KR100343964B1 - 후면 투사형 표시 장치의 투사 스크린 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크린의 중앙과 주변부 사이의 휘도차가 줄어들도록 한 후면 투사형 표시 장치의 투사 스크린에 관한 것이다.

본 발명에 따른 후면 투사형 표시 장치의 투사 스크린은 렌티큘러 렌즈가, 다수개의 렌즈들로 구성되고 그 렌즈들 각각의 출사면 중심이 상기 투사스크린의 중앙부 쪽으로 위치 보정된 렌즈 어레이를 구비하고, 그 출사면 중심의 위치 보정량은 렌즈들 각각이 투사 스크린의 중심으로부터 떨어진 거리에 비례하도록 차등적으로 설정된 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 스크린의 중앙과 주변부로부터 각각 시청자에게 전달되는 광량의 차이가 줄어들게 됨으로써 시청자가 느끼는 스크린 상의 휘도차가 줄어들게 된다.

Description

후면 투사형 표시 장치의 투사 스크린{Projective Screen of Rear Projection Display Apparatus}

본 발명은 후면 투사형 표시 장치의 투사 스크린에 관한 것으로, 특히 스크린의 중앙과 주변부 사이의 휘도차가 줄어들도록 한 후면 투사형 표시 장치의 투사 스크린에 관한 것이다.

최근 대화면화, 고화질화의 요구에 따라 투사 렌즈를 이용하여 소형의 화상을 확대 투사하여 대화면의 스크린에 원하는 크기의 화상을 구현하는 투사형 표시 장치가 급속히 확산되고 있는 추세에 있다. 투사형 표시 장치는 스크린에 화상이 투사되는 방식에 따라 광빔을 스크린의 전면에 투사하여 원하는 화상을 표시하는 전면투사 방식과 광빔을 스크린의 후면에 투사하여 원하는 화상을 표시하는 후면투사 방식으로 나뉘어진다. 후면투사 방식을 이용한 투사형 표시 장치의 대표적인 예로서 프로젝션 텔레비젼(Projection Television : 이하 "프로젝션 TV"라 함)을 들 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 각각 후면투사 방식을 이용한 일반적인 프로젝션 TV의 전면 및 측면 내부 구조를 도시한 도면이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 프로젝션 TV는 소화상을 구현하기 위한 화상발생수단(20)과, 구현된 소화상을 확대 투사하는 투사 렌즈계(22)와, 투사 렌즈계(22)로부터 확대 투사된 화상빔을 투사 스크린(24) 쪽으로 반사시키는 반사경(26)과, 반사경(26)에서 반사된 화상빔을 받아 디스플레이 하는 투사 스크린(24)을 구비한다.

영상신호에 대응하도록 화상발생수단(20)에 의해 내부에서 구현된 소화상은 투사 렌즈계(22)를 통해 확대된 후 반사경(26)에 빔형태로 전달된다. 반사경(26)에서 반사된 화상빔은 투사 스크린(24)의 후면에 투사되어 대화면으로 표시된다. 프로젝션 TV에서는 소화상을 구현하기 위한 화상발생수단(20)으로서 음극선관(Cathode-Ray Tube : CRT)이나 액정표시패널(Liquid Crystal Display Panel : LCD)등이 주로 이용되고 있다. 투사 렌즈계(22)는 소화상을 원하는 배율로 확대하기 위하여 다수의 렌즈들을 포함하게 된다. 투사 스크린(24)은 확대된 화상이 시청자의 시청방향으로 잘 보여지도록 화상빔을 수평 및 수직방향으로 퍼뜨려 주는 역할을 한다.

이와 같은 후면 투사형 표시 장치에서는 투사 스크린 상에 디스플레이되는 화상이 시청자의 관점에서 볼 때 최상의 화질로 보여지도록 화상발생수단과 투사 렌즈계, 그리고 투사 스크린 등의 구성 요소들이 설계되어진다. 투사형 표시 장치를 제조하는 회사들마다 일반적인 설계 기준으로 삼고 있는 시청자의 위치 기준은 화면 정면으로부터 3미터 떨어진 곳이다. 이는 TV를 보는 시청자가 가장 일반적으로 위치하게 되는 곳으로 간주되는 지점이다. 이러한 기준에 따라 설계되고 있는종래의 후면 투사형 표시 장치에 있어서, 화질면에서 나타나는 중대한 문제점 중의 하나는 투사 스크린의 중앙부에 표시되는 화상과 주변 가장자리 부분에 표시되는 화상 간의 휘도차가 극심하다는 것이다. 즉 시청자의 관점에서 보았을 때 투사 스크린의 중앙부에 비해서 스크린 주변부의 휘도가 급격히 감소하는 현상이 발생하고 있다. 이러한 문제를 발생시키는 원인 중의 하나는, 화상발생수단(20)으로부터 발생한 소화상 빔이 투사 렌즈계(22)의 입사면에 입사하는 과정에서 입사면의 중앙부로 입사하는 광량에 비해 입사면의 주변 가장자리부로 입사하는 광량이 상대적으로 적기 때문이다. 이러한 문제는 어느 방향으로나 균일한 광량을 방출하는 음극선관(CRT)을 화상발생수단(20)으로 사용하는 CRT 프로젝션 TV에서 더욱 심각하게 나타난다. 어느 정도 방향성을 가지며 광빔을 방출하는 액정표시패널(LCD)을 화상발생수단(20)으로 사용하게 되면 투사 렌즈계(22)의 입사면에 좀 더 고른 분포로 광빔을 입사시킬 수 있기 때문에 이러한 문제가 다소 완화되게 된다. 하지만 이러한 원인 외에도 종래의 후면 투사형 표시 장치에서 투사 스크린(24) 중앙과 주변부 사이의 휘도 차이를 야기하는 또다른 원인으로서 종래의 투사 스크린(24)의 렌즈 구조 상의 문제점을 들 수 있다. 이하, 도 2 및 도 3을 결부하여 종래의 투사 스크린(24)의 렌즈 구조 상의 문제점에 대해 설명하기로 한다.

도 2는 종래의 후면 투사형 표시 장치에서 사용되는 일반적인 투사 스크린의 구조를 도시한 사시도이다. 투사 스크린(24)은 투사 렌즈계(22)에서 확대된 광빔을 집속시키는 프레넬(Fresnel) 렌즈(30)와, 프레넬 렌즈(30)에 의해 집속된 광빔을 시청자의 방향으로 고르게 퍼뜨려주는 렌티큘러 렌즈(32)를 구성된다. 렌티큘러 렌즈(32)에는 다수의 실린더리컬 렌즈(34)들이 상하 방향으로 나란하게 형성되어 있다. 각 실린더리컬 렌즈(34)들의 출사면 사이에는 돌출된 형태의 광흡수층(36)이 형성되어 있다. 광흡수층(36)은 외부로부터 유입되는 외부광을 흡수하여 투사 스크린에 표시되는 화상의 콘트라스트를 향상시키는 역할을 한다.

도 3은 종래의 투사 스크린에서의 휘도차 문제를 설명하기 위해 도 2에 도시된 렌티큘러 렌즈의 횡단면 구조를 확대하여 나타낸 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이 종래의 투사 스크린(24)의 렌티큘러 렌즈(32)에서는 그를 구성하는 각각의 실린더리컬 렌즈(34)마다 입사면 중심(A)과 출사면 중심(B)을 잇는 광축(40)들이 모두 스크린 중심축(42)과 평행을 이루고 있다. 각각의 실린더리컬 렌즈(34)마다 출사면을 통해 외부로 빠져나오는 광빔은 이러한 광축(40)을 중심으로 하여 일정한 분포를 이루며 진행한다. 이에 따라 스크린 정면에 위치한 시청자에게는 투사 스크린의 중앙으로부터 전달되는 광량에 비해 스크린 주변부로부터 전달되는 광량이 더 적어지게 된다. 그리하여 시청자의 관점에서는 투사 스크린의 중앙과 주변부로부터 전달되는 광량의 차이에 의해 휘도 차이를 느끼게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 스크린의 중앙과 주변부 사이의 휘도차가 줄어들도록 한 후면 투사형 표시 장치의 투사 스크린을 제공함에 있다.

도 1a 및 도 1b는 각각 후면 투사 방식을 이용한 일반적인 프로젝션 텔레비젼의 전면 및 측면 내부 구조를 도시한 도면.

도 2는 종래의 후면 투사형 표시 장치에서 사용되는 투사 스크린의 구조를 도시한 사시도.

도 3은 종래의 투사 스크린에서의 휘도차 문제를 설명하기 위해 도 2에 도시된 렌티큘러 렌즈의 횡단면 구조를 확대하여 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 후면 투사형 표시 장치의 투사 스크린에 사용되는 렌티큘러 렌즈의 횡단면 구조를 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 후면 투사형 표시 장치의 투사 스크린에 사용되는 렌티큘러 렌즈에 있어서, 스크린의 주변부에 위치하는 실린더리컬 렌즈부의 횡단면 구조를 확대하여 나타낸 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

20 : 화상발생수단 22 : 투사 렌즈계

24 : 투사 스크린 26 : 반사경

30 : 프레넬 렌즈 32,50 : 렌티큘러 렌즈

34,52,60 : 실린더리컬 렌즈 36,56 : 광흡수층

40,54,62 : 광축 42 : 스크린 중심축

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 후면 투사형 표시 장치의 투사 스크린은 렌티큘러 렌즈가, 다수개의 렌즈들로 구성되고 그 렌즈들 각각의 출사면 중심이 상기 투사스크린의 중앙부 쪽으로 위치 보정된 렌즈 어레이를 구비하고, 그 출사면 중심의 위치 보정량은 렌즈들 각각이 투사 스크린의 중심으로부터 떨어진 거리에 비례하도록 차등적으로 설정된 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 4 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 후면 투사형 표시 장치의 투사 스크린에 사용되는 렌티큘러 렌즈의 횡단면 구조를 도시한 도면이다. 본 발명에서는 투사 스크린의 중앙과 주변부 사이의 휘도 차이를 보정하기 위하여, 투사 스크린의 렌티큘러 렌즈(50)를 구성하는 각 실린더리컬 렌즈(52)들의 출사면 중심을 스크린의 중앙부 쪽으로 소정 거리만큼씩 이동시킨다. 즉 도면에 도시된 바와 같이 각각의 실린더리컬 렌즈(52)에 있어서, 그 입사면 중심(A)의 위치를 고정시킨 상태에서 출사면 중심을 종래의 위치 B로부터 스크린 중심축(42) 쪽을 향해만큼 이동시킨다.의 값은 해당 실린더리컬 렌즈(52)의 스크린 중심축(42)으로부터 떨어진 거리에 따라 각각 달라지도록 한다. 스크린 중심축(42)을 향하여 이동된 새로운 출사면 중심의 위치는 B' 로 표시되어 있다. 그리하여 투사 스크린 상에 배열된 각 실린더리컬 렌즈(52)들의 입사면 중심(A)과 출사면 중심(B')을 잇는 광축(54)들이 모두 시청자의 방향을 향하게끔 한다. 또한 종래의 구조에서는 광흡수층이 돌출된 형태로 되어 있었지만, 본 발명에서는 광흡수층(56)을 각 실린더리컬렌즈(52)의 출사면보다 안쪽에 형성시킴으로써 광시야각이 좁아지는 문제를 해결할 수 있도록 한다. 그 밖에 프레넬 렌즈를 포함한 다른 구조적인 특징들은 도 2에 도시된 종래의 투사 스크린 구조와 동일하다.

상기와 같이 스크린 상에 배열된 모든 실린더리컬 렌즈의 광축(54)을 시청자 방향으로 향하게 하면, 광축(54)을 중심으로 하여 일정한 분포를 이루며 각각의 출사면으로부터 빠져나오는 광빔들의 상당량이 시청자 쪽을 향해 진행하게 된다. 특히 투사 스크린의 주변부로부터 시청자 쪽을 향해 진행하는 광량이 종래의 경우에 비해 더 많아지게 된다. 이에 따라 스크린 정면의 시청자 기준 위치에서 보았을 때, 투사 스크린의 중앙으로부터 전달되는 광량과 주변부로부터 전달되는 광량의 차이가 종래의 경우에 비해 줄어들게 된다. 결국 시청자가 느끼는 투사 스크린의 중앙과 주변부 사이의 휘도차를 줄일 수 있게 된다.

한편, 투사 스크린의 정면에서 기준 거리 ι 만큼 떨어진 곳의 시청자 기준 위치 및 스크린 주변부에 위치한 특정 실린더리컬 렌즈(52)의 입사면 중심(A)을 잇는 선분과 스크린 중심축(42)이 이루는 각도를 θ라고 한다면, 도 4에 도시된 바와 같이 해당 실린더리컬 렌즈에서 광축(54)의 보정 각도를 이와 동일한 각도 θ로 하여 광축(54)이 시청자 위치를 향하도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 경우에 시청자가 느끼는 투사 스크린의 중앙부와 주변부 사이의 휘도차가 최소화될 수 있게 된다. 각각의 실린더리컬 렌즈(52)에서 광축(54)의 보정 각도는 출사면 중심의 위치 보정량에 의해 좌우된다. 본 발명에서는 각 실린더리컬 렌즈(52)들의 스크린 중심축(42)으로부터 떨어진 거리(x)에 비례하는 양만큼 위치 보정량의 크기를 조절한다. 스크린 중앙에 위치한 실린더리컬 렌즈의 입사면 중심과 스크린 정면의 시청자 기준 위치 간의 거리가 ι이고, 스크린 주변에 위치한 특정 실린더리컬 렌즈의 스크린 중심축(42)으로부터 떨어진 거리가 x 이면, 도면에서 알 수 있듯이가 된다. 여기서, 해당 실린더리컬 렌즈의 광축을 θ만큼 보정시키려고 한다면 렌티큘러 렌즈(50)의 두께가 t 이므로, 실린더리컬 렌즈의 출사면 중심의 위치 보정량는 다음의 수학식 1 에 의해 결정된다.

수학식 1 에서 알 수 있듯이, 출사면 중심의 위치 보정량은 해당 실린더리컬 렌즈의 스크린 중심축(42)으로부터 떨어진 거리에 비례하는 함수이다. 실린더리컬 렌즈와 스크린 중심축(42) 사이의 거리가 멀어질수록, 즉 스크린의 주변부에 위치하는 실린더리컬 렌즈일수록 그 출사면 중심의 위치 보정량을 크게 함으로써 모든 광축(54)이 시청자 방향을 향하도록 해주는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 후면 투사형 표시 장치의 투사 스크린에 사용되는 렌티큘러 렌즈에 있어서, 스크린의 주변부에 위치하는 실린더리컬 렌즈부의 횡단면 구조를 확대하여 나타낸 도면이다. 본 발명의 제 2 실시 예에 따르면, 본 발명의 제 1 실시 예의 경우와 마찬가지로 스크린 주변부에 위치한 실린더리컬 렌즈(60)의 출사면 중심을 스크린 중앙부 쪽으로만큼 이동시킴(즉, B에서 B'로 이동시킴)과 아울러 도면에 도시된 바와 같이 실린더리컬 렌즈(60)의 입사면과 출사면을 소정 각도만큼 회전시킨다. 즉, 실린더리컬 렌즈(60)의 입사면을 입사면 중심(A)을 축으로 하여 시청자를 향하는 방향으로 소정 각도 회전시킨다. 또한 실린더리컬 렌즈(60)의 출사면을 출사면 중심(B')을 축으로 하여 입사면의 회전 방향에 대해 반대 방향으로 소정 각도 회전시킨다. 출사면 중심의 위치 보정량는 수학식 1에 의해 해당 실린더리컬 렌즈의 스크린 중심축으로부터 떨어진 거리에 비례하도록 설정된다. 입사면과 출사면의 회전 각도는 광축(54)의 보정 각도 θ 내지는 이와 비슷한 각도로 설정하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 각 실린더리컬 렌즈의 광축(62)을 시청자 방향으로 향하게 함과 동시에 실린더리컬 렌즈(60)의 입사면과 출사면을 회전시키게 되면, 도 5에 도시된 바와 같이 입사면과 출사면을 회전시키지 않았을 경우에 비해 광빔이 시청자 방향으로 더욱 많이 굴절된다. 즉 스크린의 주변부에서 시청자 방향으로 진행하는 광량이 더욱 늘어난다. 이에 따라 스크린 정면의 시청자 기준 위치에서 보았을 때, 스크린의 중앙으로부터 전달되는 광량과 스크린의 주변부로부터 전달되는 광량의 차이가 더욱 줄어들게 된다. 결국 시청자가 느끼는 스크린의 중앙과 주변부 사이의 휘도차를 더욱 줄일 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 후면 투사형 표시 장치의 투사 스크린에서는 투사 스크린을 구성하는 렌티큘러 렌즈 내에 포함된 각 실린더리컬 렌즈들의 광축들을 스크린 정면에 위치한 시청자 방향으로 향하게 함으로써 스크린의 주변부로부터 방출되어 시청자 방향으로 진행하는 광량이 종래에 비해 늘어나게끔 한다. 이에 따라, 스크린의 중앙과 주변부로부터 각각 스크린 정면에 위치한 시청자에게 전달되는 광량의 차이가 줄어들게 되고, 시청자가 느끼는 스크린 중앙과 주변부 사이의 휘도차가 줄어들게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (4)

1. 렌티큘러 렌즈를 포함하는 투사형 표시 장치의 투사 스크린에 있어서,

   상기 렌티큘러 렌즈는,

   다수개의 렌즈들로 구성되고 그 렌즈들 각각의 출사면 중심이 상기 투사스크린의 중앙부 쪽으로 위치 보정된 렌즈 어레이를 구비하고,

   상기 출사면 중심의 위치 보정량은 상기 렌즈들 각각이 상기 투사 스크린의 중심으로부터 떨어진 거리에 비례하도록 차등적으로 설정된 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치의 투사 스크린.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 렌즈 어레이를 구성하는 각 렌즈들은 그의 상기 입사면이 입사면 중심을 축으로 하여 상기 시청자를 향하도록 회전됨과 아울러 상기 출사면이 출사면 중심을 축으로 하여 상기 입사면과는 반대 방향으로 회전되어 형성된 것을 특징으로 하는 후면 투사형 표시 장치의 투사 스크린.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 렌티큘러 렌즈는, 상기 렌즈들 각각의 출사면 사이에 형성되고 그 출사면 보다 안쪽으로 형성되어 외부광을 흡수하는 광흡수층을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 후면 투사형 표시 장치의 투사 스크린.
4. 삭제