KR0173702B1 - 프로젝터의 후면투사스크린 - Google Patents

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KR0173702B1 KR1019950019558A KR19950019558A KR0173702B1 KR 0173702 B1 KR0173702 B1 KR 0173702B1 KR 1019950019558 A KR1019950019558 A KR 1019950019558A KR 19950019558 A KR19950019558 A KR 19950019558A KR 0173702 B1 KR0173702 B1 KR 0173702B1
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Abstract

본 발명은 프레넬렌즈가 형성된 제1시트와, 볼렌즈어레이가 형성된 제2시트가 투사빔의 입사방향에 대하여 차례로 배치되어 이루어진 프로젝터의 후면투사스크린에 관한 것으로, 그 구성은 투사이미지빔의 방향에 대해 제1,2시이트(14,16)가 차례대로 배열되어 이루어지고, 상기 제1시이트(14)는 관찰자측면에 프레넬렌즈가 형성되며, 상기 제2시이트(16)의 관찰자측 면에 외부광을 흡수할 수 있는 콘트라스트 보강층(20)이 형성된 프로젝터의 스크린(18)에 있어서, 상기 제2시이트(16)는 수직단면상의 볼렌즈 곡률반경이 수평단면상의 볼렌즈곡률반경 보다 크도록 형성되어 수평방향의 시야각이 수직방향의 시야각보다 크도록 된 볼렌즈어레이층으로 구성되고, 상기 콘트라스트 보강층(20)은 상기 제2시이트(16)의 전체면에 걸쳐 형성되되 일정 간격으로 다수 개의 투과부(22)가 배열되어 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

프로젝터의 후면 투사스크린
제1도는 종래 프로젝터의 후면투사스크린을 나타낸 개략도.
제2도는 본 발명에 따른 프로젝터의 후면투사스크린을 나타낸 개략도.
제3도는 (a)(b)는 본 발명에 따른 볼렌즈의 평면도 및 측면도.
제4도는 본 발명에 따른 제2시트를 나타낸 사시도.
제6도는 본 발명에 따른 보강층이 형성된 제2시트를 나타낸 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 프로젝션렌즈 14,16 : 제1,2시이트
18 : 스크린 19 : 분산층
20 : 보강층 22 : 투과부
본 발명은 프로젝터(projector;투사형화상표시장치)의 후면투사스크린에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프레넬렌즈가 형성된 제1시트오, 불렌즈어레이가 형성된 제2시트가 투사빔의 입사방향에 대하여 차례로 배치되어 이루어진 프로젝터의 후면투사스크린에 관한 것이다.
화상표시장치는 표시방법에 따라, 직시형화살표시장치와 투사형화상표시장치로 구분된다.
직시형 화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상표시장치는 화질은 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대와, 가격이 비싸지는 등의 문제점이 있어 대화면을 구비하는데 한계가 있다.
또한, 투사형화상표시장치, 즉 프로젝터에는 대화면용 액정표시장치(Liquid Crystal Display:이하 LCD라 칭함)등이 있는데, 이러한 대화면 LCD의 박형화가 가능하여 중량을 작게 할 수 있다. 그러나, 이러한 LCD는 편광판에 의한 광손실이 크고 LCD를 구동하기 위한 박막트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다.
따라서, 미합중국 Aura사에 의해 액추에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays: 이하 AMA라 칭함)를 이용한 프로젝터가 개발되었다. AMA를 이용한 프로젝터는 1차원 AMA를 이용하는 것과, 2차원 AMA를 이용하는 것으로 구별된다. 1차원 AMA는 거울면들이 M ×1 어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울면이 M × N 어레이로 배열되어 있다(도시않됨).따라서 1차원 AMA를 이용하는 프로젝터는 주사거울을 이용하여 M × 1개의 광선들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 프로젝터는 M × N개의 광속들을 투사시켜 M × N화소의 에레이를 가지는 영상을 나타나게 된다.
제1도는 종래의 프로젝터의 후면투사스크린을 나타낸 개략도로서, 이에 도시한 바와 같이, 프로젝터는 프로젝션 렌즈(2)가 있고, 프레넬렌즈(4), 렌티큘라렌즈(6)로 이루어진 스크린(8)을 포함하고 있다.
상기 프로젝션렌즈(2)로부터 소정량의 이미지빔(image-beam)이 방사된다.
상기 스크린(8)의 내부에는 SiO2, CaCO3, TiO3, BaSO4, ZnO, Al(OH)3,분말유리(fine powdered glass)등과 같은 분산제(diffuser)를 첨가하거나, 스크린(8)의 표면에 분산층(fine-mat-surface)을 형성하거나 분산제첨가와 분산층 형성을 도시에 하기도 한다.
상기 스크린(8)의 프레넬렌즈(4)는 상기 프로젝션렌즈(2)로부터 방사된 이미지빔(image-beam)을 관찰자방향으로 평행하게 유도하여 접속되도록 한다. 이때 분산제(diffuser)나 분산층(fine-mat-surface)에 의해 스크린(8)을 통과하면서 투사이미지 빔이 어느 정도 분산되는데 이 분산정도는 분산제 또는 분산층의 농도나 두께의 조절에 좌우되는데, 이는 원하는 수직시계각(angle of field view)에 따라서 결정된다.
상기 스크린(8)의 렌티큘라렌즈(lenticular lens)(6)는 상기와 같은 과정에 의해 분산되어 나온 투사이미지 빔을 수평방향으로 원하는 수평 시계각으로 더욱 분산시키는 역할을 하며 이러한 과정에 의해 관찰자는 스크린(8)에 맺히는 투사 이미지를 인식하게 된다.
한편, 상기 렌티큘라렌즈(6)의 일측면에는 외부광의 흡수로 콘트라스트(contrast)를 높이기 위한 블랙스트라이프(black srtipe)가 형성되어있다.
상기왁 같이 구성된 종래 프로젝터의 후면투사스크린에 있어서, 프로젝션렌즈(2)로부터 소정량의 이미지빔이 방사되어 프레넬렌즈(4)에 의해 집속되고, 스크린(8)내에서 분산되어 렌티큘라렌즈(6)를 통해 더욱 분산되어 관찰자를 향하게 된다. 즉, 프로젝터의 프로제견 렌즈(2)로부터 방사된 이미지빔은 프레넬렌즈(4)에 의해 집속되어 렌티큘라렌즈(6)을 지나면서 수평으로 확산된 형태로 관찰자측으로 영상이미지를 출사하게 된다. 또한, 렌티큘라렌즈(6)내에 형성된 광학산미립자(diffuser) 또는 출사측표면에 형성된 미세한 입자영상 또는 분산층(fine-mat-surface) 등에 의해 렌티큘라렌즈(6)에서 출사되는 영상이미지는 수평방향으로 더욱 확산되고 수직방향으로의 확산도 있게 된다. 따라서 관찰자는 수평과 수직방향의 시야각을 가질 수 있게 된다. 이때 렌티큘라렌즈(6)에서 투과영상 이미지 빔이 지나가지 않는 부위에는 블랙스트라이프(7)가 규칙적으로 형성되어 있으므로 입사하는 외부량이 흡수되어 외부광의 반사량을 줄임으로서 투사이미지의 콘트라스트(contrast)를 향상시키고 있다.
제1도에서 프로젝션렌즈로부터 이미지짐중 'A'광(ray)들은 수평방향의 분산이 렌티큘라렌즈(6)에 의해 발생되고 있음을 보여주고, 'B'광들은 수직방향의 분산이 발생되고 있음을 보여준다. 이들 광의연장선인 점선부분은 광학산미립자(diffuser)나 미세한 입자형상 또는 분산층(fine-mat-surface)등이 없을 때의 광진행방향을 보여준다.
상기한 종래 프로젝터의 후면투사스크린에 있어서, 수직방향의 시야각은 스크린(8)내에 존재하는 광확산미립자(diffuser) 또는 스크린(8)의 렌티큘라렌즈(6) 표면에 형성된 미세한 입자형상 또는 분산층(fine-mat-surface)등에 의존하기 때문에 실제적으로 기존 스크린의 수직시야각은 최대 +10° 정도로 제한된다. 따라서 수직시야각을 넓히는데 한계가 있는 문제점이 있었다.
또한, 렌티큘라렌즈(6)의 관찰자측 표면에 형성되어있는 블랙스트라이프(7)가 수직방향으로 형성되어있어서 실제적인 블랙스트라이프(7)가 차지하는 면적비율은 최대 60%(일반적으로 40-50%정도로 제품이 생산됨)이상 될 수 없기 때문에 이로인해 외부광의 흡수에 의한 투사영상이미지의 콘트라스트(contrast)향상에 한계가 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 프로젝터의 후면투사스크린에 있어서의 문제점을 개선하기 위해 안출한 것으로, 스크린의 이미지분산을 보다 넓게하여 투사이미지의 수평 및 수직시야각을 넓힐 수 있도록 된 프로젝터의 후면투사스크린을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 스크린을 통해 인식하는 이미지의 휘도 및 콘트라스트를 향상시키도록 된 프로젝터의 후면투사스크린을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 프로젝터의 후면투사스크린은 투사이미지빔의 방향에 대해 제1,2시이트가 차례대로 배열되어이루어지고, 상기 제1시이트는 관찰자측면에 프레넬렌즈가 형성되며, 상기 제2시이트의 관찰자측 면에 외부광을 흡수할 수 있는 콘트라스트 보강층이 형성된 프로젝터의 스크린에 있어서, 상기 제2시이트는 수직단면상의 볼렌즈 곡률반경이 수평단면상의 볼렌즈 곡률반경 보다 크도록 형성되어 수평방향의 시야각이 수직방향의 시야각보다 크도록 된 볼렌즈어레이층으로 구성되고, 상기 콘트라스트 보강층은 상기 제2시이트의 전체면에 걸쳐 형성되되 일정 간격으로 다수 개의 투과부가 배열되어 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 볼렌즈어레이는 외부광의 흡수로 콘트라스트를 높이는 콘트라스트보강층이 그 일측면상에 형성되어있고, 관찰자에 대한 시야각을 더욱 확대하기 위해 표면에는 미세한 입자형상 또는 분산층(fine-mat-surface)이 형성되어있다. 또한 상기 볼렌즈어레이의 표면내부에 광확산미립자(diffuser)가 확산되어 시야각을 넓히는 역할을 하기도 한다.
이하 본 발명에 프로젝터의 후면투사스크린을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명에 따른 프로젝터의 후면투사스크린을 나타낸 개략도로서, 이에 도시한 바와 같이, 프로젝션렌즈(12)가 있고, 스트린(18)을 구성하는 제1,2시이트(14,16)가 있다.
상기 제1시트(14)는 상기 프로젝션렌즈(12)로부터의 영상을 평행하게 집속시키는 역할을 하는 프레넬렌즈가 프로젝션렌즈(12)의 입사방향에 대해 반대축에 형성되어 있다.
상기 제2시트(16)는 상기 제1시트(12)를 통과한 빔을 관찰자 방향으로 수평, 수직방향으로 더욱 퍼뜨리는 역할을 하는 것으로서, 볼렌즈어레이가 형성되어있고, 상기 볼렌즈어레이의 관찰자측 표면에는 미세한 입자형상 또는 분산층(fine-mat-surface)이 형성되거나 또는 표면내부에 광확산미립자(diffuser)(19)가 확산되어 있다. 미설명부호22는 투과부를 가리킨다. 상기와 같이 형성된 제2시트(16)의 관찰자측면상에는 외부광을 흡수하여 콘트라스트(dnotrast)를 높일 수 있도록 된 보강층(20)이 형성되어있다.
제3도(가)(나)는 본 발명에 따른 볼렌즈어레이중 하나의 볼렌즈에 관한 평면도 및 측면도로서, (가)는 평면도이고, (나)는 측면도이다. 제4도는 제3도의 볼렌즈어레이를 나타낸 도면이다. 이에 도시한 바와 같이 일반적으로 수평시야각이 수직시야각보다 넓어야 하는데, 제3도의 (가)의 볼렌즈의 곡률반경이 (나)의 곡률반경에 비해 작기때문에 각 α가 각β보다 크다. 따라서, 제4도의 수평부분의 볼렌즈 형상(수평단면상의 곡률반경)에는 제3도의 (가)가 적당하고 수직부분의 볼렌즈 형상(수직단면상의 곡률반경)에는 제3도의 (나)가 적당하다. 또한, 상기 제3도의 (가)(나)의 관찰자 측면의 볼렌즈어레이부분에는 분산층(fine-mat-surface)(19)을 형성시키거나 또는 표면내부에 광확산미립자(diffuser)등을 확산시켜 투사이미지빔의 수직, 수평시야각을 관찰자방향으로 더욱 확산시키도록 한다.
제5도는 본 발명에 따른 볼렌즈어레이의 일측면에 보강층이 형성된 것을 나타낸 도면으로서, 이에 도시한 바와 같이, 제2시트(16)의 볼렌즈어레이에 있어서, 관찰자측 표면 전체에는 외부광을 흡수할 수 있도록 표면반사가 없는(무광택)흑색수지 또는 도료등으로 일정한 두께 만큼 표면처리하여 보강층(20)을 형성한다. 상기 보강층(20)의 소정위치에는 프로젝션 렌즈(12)로부터의 투사영상 이미지빔이 투과하는 투과부(22)가 형성되어있다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 프로젝터의 후면투사스크린에 있어서의 작용 및 효과를 설명한다.
프로젝션렌즈(12)로부터 방사된 이미지빔은 프레넬렌즈(14)에 의해 집속된 후 볼렌즈어레이(16)에 입사되면, 입사된 평행광은 볼렌즈어레이(16)의 양측면에서 각각 굴절작용에 의해 발산각 α, β을 가지고 발산하게 된다. 상기 발산각 α, β는 볼렌즈의 곡률에 따라 결정된다. 이러한 기하광적인 기본작용에 의해 제3도의 (가)(나)의 관찰자 부분의 볼렌즈어레이(16)부분에 형성된 분산층(fine-mat-surface) 또는 표면내부에 확산되어있는 광확산미립자(dkffuser)등에 의해 수직, 수평으로의 시야각이 더욱 확산된다. 이와 같이 확산된 이미지빔은 볼렌즈어레이(16)의 보강층(20)에 형성된 투과부(22)를 통과하여 관찰자는 이미지를 인식하게 된다. 한편, 외부광은 상기 보강층(20)에 의해 흡수되어 이로인해 투사영상 이미지빔의 콘트라스트가 향상된다.
상기 실시예에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 프로젝터의 후면투사스크리린은 보강층(20)의 작용으로 제1도와 같은 기존의 스크린에 비해 외부광 흡수비율을 높일 수 있기 때문에 기존의 스크린에 비해 투사영상이미지의 콘트라스트와 휘도가 더욱 향상되는 효과가 있고, 볼렌즈어레이의 작용으로 보다 넓은 수평 및 수직시야각(특히 보다넓은 수직시야각)을 얻을 수 있는 효과가 있다.
이러한 콘트라스트 보강층(20)의 작용으로 제1도와 같은 기존의 스크린에 비해 외부광 흡수비율을 높일 수 있기 때문에 기존의 스크린에 비해 투사영상이미지의 콘트라스트(contrast)와 휘도는 더욱 향상될 수 있다.
본 발명은 기존의 CRT리어프로젝션TV 또는 LCD리어프로젝션TV보다 많은 광량을 이용할 수 있는 DMD(Digital Micromirror Devices)방식의 리어프로젝션TV또는 AMA(Actuaged Mirror Array)방식의 리어프로젝션TV에 적용하면 보다 넓은 수평 및 수직시야각을 구현할 수 있다.

Claims (4)

  1. 투사이미지빔의 방향에 대해 제1,2시이트(14,16)가 차례대로 배열되어 이루어진고, 상기 제1시이트(14)는 관찰자측면에 프레넬렌즈가 형성되며, 상기 제2시이트(16)의 관찰자측 면에 외부광을 흡수할 수 있는 콘트라스트 보강층(20)이 형성된 프로젝터의 스크린(18)에 있어서, 상기 제2시이트(16)는 수직단면상의 볼렌즈 곡률반경이 수평단면상의 불렌즈 곡률반경 보다 크도록 형성되어 수평방향의 시야각이 수직방향의 시야각보다 크도록 된 볼렌즈어레이층으로 구성되고, 상기 콘트라스트 보강층(20)은 상기 제2시이트(16)의 전체면에 걸쳐 형성되되 일정 간격으로 다수 개의 투과부(22)가 배열되어 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝터의 후면투사스크린.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2시이트(16)의 관찰자측 면상에는 분산층(fine-mat-surface)(19)이 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝터의 후면투사스크린.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2시이트(16)의 관찰자측 표면내부에는 광확산미립자(diffuser)가 확산된 것을 특징으로 하는 프로젝터의 후면투사스크린.
  4. 제1항에 있어서, 상기 콘트라스트 보강층(20)은 표면반사가 없는 무광택의 흑색수지, 또는 표면반사가 없는 무광택의 도료로 표면처리된 것을 특징으로 하는 프로젝터의 후면투사스크린.
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