어 노란색광이 출력되며, 형광체층을 투과한 청색광의 다른 일부는, 반사 발광층 내의 노란색 형광체에 입사되어 노란색광이 출력될 수 있다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
한편, 형광체층은, 반사 발광층 상의 제1 영역에 배치되며, 노란색광의 출력을 위한 노란색 형광체층과, 반사 발광층 상의 제2 영역에 배치되며, 녹색광의 출력을 위한 녹색 형광체층을 포함할 수 있다. 이에 따라, 형광체 휠에서 노란색광과 녹색광을 출력하게 된다.
한편, 제1 영역에 대응하는 반사 발광층 내에 노란색 형광체가 배치되며, 제2 영역에 대응하는 반사 발광층 내에 녹색 형광체가 배치될 수 있다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
한편, 제1 영역의 사이즈가, 제2 영역의 사이즈 보다 더 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 형광체 휠은, 반사 발광층 상의 제3 영역에 배치되며, 적색광의 출력을 위한 적색 형광체층을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 형광체 휠에서 적색을 출력하게 된다.
한편, 제3 영역에 대응하는 반사 발광층 내에 적색 형광체가 배치될 수 있다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
한편, 형광체 휠은, 형광체층 상에 배치되는 반사 방지층을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
한편, 형광체 휠은, 기판의 하부 방향으로 이격되어 배치되며, 회전축을 중심으로 회전하는 블레이드를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 휠은, 기판과, 기판 상에 배치되는 반사 발광층과, 반사 발광층 상에 배치되는 형광체층을 포함하고, 반사 발광층은, 레진, 및 형광체, 및 이산화 티타늄(TiO2)을 포함한다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다. 또한, 고효율의 광출력 및 색순도가 개선되게 된다.
한편, 반사 발광층 내의 형광체가, 레진 보다 열전도율이 더 높은 것이 바람직하다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
한편, 형광체 휠은, 형광체층은 노란색광의 출력을 위한 노란색 형광체층을 포함하고, 형광체층에 입사되는 청색광의 일부는, 노란색 형광체층에 입사되어 노란색광이 출력되며, 형광체층을 투과한 청색광의 다른 일부는, 반사 발광층 내의 노란색 형광체에 입사되어 노란색광이 출력될 수 있다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 영상투사장치는, 한편, 형광체 휠은, 청색광을 출력하는 광원과, 회전에 의해 입사되는 청색광에 기초하여 복수 색상의 광을 출력하는 형광체 휠를 포함하고, 형광체 휠은, 기판과, 기판 상에 배치되는 반사 발광층과, 반사 발광층 상에 배치되는 형광체층을 포함하고, 반사 발광층은, 레진, 및 레진 보다 열전도율이 더 높은 형광체를 포함한다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다. 또한, 고효율의 광출력 및 색순도가 개선되게 된다.
한편, 영상투사장치는, 형광체 휠의 출력단 이후에 배치되며, 회전에 의해, 노란색광, 녹색광, 적색광을 순차적으로 출력하는 컬러 필터를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 컬러 필터는, 청색광을 더 출력할 수 있다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 컬러 필터는, 노란색광의 출력을 위한 노란색 영역, 녹색광의 출력을 위한 녹색 영역, 적색광의 출력을 위한 적색 영역,청색광의 출력을 위한 청색 영역을 포함할 수 있다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 노란색 영역 또는 청색 영역의 사이즈는, 적색 영역 또는 녹색 영역의 사이즈 보다 작은 것이 바람직하다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상투사장치의 외관을 예시한다.
도 2는 도 1의 영상투사장치의 내부 블록도의 일예이다.
도 3은 도 2의 신호 처리 장치의 내부 블록도의 일예이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상투사장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 5a는 도 4의 형광체 휠을 도시한 도면이다.
도 5b 내지 도 5e는 도 5a의 형광체 휠의 설명에 참조되는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상투사장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 7a는 도 6의 형광체 휠을 도시한 도면이다.
도 7b 내지 도 7c는 도 7a의 형광체 휠의 설명에 참조되는 도면이다.
도 8은 도 2의 컬러 필터를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영상투사장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 10a는 도 9의 형광체 휠을 도시한 도면이다.
도 10b는 도 10a의 형광체 휠의 측면도이다.
도 11a 내지 도 11d는 도 7a의 형광체 휠의 설명에 참조되는 도면이다.
도 12a 내지 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 휠의 제작 방법을 도시한 순서도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 기술되는 광학장치는, 가시광을 출력할 수 있는 장치이다. 이러한 광학장치는, 영상투사장치에 적용될 수 있다. 또는, 조명장치에 적용되는 것도 가능하다.
한편, 본 명세서에서 기술되는 영상투사장치는, 외부에 영상을 투사할 수 있는 장치이다. 예를 들어, 프로젝터(projector)일 수 있다.
한편, 본 발명에서 기술되는 영상투사장치는, 하나의 부품으로서 다른 기기 내에 장착되는 것도 가능하다. 예를 들어, 이동 단말기에 장착되는 것이 가능하며, 또는 에어컨, 냉장고, 조리기기, 로봇 청소기 등의 가전기기 내에 포함되는 것도 가능하며, 또는 자동차 등의 차량 내에 장착되는 것도 가능하다.
이하에서는 이러한 영상투사장치에 대해 상세히 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상투사장치의 외관을 예시한다.
도면을 참조하면, 영상투사장치(100)는, 스크린(200) 상에 투사 영상을 출력할 수 있다.
도면에서는, 스크린(200)이 평평한 면을 가지는 것으로 예시하나, 곡면을 가지는 것도 가능하다.
사용자는, 스크린(200) 상에 투사된 투사 영상을 시청할 수 있게 된다.
도 2는 도 1의 영상투사장치의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하면, 영상투사장치(100)는, 메모리(120), 신호처리장치(170), 통신 장치(135), 영상출력장치(180), 및 전원 공급부(190) 등을 구비할 수 있다.
한편, 영상출력장치(180)는, 구동 장치(185)와, 광학 장치(210)를 구비할 수 있다.
구동 장치(185)는, 광학 장치(210)를 구동할 수 있다. 특히, 광학 장치(210) 내의 광원을 구동하 수 있다.
광학 장치(210)는, 광 출력, 특히 가시광 출력을 위해, 광원, 렌즈 등의 광학 부품을 구비할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에서는, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선된 광학 장치를 제공한다. 이에 대해서는, 도 6 이하를 참조하여 상술한다.
메모리(120)는 신호처리장치(170)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입력되거나 출력되는 데이터들(예를 들어, 정지영상, 동영상 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다.
통신 장치(135)는 영상투사장치(100)에 유선 또는 무선으로 연결되는 모든 외부기기 또는 네트워크와의 인터페이스 역할을 수행한다. 통신 장치(135)는 이러한 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나 전원을 공급받아 영상투사장치(100) 내부의 각 구성 요소에 전달할 수 있고, 영상투사장치(100) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 할 수 있다.
특히, 통신 장치(135)는, 인접하는 이동 단말기(미도시)로부터 무선 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호, 또는 문자 데이터, 영상 데이터 등 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
이를 위해, 통신 장치(135)는, 근거리 통신 장치(미도시)를 구비할 수 있다. 근거리 통신 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee), NFC(Near Field Communication) 등이 이용될 수 있다.
신호처리장치(170)는, 영상투사장치(100)의 전반적인 제어 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 영상투사장치(100) 내의 각 유닛의 동작을 제어할 수 있다.
신호처리장치(170)는, 메모리(120)에 저장되는 비디오 영상, 또는 통신 장치(135)을 통해 외부로부터 수신되는 비디오 영상을, 투사 영상으로서, 외부에 출력되도록 제어할 수 있다.
이를 위해, 신호처리장치(170)는, R,G,B 등의 가시광을 출력하는 광학 장치(210)를 제어하는 구동 장치(185)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 표시할 비디오 영상에 대응하는 R,G,B 신호를, 구동 장치(185)에 출력할 수 있다.
전원 공급부(190)는 신호처리장치(170)의 제어에 의해 외부의 전원 또는 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
전원 공급부(190)는, 영상투사장치(100) 전반에 걸쳐 해당 전원을 공급한다. 특히, 시스템 온 칩(System On Chip,SOC)의 형태로 구현될 수 있는 신호처리장치(170)와, 영상 표시를 위한 영상출력장치(180), 및 오디오 출력을 위한 오디오 출력부(미도시)에 전원을 공급할 수 있다.
도 3은 도 2의 제어부의 내부 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 의한 신호처리장치(170)는, 역다중화부(310), 영상 처리부(320), 프로세서(330), OSD 생성부(340), 믹서(345), 프레임 레이트 변환부(350), 및 포맷터(360)를 포함할 수 있다. 그 외 오디오 처리부(미도시), 데이터 처리부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
역다중화부(310)는, 입력되는 스트림을 역다중화한다.
영상 처리부(320)는, 역다중화된 영상 신호의 영상 처리를 수행할 수 있다. 이를 위해, 영상 처리부(320)는, 영상 디코더(225), 및 스케일러(235)를 구비할 수 있다.
영상 디코더(225)는, 역다중화된 영상신호를 복호화하며, 스케일러(235)는, 복호화된 영상신호의 해상도를 영상출력장치(180)에서 출력 가능하도록 스케일링(scaling)을 수행한다. 영상 디코더(225)는 다양한 규격의 디코더를 구비하는 것이 가능하다.
프로세서(330)는, 영상투사장치(100) 내 또는 신호처리장치(170) 내의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(330)는, 신호처리장치(170) 내의 역다중화부(310), 영상 처리부(320), OSD 생성부(340) 등의 동작을 제어할 수 있다.
OSD 생성부(340)는, 사용자 입력에 따라 또는 자체적으로 OSD 신호를 생성할 수 있다.
믹서(345)는, OSD 생성부(340)에서 생성된 OSD 신호와 영상 처리부(320)에서 영상 처리된 복호화된 영상 신호를 믹싱할 수 있다. 믹싱된 영상 신호는 프레임 레이트 변환부(350)에 제공될 수 있다.
프레임 레이트 변환부(Frame Rate Conveter, FRC)(350)는, 입력되는 영상의 프레임 레이트를 변환할 수 있다. 한편, 프레임 레이트 변환부(350)는, 별도의 프레임 레이트 변환 없이, 그대로 출력하는 것도 가능하다.
한편, 포맷터(Formatter)(360)는, 믹서(345)에서 믹싱된 신호, 즉 OSD 신호와 복호화된 영상 신호를 입력받아, 영상 출력부(180)로 입력을 위한, 신호 변환을 수행할 수 있다. 예를 들어, 낮은 전압 차분 신호(LVDS)를 출력할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 신호처리장치(170)의 블록도는 본 발명의 일실시예를 위한 블록도이다. 블록도의 각 구성요소는 실제 구현되는 신호처리장치(170)의 사양에 따라 통합, 추가, 또는 생략될 수 있다.
특히, 프레임 레이트 변환부(350), 및 포맷터(360)는 신호처리장치(170) 내에 마련되지 않고, 각각 별도로 구비되거나, 하나의 모듈로서 별도로 구비될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상투사장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학 장치(210a)는, 청색광(B)을 출력하는 광원(410), 회전에 의해 입사되는 청색광(B)에 기초하여 노란색광(Y)을 출력하는 형광체 휠(430a)를 포함한다.
한편, 청색광(B)을 출력하는 광원(410)은, 레이저 다이오드 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 레이저 다이오드(410)는 청색의 레이저광(B)을 출력할 수 있다.
광원(410)에서 출력되는 청색광(B)은, 광학 렌즈(collimator lens)(461)를 거쳐 집광되어, 컬러 필터(460)로 입사될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광학 장치(210a)는, 형광체 휠(430a)의 출력단 이후에 배치되며, 회전에 의해, 노란색광(Y), 녹색광(G), 적색광(R)을 순차적으로 출력하는 컬러 필터(460)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 컬러 필터(460)는, 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 영역(ARa), 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 영역(ARb), 적색광(R)의 출력을 위한 적색 영역(ARc), 청색광(B)의 출력을 위한 청색 영역(ARd)을 포함할 수 있다.
컬러 필터(460)는, 광원(410)으로부터의 청색광(B)이, 노란색 영역(ARa), 녹색 영역(ARb), 또는 적색광(R)의 출력을 위한 적색 영역(ARc)에 입사되는 경우, 청색광(B)을 반사한다.
컬러 필터(460)에서 반사된 청색광(B)은, 광학 렌즈(collimator lens)(461b)를 거쳐 제1 반사 미러(446)로 입사된다.
제1 반사 미러(446)는, 입사되는 청색광(B)을 반사시키며, 제1 반사 미러(446)에서 반사된 청색광(B)은, 광학 렌즈(collimator lens)(462)를 거쳐, 광 분리부(420)로 입사된다.
광 분리부(420)는, 입사되는 청색광(B)은 투과시키며, 그 외 노란색광(Y), 녹색광(G), 또는 적색광(R)은 반사시킨다.
광 분리부(420)에서 투과된 청색광(B)은, 광학 렌즈(collimator lens)(463)를 거쳐, 형광체 휠(430a)로 입사된다.
형광체 휠(430a)은, 회전에 의해 입사되는 청색광(B)에 기초하여 노란색광(Y)을 출력한다.
구체적으로, 형광체 휠(430a)은, 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 형광체층(PHY)을 포함한다.
청색광(B)이, 형광체 휠(430a) 내의 노란색 형광체층(PHY)에 입사되는 경우, 형광체 휠(430a)은, 노란색광(Y)을 반사하여 출력한다.
형광체 휠(430a)에서 출력되는 노란색광(Y)은, 광 분리부(420)로 입사되며, 광 분리부(420)는, 노란색광(Y)을 반사시킨다.
광 분리부(420)에서 반사된 노란색광(Y)은, 컬러 필터(460)로 입사된다.
광 분리부(420)에서 반사된 노란색광(Y)이 컬러 필터(460)의 노란색 영역(ARa)에 입사되는 경우, 컬러 필터(460)는 노란색광(Y)을 투과하여 출력한다.
광 분리부(420)에서 반사된 노란색광(Y)이 컬러 필터(460)의 녹색 영역(ARb)에 입사되는 경우, 컬러 필터(460)는 녹색광(G)을 투과하여 출력한다.
광 분리부(420)에서 반사된 노란색광(Y)이 컬러 필터(460)의 적색 영역(ARc)에 입사되는 경우, 컬러 필터(460)는 적색광(R)을 투과하여 출력한다.
컬러 필터(460)로부터의 노란색광(Y), 녹색광(G), 적색광(R)은 광학 렌즈(collimator lens)(469)에 의해, 제1 방향으로 출력된다.
한편, 형광체 휠(430a)에서 투과된 청색광(B)은, 제2 반사 미러(468)를 거쳐, 광학 렌즈(collimator lens)(463)에 의해 상기 제1 방향으로 출력된다.
따라서, 제1 방향으로, 노란색광(Y), 녹색광(G), 적색광(R), 청색광(B)이 순차적으로 출력되게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른, 형광체 휠(430a)은, 기판(SB)과, 기판(SB) 상에 배치되는 반사 발광층(AE)과, 반사 발광층(AE) 상에 배치되는 형광체층(PH)을 포함하고, 반사 발광층(AE)은, 레진(TR), 및 레진(TR) 보다 열전도율이 더 높은 형광체(TOT)를 포함한다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다. 또한, 고효율의 광출력 및 색순도가 개선되게 된다.
한편, 반사 발광층(AE)은, 이산화 티타늄(TiO2)을 더 포함하고, 형광체(TOT)의 열전도율이 이산화 티타늄의 연전도율 보다 더 높은 것이 바람직하다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다. 이에 대해서는, 도 5a 이하를 참조하여 보다 상세히 기술한다.
도 5a는 도 4의 형광체 휠을 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠(430a)은, 기판(SB)과, 기판(SB) 상에 배치되며, 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 형광체층(PHY)을 포함한다.
기판(SB)은, 예를 들어, 알루미늄(Al) 기판을 포함할 수 있다.
한편, 형광체 휠(430a)은, 기판(SB)과, 노란색 형광체층(PHY) 사이에 배치되는 반사 발광층(AE)을 더 포함한다. 이러한, 반사 발광층(AE)으로 인하여, 노란색 형광체층(PHY)에서 노란색광의 출력시, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
반사 발광층(AE)은, 레진(TR), 및 레진(TR) 보다 열전도율이 더 높은 형광체(TOT)를 포함한다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다. 또한, 고효율의 광출력 및 색순도가 개선되게 된다.
한편, 반사 발광층(AE)은, 이산화 티타늄(TiO2)을 더 포함하고, 형광체(TOT)의 열전도율이 이산화 티타늄의 연전도율 보다 더 높은 것이 바람직하다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
한편, 반사 발광층(AE) 내의 형광체(TOT)의 비율은 3 내지 10 %인 것이 바람직하다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 휠(430a)은, 기판(SB)과, 기판(SB) 상에 배치되는 반사 발광층(AE)과, 반사 발광층(AE) 상에 배치되는 형광체층(PH)을 포함하고, 반사 발광층(AE)은, 레진(TR), 및 형광체, 및 이산화 티타늄(TiO2)을 포함한다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다. 또한, 고효율의 광출력 및 색순도가 개선되게 된다.
도 5b 내지 도 5e는 도 5a의 형광체 휠의 설명에 참조되는 도면이다.
도 5b는 본 발명과 관련한 형광체 휠(430x)의 일예를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명과 관련한 형광체 휠(430x)은, 기판(SB)과, 노란색 형광체층(PH) 사이에, 투명 레진으로 이루어진 점착층(AD)과, 금속 박막으로 이우러진 반사층(AR)을 구비한다.
이러한 구조에 의하면, 반사 및 점착이 분리된 형태로서, 청색광(B)이 입사되어, 노란색 형광체층(PH)에서 노란색광으로 변환되어 출력되나, 열이 증가하여 신뢰성 문제가 발생할 수 있으며, 또한 광 변환 효율이 낮아지는 문제가 있다.
도 5c는 본 발명과 관련한 형광체 휠(430y)의 다른 예를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명과 관련한 형광체 휠(430x)은, 기판(SB)과, 노란색 형광체층(PH) 사이에, 투명 레진과 Tio2 분말로 이루어진 반사 점착층(ADD)을 구비한다.
이러한 구조에 의하면, 반사 및 점착이 일체화된 형태로서, 청색광(B)이 입사되어, 노란색 형광체층(PH)에서 노란색광으로 변환되어 출력되나, 열이 증가하여 신뢰성 문제가 발생할 수 있으며, 또한 광 변환 효율이 낮아지는 문제가 있다.
본 발명에서는 도 5b와 도 5c와 같은 문제를 해결하기 위해, 노란색 형광체층(PH)의 하부에, 레진(TR), 및 레진(TR) 보다 열전도율이 더 높은 형광체(TOT)를 포함하는 반사 발광층(AE)을 배치한다. 이에 대해서는 도 5d를 참조하여 기술한다.
도 5d는 도 5b의 형광체 휠(430a)의 측면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠(430a)은, 기판(SB)과, 기판(SB) 상에 배치되는 반사 발광층(AE)과, 반사 발광층(AE) 상에 배치되는 형광체층(PH)을 포함하고, 반사 발광층(AE)은, 레진(TR), 및 레진(TR) 보다 열전도율이 더 높은 형광체(TOT)를 포함한다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다. 또한, 고효율의 광출력 및 색순도가 개선되게 된다.
특히, 반사 발광층(AE)은, 투명 레진(TR)과, 투명 레진(TR) 보다 열전도율이 더 높은 형광체(TOT)를 포함한다.
한편, 도면과 같이, 형광체층(PH)은 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 형광체층(PHY)을 포함하고, 형광체층(PH)에 입사되는 청색광(B)의 일부는, 노란색 형광체층(PHY)에 입사되어 노란색광(Y)이 출력되며, 형광체층(PH)을 투과한 청색광(B)의 다른 일부는, 반사 발광층(AE) 내의 노란색 형광체에 입사되어 노란색광(Y)이 출력될 수 있다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다. 또한, 형광체층(PH)을 두껍게 하더라도, 열이 증가하지 않으므로, 광 변환 효율이 개선되게 된다.
한편, 반사 발광층(AE) 내의 형광체(TOT)의 비율은 3 내지 10 %인 것이 바람직하다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
더 바람직하게되는, 반사 발광층(AE) 내의 형광체(TOT)의 비율은 3 내지 5 %인 것이 바람직하다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
한편, 반사 발광층(AE)은, 이산화 티타늄(TiO2)을 더 포함하고, 형광체(TOT)의 열전도율이 이산화 티타늄의 연전도율 보다 더 높은 것이 바람직하다.
이에 대해서는, 도 5e를 참조하여 기술한다.
도 5e는 Tio2와, 노란색 형광체, 녹색 형광체의 열전도율을 예시하는 도면이다.
한편, 반사 발광층(AE) 내의 노란색 형광체는, YAG를 포함할 수 있다.
한편, 도면과 같이, 반사 발광층(AE) 내의 노란색 형광체의 열전도율은 12~14로서, 이산화 티타늄(TiO2)의 4.8~11.8 보다 더 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다. 또한, 형광체층(PH)을 두껍게 하더라도, 열이 증가하지 않으므로, 광 변환 효율이 개선되게 된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상투사장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 장치(210b)는, 청색광(B)을 출력하는 광원(410), 회전에 의해 입사되는 청색광(B)에 기초하여 복수 색상의 광을 출력하는 형광체 휠(430b)를 포함한다.
한편, 청색광(B)을 출력하는 광원(410)은, 레이저 다이오드 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 레이저 다이오드(410)는 청색의 레이저광(B)을 출력할 수 있다.
광원(410)에서 출력되는 청색광(B)은, 광학 렌즈(collimator lens)(461)를 거쳐 집광되어, 컬러 필터(460)로 입사될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광학 장치(210b)는, 형광체 휠(430b)의 출력단 이후에 배치되며, 회전에 의해, 노란색광(Y), 녹색광(G), 적색광(R)을 순차적으로 출력하는 컬러 필터(460)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 컬러 필터(460)는, 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 영역(ARa), 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 영역(ARb), 적색광(R)의 출력을 위한 적색 영역(ARc), 청색광(B)의 출력을 위한 청색 영역(ARd)을 포함할 수 있다.
컬러 필터(460)는, 광원(410)으로부터의 청색광(B)이, 노란색 영역(ARa), 녹색 영역(ARb), 또는 적색광(R)의 출력을 위한 적색 영역(ARc)에 입사되는 경우, 청색광(B)을 반사한다.
컬러 필터(460)에서 반사된 청색광(B)은, 광학 렌즈(collimator lens)(461b)를 거쳐 제1 반사 미러(446)로 입사된다.
제1 반사 미러(446)는, 입사되는 청색광(B)을 반사시키며, 제1 반사 미러(446)에서 반사된 청색광(B)은, 광학 렌즈(collimator lens)(462)를 거쳐, 광 분리부(420)로 입사된다.
광 분리부(420)는, 입사되는 청색광(B)은 투과시키며, 그 외 노란색광(Y), 녹색광(G)은 반사시킨다.
광 분리부(420)에서 투과된 청색광(B)은, 광학 렌즈(collimator lens)(463)를 거쳐, 형광체 휠(430b)로 입사된다.
형광체 휠(430b)은, 회전에 의해 입사되는 청색광(B)에 기초하여 복수 색상의 광을 출력한다.
구체적으로, 형광체 휠(430b)은, 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 형광체층(PHY)과, 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 형광체층(PHG)을 포함한다.
청색광(B)이, 형광체 휠(430b) 내의 노란색 형광체층(PHY)에 입사되는 경우, 형광체 휠(430b)은, 노란색광(Y)을 반사하여 출력한다.
한편, 청색광(B)이, 형광체 휠(430b) 내의 녹색 형광체층(PHG)에 입사되는 경우, 형광체 휠(430b)은, 녹색광(G)을 반사하여 출력한다.
형광체 휠(430b)에서 순차적으로 출력되는 노란색광(Y)과 녹색광(G)은, 광 분리부(420)로 입사되며, 광 분리부(420)는, 노란색광(Y)과 녹색광(G)을 반사시킨다.
광 분리부(420)에서 반사된 노란색광(Y)과 녹색광(G)은, 컬러 필터(460)로 입사된다.
광 분리부(420)에서 반사된 노란색광(Y)이 컬러 필터(460)의 노란색 영역(ARa)에 입사되는 경우, 컬러 필터(460)는 노란색광(Y)을 투과하여 출력한다.
광 분리부(420)에서 반사된 녹색광(G)이 컬러 필터(460)의 녹색 영역(ARb)에 입사되는 경우, 컬러 필터(460)는 녹색광(G)을 투과하여 출력한다.
광 분리부(420)에서 반사된 노란색광(Y) 또는 녹색광(G)이 컬러 필터(460)의 적색 영역(ARc)에 입사되는 경우, 컬러 필터(460)는 적색광(R)을 투과하여 출력한다.
컬러 필터(460)로부터의 노란색광(Y), 녹색광(G), 적색광(R)은 광학 렌즈(collimator lens)(469)에 의해, 제1 방향으로 출력된다.
한편, 형광체 휠(430b)에서 투과된 청색광(B)은, 제2 반사 미러(468)를 거쳐, 광학 렌즈(collimator lens)(463)에 의해 상기 제1 방향으로 출력된다.
따라서, 제1 방향으로, 노란색광(Y), 녹색광(G), 적색광(R), 청색광(B)이 순차적으로 출력되게 된다.
도 7a는 도 6의 형광체 휠을 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 휠(430b)은, 기판(SB)과, 기판(SB) 상에 배치되는 반사 발광층(AE)과, 반사 발광층(AE) 상에 배치되는 형광체층(PH)을 포함하고, 반사 발광층(AE)은, 레진(TR), 및 레진(TR) 보다 열전도율이 더 높은 형광체(TOT)를 포함한다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다. 또한, 고효율의 광출력 및 색순도가 개선되게 된다.
형광체층(PH)은, 반사 발광층(AE) 상의 제1 영역(AR1)에 배치되며, 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 형광체층(PHY)과, 반사 발광층(AE) 상의 제2 영역(AR2)에 배치되며, 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 형광체층(PHG)을 포함할 수 있다.
도 7b 내지 도 7c는 도 7a의 형광체 휠의 설명에 참조되는 도면이다.
도 7b는 도 7a의 측면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 휠(430b) 내의 기판(SB)은, 예를 들어, 알루미늄(Al) 기판을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 휠(430b) 내의 반사 발광층(AE)은, 레진(TR), 및 레진(TR) 보다 열전도율이 더 높은 형광체(TOT)를 포함한다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다. 또한, 고효율의 광출력 및 색순도가 개선되게 된다.
한편, 반사 발광층(AE)은, 이산화 티타늄(TiO2)을 더 포함하고, 형광체(TOT)의 열전도율이 이산화 티타늄의 연전도율 보다 더 높은 것이 바람직하다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
한편, 반사 발광층(AE)은, 이산화 티타늄(TiO2)을 더 포함하고, 형광체(TOT)의 열전도율이 이산화 티타늄의 연전도율 보다 더 높은 것이 바람직하다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
한편, 반사 발광층(AE) 내의 형광체(TOT)의 비율은 3 내지 10 %인 것이 바람직하다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 휠(430b) 내의 형광체층(PH)은, 반사 발광층(AE) 상의 제1 영역(AR1)에 배치되며, 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 형광체층(PHY)과, 반사 발광층(AE) 상의 제2 영역(AR2)에 배치되며, 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 형광체층(PHG)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 형광체 휠(430a)에서 노란색광(Y)과 녹색광(G)을 출력하게 된다.
한편, 제1 영역(AR1)에 대응하는 반사 발광층(AE) 내에 노란색 형광체가 배치되며, 제2 영역(AR2)에 대응하는 반사 발광층(AE) 내에 녹색 형광체가 배치될 수 있다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
한편, 제1 영역(AR1)의 사이즈가, 제2 영역(AR2)의 사이즈 보다 더 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 제1 영역(AR1)에 대응하는 반사 발광층(AE) 내에 노란색 형광체가 배치되며, 제2 영역(AR2)에 대응하는 반사 발광층(AE) 내에 녹색 형광체가 배치될 수 있다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
도 7c는 도 6의 형광체 휠(430b)을 분해한 도면이다.
도면을 참조하면, -z축에서 z축 방향으로, 모터(431), 블레이드(BLD), 기판(SB), 반사 발광층(LE), 형광체층(PH), 반사 방지층(LB), 결합을 위한 하우징(MS)이 배치될 수 있다.
모터(431), 블레이드(BLD), 기판(SB), 반사 발광층(LE), 형광체층(PH), 반사 방지층(LB), 결합을 위한 하우징(MS)의 결합에 의해, 도 7c의 형광체 휠(430b)가 완성되게 된다.
한편, 형광체 휠(430b)은, 형광체층(PH) 상에 배치되는 반사 방지층(LB)을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
한편, 형광체 휠(430a)은, 기판(SB)의 하부 방향으로 이격되어 배치되며, 회전축을 중심으로 회전하는 블레이드(BLD)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 상술한 바와 같이, 반사 발광층(LE)은, 레진(TR), 및 레진(TR) 보다 열전도율이 더 높은 형광체(TOT)를 포함한다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다. 또한, 고효율의 광출력 및 색순도가 개선되게 된다.
도 8은 도 2의 컬러 필터를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터(460)는, 형광체 휠(430a)의 출력단 이후에 배치되며, 회전에 의해, 노란색광(Y), 녹색광(G), 적색광(R)을 순차적으로 출력한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터(460)는, 형광체 휠(430a)의 출력단 이후에 배치되며, 회전에 의해, 노란색광(Y), 녹색광(G), 적색광(R), 청색광(B)을 순차적으로 출력할 수 있다.
이를 위해, 한편, 컬러 필터(460)는, 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 영역(ARa), 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 영역(ARb), 적색광(R)의 출력을 위한 적색 영역(ARc), 청색광(B)의 출력을 위한 청색 영역(ARd)을 포함할 수 있다.
한편, 노란색 영역(ARa) 또는 청색 영역(ARd)의 사이즈는, 도 8과 같이, 적색 영역(ARc) 또는 녹색 영역(ARb)의 사이즈 보다 작을 수 있다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
특히, 도 8에서는, 청색 영역(ARd)의 사이즈가 가장 작으며, 그 다음 노란색 영역(ARa), 적색 영역(ARc), 녹색 영역(ARb)의 순서대로 커지는 것을 예시한다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영상투사장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학 장치(210c)는, 청색광(B)을 출력하는 광원(410), 회전에 의해 입사되는 청색광(B)에 기초하여 복수 색상의 광을 출력하는 형광체 휠(430c)를 포함한다.
한편, 청색광(B)을 출력하는 광원(410)은, 레이저 다이오드 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 레이저 다이오드(410)는 청색의 레이저광(B)을 출력할 수 있다.
광원(410)에서 출력되는 청색광(B)은, 광학 렌즈(collimator lens)(461)를 거쳐 집광되어, 컬러 필터(460)로 입사될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광학 장치(210c)는, 형광체 휠(430c)의 출력단 이후에 배치되며, 회전에 의해, 노란색광(Y), 녹색광(G), 적색광(R)을 순차적으로 출력하는 컬러 필터(460)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 컬러 필터(460)는, 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 영역(ARa), 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 영역(ARb), 적색광(R)의 출력을 위한 적색 영역(ARc), 청색광(B)의 출력을 위한 청색 영역(ARd)을 포함할 수 있다.
컬러 필터(460)는, 광원(410)으로부터의 청색광(B)이, 노란색 영역(ARa), 녹색 영역(ARb), 또는 적색광(R)의 출력을 위한 적색 영역(ARc)에 입사되는 경우, 청색광(B)을 반사한다.
컬러 필터(460)에서 반사된 청색광(B)은, 광학 렌즈(collimator lens)(461b)를 거쳐 제1 반사 미러(446)로 입사된다.
제1 반사 미러(446)는, 입사되는 청색광(B)을 반사시키며, 제1 반사 미러(446)에서 반사된 청색광(B)은, 광학 렌즈(collimator lens)(462)를 거쳐, 광 분리부(420)로 입사된다.
광 분리부(420)는, 입사되는 청색광(B)은 투과시키며, 그 외 노란색광(Y), 녹색광(G), 또는 적색광(R)은 반사시킨다.
광 분리부(420)에서 투과된 청색광(B)은, 광학 렌즈(collimator lens)(463)를 거쳐, 형광체 휠(430c)로 입사된다.
형광체 휠(430c)은, 회전에 의해 입사되는 청색광(B)에 기초하여 복수 색상의 광을 출력한다.
구체적으로, 형광체 휠(430c)은, 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 형광체층(PHY)과, 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 형광체층(PHG), 적색광(R)의 출력을 위한 적색 형광체층(PHR)을 포함한다.
청색광(B)이, 형광체 휠(430c) 내의 노란색 형광체층(PHY)에 입사되는 경우, 형광체 휠(430c)은, 노란색광(Y)을 반사하여 출력한다.
한편, 청색광(B)이, 형광체 휠(430c) 내의 녹색 형광체층(PHG)에 입사되는 경우, 형광체 휠(430c)은, 녹색광(G)을 반사하여 출력한다.
한편, 청색광(B)이, 형광체 휠(430c) 내의 적색 형광체층(PHR)에 입사되는 경우, 형광체 휠(430c)은, 적색광(R)을 반사하여 출력한다.
형광체 휠(430c)에서 순차적으로 출력되는 노란색광(Y)과 녹색광(G)과 적색광(R)은, 광 분리부(420)로 입사되며, 광 분리부(420)는, 노란색광(Y)과 녹색광(G)과 적색광(R)을 반사시킨다.
광 분리부(420)에서 반사된 노란색광(Y)과 녹색광(G)과 적색광(R)은, 컬러 필터(460)로 입사된다.
광 분리부(420)에서 반사된 노란색광(Y)이 컬러 필터(460)의 노란색 영역(ARa)에 입사되는 경우, 컬러 필터(460)는 노란색광(Y)을 투과하여 출력한다.
광 분리부(420)에서 반사된 녹색광(G)이 컬러 필터(460)의 녹색 영역(ARb)에 입사되는 경우, 컬러 필터(460)는 녹색광(G)을 투과하여 출력한다.
광 분리부(420)에서 반사된 적색광(R)이 컬러 필터(460)의 적색 영역(ARc)에 입사되는 경우, 컬러 필터(460)는 적색광(R)을 투과하여 출력한다.
컬러 필터(460)로부터의 노란색광(Y), 녹색광(G), 적색광(R)은 광학 렌즈(collimator lens)(469)에 의해, 제1 방향으로 출력된다.
한편, 형광체 휠(430c)에서 투과된 청색광(B)은, 제2 반사 미러(468)를 거쳐, 광학 렌즈(collimator lens)(463)에 의해 상기 제1 방향으로 출력된다.
따라서, 제1 방향으로, 노란색광(Y), 녹색광(G), 적색광(R), 청색광(B)이 순차적으로 출력되게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른, 형광체 휠(430c)은, 기판(SB)과, 기판(SB) 상에 배치되는 반사 발광층(AE)과, 반사 발광층(AE) 상에 배치되는 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 형광체층(PHY)과, 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 형광체층(PHG), 적색광(R)의 출력을 위한 적색 형광체층(PHR)을 포함한다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다. 또한, 고효율의 광출력 및 색순도가 개선되게 된다.
도 10a는 도 9의 형광체 휠을 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 도면을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형광체 휠(430c)은, 기판(SB)과, 기판(SB) 상에 배치되는 반사 발광층(AE)과, 반사 발광층(AE) 상에 배치되는 형광체층(PH)을 포함하고, 반사 발광층(AE)은, 레진(TR), 및 레진(TR) 보다 열전도율이 더 높은 형광체(TOT)를 포함한다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다. 또한, 고효율의 광출력 및 색순도가 개선되게 된다.
형광체층(PH)은, 반사 발광층(AE) 상의 제1 영역(AR1b)에 배치되며, 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 형광체층(PHY)과, 반사 발광층(AE) 상의 제2 영역(AR2b)에 배치되며, 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 형광체층(PHG)과, 반사 발광층(AE) 상의 제3 영역(Ar3b)에 배치되며, 적색광(R)의 출력을 위한 적색 형광체층(PHR)을 포함할 수 있다.
도 10b는 도 10a의 형광체 휠의 측면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형광체 휠(430c) 내의 기판(SB)은, 예를 들어, 알루미늄(Al) 기판을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형광체 휠(430c) 내의 반사 발광층(AE)은, 레진(TR), 및 레진(TR) 보다 열전도율이 더 높은 형광체(TOT)를 포함한다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다. 또한, 고효율의 광출력 및 색순도가 개선되게 된다.
한편, 반사 발광층(AE)은, 이산화 티타늄(TiO2)을 더 포함하고, 형광체(TOT)의 열전도율이 이산화 티타늄의 연전도율 보다 더 높은 것이 바람직하다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
한편, 반사 발광층(AE)은, 이산화 티타늄(TiO2)을 더 포함하고, 형광체(TOT)의 열전도율이 이산화 티타늄의 연전도율 보다 더 높은 것이 바람직하다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
한편, 반사 발광층(AE) 내의 형광체(TOT)의 비율은 3 내지 10 %인 것이 바람직하다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형광체 휠(430c) 내의 형광체층(PH)은, 반사 발광층(AE) 상의 제1 영역(AR1b)에 배치되며, 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 형광체층(PHY)과, 반사 발광층(AE) 상의 제2 영역(AR2b)에 배치되며, 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 형광체층(PHG)과, 반사 발광층(AE) 상의 제3 영역(Ar3b)에 배치되며, 적색광(R)의 출력을 위한 적색 형광체층(PHR)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 형광체 휠(430a)에서 노란색광(Y)과 녹색광(G)과 적색광(R)을 출력하게 된다.
한편, 제1 영역(AR1b)에 대응하는 반사 발광층(AE) 내에 노란색 형광체가 배치되며, 제2 영역(AR2b)에 대응하는 반사 발광층(AE) 내에 녹색 형광체가 배치e되며, 제3 영역(Ar3b)에 대응하는 반사 발광층(AE) 내에 적색 형광체가 배치될 수 있다. 이에 따라, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다.
도 11a 내지 도 11d는 도 7a의 형광체 휠의 설명에 참조되는 도면이다.
도 11a는 반사 발광층(AE) 내의 노란색 형광체(YAG)와 녹색 형광체(LuAG)의 비율 대비 휘도 특성 및 온도 특성을 도시한 표이다.
도면을 참조하면, 노란색 형광체(YAG)와 녹색 형광체(LuAG)의 경우, 0 에서 5%로 갈수록, 휘도 특성이 향상되며, 5%에서 10%로 가수록 휘도 특성이 감소한다.
한편, 노란색 형광체(YAG)와 녹색 형광체(LuAG)의 경우, 0 에서 10%인 경우, 온도가 대략 82.5℃ 미만이나, 15%인 경우, 82.5℃ 초과하여 대략, 83.2℃인 것을 예시한다.
이에 따라, 노란색 형광체(YAG)와 녹색 형광체(LuAG)의 경우, 휘도 특성과 온도 특성을 고려하여, 반사 발광층(AE) 내의 형광체(TOT)의 비율은 3 내지 10 %인 것이 바람직하다.
특히, 반사 발광층(AE) 내의 형광체(TOT)의 비율은 3 내지 5 %인 것이 더 바람직하다.
도 11b는 반사 발광층(AE) 내의 노란색 형광체(Silicate)와 녹색 형광체(Silicate)의 비율 대비 휘도 특성 및 온도 특성을 도시한 표이다.
도면을 참조하면, 노란색 형광체(Silicate)와 녹색 형광체(Silicate)의 경우, 0 에서 5%로 갈수록, 휘도 특성이 향상되며, 5%에서 10%로 가수록 휘도 특성이 감소한다.
한편, 노란색 형광체(Silicate)와 녹색 형광체(Silicate)의 경우, 3 에서 15%인 경우, 온도가 대략 83℃ 미만이나, 0%인 경우, 83℃ 초과하여 대략, 83.6℃인 것을 예시한다.
이에 따라, 노란색 형광체(Silicate)와 녹색 형광체(Silicate)의 경우, 휘도 특성과 온도 특성을 고려하여, 반사 발광층(AE) 내의 형광체(TOT)의 비율은 3 내지 10 %인 것이 바람직하다.
특히, 반사 발광층(AE) 내의 형광체(TOT)의 비율은 3 내지 5 %인 것이 더 바람직하다.
도 11c는 파장 대비 도 5c의 발광 접착층을 구비하는 형광체 휠(430y)과 도 5d의 반사 발광층을 구비하는 형광체 휠(430a)의 휘도를 도시한 그래프이다.
도면을 참조하면, 도 5c의 발광 접착층을 구비하는 형광체 휠(430y)의 파장 대비 휘도 그래프(CVx)는, 450nm 부근의 청색광 부근에서는 휘도가 높으나, 그 외의 파장 대에서는, 도 5d의 반사 발광층을 구비하는 형광체 휠(430a)의 파장 대비 휘도 그래프(CVa) 보다 휘도가 낮게 된다.
즉, 도 5d의 반사 발광층을 구비하는 형광체 휠(430a)의 파장 대비 휘도 그래프(CVa)가, 청색광 부근읠 제외하고는, 광 변환 효율이 향상되어, 전반적인 파장 대에서 휘도가 높게 나타난다
도 11d는 휘도 그래프(CVx)와 휘도 그래프(CVa)의 상대 효율을 예시하는 표이다.
도면을 참조하면, 도 5c의 발광 접착층을 구비하는 형광체 휠(430y)의 파장 대비 휘도 그래프(CVx)를 100%이라 하였을 때, 도 5d의 반사 발광층을 구비하는 형광체 휠(430a)의 파장 대비 휘도 그래프(CVa)의 효율이 103%로서, 3% 향상되는 것을 알 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠(430a)은, 광 변환 효율 및 열전도율이 개선되게 된다. 또한, 고효율의 광출력 및 색순도가 개선되게 된다.
도 12a 내지 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 휠의 제작 방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 도 12a를 참조하면, 형광체를 성형하고 고온 소결한다(S1210).
예를 들어, 형광체 성형을 위해, 노란색 형광체인 YAG 조성(Y3Al5O12:Ce)과 녹생 형광체인 LuAG 조성 (Lu3Al5O12:Ce)을 구현할수 있는 나노 원료 분말을 원하는 형태인 링 또는 세그먼트의 몰드에 추진하여 가압한다.
예를 들어, 8Ton(약 34MPa)의 압력을 부여한다. 경우에 따라서는 YAG 나노 분말을 충진시켜 성형하는 것도 가능하다.
한편, 소결을 위해, 성형체를 치밀화시키기 위해, 고온 열 처리를 수행한다.
원하는 밀도에 따라 온도가 다르므로, 93~98%의 치밀화를 얻기 위해, 1500~~1750℃까지 다양하게, 진공 분위기에서 실시한다.
다음 세라믹 형광체의 형상을 가공한다(S1215). 예를 들어, 원하는 형상으로 경면 가공을 수행한다.
다음, 반사 발광층(AE)을 기판 상부에 도포한다(S1220). 예를 들어, 0.2~0.5um 크기의 TiO2와 0.5~15um 크기의 형광체를 레진과혼합하여 기판(SB) 상에 바 코팅을 수행할 수 있다. 이때, 반사 발광층(AE)의 두께는 80~120um일 수 있다.
다음, 가공된 세라믹 형광체를 접합하고(S1225), 경화시킨다(S1230).
반사 발광층(AE) 상에 형광체층(PH)의 형성을 위해, 가공된 세라믹 형광체를 인쇄된 TiO2+형광체층의 상부에 접착하여, 150℃에서 2시간 동안 경화시킨다.
다음, 반사 발광층(AE)과 형광체층(PH)이 형성된 기판(SB)과 블레이드(BLD)와 모터(431)를 결합한다(S1235). 이에 따라, 형광체 휠(430b)의 제조가 완성된다.
도 12b의 순서도는 도 12a와 동일하나, 다만 제1215 단계(S1215)와 제1220 단계(S1220) 사이에 제1218 단계(S1218)가 더 수행되는 것에 그 차이가 있다.
이에 따라, 제1218 단계(S1218)를 위주로 기술한다.
제1215 단계(S1215) 이후, 고반사 박막 형성을 위해, 세라믹 형광체의 하부에, Ag등 고반사 재로를 10~5000nm 두께로, 반사막 코팅을 수행할 수 있다(S1218). 이에 따라, 반사 성능이 향상되게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠 및 이를 구비하는 영상투사장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (19)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 반사 발광층;
    상기 반사 발광층 상에 배치되는 형광체층;을 포함하고,
    상기 반사 발광층은,
    레진, 및 상기 레진 보다 열전도율이 더 높은 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 휠.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사 발광층은,
    이산화 티타늄(TiO2)을 더 포함하고, 상기 형광체의 열전도율이 상기 이산화 티타늄의 연전도율 보다 더 높은 것을 특징으로 하는 형광체 휠.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반사 발광층 내의 상기 형광체의 비율은 3 내지 10 %인 것을 특징으로 하는 형광체 휠.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 형광체층은 노란색광의 출력을 위한 노란색 형광체층을 포함하고,
    상기 형광체층에 입사되는 상기 청색광의 일부는, 노란색 형광체층에 입사되어 노란색광이 출력되며,
    상기 형광체층을 투과한 상기 청색광의 다른 일부는, 상기 반사 발광층 내의 노란색 형광체에 입사되어 노란색광이 출력되는 것을 특징으로 하는 형광체 휠.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 형광체층은,
    상기 반사 발광층 상의 제1 영역에 배치되며, 노란색광의 출력을 위한 노란색 형광체층;
    상기 반사 발광층 상의 제2 영역에 배치되며, 녹색광의 출력을 위한 녹색 형광체층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 휠.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 영역에 대응하는 상기 반사 발광층 내에 노란색 형광체가 배치되며,
    상기 제2 영역에 대응하는 상기 반사 발광층 내에 녹색 형광체가 배치되는 것을 특징으로 하는 형광체 휠.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 영역의 사이즈가, 상기 제2 영역의 사이즈 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 형광체 휠.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 형광체 휠은,
    상기 반사 발광층 상의 제3 영역에 배치되며, 적색광의 출력을 위한 적색 형광체층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 휠.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 영역에 대응하는 상기 반사 발광층 내에 적색 형광체가 배치되는 것을 특징으로 하는 형광체 휠.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 형광체층 상에 배치되는 반사 방지층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 휠.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 하부 방향으로 이격되어 배치되며, 회전축을 중심으로 회전하는 블레이드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 휠.
  12. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 반사 발광층;
    상기 반사 발광층 상에 배치되는 형광체층;을 포함하고,
    상기 반사 발광층은,
    레진, 및 형광체, 및 이산화 티타늄(TiO2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 휠.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 반사 발광층 내의 상기 형광체가, 상기 레진 보다 열전도율이 더 높은 것을 특징으로 하는 형광체 휠.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 형광체층은 노란색광의 출력을 위한 노란색 형광체층을 포함하고,
    상기 형광체층에 입사되는 상기 청색광의 일부는, 노란색 형광체층에 입사되어 노란색광이 출력되며,
    상기 형광체층을 투과한 상기 청색광의 다른 일부는, 상기 반사 발광층 내의 노란색 형광체에 입사되어 노란색광이 출력되는 것을 특징으로 하는 형광체 휠.
  15. 청색광을 출력하는 광원;
    회전에 의해 입사되는 상기 청색광에 기초하여 복수 색상의 광을 출력하는 형광체 휠;를 포함하고,
    상기 형광체 휠은,
    제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 형광체 휠을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 형광체 휠의 출력단 이후에 배치되며, 회전에 의해, 상기 노란색광, 녹색광, 적색광을 순차적으로 출력하는 컬러 필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 컬러 필터는,
    청색광을 더 출력하는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 컬러 필터는,
    상기 노란색광의 출력을 위한 노란색 영역,
    상기 녹색광의 출력을 위한 녹색 영역,
    상기 적색광의 출력을 위한 적색 영역,
    청색광의 출력을 위한 청색 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 노란색 영역 또는 상기 청색 영역의 사이즈는, 상기 적색 영역 또는 상기 녹색 영역의 사이즈 보다 작은 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150024656A (ko) * 2013-08-27 2015-03-09 엘지전자 주식회사 광원장치
KR20180017075A (ko) * 2015-06-12 2018-02-20 마테리온 코포레이션 광 변환기 컬러 휠
KR20180117687A (ko) * 2016-03-02 2018-10-29 마테리온 코포레이션 광적으로 강화된 광 컨버터
WO2020004505A1 (ja) * 2018-06-29 2020-01-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蛍光体ホイール装置
JP2021124563A (ja) * 2020-02-04 2021-08-30 カシオ計算機株式会社 蛍光体ホイール装置、光源装置、投影装置及び蛍光体装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150024656A (ko) * 2013-08-27 2015-03-09 엘지전자 주식회사 광원장치
KR20180017075A (ko) * 2015-06-12 2018-02-20 마테리온 코포레이션 광 변환기 컬러 휠
KR20180117687A (ko) * 2016-03-02 2018-10-29 마테리온 코포레이션 광적으로 강화된 광 컨버터
WO2020004505A1 (ja) * 2018-06-29 2020-01-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蛍光体ホイール装置
JP2021124563A (ja) * 2020-02-04 2021-08-30 カシオ計算機株式会社 蛍光体ホイール装置、光源装置、投影装置及び蛍光体装置

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