KR100538419B1 - 투과형 스크린 및 배면 투사형 표시장치 - Google Patents

Abstract

콘트라스트가 우수하고 영상 품위가 높은 투과형 스크린을 제공하는 것.

상기 과제는, 배면 투사형 화상 표시장치에 사용되는, 투사광의 입사측으로부터 프레넬 렌즈 시트, 투사광을 수평방향으로 굴절시키는 작용을 가진 수평 렌티큘러 렌즈 시트, 투사광을 수직방향으로 굴절시키는 작용을 가진 수직 렌티큘러 렌즈 시트의 순으로 배열되어 이루어지며, 프레넬 렌즈 시트의 렌즈 중심이 스크린의 기계적 중심에 대하여 상방에 배치되며 그것에 맞추어 수직 렌티큘러 렌즈 시트의 블랙 스트라이프가 수직 렌티큘러 렌즈에 대하여 시프트되어 있는 것을 특징으로 하는 투과형 스크린 및 그것을 구비한 배면 투사형 화상 표시장치에 의해 해결된다.

Description

투과형 스크린 및 배면 투사형 표시장치 {REAR POJECTION SCREEN AND REAR PROJECTION DISPLAY APPARATUS}

본 발명은 CRT, 액정 패널 또는 미소한 거울의 각도를 영상신호로 제어하여 그 반사광을 사용하는 디지털 미러 디바이스 등의 영상을 스크린 위에 확대투사하여 전면으로부터 화상으로서 관찰하는 배면 투사장치에 사용하는 투과형 스크린에 관한 것으로, 특히 이러한 배면 투사장치에서 문제가 되는 외광에 의한 콘트라스트 저하의 억제를 실현하는 투과형 스크린에 관한 것이다.

배면 투사장치에 사용하는 투과형 스크린은 종래 프레넬 렌즈 시트와 내부에 광확산재를 가진 수평 렌티큘러 렌즈 시트의 2장 구성인 것이 사용되고 있으나, 화상을 관찰하는 방 천장의 조명장치나 벽면 등에 의한 외광이 스크린 표면에서 산란반사되기 때문에 화면의 콘트라스트가 악화되는 문제가 있었다.

외광 입사에 의한 반사를 억제하여 화상 콘트라스트를 개선하기 위해, 렌티큘러 렌즈 시트를 직교시켜 사용하며 3장 구성으로 하는 스크린이 예를 들어 일본 공개특허공보 평7-5573호, 평8-101459호 등에 의해 제안되어 있다. 렌티큘러 렌즈 시트를 직교시켜 사용함으로써 실질적으로 블랙 스트라이프의 비율을 늘릴 수 있어 콘트라스트의 향상이 도모된다.

그러나 투사장치측으로부터 순서대로 프레넬 렌즈 시트, 수직 렌티큘러 렌즈 시트, 수평 렌티큘러 렌즈 시트로 구성된 도 6에 나타내는 스크린에서는, 수직 렌티큘러 렌즈의 표면에서 투사광이 반사된 후, 미광(迷光)이 되어 관찰자측으로 출사하여 화상 열화를 발생시킨다는 문제점을 갖고 있다. 한편, 투사장치측으로부터 순서대로 프레넬 렌즈 시트, 수평 렌티큘러 렌즈 시트, 수직 렌티큘러 렌즈 시트로 구성된 도 7에 나타내는 스크린의 경우에는, 관찰자측 상방에 위치하는 조명 등의 광원에서 나온 빛이 수직 렌티큘러 렌즈 시트의 광원측 표면의 렌티큘러 렌즈 및 다른 렌즈 시트의 입출사면에서 재귀반사가 생김으로써 미광이 되어 나타나, 화상의 콘트라스트가 악화되고 영상의 품위가 저하한다는 문제가 있다.

본 발명은 콘트라스트 성능을 확보하면서 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이다.

상기 과제를 해결하는 본원 발명은, 배면 투사형 화상 표시장치에 사용되는 적어도 3장 이상의 렌즈 시트로 이루어지는 투과형 스크린에 있어서, 투사광의 입사측으로부터 프레넬 렌즈 시트, 투사광을 수평방향으로 굴절시키는 작용을 가진 수평 렌티큘러 렌즈 시트, 투사광을 수직방향으로 굴절시키는 작용을 가진 수직 렌티큘러 렌즈 시트의 순으로 배열되어 이루어지며, 이 수직 렌티큘러 렌즈 시트의 입사측면에 렌티큘러 렌즈가 배치되고, 그 렌티큘러 렌즈의 초점 부근의 투사광이 통과하지 않는 부위에 블랙 스트라이프가 배치되어 있으며, 그 프레넬 렌즈 시트의 렌즈 중심이 스크린의 기계적 중심에 대하여 상방에 배치되고 그것에 맞추어 수직 렌티큘러 렌즈 시트의 블랙 스트라이프가 수직 렌티큘러 렌즈에 대하여 시프트되어 있는 것을 특징으로 하는 투과형 스크린이다.

또 본 발명은, 상기 투과형 스크린을 구비한 배면 투사형 화상 표시장치이다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

도 1 에 본 발명의 실시형태의 일례를 나타낸다. 이 예에서는, 투사광의 입사측으로부터 프레넬 렌즈 시트(1), 수평 렌티큘러 렌즈 시트(2), 수직 렌티큘러 렌즈 시트(3)의 순으로 각 렌즈 시트가 형성되어 있다. 프레넬 렌즈 시트(1)는, 그 프레넬 렌즈 중심이 스크린의 기계적 중심에서 상방에 배치되고, 수직 렌티큘러 렌즈 시트(3)는 투사광을 수직방향으로 굴절시키기 위한 렌티큘러 렌즈가 입사측면에 형성되어 그 렌티큘러 렌즈의 집광 위치의 투사광이 통과하지 않는 부위에 블랙 스트라이프(5)가 형성되며, 그 블랙 스트라이프(5)는 그 렌티큘러 렌즈에 대하여 시프트되어 있다.

도 2 는 본 발명의 상기 실시형태에서의 투과형 스크린에 대한 외광 광선의 경로를 나타낸 수직 단면도이다. 도 4 는 비교를 위한 종래 기술이며, 도 5 는 도 4 의 스크린에 대한 외광 광선의 경로를 나타낸 수직 단면도이다.

이 투과형 스크린에 입사되는 외광 광선은 수직 렌티큘러 렌즈 시트의 렌티큘러 렌즈의 초점 근방에 존재하는 광확산재에 입사되어 수직 렌티큘러 렌즈 시트(3)의 내면을 향하여 확산된다. 내면에서 반사된 외광 광선은 입사측으로 되돌아가 블랙 스트라이프(5)가 없는 위치에서 관찰자측을 향해 출사된다. 또, 나머지 수직 렌티큘러 렌즈를 투과한 외광 광선은 거의 평행하게 수평 렌티큘러 렌즈에 입사하여 재귀되고, 수직 렌티큘러 렌즈에 입사하여 블랙 스트라이프(5)가 없는 위치로부터 관찰자측을 향해 출사된다. 도 2 에 나타낸 바와 같이 블랙 스트라이프(5)를 스크린 상방으로 시프트시키면 재귀되어 오는 외광 광선이 블랙 스트라이프(5)에 흡수되는 비율이 도 5 의 종래 기술보다 늘어 화상 콘트라스트의 개선이 도모된다. 여기에서 수직 렌티큘러 렌즈 시트가 광확산재를 함유하지 않는 경우에는 외광 광선의 방향은 하방을 향하는 광선이 많아지기 때문에, 상방으로 블랙 스트라이프가 시프트되고 있는 본 발명의 스크린에서는 미광이 적어지는 점에서 동일한 효과가 얻어진다.

관찰자측에 수직 렌티큘러 렌즈 시트가 배치된 투과형 스크린을 사용한 경우, 천장 형광등 등의 조명기구(7)로부터 투과형 스크린에 입사되는 외광은 수직 렌티큘러 렌즈 시트의 관찰자측에 형성된 블랙 스트라이프에 기인하여 그 일부가 수직 방향으로 산란반사된다(도 3a 참조). 그 결과, 조명기구(7) 등의 이미지가 수직 방향으로 늘어난 형태로 관찰자에게 보이기 때문에 영상의 품위를 손상시키는 경우가 있다. 본 발명의 투과형 스크린에서는, 수직 렌티큘러 렌즈 시트(3)의 관찰자측면을 평탄면(6)으로 함으로써 상기와 같은 문제를 회피할 수 있다(도 3b 참조). 수직 렌티큘러 렌즈 시트의 관찰자측면을 평탄하게 하는 방법으로는 투명한 코팅제로 코팅하는 방법, 평탄면을 갖는 수지 시트 또는 필름을 투명접착제를 사용하여 공기층 없이 접착하는 방법 등을 들 수 있다. 여기에서 본 발명에서의 평탄면은 경면으로 한 것이 콘트라스트의 관점에서 바람직하지만, 확산재, 엠보스 등에 의한 등방적인 산란면으로 하더라도 수직 방향으로만 늘어나는 부자연스러운 투영을 발생시키지 않으므로 상기 목적은 달성할 수 있다.

본 발명에서의 수직 렌티큘러 렌즈 시트에는, 피치, 렌즈의 집광 거리 및 렌티큘러 렌즈 피치에 대한 블랙 스트라이프 형성부 폭의 비율(이른바 블랙 스트라이프율) 등에 특별히 제한은 없으나, 렌티큘러 렌즈의 집광 거리와 렌티큘러 렌즈 피치의 비(집광 거리/렌티큘러 렌즈 피치)가 1.3∼3.0의 범위내이고, 블랙 스트라이프율이 60%∼80%의 범위내인 것이 확산특성, 콘트라스트의 점에서 바람직하며, 70∼80%의 범위내인 것이 보다 바람직하다. 또, 투사장치로서 액정 패널 등의 미세화소에 의해 표시하는 방식의 투사장치를 사용하는 경우에는 화소와 렌즈 피치의 관계에 의해 발생하는 모아레를 저감하는 점에서 렌티큘러 렌즈의 피치를 0.5㎜ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.3㎜ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

또, 수직 렌티큘러 렌즈 시트의 일부에 확산재를 함유하는 층을 형성할 수 있다. 확산재를 함유하는 층을 형성함으로써 각 렌즈 시트의 피치에 기인하는 모아레를 저감할 수 있지만, 스크린의 밝기가 저하되기 때문에 필요에 따라 결정할 사항이다. 그리고, 필요에 따라 투영을 경감시키기 위하여 수직 렌티큘러 렌즈 시트의 관찰자측에 반사방지층을 형성할 수도 있고, 표면의 손상 방지를 위해 하드코팅 처리할 수도 있다.

본 발명에서의 각 렌즈 시트는 2P 성형법, 압출 성형법, 프레스법 등의 기존 제조방법에 의해 제조할 수 있다.

실시예

(실시예 1)

도 1 은 본 발명의 실시예에서의 투과형 스크린의 광로를 나타낸 수직 단면도이다.

투사장치로부터 투사된 투사광은 먼저 프레넬 렌즈 시트에 입사되어 관찰자측으로 집광된다. 투사광은 이어서 양면에 렌티큘러 렌즈를 갖는 수평 렌티큘러 렌즈 시트(2)에 입사되고 여기에서 수평 방향으로 배향된다. 도 1 에 나타내는 바와 같이 투사광은 수직 방향으로 굴절되지 않고, 수평 렌티큘러 렌즈 시트(2) 속에는 광확산재를 갖지 않기 때문에 직진한다. 다음으로 투사광은 투사장치측에 투사광으 수직 방향으로 굴절시키기 위해 렌티큘러 렌즈를 형성하고, 또한 관찰자측에 블랙 스트라이프(5)를 형성한 수직 렌티큘러 렌즈 시트(3)를 통과하여 수직 방향으로 굴절된다. 이 수직 렌티큘러 렌즈 시트의 출사측면 근방에는 광확산재를 혼입시켰다.

그리고, 투사장치의 광출사점과 스크린의 기계적 중심을 연결하는 선과, 프레넬 렌즈 시트의 렌즈 중심을 상방으로 이동시켰을 때 투사장치의 광출사점과 프레넬 렌즈 중심을 연결하는 선이 이루는 각도가 6°가 되도록 투사장치와 프레넬 렌즈 시트의 기계적 위치를 설정하였다. 수직 렌티큘러 렌즈 시트(3)의 블랙 스트라이프(5)는 투과형 스크린의 밑변에서 윗변 방향의 이웃하는 수직 렌티큘러 렌즈의 집광 위치의 중간 위치에 배치하였다. 프레넬 렌즈 시트(1)의 렌즈 중심에서 블랙 스트라이프의 상방으로의 필요 시프트량은 대략 tan(6°)×수직 렌티큘러 렌즈의 집광 거리로 구할 수 있다. 프레넬 렌즈 시트의 렌즈 중심위치에서는 수직 렌티큘러 렌즈 시트(3)에 상향 6°로 입사한 투사광은 수직 방향으로 굴절되어 넓어지지만 그 강도의 중심은 6°상방이 된다.

프레넬 렌즈 시트는 2P 법에 의해 제작하고 수평 렌티큘러 렌즈 시트 및 수직 렌티큘러 렌즈 시트는 압출법에 의해 기판을 제작한 후, 스크린 인쇄에 의해 블랙 스트라이프를 형성하였다. 수직 렌티큘러 렌즈 시트로서 렌즈 피치 0.45㎜, 집광 거리 1.09㎜인 편면 렌티큘러 렌즈 시트의 출사면에 블랙 스트라이프율 60%, 높이 55㎛의 블랙 스트라이프를 형성한 것을 사용하였다.

얻어진 투과형 스크린을 시판하는 배면 투사형 텔레비전 세트에 장착하여 천장 형광등 조명하에서 관찰하였더니, 미광에 의한 화상 열화는 보이지 않으며 양호한 외관이었다.

(실시예 2)

수직 렌티큘러 렌즈 시트에 확산재를 함유하는 층을 형성하지 않는 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 방법으로 투과형 스크린을 제작하였다. 얻은 투과형 스크린은 실시예 1 과 동일한 작용효과를 가지고 있었다.

(비교예 1)

프레넬 렌즈 중심을 스크린의 기계적 중심과 일치시켜 수직 렌티큘러 렌즈 시트의 블랙 스트라이프를 시프트시키지 않는 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 방법으로 투과형 스크린을 제작하였다(도 4 참조).

얻어진 투과형 스크린을 시판하는 배면 투사형 텔레비전 세트에 장착하여 천장 형광등 조명하에서 관찰하였더니, 미광으로 보이는 화면의 희끄무레한 영역이 생겼다.

본 발명의 투과형 스크린은, 콘트라스트가 높고 조명 등 외광에 의한 미광을 방지하여 고품위의 영상 표시장치를 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에서의 광로를 나타내는 도면.

도 2 는 본 발명의 작용을 나타내는 도면.

도 3 은 본 발명의 작용을 나타내는 도면.

도 4 는 종래 기술에서의 광로를 나타내는 도면.

도 5 는 종래 기술에서의 광로를 나타내는 도면.

도 6 은 종래 기술을 나타내는 도면.

도 7 은 종래 기술을 나타내는 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 프레넬 렌즈 시트 2 : 수평 렌티큘러 렌즈 시트

3 : 수직 렌티큘러 렌즈 시트 4 : 투사장치

5 : 블랙 스트라이프 6 : 평탄면

7 : 조명기구

Claims (4)

1. 배면 투사형 화상 표시장치에 사용되는 적어도 3장 이상의 렌즈 시트로 이루어지는 투과형 스크린에 있어서, 투사광의 입사측으로부터 프레넬 렌즈 시트, 투사광을 수평방향으로 굴절시키는 작용을 가진 수평 렌티큘러 렌즈 시트, 투사광을 수직방향으로 굴절시키는 작용을 가진 수직 렌티큘러 렌즈 시트의 순으로 배열되어 이루어지며, 이 수직 렌티큘러 렌즈 시트의 입사측면에 렌티큘러 렌즈가 배치되고, 그 렌티큘러 렌즈의 초점 부근의 투사광이 통과하지 않는 부위에 블랙 스트라이프가 배치되어 있으며, 그 프레넬 렌즈 시트의 렌즈 중심이 스크린의 기계적 중심에 대하여 상방에 배치되고 그것에 맞추어 수직 렌티큘러 렌즈 시트의 블랙 스트라이프가 수직 렌티큘러 렌즈에 대하여 시프트되어 있는 것을 특징으로 하는 투과형 스크린.
2. 제 1 항에 있어서,

   프레넬 렌즈 시트, 수평 렌티큘러 렌즈 시트 및 수직 렌티큘러 렌즈 시트 중 적어도 한 렌즈 시트가 광확산재를 함유하는 층을 갖는 것을 특징으로 하는 투과형 스크린.
3. 제 1 항에 있어서,

   수직 렌티큘러 렌즈 시트에 있어서, 렌티큘러 렌즈의 집광 거리와 렌티큘러 렌즈 피치의 비가 1.3∼3.0의 범위내이고, 렌티큘러 렌즈 피치에 대한 블랙 스트라이프 형성부의 폭 비율(이른바 블랙 스트라이프율)이 60%∼80%의 범위내인 것을 특징으로 하는 투과형 스크린.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 투과형 스크린을 구비한 배면 투사형 화상 표시장치.