WO2023277232A1 - 영상투사장치 - Google Patents

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WO2023277232A1
WO2023277232A1 PCT/KR2021/008918 KR2021008918W WO2023277232A1 WO 2023277232 A1 WO2023277232 A1 WO 2023277232A1 KR 2021008918 W KR2021008918 W KR 2021008918W WO 2023277232 A1 WO2023277232 A1 WO 2023277232A1
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light
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yellow
area
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PCT/KR2021/008918
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강보경
홍근영
유영길
김민성
김경필
백승미
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention is an image projection device, and more particularly, an image projection device with high-efficiency light output and improved color purity.
  • 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.
  • the temperature tends to increase, and as the temperature increases, the luminous efficiency of the phosphor decreases.
  • An object of the present invention is to provide an image projector with high-efficiency light output and improved color purity.
  • another object of the present invention is to provide an image projection device with high-efficiency light output and improved color purity despite an increase in temperature.
  • An image projection device for achieving the above object 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, A substrate, a yellow phosphor disposed in a first region on the substrate and outputting yellow light, and a green phosphor disposed in a second region on the substrate and configured to output green light, wherein the green phosphor comprises (Lu 1-x Y x ) 3 Al 5 O 12 , and 0 ⁇ x ⁇ 0.8.
  • the green phosphor includes (Lu 1-x Y x ) 3 Al 5 O 12 : Ce (LuYAG), and 0 ⁇ x ⁇ 0.8.
  • the green phosphor may include (Lu,Y) 3 Al 5 O 12 : Ce (LuYAG).
  • the yellow phosphor may include Y 3 (Al 1-y ,Gd y ) 5 O 12 :Ce, and 0 ⁇ y ⁇ 0.5.
  • the size of the first region is larger than the size of the second region.
  • the image projection device 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 may be smaller than the size of the red or green area.
  • the phosphor wheel may further include a reflective layer disposed between the substrate and the yellow or green phosphor.
  • the phosphor wheel is disposed in the third region on the substrate and further includes a red phosphor for outputting red light
  • the red phosphor includes Y(Al 1-z ,Ga z ,) 5 O 12 :Ce, , 0 ⁇ z ⁇ 0.8.
  • An image projection device 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, wherein the phosphor wheel includes a substrate and a first substrate on the substrate.
  • the green phosphor includes (Lu 1-x Y x ) 3 Al 5 O 12 , and 0 ⁇ x ⁇ 0.8.
  • the yellow phosphor includes Y 3 (Al 1-y ,Gd y ) 5 O 12 : Ce, 0 ⁇ y ⁇ 0.5, and the red phosphor, Y(Al 1-z , Gaz ,) 5 O 12 :Ce, and may be 0 ⁇ z ⁇ 0.8.
  • the size of the first region may be larger than the size of the third region, and the size of the third region may be smaller than the size of the second region.
  • a color filter disposed after the output end of the phosphor wheel and sequentially outputting yellow light, green light, red light, and blue light by rotation may be further included.
  • the phosphor wheel may further include a reflective layer disposed between the substrate and the yellow phosphor, green phosphor, or red phosphor.
  • An image projector 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, wherein the phosphor wheel includes a substrate and a first substrate on the substrate. It is disposed in region 1 and includes a yellow phosphor for outputting yellow light, and a green phosphor disposed in region 2 on the substrate for outputting green light, wherein the green phosphor is (Lu 1-x Y x ) 3 Al 5 0 12 , and 0 ⁇ x ⁇ 0.8. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity. In particular, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity despite an increase in temperature.
  • the green phosphor includes (Lu 1-x Y x ) 3 Al 5 O 12 : Ce (LuYAG), and 0 ⁇ x ⁇ 0.8. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • the green phosphor may include (Lu,Y) 3 Al 5 O 12 : Ce (LuYAG). Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • the yellow phosphor may include Y 3 (Al 1-y ,Gd y ) 5 O 12 :Ce, and 0 ⁇ y ⁇ 0.5. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • 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 image projection device 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 may be smaller than the size of the red or green area. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • the phosphor wheel may further include a reflective layer disposed between the substrate and the yellow or green phosphor. 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 substrate and further includes a red phosphor for outputting red light
  • the red phosphor includes Y(Al 1-z ,Ga z ,) 5 O 12 :Ce, , 0 ⁇ z ⁇ 0.8. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • An image projection device 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, wherein the phosphor wheel includes a substrate and a first substrate on the substrate.
  • the green phosphor includes (Lu 1-x Y x ) 3 Al 5 O 12 , and 0 ⁇ x ⁇ 0.8. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity. In particular, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity despite an increase in temperature.
  • the yellow phosphor includes Y 3 (Al 1-y ,Gd y ) 5 O 12 : Ce, 0 ⁇ y ⁇ 0.5, and the red phosphor, Y(Al 1-z , Gaz ,) 5 O 12 :Ce, and may be 0 ⁇ z ⁇ 0.8. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • the size of the first region may be larger than the size of the third region, and the size of the third region may be smaller than the size of the second region. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • a color filter disposed after the output end of the phosphor wheel and sequentially outputting yellow light, green light, red light, and blue light by rotation may be further included. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • the phosphor wheel may further include a reflective layer disposed between the substrate and the yellow phosphor, green phosphor, or red phosphor. 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 an example of the structure of the optical device of FIG. 2 .
  • 5A to 6 are views referred to in the description of FIG. 4 .
  • FIG. 7 is another example of the structure of the optical device of FIG. 2 .
  • FIG. 8A to 11 are views referred to in the description of FIG. 7 .
  • 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 optical device with high-efficiency light output and improved color purity is provided. This will be described in detail with reference to FIG. 4 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 an example of the structure of the optical device of FIG. 2 .
  • an optical device 210a 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.
  • a phosphor wheel 430 is included.
  • 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 430 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 430 .
  • the phosphor wheel 430 outputs light of a plurality of colors based on blue light B incident by rotation.
  • the phosphor wheel 430 includes a yellow phosphor (PHY) for outputting yellow light (Y) and a green phosphor (PHG) for outputting green light (G).
  • PHY yellow phosphor
  • PEG green phosphor
  • the phosphor wheel 430 When the blue light (B) is incident on the yellow phosphor (PHY) in the phosphor wheel 430, the phosphor wheel 430 reflects and outputs the yellow light (Y).
  • the phosphor wheel 430 reflects and outputs the green light G.
  • Yellow light (Y) and green light (G) sequentially output from the phosphor wheel 430 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 430 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 430 includes a green phosphor (PHG) for outputting green light (G), and the green phosphor (PHG) is (Lu 1-x Y x ) 3 Al 5 O 12 is included, and it is preferable that 0 ⁇ x ⁇ 0.8.
  • PEG green phosphor
  • the green phosphor (PHG) is (Lu 1-x Y x ) 3 Al 5 O 12 is included, and it is preferable that 0 ⁇ x ⁇ 0.8.
  • the phosphor wheel 430 includes a green phosphor (PHG) for outputting green light (G), and the green phosphor (PHG) is (Lu 1-x Y x ) 3 Al 5 O 12 : It contains Ce, and it is preferable that 0 ⁇ x ⁇ 0.8.
  • PEG green phosphor
  • 5A to 6 are views referred to in the description of FIG. 4 .
  • FIG. 5A is an example of a top view of the phosphor wheel of FIG. 4
  • FIG. 5B is an example of a side view of the phosphor wheel of FIG. 4
  • FIG. 5C is an example of an exploded view of the phosphor wheel of FIG. 4 .
  • a phosphor wheel 430 is disposed on a substrate SB and in a first area AR1 on the substrate SB, and is arranged in a yellow color for outputting yellow light Y.
  • the substrate SB may include, for example, an aluminum (Al) substrate.
  • the phosphor wheel 430 may further include a reflective layer AF disposed between the substrate SB and the yellow phosphor PHY or green phosphor PHG. Due to the reflective layer AF, high-efficiency light output and color purity can be improved when yellow light or green light is output from the yellow phosphor PHY or the green phosphor PHG.
  • the reflective layer AF may include TiO 2 powder and resin, or may include Ag deposited on the substrate SB.
  • the phosphor wheel 430 may be rotated by the wheel motor 431 .
  • the green phosphor (PHG) includes (Lu 1-x Y x ) 3 Al 5 O 12 , and it is preferable that 0 ⁇ x ⁇ 0.8. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity. In particular, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity despite an increase in temperature.
  • the green phosphor (PHG) includes (Lu 1-x Y x ) 3 Al 5 O 12 : Ce (LuYAG), and 0 ⁇ x ⁇ 0.8. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • the green phosphor (PHG) may include (Lu,Y) 3 Al 5 O 12 :Ce (LuYAG). Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • the yellow phosphor (PHY) may include Y 3 (Al 1-y ,Gd y ) 5 O 12 :Ce, and 0 ⁇ y ⁇ 0.5. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • the yellow phosphor may include Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce (Ga-YAG). Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • the size of the first area AR1 is larger than the size of the second area AR2. That is, it is preferable that the size of the first area AR1 coated with the green phosphor PHG is larger than the size of the second area AR2 coated with the yellow phosphor PHY. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • the phosphor layer PH applied to the phosphor wheel 430 is preferably a phosphor film or a ceramic phosphor instead of resin. Accordingly, high output is possible even at high temperatures.
  • the thickness of the phosphor layer PH applied to the phosphor wheel 430 is preferably thicker than the thickness of the reflective layer AF, and is preferably smaller than the thickness of the substrate SB.
  • FIG. 6 is an example of a top view of the color filter of FIG. 4 .
  • the color filter 460 is disposed after the output end of the phosphor wheel 430, 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 430, 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. 6 . Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • the size of the blue area ARd is the smallest, followed by the yellow area ARa, the red area ARc, and the green area ARb in order of size. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • FIG. 7 is another example of the structure of the optical device of FIG. 2 .
  • 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 optical device 210b of FIG. 7 is similar to the optical device 210 of FIG. 4 , but in addition to the phosphor wheel 430b, the yellow phosphor (PHY) and the green phosphor (PHG), additionally, the red phosphor (PHR). ) is more applied.
  • the phosphor wheel 430b is disposed on a substrate SB and in a first area AR1b on the substrate SB, and includes a yellow phosphor PHY for outputting yellow light Y. and a green phosphor (PHG) disposed in the second area AR2b on the substrate SB and outputting green light G, and disposed in the third area Ar3b on the substrate SB and red light (R ) includes a red phosphor (PHR) for output.
  • PHY yellow phosphor PHY
  • PSG green phosphor
  • R red light
  • the green phosphor (PHG) includes (Lu 1-x Y x ) 3 Al 5 O 12 , and it is preferable that 0 ⁇ x ⁇ 0.8. Meanwhile, the green phosphor (PHG) may include (Lu 1-x Y x ) 3 Al 5 O 12 : Ce (LuYAG), and 0 ⁇ x ⁇ 0.8. In particular, the green phosphor (PHG) may include (Lu,Y) 3 Al 5 O 12 :Ce (LuYAG).
  • the yellow phosphor (PHY) may include Y 3 (Al 1-y ,Gd y ) 5 O 12 :Ce, and 0 ⁇ y ⁇ 0.5.
  • the yellow phosphor (PHY) may include Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce (Ga-YAG).
  • the red phosphor (PHR) includes Y(Al 1-z , Ga z ,) 5 O 12 :Ce, and 0 ⁇ z ⁇ 0.8.
  • the red phosphor (PHR) may include Y 3 (Al,Gd) 5 O 12 :Ce (Gd-YAG). Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • the phosphor wheel 430b outputs light of a plurality of colors based on blue light B incident by rotation.
  • the phosphor wheel 430b When the blue light (B) is incident on the yellow phosphor (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).
  • the phosphor wheel 430b reflects and outputs the red light R.
  • the yellow light (Y), green light (G), and red light (R) sequentially output from the phosphor wheel 430b are incident to the light splitter 420, and the light splitter 420 generates the yellow light (Y). , green light (G) and red light (R) are reflected.
  • 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 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.
  • 8A to 8B are diagrams referred to in the description of FIG. 7 .
  • FIG. 8A is an example of a top view of the phosphor wheel of FIG. 7
  • FIG. 8B is an example of a side view of the phosphor wheel of FIG. 7 .
  • a phosphor wheel 430b is disposed on a substrate SB and in a first area AR1b on the substrate SB, and is configured to emit yellow light Y.
  • a phosphor (PHY) is disposed in the second area (AR2b) on the substrate (SB), and a green phosphor (PHG) for outputting green light (G) is disposed in the third area (Ar3b) on the substrate (SB).
  • a red phosphor (PHR) for outputting red light (R).
  • the phosphor wheel 430b may further include a reflective layer AF disposed between the substrate SB and the yellow phosphor PHY, green phosphor PHG, or red phosphor PHR. Due to the reflective layer AF, when yellow light, green light, or red light is output from the yellow phosphor (PHY), green phosphor (PHG), or red phosphor (PHR), high-efficiency light output and color purity can be improved. .
  • the size of the first area AR1b may be larger than the size of the third area AR3b, and the size of the third area Ar3b may be smaller than the size of the second area AR2b.
  • the size of the first area AR1b to which the yellow phosphor PHY is applied is larger than the size of the third area Ar3b to which the red phosphor PHR is applied, and the third area to which the red phosphor PHR is applied. It is preferable that the size of Ar3b is smaller than the size of the second area AR2 coated with the green phosphor PHG, thereby enabling high-efficiency light output and improvement in color purity.
  • the phosphor layer PH applied to the phosphor wheel 430b is preferably a phosphor film or a ceramic phosphor instead of resin. Accordingly, high output is possible even at high temperatures.
  • the thickness of the phosphor layer PH applied to the phosphor wheel 430b is preferably thicker than the thickness of the reflective layer AF, and is preferably smaller than the thickness of the substrate SB.
  • FIGS. 4 to 8B are diagrams referred to in the description of FIGS. 4 to 8B.
  • FIG. 9A is a diagram referenced to explain that the green phosphor (PHG) includes (Lu 1-x Y x ) 3 Al 5 O 12 and 0 ⁇ x ⁇ 0.8.
  • the green phosphor (PHG) includes (Lu 1-x Y x ) 3 Al 5 O 12 , and preferably 0 ⁇ x ⁇ 0.8.
  • the relative luminance of FIG. 9A may be a relative luminance compared with Lu 3 Al 5 O 12 :Ce.
  • FIG. 9B is a diagram referenced to explain that the red phosphor (PHR) includes Y(Al 1-z ,Ga z ,) 5 O 12 :Ce, and 0 ⁇ z ⁇ 0.8.
  • the red phosphor (PHR) includes Y(Al 1-z ,Ga z ,) 5 O 12 :Ce, but 0 ⁇ z ⁇ 0.8.
  • FIG. 9C is a diagram referenced to explain that the yellow phosphor (PHY) includes Y 3 (Al 1-y ,Gd y ) 5 O 12 :Ce, and 0 ⁇ y ⁇ 0.5.
  • the yellow phosphor (PHY) includes Y 3 (Al 1-y ,Gd y ) 5 O 12 :Ce, but preferably 0 ⁇ y ⁇ 0.5.
  • the relative luminance of FIG. 9C may be a relative luminance compared with Y 3 Al 5 O 12 :Ce.
  • 9D is a diagram showing the relationship between phosphor particle size and relative luminance.
  • a graph (Gra) shows the relationship between the phosphor particle size and the relative luminance.
  • the relative luminance has 90% or more.
  • the average particle size of the phosphor layer PH applied to the phosphor wheel 430 is preferably 10 to 50 um.
  • FIG. 9E is a diagram illustrating a relationship between the thickness of the phosphor layer PH applied to the phosphor wheel 430 and the relative luminance.
  • the thickness of the phosphor layer (PH) applied to the phosphor wheel 430 is 20 ⁇ m, the relative luminance is 100%, but the adhesive strength is weak due to the thin thickness.
  • the relative luminance is 107%
  • the relative luminance is 107%
  • the relative luminance is 107%
  • the relative luminance is 107%
  • the relative luminance is 80%
  • the relative luminance is 80%.
  • the thickness of the phosphor layer PH applied to the phosphor wheel 430 is preferably 50 to 300 um in consideration of frictional force and luminance characteristics.
  • 10A to 10B are diagrams showing Examples 1 to 4 and Comparative Example together.
  • FIG. 10A a case in which the first phosphor, which is a yellow phosphor, is Y 3 Al 5 O 12 :Ce, and the second phosphor, which is a green phosphor, is Lu 3 Al 5 O 12 :Ce, is set as a comparative example. It is a figure showing the relative luminance in 1 to 4.
  • the yellow phosphor is Y 3 Al 5 O 12 :Ce
  • Examples 1 to 4 show higher relative luminance than Comparative Example, and therefore, all of Examples 1 to 4 are applicable.
  • FIG. 10B is a diagram showing angles of phosphors in each Example and Comparative Example of FIG. 10A.
  • the angle of the first phosphor which is a yellow phosphor
  • the angle of the second phosphor which is a green phosphor
  • the angle of the third phosphor which is a red phosphor.
  • the size of the first region, which is the yellow region is larger than the size of the third region, which is the red region, and the size of the third region, which is the red region, is smaller than the size of the second region, which is the green region. do. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • the angle of the first phosphor which is a yellow phosphor
  • the angle of the second phosphor which is a green phosphor
  • the size of the first area, which is the yellow area, is larger than the size of the second area, which is the green area. Accordingly, it is possible to improve light output with high efficiency and color purity.
  • FIG. 10C is a diagram showing emission spectrum graphs of each phosphor of Example 1 and Comparative Example of FIG. 10A.
  • GR1 represents the emission spectrum of the yellow phosphor of Comparative Example
  • GR4 represents the emission spectrum of the green phosphor of Comparative Example.
  • GR2 represents the luminescence spectrum of the green phosphor of Example 1
  • GR3 represents the luminescence spectrum of the yellow phosphor of Example 1
  • GR5 represents the luminescence spectrum of the red phosphor of Example 1.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the phosphor wheel 430b of FIG. 7 .
  • the reflective layer AF is coated on the substrate SB (S810).
  • the substrate SB S810
  • an aluminum plate is used as a substrate, TiO 2 powder is mixed with resin to prepare a paste, and then coated on the substrate (SB) using bar coating equipment.
  • a first phosphor is coated (S830).
  • the paste is coated on the reflective layer AR using a bar coating equipment or the like.
  • the first phosphor may be a green phosphor.
  • the green phosphor contains (Lu 1-x Y x ) 3 Al 5 O 12 , and it is preferable that 0 ⁇ x ⁇ 0.8.
  • a second phosphor is coated (S850).
  • the paste is coated on the reflective layer AR using a bar coating equipment or the like.
  • the second phosphor at this time may be a yellow phosphor.
  • the yellow phosphor includes Y 3 (Al 1-y ,Gd y ) 5 O 12 :Ce, and preferably 0 ⁇ y ⁇ 0.5.
  • a third phosphor is coated (S870).
  • the paste is coated on the reflective layer AR using a bar coating equipment or the like.
  • the third phosphor at this time may be a red phosphor.
  • the red red phosphor (PHR) includes Y(Al 1-z ,Ga z ,) 5 O 12 :Ce, and preferably 0 ⁇ z ⁇ 0.8.
  • the image projection device is not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but all or part of each embodiment can be modified in various ways. It may be selectively combined and configured.

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Abstract

본 발명은 영상투사장치이다. 본 발명의 실시예에 따른 영상투사장치는, 청색광을 출력하는 광원과, 회전에 의해 입사되는 청색광에 기초하여 복수 색상의 광을 출력하는 형광체 휠를 포함하고, 형광체 휠은, 기판과, 기판 상의 제1 영역에 배치되며, 노란색광의 출력을 위한 노란색 형광체와, 기판 상의 제2 영역에 배치되며, 녹색광의 출력을 위한 녹색 형광체를 포함하고, 녹색 형광체는, (Lu1-xYx)3Al5O12 를 포함하며, 0< x < 0.8이다. 이에 의해, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.

Description

영상투사장치
본 발명은 영상투사장치이며, 더욱 상세하게는 고효율의 광출력 및 색순도가 개선된 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.
고효율의 광출력을 위해, 온도가 증가하는 경향이 있으며, 온도가 증가할수록 형광체의 발광 효율이 낮아지는 문제점이 있다.
이러한 점을 해결하기 위해, 온도 증가를 방지하기 위한 방열 구조를 구현하거나, 온도 증가에도 불구하고, 발광 효율이 좋은 형광체층을 구현하는 것이 필요한다.
본 발명의 목적은, 고효율의 광출력 및 색순도가 개선된 영상투사장치를 제공함에 있다.
한편, 본 발명의 다른 목적은, 온도 증가에도 불구하고 고효율의 광출력 및 색순도가 개선된 영상투사장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 영상투사장치는, 청색광을 출력하는 광원과, 회전에 의해 입사되는 청색광에 기초하여 복수 색상의 광을 출력하는 형광체 휠를 포함하고, 형광체 휠은, 기판과, 기판 상의 제1 영역에 배치되며, 노란색광의 출력을 위한 노란색 형광체와, 기판 상의 제2 영역에 배치되며, 녹색광의 출력을 위한 녹색 형광체를 포함하고, 녹색 형광체는, (Lu1-xYx)3Al5O12 를 포함하며, 0< x < 0.8이다.
한편, 녹색 형광체는, (Lu1-xYx)3Al5O12: Ce (LuYAG)를 포함하며, 0< x < 0.8일 수 있다.
한편, 녹색 형광체는, (Lu,Y)3Al5O12 : Ce (LuYAG)를 포함할 수 있다.
한편, 노란색 형광체는, Y3(Al1-y,Gdy)5O12 : Ce 를 포함하며, 0＜y ≤0.5일 수 있다.
한편, 제1 영역의 사이즈가, 제2 영역의 사이즈 보다 더 큰 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 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 작을 수 있다.
한편, 형광체 휠은, 기판과, 노란색 형광체 또는 녹색 형광체 사이에 배치되는 반사층을 더 포함할 수 있다.
한편, 형광체 휠은, 기판 상의 제3 영역에 배치되며, 적색광의 출력을 위한 적색 형광체를 더 포함하고, 적색 형광체는, Y(Al1-z,Gaz,)5O12:Ce 를 포함하며, 0 < z ≤0.8 일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 영상투사장치는, 청색광을 출력하는 광원와, 회전에 의해 입사되는 청색광에 기초하여 복수 색상의 광을 출력하는 형광체 휠를 포함하고, 형광체 휠은, 기판과, 기판 상의 제1 영역에 배치되며, 노란색광의 출력을 위한 노란색 형광체와, 기판 상의 제2 영역에 배치되며, 녹색광의 출력을 위한 녹색 형광체와, 기판 상의 제3 영역에 배치되며, 적색광의 출력을 위한 적색 형광체를 포함하고, 녹색 형광체는, (Lu1-xYx)3Al5O12 를 포함하며, 0< x < 0.8 이다.
한편, 노란색 형광체는, Y3(Al1-y,Gdy)5O12 : Ce 를 포함하며, 0＜y ≤0.5이며, 적색 형광체는, Y(Al1-z,Gaz,)5O12:Ce 를 포함하며, 0 < z ≤0.8 일 수 있다.
한편, 제1 영역의 사이즈가, 제3 영역의 사이즈 보다 더 크며, 제3 영역의 사이즈가, 제2 영역의 사이즈 보다 작을 수 있다
한편, 형광체 휠의 출력단 이후에 배치되며, 회전에 의해, 노란색광, 녹색광, 적색광, 청색광을 순차적으로 출력하는 컬러 필터를 더 포함할 수 있다.
한편, 형광체 휠은, 기판과, 노란색 형광체 또는 녹색 형광체 또는 적색 형광체 사이에 배치되는 반사층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 영상투사장치는, 청색광을 출력하는 광원과, 회전에 의해 입사되는 청색광에 기초하여 복수 색상의 광을 출력하는 형광체 휠를 포함하고, 형광체 휠은, 기판과, 기판 상의 제1 영역에 배치되며, 노란색광의 출력을 위한 노란색 형광체와, 기판 상의 제2 영역에 배치되며, 녹색광의 출력을 위한 녹색 형광체를 포함하고, 녹색 형광체는, (Lu1-xYx)3Al5O12 를 포함하며, 0< x < 0.8이다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다. 특히, 온도 증가에도 불구하고 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 녹색 형광체는, (Lu1-xYx)3Al5O12: Ce (LuYAG)를 포함하며, 0< x < 0.8일 수 있다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 녹색 형광체는, (Lu,Y)3Al5O12 : Ce (LuYAG)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 노란색 형광체는, Y3(Al1-y,Gdy)5O12 : Ce 를 포함하며, 0＜y ≤0.5일 수 있다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 제1 영역의 사이즈가, 제2 영역의 사이즈 보다 더 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 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 작을 수 있다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 형광체 휠은, 기판과, 노란색 형광체 또는 녹색 형광체 사이에 배치되는 반사층을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 형광체 휠은, 기판 상의 제3 영역에 배치되며, 적색광의 출력을 위한 적색 형광체를 더 포함하고, 적색 형광체는, Y(Al1-z,Gaz,)5O12:Ce 를 포함하며, 0 < z ≤0.8 일 수 있다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 영상투사장치는, 청색광을 출력하는 광원와, 회전에 의해 입사되는 청색광에 기초하여 복수 색상의 광을 출력하는 형광체 휠를 포함하고, 형광체 휠은, 기판과, 기판 상의 제1 영역에 배치되며, 노란색광의 출력을 위한 노란색 형광체와, 기판 상의 제2 영역에 배치되며, 녹색광의 출력을 위한 녹색 형광체와, 기판 상의 제3 영역에 배치되며, 적색광의 출력을 위한 적색 형광체를 포함하고, 녹색 형광체는, (Lu1-xYx)3Al5O12 를 포함하며, 0< x < 0.8 이다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다. 특히, 온도 증가에도 불구하고 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 노란색 형광체는, Y3(Al1-y,Gdy)5O12 : Ce 를 포함하며, 0＜y ≤0.5이며, 적색 형광체는, Y(Al1-z,Gaz,)5O12:Ce 를 포함하며, 0 < z ≤0.8 일 수 있다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 제1 영역의 사이즈가, 제3 영역의 사이즈 보다 더 크며, 제3 영역의 사이즈가, 제2 영역의 사이즈 보다 작을 수 있다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 형광체 휠의 출력단 이후에 배치되며, 회전에 의해, 노란색광, 녹색광, 적색광, 청색광을 순차적으로 출력하는 컬러 필터를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 형광체 휠은, 기판과, 노란색 형광체 또는 녹색 형광체 또는 적색 형광체 사이에 배치되는 반사층을 더 포함할 수 있다. 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 도 2의 광학 장치 구조의 일예이다.
도 5a 내지 도 6은 도 4의 설명에 참조되는 도면이다.
도 7은 도 2의 광학 장치 구조의 다른 예이다.
도 8a 내지 도 11은 도 7의 설명에 참조되는 도면이다.
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, 고효율의 광출력 및 색순도가 개선된 광학 장치를 제공한다. 이에 대해서는, 도 4 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 도 2의 광학 장치 구조의 일예이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학 장치(210a)는, 청색광(B)을 출력하는 광원(410), 회전에 의해 입사되는 청색광(B)에 기초하여 복수 색상의 광을 출력하는 형광체 휠(430)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(430)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(430)로 입사된다.
형광체 휠(430)은, 회전에 의해 입사되는 청색광(B)에 기초하여 복수 색상의 광을 출력한다.
구체적으로, 형광체 휠(430)은, 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 형광체(PHY)와, 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 형광체(PHG)를 포함한다.
청색광(B)이, 형광체 휠(430) 내의 노란색 형광체(PHY)에 입사되는 경우, 형광체 휠(430)은, 노란색광(Y)을 반사하여 출력한다.
한편, 청색광(B)이, 형광체 휠(430) 내의 녹색 형광체(PHG)에 입사되는 경우, 형광체 휠(430)은, 녹색광(G)을 반사하여 출력한다.
형광체 휠(430)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(430)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(430)은, 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 형광체(PHG)를 포함하고, 녹색 형광체(PHG)는, (Lu1-xYx)3Al5O12 를 포함하며, 0< x < 0.8인 것이 바람직하다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른, 형광체 휠(430)은, 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 형광체(PHG)를 포함하고, 녹색 형광체(PHG)는, (Lu1-xYx)3Al5O12: Ce 를 포함하며, 0< x < 0.8인 것이 바람직하다.
녹색 형광체(PHG)로, LuAG:Ce 대신에, (Lu1-xYx)3Al5O12: Ce 를 사용함으로써, 온도 증가에도 불구하고, 효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다. 또한, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다. 이에 대해서는, 도 5a 이하를 참조하여 보다 상세히 기술한다.
도 5a 내지 도 6은 도 4의 설명에 참조되는 도면이다.
도 5a는 도 4의 형광체 휠의 상면도의 일예이고, 도 5b는 도 4의 형광체 휠의 측면도의 일예이고, 도 5c는 도 4의 형광체 휠의 분해도의 일예이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠(430)은, 기판(SB)과, 기판(SB) 상의 제1 영역(AR1)에 배치되며, 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 형광체(PHY)와, 기판(SB) 상의 제2 영역(AR2)에 배치되며, 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 형광체(PHG)를 포함한다.
기판(SB)은, 예를 들어, 알루미늄(Al) 기판을 포함할 수 있다.
한편, 형광체 휠(430)은, 기판(SB)과, 노란색 형광체(PHY) 또는 녹색 형광체(PHG) 사이에 배치되는 반사층(AF)을 더 포함할 수 있다. 이러한, 반사층(AF)으로 인하여, 노란색 형광체(PHY) 또는 녹색 형광체(PHG)에서 노란색광 또는 녹색광의 출력시, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 반사층(AF)은, TiO2분말과 레진을 포함하거나, 기판(SB)에 증착되는 Ag를 포함할 수 있다.
한편, 형광체 휠(430)은, 휠 모터(431)에 의해, 회전할 수 있다.
한편, 녹색 형광체(PHG)는, (Lu1-xYx)3Al5O12 를 포함하며, 0< x < 0.8인 것이 바람직하다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다. 특히, 온도 증가에도 불구하고 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
특히, 녹색 형광체(PHG)는, (Lu1-xYx)3Al5O12: Ce (LuYAG)를 포함하며, 0< x < 0.8일 수 있다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 녹색 형광체(PHG)는, (Lu,Y)3Al5O12 : Ce (LuYAG)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 노란색 형광체(PHY)는, Y3(Al1-y,Gdy)5O12 : Ce 를 포함하며, 0＜y ≤0.5일 수 있다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
특히, 노란색 형광체(PHY)는,Y3(Al, Ga)5O12 : Ce (Ga-YAG)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 제1 영역(AR1)의 사이즈가, 제2 영역(AR2)의 사이즈 보다 더 큰 것이 바람직하다. 즉, 녹색 형광체(PHG)가 도포된 제1 영역(AR1)의 사이즈가, 노란색 형광체(PHY)가 도포된 제2 영역(AR2)의 사이즈 보다 더 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 형광체 휠(430)에 도포된 형광체층(PH)은, 레진이 아닌 형광체 필름, 또는 세라믹 형광체인 것이 바람직하다. 이에 따라, 고온에서도 고출력이 가능하게 된다.
한편, 형광체 휠(430)에 도포된 형광체층(PH)의 두께는, 반사층(AF)의 두께 보다 더 두꺼운 것이 바람직하며, 기판(SB)의 두께 보다는 작은 것이 바람직하다.
도 6은 도 4의 컬러 필터의 상면도의 일예이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터(460)는, 형광체 휠(430)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(430)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 6과 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 6에서는, 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 7은 도 2의 광학 장치 구조의 다른 예이다.
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.
도 7의 광학 장치(210b)는, 도 4의 광학 장치(210)와 유사하나, 형광체 휠(430b)에, 노란색 형광체(PHY)와, 녹색 형광체(PHG) 외에, 추가로, 적색 형광체(PHR)가 더 도포되는 것에 그 차이가 있다.
이하에서는 그 차이를 중심으로 기술하며, 생략된 부분은 도 4의 설명으로 대체한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 휠(430b)은, 기판(SB)과, 기판(SB) 상의 제1 영역(AR1b)에 배치되며, 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 형광체(PHY)와, 기판(SB) 상의 제2 영역(AR2b)에 배치되며, 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 형광체(PHG)와, 기판(SB) 상의 제3 영역(Ar3b)에 배치되며, 적색광(R)의 출력을 위한 적색 형광체(PHR)를 포함한다.
녹색 형광체(PHG)는, (Lu1-xYx)3Al5O12 를 포함하며, 0< x < 0.8인 것이 바람직하다. 한편, 한편, 녹색 형광체(PHG)는, (Lu1-xYx)3Al5O12: Ce (LuYAG)를 포함하며, 0< x < 0.8일 수 있다. 특히, 녹색 형광체(PHG)는, (Lu,Y)3Al5O12 : Ce (LuYAG)를 포함할 수 있다.
한편, 노란색 형광체(PHY)는, Y3(Al1-y,Gdy)5O12 : Ce 를 포함하며, 0＜y ≤0.5일 수 있다. 특히, 노란색 형광체(PHY)는, Y3(Al, Ga)5O12 : Ce (Ga-YAG)를 포함할 수 있다.
한편, 적색 형광체(PHR)는, Y(Al1-z,Gaz,)5O12:Ce 를 포함하며, 0 < z ≤0.8 일 수 있다. 특히, 적색 형광체(PHR)는, Y3(Al,Gd)5O12 : Ce (Gd-YAG)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
형광체 휠(430b)은, 회전에 의해 입사되는 청색광(B)에 기초하여 복수 색상의 광을 출력한다.
청색광(B)이, 형광체 휠(430b) 내의 노란색 형광체(PHY)에 입사되는 경우, 형광체 휠(430b)은, 노란색광(Y)을 반사하여 출력한다.
한편, 청색광(B)이, 형광체 휠(430b) 내의 녹색 형광체(PHG)에 입사되는 경우, 형광체 휠(430b)은, 녹색광(G)을 반사하여 출력한다.
한편, 청색광(B)이, 형광체 휠(430b) 내의 적색 형광체(PHR)에 입사되는 경우, 형광체 휠(430b)은, 적색광(R)을 반사하여 출력한다.
형광체 휠(430b)에서 순차적으로 출력되는 노란색광(Y), 녹색광(G), 적색광(R)은, 광 분리부(420)로 입사되며, 광 분리부(420)는, 노란색광(Y), 녹색광(G), 적색광(R)을 반사시킨다.
광 분리부(420)에서 반사된 노란색광(Y), 녹색광(G), 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(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 8a 내지 도 8b는 도 7의 설명에 참조되는 도면이다.
도 8a는 도 7의 형광체 휠의 상면도의 일예이고, 도 8b는 도 7의 형광체 휠의 측면도의 일예이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠(430b)은, 기판(SB)과, 기판(SB) 상의 제1 영역(AR1b)에 배치되며, 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 형광체(PHY)와, 기판(SB) 상의 제2 영역(AR2b)에 배치되며, 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 형광체(PHG)와, 기판(SB) 상의 제3 영역(Ar3b)에 배치되며, 적색광(R)의 출력을 위한 적색 형광체(PHR)를 포함한다.
한편, 형광체 휠(430b)은, 기판(SB)과, 노란색 형광체(PHY) 또는 녹색 형광체(PHG) 또는 적색 형광체(PHR) 사이에 배치되는 반사층(AF)을 더 포함할 수 있다. 이러한, 반사층(AF)으로 인하여, 노란색 형광체(PHY) 또는 녹색 형광체(PHG) 또는 적색 형광체(PHR)에서, 노란색광 또는 녹색광 또는 적색광의 출력시, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 제1 영역(AR1b)의 사이즈가, 제3 영역(AR3b)의 사이즈 보다 더 크며, 제3 영역(Ar3b)의 사이즈가, 제2 영역(AR2b)의 사이즈 보다 작을 수 있다.
즉, 노란색 형광체(PHY)가 도포된 제1 영역(AR1b의 사이즈가, 적색 형광체(PHR)가 도포된 제3 영역(Ar3b)의 사이즈 보다 더 크며, 적색 형광체(PHR)가 도포된 제3 영역(Ar3b)의 사이즈가, 녹색 형광체(PHG)가 도포된 제2 영역(AR2)의 사이즈 보다 더 작은 것이 바람직하다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
한편, 형광체 휠(430b)에 도포된 형광체층(PH)은, 레진이 아닌 형광체 필름, 또는 세라믹 형광체인 것이 바람직하다. 이에 따라, 고온에서도 고출력이 가능하게 된다.
한편, 형광체 휠(430b)에 도포된 형광체층(PH)의 두께는, 반사층(AF)의 두께 보다 더 두꺼운 것이 바람직하며, 기판(SB)의 두께 보다는 작은 것이 바람직하다.
도 9a 내지 도 10c는 도 4 내지 도 8b의 설명에 참조되는 도면이다.
먼저, 도 9a는 녹색 형광체(PHG)가 (Lu1-xYx)3Al5O12 를 포함하며, 0< x < 0.8인 것을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도면을 참조하면, 실험에 의해, x 값을 가변한 결과, (Lu1-xYx)3Al5O12 에서, x=0인 경우, 상대 휘도는 100%로 나타내며, (Lu1-xYx)3Al5O12 에서, x=0.2인 경우, 상대 휘도는 106%로 나타내며, (Lu1-xYx)3Al5O12 에서, x=0.3인 경우, 상대 휘도는 107%로 나타내며, (Lu1-xYx)3Al5O12 에서, x=0.5인 경우, 상대 휘도는 106%로 나타내며, (Lu1-xYx)3Al5O12 에서, x=0.8인 경우, 상대 휘도는 100%로 나타난다.
따라서, 녹색 형광체(PHG)는 (Lu1-xYx)3Al5O12 를 포함하되, 0< x < 0.8인 것이 바람직하다.
한편, 도 9a의 상대 휘도는, Lu3Al5O12:Ce 와 대비한 상대 휘도일 수 있다.
다음, 도 9b는 적색 형광체(PHR)가 Y(Al1-z,Gaz,)5O12:Ce 를 포함하며, 0 < z ≤0.8 인 것을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도면을 참조하면, 실험에 의해, z 값을 가변한 결과, Y(Al1-z,Gaz,)5O12:Ce 에서, z=0인 경우, 상대 휘도는 100%로 나타내며, Y(Al1-z,Gaz,)5O12:Ce 에서, z=0.4인 경우, 상대 휘도는 105%로 나타내며, Y(Al1-z,Gaz,)5O12:Ce 에서, z=0.6인 경우, 상대 휘도는 105%로 나타내며, Y(Al1-z,Gaz,)5O12:Ce 에서, z=0.8인 경우, 상대 휘도는 101%로 나타난다.
따라서, 적색 형광체(PHR)가 Y(Al1-z,Gaz,)5O12:Ce 를 포함하되, 0 < z ≤0.8인 것이 바람직하다.
다음, 도 9c는 노란색 형광체(PHY)가 Y3(Al1-y,Gdy)5O12 : Ce 를 포함하며, 0＜y ≤0.5인 것을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도면을 참조하면, 실험에 의해, y 값을 가변한 결과, Y3(Al1-y,Gdy)5O12 : Ce 에서, y=0인 경우, 상대 휘도는 100%로 나타내며, Y3(Al1-y,Gdy)5O12 : Ce 에서, y=0.2인 경우, 상대 휘도는 102%로 나타내며, Y3(Al1-y,Gdy)5O12 : Ce 에서, y=0.5인 경우, 상대 휘도는 101%로 나타내며, Y3(Al1-y,Gdy)5O12 : Ce 에서, y=0.8인 경우, 상대 휘도는 94%로 나타난다.
따라서, 노란색 형광체(PHY)가 Y3(Al1-y,Gdy)5O12 : Ce 를 포함하되, 0＜y ≤0.5인 것이 바람직하다.
한편, 도 9c의 상대 휘도는, Y3Al5O12:Ce 와 대비한 상대 휘도일 수 있다.
도 9d는 형광체 입자 사이즈와 상대 휘도의 관계를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 그래프(Gra)는, 형광체 입자 사이즈와 상대 휘도의 관계를 나타낸다.
그래프(Gra)에 따르면, 형광체 입자 사이즈가 10 내지 50um 사이인 경우, 상대 휘도는 90% 이상을 가지게 된다.
따라서, 형광체 휠(430)에 도포된 형광체층(PH)의 평균 입자 사이즈는, 10~50um인 것이 바람직하다.
한편, 도 9e는 형광체 휠(430)에 도포된 형광체층(PH)의 두께와 상대 휘도의 관계를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 형광체 휠(430)에 도포된 형광체층(PH)의 두께가, 20um 인 경우, 상대 휘도는 100% 이나, 얇은 두께로 인하여 접착력이 약하다는 단점이 있다.
한편, 실험에 따르면, 형광체 휠(430)에 도포된 형광체층(PH)의 두께가, 50um인 경우, 상대 휘도가 107% 이며, 두께가, 100um인 경우, 상대 휘도가 107% 이며, 두께가, 200um인 경우, 상대 휘도가 103% 이며, 두께가, 300um인 경우, 상대 휘도가 99% 이며, 두께가, 400um인 경우, 상대 휘도가 80% 로 나타난다.
따라서, 형광체 휠(430)에 도포된 형광체층(PH)의 두께는, 접찰력 및 휘도 특성을 고려하여, 50 내지 300um인 것이 바람직하다.
도 10a 내지 도 10b는 실시예 1 내지 4와 비교예를 함께 도시한 도면이다.
먼저, 도 10a는, 노란색 형광체인 제1 형광체가 Y3Al5O12:Ce 이고, 녹색 형광체인 제2 형광체가 Lu3Al5O12:Ce 인 경우를, 비교예로 설정하고, 실시예 1 내지 4에서의 상대 휘도를 나타내는 도면이다.
실시예 1은, 노란색 형광체인 Y(Al1-z,Gaz,)5O12:Ce 에서 z= 0.4이고, 녹색 형광체인 (Lu1-xYx)3Al5O12 : Ce 에서 x= 0.2이고, 적색 형광체인 Y3(Al1-y,Gdy)5O12 : Ce 에서 y=0.3인 경우의 상대 휘도가 107%인 것을 나타낸다.
실시예 2는, 노란색 형광체가 Y3Al5O12:Ce 이고, 녹색 형광체인 (Lu1-xYx)3Al5O12 : Ce 에서 x= 0.2이고, 적색 형광체인 Y3(Al1-y,Gdy)5O12 : Ce 에서 y=0.3인 경우의 상대 휘도가 104%인 것을 나타낸다.
실시예 3은, 노란색 형광체인 Y(Al1-z,Gaz,)5O12:Ce 에서 z= 0.4이고, 녹색 형광체인 (Lu1-xYx)3Al5O12 : Ce 에서 x= 0.3이고, 적색 형광체는 사용되지 않은 경우의 상대 휘도가 106%인 것을 나타낸다.
실시예 4는, 노란색 형광체가 Y3Al5O12:Ce 이고, 녹색 형광체인 (Lu1-xYx)3Al5O12 : Ce 에서 x= 0.2이고, 적색 형광체는 사용되지 않은 경우의 상대 휘도가 103%인 것을 나타낸다.
즉, 실시예 1 내지 4는, 모두 비교예 보다 상대 휘도가 높게 나타내며, 따라서, 상기의 실시예 1 내지 4 모두 적용 가능하다.
도 10b는 도 10a의 각 실시예 및 비교예에서의 형광체 각도를 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 3개의 형광체가 사용되는 실시예 1 내지 2에서, 노란색 형광체인 제1 형광체의 각도는, 61°, 녹색 형광체인 제2 형광체의 각도는, 65°, 적색 형광체인 제3 형광체의 각도는 54°인 것을 예시한다.
실시예 1 내지 2에 따르면, 노란색 영역인 제1 영역의 사이즈가, 적색 영역인 제3 영역의 사이즈 보다 더 크며, 적색 영역인 제3 영역의 사이즈가, 녹색 영역인 제2 영역의 사이즈 보다 작게 된다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
또한, 2개의 형광체가 사용되는 실시예 3 내지 4 및 비교예에서, 노란색 형광체인 제1 형광체의 각도는, 115°, 녹색 형광체인 제2 형광체의 각도는, 65°인 것을 예시한다.
실시예 3 내지 4에 따르면, 노란색 영역인 제1 영역의 사이즈가, 녹색 영역인 제2 영역의 사이즈 보다 크게 된다. 이에 따라, 고효율의 광출력 및 색순도의 개선이 가능하게 된다.
도 10c는, 도 10a의 실시예 1과 비교예의 각 형광체의 발광 스펙트럼 그래프를 도시한 도면이다.
GR1은 비교예의 노란색 형광체의 발광 스펙트럼을 나타내며, GR4는 비교예의 녹색 형광체의 발광 스펙트럼을 나타낸다.
GR2는 실시예1의 녹색 형광체의 발광 스펙트럼을 나타내며, GR3는 실시예1의 노란색 형광체의 발광 스펙트럼을 나타내며, GR5는 실시예1의 적색 형광체의 발광 스펙트럼을 나타낸다.
GR1,GR4와, GR2,GR3,GR5를 비교하면, 비교예에 비하여, 실시예 1에서 형광체의 조성 변경으로 인하여, 발광 파장이 가변되는 것을 알 수 있다.
특히, 비교예에 비해, 실시예 1의 녹색 형광체의 발광 스펙트럼의 파장이 더 작아짐으로 인하여, 녹색광의 광효율 및 광순도가 상당히 개선되게 된다.
도 11은 도 7의 형광체 휠(430b)의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도면을 참조하면, 기판(SB) 상에 반사층(AF)을 코팅한다(S810). 예를 들어, 알루미늄 플레이트를 기판으로 활용하고, TiO2분말을 레진과 혼합하여 페이스트(paste)를 제작한 뒤 바코팅 장비 등을 이용하여 기판(SB) 위에 코팅한다.
다음, 대략 150℃에서 소정 시간 동안 경화시킨다(S820).
다음, 제1 형광체를 코팅한다(S830). 예를 들어, 제1 형광체 분말을 레진과 혼합하여 페이스트(paste)를 제작한 뒤 바코팅 장비 등을 이용하여 반사층(AR) 위에 코팅한다. 이때의 제1 형광체는 녹색 형광체일 수 있다. 녹색 형광체는, (Lu1-xYx)3Al5O12 를 포함하며, 0< x < 0.8인 것이 바람직하다.
다음, 대략 150℃에서 소정 시간 동안 경화시킨다(S840).
다음, 제2 형광체를 코팅한다(S850). 예를 들어, 제2 형광체 분말을 레진과 혼합하여 페이스트(paste)를 제작한 뒤 바코팅 장비 등을 이용하여 반사층(AR) 위에 코팅한다. 이때의 제2 형광체는 노란색 형광체일 수 있다. 노란색 형광체는, Y3(Al1-y,Gdy)5O12 : Ce 를 포함하며, 0＜y ≤0.5인 것이 바람직하다.
다음, 대략 150℃에서 소정 시간 동안 경화시킨다(S860).
다음, 제3 형광체를 코팅한다(S870). 예를 들어, 제3 형광체 분말을 레진과 혼합하여 페이스트(paste)를 제작한 뒤 바코팅 장비 등을 이용하여 반사층(AR) 위에 코팅한다. 이때의 제3 형광체는 적색 형광체일 수 있다. 적 적색 형광체(PHR)는,Y(Al1-z,Gaz,)5O12:Ce 를 포함하며, 0 < z ≤0.8 인 것이 바람직하다.
다음, 대략 150℃에서 소정 시간 동안 경화시킨다(S880).
이에 따라, 도 7과 같은 형광체 휠(430b)을 제조할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 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 (16)

  1. 청색광을 출력하는 광원;
    회전에 의해 입사되는 상기 청색광에 기초하여 복수 색상의 광을 출력하는 형광체 휠;를 포함하고,
    상기 형광체 휠은,
    기판;
    상기 기판 상의 제1 영역에 배치되며, 노란색광의 출력을 위한 노란색 형광체;
    상기 기판 상의 제2 영역에 배치되며, 녹색광의 출력을 위한 녹색 형광체;를 포함하고,
    상기 녹색 형광체는,
    (Lu1-xYx)3Al5O12 를 포함하며, 0< x < 0.8인 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 녹색 형광체는,
    (Lu1-xYx)3Al5O12: Ce (LuYAG)를 포함하며, 0< x < 0.8인 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 녹색 형광체는,
    (Lu,Y)3Al5O12 : Ce (LuYAG)를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 노란색 형광체는,
    Y3(Al1-y,Gdy)5O12 : Ce 를 포함하며, 0＜y ≤0.5인 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역의 사이즈가, 상기 제2 영역의 사이즈 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 형광체 휠의 출력단 이후에 배치되며, 회전에 의해, 상기 노란색광, 상기 녹색광, 적색광을 순차적으로 출력하는 컬러 필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 컬러 필터는,
    청색광을 더 출력하는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  8. 제6항에 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.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 노란색 영역 또는 상기 청색 영역의 사이즈는, 상기 적색 영역 또는 상기 녹색 영역의 사이즈 보다 작은 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 형광체 휠은,
    상기 기판과, 상기 노란색 형광체 또는 상기 녹색 형광체 사이에 배치되는 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 형광체 휠은,
    상기 기판 상의 제3 영역에 배치되며, 적색광의 출력을 위한 적색 형광체;를 더 포함하고,
    상기 적색 형광체는,
    Y(Al1-z,Gaz,)5O12:Ce 를 포함하며, 0 < z ≤0.8 인 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  12. 청색광을 출력하는 광원;
    회전에 의해 입사되는 상기 청색광에 기초하여 복수 색상의 광을 출력하는 형광체 휠;를 포함하고,
    상기 형광체 휠은,
    기판;
    상기 기판 상의 제1 영역에 배치되며, 노란색광의 출력을 위한 노란색 형광체;
    상기 기판 상의 제2 영역에 배치되며, 녹색광의 출력을 위한 녹색 형광체;
    상기 기판 상의 제3 영역에 배치되며, 적색광의 출력을 위한 적색 형광체;를 포함하고,
    상기 녹색 형광체는,
    (Lu1-xYx)3Al5O12: Ce 를 포함하며, 0< x < 0.8인 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 노란색 형광체는,
    Y3(Al1-y,Gdy)5O12 : Ce 를 포함하며, 0＜y ≤0.5이며,
    상기 적색 형광체는,
    Y(Al1-z,Gaz,)5O12:Ce 를 포함하며, 0 < z ≤0.8 인 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 영역의 사이즈가, 상기 제3 영역의 사이즈 보다 더 크며, 상기 제3 영역의 사이즈가, 상기 제2 영역의 사이즈 보다 작은 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 형광체 휠의 출력단 이후에 배치되며, 회전에 의해, 상기 노란색광, 상기 녹색광, 상기 적색광, 상기 청색광을 순차적으로 출력하는 컬러 필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 형광체 휠은,
    상기 기판과, 상기 노란색 형광체 또는 상기 녹색 형광체 또는 상기 적색 형광체 사이에 배치되는 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
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