KR100612553B1

KR100612553B1 - 렌티큘라 시트 및 이를 이용하는 투과형 스크린

Info

Publication number: KR100612553B1
Application number: KR1020050008072A
Authority: KR
Inventors: 김종훈; 한상철; 김덕주
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2006-08-11
Also published as: WO2005073800A1; TWI256521B; US7230757B2; TW200528909A; US20050264880A1; KR20050078235A

Abstract

본 발명은 입사측에 렌티큘라 렌즈부가 배치되어 있고 출사부 측에 다수의 돌출부와 오목부를 갖는 요철부가 배치되어 있으며, 상기 오목부는 오목부는 각각 상기 렌티큘라 렌즈 각각의 초점이 맺히는 부분에 대응하여 위치하며, 상기 각각의 돌출부에는 광 흡수층이 형성되어 있고 상기 각각의 오목부에는 광 투과성 수지가 충진되어 있는 렌티큘라 시트에 대한 것이다. 본 발명에 의한 상기 렌티큘라 시트는 미세 피치 형상 가공에 필요한 공차를 제공하여 기존의 인쇄공정을 그대로 이용하여 제조될 수 있기 때문에 성형성이 우수하며, 동시에 콘트라스트 특성이 우수하다.

렌티큘라 렌즈, 렌티큘라 시트, 광 흡수층, 콘트래스트, 투과형 스크린, 마이크로 디스플레이

Description

렌티큘라 시트 및 이를 이용하는 투과형 스크린{Lenticular sheet and Transmission Type Screen using the same}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌티큘라 시트를 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 투과형 스크린을 도시한 도면이다.

도 3은 제2 광투과성 수지층의 유무에 따른 출사 광속의 크기를 예시하는 도면이다.

도 4는 광축상의 공차를 계산하기 위한 상세도이다.

도 5 및 도 6은 렌티큘라 시트의 두께가 기준 두께보다 얇은 경우와 두꺼운 경우를 각각 도시한 상세도이다.

도 7은 종래의 렌티큘라 시트를 도시한 도면이다.

본 발명은 렌티큘라 시트와 그 제조 방법 및 이러한 렌티큘라 시트를 이용하는 투과형 스크린에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광흡수층 형성시 기존의 인쇄공정을 적용하여 제조할 수 있는 마이크로 디스플레이(micro display: MD)용 렌티큘라 시트와 그 제조 방법 및 이러한 렌티큘라 시트를 이용하는 투과형 스크린에 관한 것이다.

프로젝션 TV 등에 사용되는 광원으로는 소형의 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), DLP(Digital Light Processing)와 같은 프로젝터(projector)들이 사용되며, 이들 중 소형의 LCD와 DLP 기술을 사용한 광원을 마이크로 디스플레이(MD)형 광원이라 한다. 상기 장치에는 투과형 스크리인이 사용되는데, 이러한 투과형 스크린은 일반적으로 프레넬(fresnel) 시트와 렌티큘라(lenticular) 시트를 포함한다. 상기 렌티큘라 시트는 입사면 및/또는 출사면에 렌티큘라 렌즈라고 불리는 원통형(cylindrical) 렌즈 어레이(lens array)가 위치하며, 출사면에는 외부 광의 반사를 제한하기 위하여 광 흡수층이 위치한다.

이러한 광 흡수층을 형성하기 위하여, 종래 CRT용 스크린의 렌티큘라 시트에서는 인쇄법에 의하여 광 흡수층을 형성하였다. 그러나, MD용 스크린에서는 렌티큘라 렌즈의 피치(폭)가 수백~수십㎛ 정도로 작기 때문에 정밀하게 광 흡수층을 형성하여야 하고, 이런 이유로 MD용 렌티큘라 시트에서는 기존의 인쇄법을 사용할 수 없었다. 또한, MD형의 광원을 사용하는 프로젝션 TV는 광원 자체가 갖고 있는 콘트라스트 특성이 충분하지 않기 때문에 스크린에서 충분한 정도의 콘트라스트를 제공하는 것이 중요하며, 스크린에서 충분한 콘트라스트 특성을 제공하기 위한 일차적인 수단으로서 스크린의 전 면적 대비 광 흡수층의 면적을 충분히 확보하는 것이 중요하다.

MD용 렌티큘라 시트를 제조하기 위하여 미국 특허 제5,870,224호 또는 일본 공개특허 공보 소59-121033호에서 제안된 방법은, 렌티큘라 시트의 기재의 출사면 측에 점착특성을 갖는 포토 레지스트를 도포한 후 평행광을 렌티큘라 시트의 입사면 측으로 조사함으로써 입사렌즈를 통하여 포토 레지스트 면에 집광된 빛에 의하여, 빛이 집광된 부분의 점착특성을 제거한 후 토너를 도포하여, 포토 레지스트 면에 부착되지 않은 토너를 제거함으로써 빛이 집광되지 않은 부분에만 토너가 부착되어 광 흡수층이 형성되도록 하는 방법이다. 도 7에 이와 같은 방법으로 제조된 렌티큘라 시트(10)가 도시되어 있다. 이와 같은 방법은 렌티큘라 시트(10)의 제조과정에서 입사렌즈인 렌티큘라 렌즈(13)와 광 흡수층(18)의 얼라인이 자동적으로 이루어진다는 점에서 미세한 피치(폭)의 렌티큘라 렌즈(13)를 갖는 렌티큘라 시트(10)의 제작이 용이하다는 장점이 있다.

그러나, 이러한 제조방법은 포토 레지스트의 도포, 균일한 빛의 조사, 토너의 코팅과 제거 공정 등 별도의 공정이 필요하여, 기존의 렌티큘라 시트 제조 공정에 비하여 시간 및 비용을 증가시키는 단점이 있다.

더욱이, 이러한 렌티큘라 시트는 제조공정 중에 포토 레지스트층(16)으로 집광된 빛이 수차를 갖거나 또는 확산층에 의하여 확산되어 초점의 면적이 넓어지는 경우 충분한 면적의 광 흡수층을 확보하지 못하는 문제점이 있다. 따라서, 도 7에 도시된 바와 같이 광 흡수층(18)을 형성한 후 그 위에(시청자 쪽 방향으로) 확산층(12)을 형성하는 구조를 갖게 된다. 그런데, 이러한 구조는 외부 광이 광 흡수층(18)에 의하여 흡수되기 이전에 확산층(18)에 의한 확산 반사가 이루어지므로 시청자의 눈 쪽으로 반사되는 빛의 양이 증가하여, 스크린 전체의 콘트라스트 특성을 저해하는 단점이 있었다.

또한 이러한 방법에 의하여 광 흡수층을 형성할 경우, 광 흡수층이 사전 설계에 의하여 형성되는 것이 아니라, 렌티큘라 렌즈의 집광 특성과 포토 레지스트의 특성 또는 광 흡수층 형성시에 사용된 광원의 특성 등에 의하여 광 흡수층의 위치 또는 면적이 결정되기 때문에, 설계자가 광 흡수층의 면적을 증가시켜 콘트라스트 특성을 개선하고자 하여도, 설계를 마음대로 할 수 없는 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 연구하였다. 그 결과, 렌티큘라 시트에 있어서, 렌티큘라 렌즈의 초점이 맺히는 출사부 측 부분에 오목한 홈, 즉 오목부를 형성하고, 상기 오목부와 인접하는 돌출부에는 광 흡수층을 형성한 후, 상기 오목부를 광 투과성 수지로 충진함으로써 작업공차가 크고 설계가 용이한 렌티큘라 시트를 제조할 수 있음을 알고 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광 흡수층의 형성시 기존의 인쇄공정을 그대로 이용할 수 있고, 미세 피치 형상 가공에 필요한 충분한 공차를 제공할 수 있으며, 그에 따라 설계자의 의도에 따라 광 흡수층의 배치를 조절할 수 있는, 성형성 및 작업성이 개선된 렌티큘라 시트 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 콘트라스트 특성이 개선된 렌티큘라 시트 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 미세 피치 형상 가공에 필요한 충분한 공차를 제공하여 성형성이 개선되고, 동시에 콘트라스트 특성이 개선된 투과형 스크린을 제 공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 일측면에는 복수개의 원통형 렌티큘라 렌즈부가 위치하고, 타측면에는 복수개의 오목부와 돌출부를 갖는 광 투과성의 요철부가 위치하며, 상기 요철부의 오목부는 각각 상기 렌티큘라 렌즈 각각의 초점이 맺히는 부분에 대응하여 위치하며, 상기 요철부의 돌출부에는 광 흡수층이 형성되어 있으며, 상기 오목부에는 광 투과성 수지가 충진되어 있는 렌티큘라 시트를 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 오목부를 채우는 광 투과성 수지와 요철부를 형성하는 광 투과성 재료의 굴절률은 서로 유사할수록 바람직하며, 보다 바람직하게는 서로 동일한 것이 좋다. 바람직하게는 상기 요철부와 렌티큘라 렌즈부를 형성하는 재료는 광 투과성 수지이다.

본 발명은 또한,

일측면에는 복수개의 원통형 렌티큘라 렌즈부가 위치하고 타측면에는 복수개의 오목부와 돌출부를 갖는 요철부가 위치하는 광 투과성 시트를 형성하되, 상기 요철부의 오목부는 각각 상기 렌티큘라 렌즈 각각의 초점이 맺히는 부분에 대응하여 위치하도록 형성하는 단계;

상기 요철부의 돌출부에 광 흡수층을 형성하는 단계; 및

상기 요철부의 오목부를 광 투과성 수지로 채우는 단계;를 포함하는 렌티큘라 시트의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 렌티큘라 시트에서는 광 흡수층이 형성된 후에 광 투과성 수지를 이용하여 상기 오목부를 채우게 되는데, 상기 광 흡수층이 형성될 부분을 돌출부로 형성함으로써, 상기 돌출부만을 처리하는 간단한 작업, 예를 들어 광 흡수를 위한 흑색잉크를 상기 돌출부에 도포하는 통상적인 인쇄작업에 의하여 돌출부에만 광 흡수층이 형성되도록 할 수 있다. 또한, 설계과정에서 설계자의 의도대로 비교적 용이하게 돌출부의 위치나 면적을 결정할 수 있기 때문에 광 흡수층의 형성 역시 용이해지고, 그 결과 렌티큘라 시트의 제조 또한 용이해지도록 할 수 있다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 렌티큘라 시트에 있어서, 상기 렌티큘라 렌즈부와 요철부는 일체형으로 형성된 것일 수도 있고 각각 별개로 형성된 것일 수도 있다. 상기 렌티큘라 렌즈부와 상기 요철부를 일체형으로 형성하는 경우의 일례로서, 광 투과성 수지를 이용하여 렌티큘라 시트를 형성하되 시트의 한쪽 면에는 렌티큘라 렌즈 형태를 갖도록 하고 다른 쪽 면에는 요철부 형태를 갖도록 상기 광 투과성 수지를 가공하는 방법이 있다. 상기 렌티큘라 렌즈부와 상기 요철부를 별개로 형성하는 경우의 일례로는 투명한 기재를 이용하는 방법이 있는데, 상기 투명한 기재의 한쪽 면에는 렌티큘라 렌즈부를 형성하고 다른 쪽 면에는 요철부를 형성하는 것에 의하여 렌티큘라 시트를 제조할 수 있다.

여기서 상기 렌티큘라 렌즈부 및 요철부를 형성하는 방법으로는 종래 알려진 방법을 적용할 수 있으며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 어 려움 없이 적절한 방법을 선택 및 적용할 수 있다. 이러한 방법의 예로서는, 압출방법 또는 광경화 방법이 있다.

상기 압출방법 또는 광경화 방법을 이용하기 위하여는, 먼저 렌티큘라 렌즈부 또는 돌출부와 오목부를 갖는 요철부의 반대형상을 갖는 롤 형태의 금형을 제작한다. 이어, 상기 압출방법을 적용하는 경우에는 반 경화 상태의 수지를 두개의 금형 사이로 주입하여 성형을 완성할 수 있다. 한편, 상기 광경화 방법을 적용하는 경우에는, 투명한 기재를 이용하여 상기 투명한 기재와 금형 사이에 미경화된 광 경화성 수지를 주입한 후, 투명한 기재를 통하여 빛, 예를 들어 자외선을 조사하여 성형을 완성할 수 있다.

이와 같이 형성된 요철부의 돌출부에 광 흡수층을 형성하는 방법에는 제한이 없다. 상기 돌출부에 광 흡수 특성이 있는 물질을 도포하는 방법이라면 제한없이 적용 가능하다. 바람직하게는, 인쇄법을 이용할 수 있다. 이러한 인쇄법으로는 종래 알려진 인쇄법들 예컨대, 스크린 인쇄, 열전사 리본을 이용한 인쇄, 그라비아 인쇄 등을 이용할 수 있다. 광 흡수층 형성을 위하여, 바람직하게는 소광 특성이 우수한 흑색 잉크를 사용할 수 있다.

상기 오목부는, 상기 요철부를 형성하는 광 투과성 재료와 굴절률이 동일하거나 유사한 광 투과성 수지에 의하여 채워진다. 상기 굴절률의 차이는 0.1 이하가 바람직하며 보다 바람직하게는, 상기 굴절률이 서로 동일한 것이 렌티큘라 시트의 제조상 유리하다. 여기서, 상기 광 투과성 수지가 상기 오목부와 완전히 밀착되도록 하여 오목부와 광 투과성 수지부 사이에 공기층이 생기지 않도록 하는 것이 바 람직하다. 여기서 완전밀착이라는 것은, 상기 오목부와 상기 오목부를 채우는 광 투과성 수지 사이에 공기와 같은 저굴절층이 존재하지 않는 상태로 밀착되는 것을 의미한다.

이하에서는, 요철부를 형성하는 광 투과성 수지 재료를 "제 1 광 투과성 수지"라고 하며, 상기 제 1 광 투과성 수지에 의하여 형성된 부분을 "제 1 광 투과성 수지부"라고 한다. 또한 상기 오목부를 채우는 광 투과성 수지를 "제 2 광 투과성 수지"라고 하며, 상기 제 2 광 투과성 수지에 의하여 채워진 오목부를 "제 2 광 투과성 수지부"라고 한다. 한편, 렌티큘라 렌즈부가 상기 요철부와 일체형으로 형성되는 경우는 물론, 별개로 형성되는 경우에도 제 1 광 투과성 수지에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제 2 광 투과성 수지를 이용하여 오목부를 채움으로써 제 2 광 투과성 수지를 형성하는 방법에는 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 다만, 제 2 광 투과성 수지부와 오목부 사이에 공기층과 같은 저굴절률층이 생기지 않도록 상기 수지를 상기 오목부의 내벽에 완전밀착시키는 것이 중요하다. 이러한 방법의 비제한적인 일례로서 광 경화법을 이용할 수 있다. 즉, 렌티큘라 시트를 제조하는 일련의 공정에서, 렌티큘라 렌즈부 및 요철부를 형성하고, 이어서 광 흡수층을 형성한 후, 상기 오목부를 광 경화성 수지로 채운 후 빛, 예를 들어 자외선을 조사하여 상기 광 경화성 수지를 경화시키는 방법을 적용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 광 경화성 수지를 도입한 후 이를 편평한 롤 등에 밀착시킨 상태에서 반대면에서 빛을 조사하여 오목부에 제 2 광 투과성 수지부가 형성되도록 하는 방법이 있다.

한편, 렌티큘라 시트에 확산성능을 갖는 보호 필터를 적용할 수도 있다. 예를 들어, 상기 보호 필터로서 확산성능이 있는 아크릴 시트, 아크릴과 스티렌의 공중합 고분자로 이루어진 시트(MS sheet) 또는 유리 등의 투명한 보호 시트를 요철부 바깥으로 배치하고, 상기 보호 필터와 오목부의 사이에 광 경화성을 갖는 투과성 수지를 도입한 후 이를 광 경화시켜 2 광투과성 수지부를 형성하는 동시에 보호 필터를 렌티큘라 시트에 접착시킬 수 있다. 또는 렌티큘라 시트를 제조한 후 보호 필터와 렌티큘라 시트의 라미네이션시에 점착제로서 제 2 광 투과성 수지로 사용하는 방법도 있다.

상기 오목부는 렌티큘라 렌즈에 의하여 집광된 빛의 초점이 맺히는 부분으로서, 도 3a, 3b 및 도 4에서 보는 바와 같이 초점이 맺힌 후에는 빛이 발산되는데, 이 때 상기 오목부에 아무런 처리를 하지 않고 공기만 채워져 있는 경우에는, 도 3b에서 보는 바와 같이 제 1 광 투과성 수지부를 통과한 빛은 굴절되며 최종 출사면(260')을 통과하는 광속의 반경이 매우 큰 것을 알 수 있다. 그 결과, 오목부의 면적이 커져야 하고 그만큼 제조공정상의 허용 공차가 줄어든다. 또한, 요철부와 오목부 안쪽 매질의 굴절률의 차이가 클 경우, 제 1 광투과성 수지부를 통과한 빛이 굴절하며, 이 때 각각의 오목부의 깊이가 서로 다를 경우 굴절된 빛의 경로가 달라져서 초점이 맺히는 위치도 달라지고, 그 결과 빛이 오목부를 통과하여 최종 출사면을 통과할 때의 광속(광다발)을 예측하기 어려워 광 흡수층의 면적을 결정하는 것이 용이하지 않다. 이 경우, 정확한 광 흡수층의 위치를 결정하기 위하여 오목부의 깊이까지 고려하여야 하기 때문에 작업의 효율성이 떨어지며, 작업 허용 공 차를 확보하기 위하여 오목부의 면적을 넓게 할 경우, 광 흡수층의 면적이 그만큼 줄어든다. 스크린에서의 콘트래스트 특성은 광 흡수층의 비율이 커질수록 좋아지는데, 이와 같이 과 흡수층의 면적이 줄어들면 콘트래스트 특성이 나빠지게 된다.

본 발명에서는 상기 오목부를 광 투과성 수지로 채움으로써 상기와 같은 문제점을 해결하였다. 즉, 요철부를 형성하는 제 1 광투과성 수지와 오목부의 내부를 채우는 제 2 광투과성 수지의 굴절률이 유사하거나 서로 동일할 경우, 렌티큘라 렌즈를 통과한 빛이 오목부를 지나 최종 출사면(260')을 통과하는 광속의 반경을 예측할 수 있으며, 또한 상기 최종 출사면(260')을 통과하는 광속의 반경이 상기 오목부가 공기로 채워진 경우보다 좁아서 광 흡수층의 면적을 넓게 만들 수 있게 되어 콘트래스트 특성이 우수해진다. 따라서, 동일한 광 흡수층 면적을 가진다고 가정할 경우, 상기 오목부가 공기로 채워진 경우와 비교하여 본 발명에 의한 렌티큘라 시트의 제조시에는 허용공차를 최대한 확보할 수 있기 때문에 공정이 용이하여 작업성이나 성형성이 우수하다는 장점이 있다.

아울러, 일반적으로 제 2 광투과성 수지의 굴절률이 공기의 굴절률보다 크기 때문에, 제 2 광투과성 수지를 지난 빛이 공기로 진행될 때 빛이 확산되어(도 3a 참고) 보다 우수한 화면을 제공할 수 있다.

상기 제 2 광 투과성 수지는 오목부를 완전히 채워서 제 2 광 투과성 수지부가 광 흡수층까지 다다를 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 오목부를 채우는 작업인 제 2 광 투과성 수지부를 형성하는 과정에서 상기 제 2 광 투과성 수지가 상기 광 흡수층 위에까지 도포되어 제 2 광 투과성 수지부가 렌티큘라 시트의 출사면을 형성하여도 무방하다.

렌티큘라 렌즈부와 요철부가 일체형을 형성되는 경우는 물론, 일체형으로 형성되지 않는 경우에도 상기 렌티큘라 렌즈부와 요철부는 동일한 광 투과성 수지에 의하여 형성될 수 있다. 또한, 제 2 광 투과성 수지부 역시 이들과 동일한 수지를 이용하여 형성될 수 있음은 물론이다. 이들 수지는 또한 광 확산 특성을 가질 수 있다. 필요한 경우 이들은 확산제를 포함할 수 있다.

빛을 투과할 수 있고 성형성이 있다면 제한 없이 본 발명에 의한 광 투과성 수지로서 사용될 수 있다. 이러한 광 투과성 수지의 비제한적인 예로는, 아크릴수지가 있으며 상기 아크릴 수지로는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 에스테 아크릴레이트를 단독 또는 2종 이상 혼합하여 제조된 아크릴 수지가 있다.

본 발명은 또한, 프레넬 렌즈와 상기 본 발명에 의한 렌티큘라 시트를 포함하는 투과형 스크린을 제공한다.

이하에서는 본 발명에 따른 렌티큘라 시트 및 상기 렌티큘라 시트가 적용된 투과형 스크린을 제조하는 실시예를, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.

그 예로서, 먼저 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 렌티큘라 시트를 설명한다.

렌티큘라 시트(200)은 투명한 기재(270) 위에 입사면쪽으로 원통형의 렌티큘라 렌즈 어레이(230)을 구비하고 있다. 렌티큘라 렌즈 어레이(230)를 구성하는 각 각의 원통형 렌티큘라 렌즈(231) 크기(폭)는 프로젝션 TV가 표시할 수 있는 최소 화소의 크기에 대응한다. 마이크로 디스플레이용일 경우 수백~수십㎛의 폭(P)를 갖는다. 상기 렌티큘라 렌즈로는 아크릴수지를 이용하여 제조된 렌티큘라 렌즈를 사용할 수 있다.

렌티큘라 시트(200)의 출사면쪽으로는 기재(270) 위에 다수의 오목부(212)와 돌출부(211)로 이루어진 요철 형상을 가지는 제 1 광투과성 수지부(210)가 형성되어 있다. 상기 제 1 광투과성 수지부(210)의 각각의 오목부(212)는 렌즈 어레이(230)의 각각의 렌티큘라 렌즈(231)의 초점이 맺히는 부분에 위치하도록 한다. 상기 오목부와 돌출부로 이루어진 요철 형상을 형성하는 방법으로는, 바람직하게는 광 경화법을 적용할 수 있다. 여기서 렌티큘라 렌즈의 수와 폭에 따라 오목부와 돌출부의 수와 간격이 조절된다.

제 1 광투과성 수지부(210)의 돌출부(211) 위에는, 예컨대 종래의 인쇄방법에 따라, 바람직하게는, 흑색잉크를 이용하여 형성된 광 흡수층(220)이 형성되어 있고, 제 1 광 투과성 수지부(210)의 오목부(212)에는 제 2 광투과성 수지부(250)이 형성되어 있어서 렌티큘라 시트의 최종 출사면(260)을 형성한다. 이때, 제 2 광투과성 수지부(250)은 광 흡수층(220)의 위까지 도포되어 렌티큘라 시트의 최종 출사면(260)을 형성할 수도 있고, 제 1 광투과성 수지부(210)의 오목부(212)에만 도포되어 광 흡수층(220)과 동일한 높이로 형성될 수도 있다. 여기서 바람직하게는 상기 제 1 제 광 투과성 수지와 제 2 광 투과성 수지로서 동일한 수지를 적용함으로써 제 1 광 투과성 수지부(210)과 제2 광 투과성 수지부(250)의 굴절률이 동일해 지도록 할 수 있다.

제 1 광 투과성 수지부(210)의 오목부(212)와 제 2 광 투과성 수지부(250)은 서로 완전밀착되어 그 사이에 공기층 등이 형성되지 않도록 한다.

상기 오목부에 제 2 광 투과성 수지부를 형성하는 방법으로는, 바람직하게는 광 경화법을 적용할 수 있는데 미 경화의 2 광투과성 수지를 상기 오목부에 충진시키고 경화시켜 제 2 광 투과성 수지부를 형성할 수 있다. 또한, 제 1 광 투과성 수지부(210)과 제 2 광투과성 수지부(250)은 광 확산 특성을 갖는 수지를 이용하여 형성함으로써 별도의 광 확산층을 형성할 필요가 없도록 할 수 있다.

한편, 각각의 렌티큘라 렌즈(231)의 폭 P에 대한 광 흡수층(220)의 폭 d의 값은 d/P ≥0.6 인 것이 바람직하며, d/P ≥0.8 인 것이 더욱 바람직하다. 즉, 광흡수층(220)은 렌티큘라 시트(200)의 전체 면적의 적어도 60% 이상, 더욱 바람직하기로는 80% 이상을 차지하여야 콘트라스트가 좋아질 수 있다.

도 2를 참조하여 도 1의 렌티큘라 시트(200)를 사용하는 투과형 스크린(500)을 설명하면, 스크린(500)은 프레넬 렌즈(300)과 렌티큘라 시트(200)으로 이루어진다.

프레넬 렌즈(300)는 두꺼운 형태의 렌즈를 동심원 모양의 띠 형상으로 나누어 구현함으로써, 원래의 렌즈가 갖는 광학적 특성을 모두 가지면서도 얇은 시트형태의 모양을 갖는 렌즈로서, 광원(400)으로부터의 발산빔이 프레넬 렌즈(300)를 통과하면서 실질적으로 평행한 빔으로 되도록 하는 기능을 한다.

따라서, 광원(400)으로부터 투사된 이미지는 프레넬 렌즈(300)와 렌티큘라 시트(200)의 렌티큘라 렌즈 어레이(230)에 의해 제 1 광투과성 수지부(210)의 오목부(212) 내에서 결상된다. 이때, 제 1 광투과성 수지부(210)과 제 2 광투과성 수지부(250)의 굴절률이 동일한 경우에는 경계면에서의 굴절 없이 초점이 형성될 수 있다.

도 3의 (a)는 제 1 광투과성 수지부(210)과 제 2 광투과성 수지부(250)이 굴절률이 동일한 때를 도시한 것이고, (b)는 제 2 광투과성 수지부가 없는 경우를 도시한 것이다. 즉, 동일한 광속으로 입사한다고 할 때, 제 2 광투과성 수지부(250)의 굴절률이 제 1 광투과성 수지부(210)의 굴절률과 동일한 (a)의 경우 렌티큘라 시트(200)의 최종 출사면(260)을 통과하는 광속(광다발)의 반경이 작은 반면, 제 2 광투과성 수지부가 없는 (b)의 경우에는 최종 출사면(260')을 통과하는 광속의 반경이 매우 큰 것을 알 수 있다. 그 결과, 제 2 광투과성 수지부가 없는 (b)의 경우에는 그만큼 제조공정상의 허용공차(얼라인 공차)가 줄어들어 제조공정을 어렵게 한다.

또한, 제 2 광투과성 수지부가 없는 (b)의 경우에는, 오목부의 깊이가 달라져도 초점이 맺히는 위치가 달라지고, 그 결과 오복부를 통과하여 최종 출사면을 통과하는 광속의 폭도 달라지기 때문에 오목부의 깊이까지 고려하여야 하는 문제점이 있다. 이 경우에도 충분한 광 흡수층을 확보하기 위하여 광 흡수층의 면적이 넓어지도록 하기 위하여는 오목부의 면적이 제한될 수 밖에 없는데, 렌티큘라 렌즈를 통과한 빛이 무사히 최종 출사면을 통과할 수 있도록 하기 위하여는 오목부와 돌출부의 위치가 매우 엄격하게 조절되어야 하며, 상기 빛 폭이 예측 불가능하거나 넓 을 경우에는 그에 따라 오목부와 돌출부의 배치에 대한 얼라인 공차가 줄어들 수 밖에 없다. 이렇게 되면 때문에 작업이 용이하지 않다.

참고로, 렌티큘라 렌즈에 의하여 집광된 빛이 모두 상기 최종 출사면을 통과할 수 있도록 하기 위해서 렌티큘라 렌즈의 위치와 오목부의 위치가 잘 정열(얼라인)되어야 하는데, 제조과정에서 렌티큘라 렌즈의 위치와 오목부 중심의 위치가 어느 정도 오차를 가질 수 있는데, 이 때 렌티큘라 렌즈의 위치와 오목부 중심의 위치가 틀어져도 무방할 정도로 허용가능한 공차를 얼라인 공차라고 한다.

본 발명에서와 같이 제 2 광투과성 수지부를 형성하는 경우에는 상기와 같은 문제점이 발생하지 않아, 제 2 광투과성 수지부를 형성하지 않는 경우와 동일한 면적의 광 흡수층을 형성한다고 가정할 경우 광축 상의 얼라인 공차를 충분히 확보할 수 있게되어 작업이 용이해진다.

도 4는 광축 상의 얼라인의 공차를 계산하기 위한 상세도이다. 렌티큘라 시트의 출사부에 위치한 오목부(212)의 폭은 각각의 렌티큘라 렌즈(231)의 폭 P와 광 흡수층(220)의 폭 d의 차 P-d이다. 렌티큘라 렌즈(231)의 초점이 정확히 광 흡수층(220) 두께 h의 중간(1/2)지점에 있을 경우, 광 흡수층(220) 시작 부분에서의 최대 광속(광다발)의 반폭 a는, 집중각을 s, 렌티큘라 렌즈(231)의 양 끝점을 연결하는 직선으로부터 초점까지의 거리를 F, 렌티큘라 렌즈(231)의 폭을 P, 광 흡수층(220)의 두께를 h라 할 때,

이고, 이때 tan(s/2) = P/2F 이므로

이다. 따라서, 광축상의 얼라인 공차(tolerance) T_op는 다음의 수학식 1의 값을 갖는다.

한편, 렌티큘라 렌즈(231)의 광축이 오목부(212)의 중앙에 정확히 얼라인되었을 경우에, 렌티큘라 시트(200)의 두께에 대한 공차 T_t는 다음의 수학식 2와 같다.

따라서, 상기의 수학식으로부터 렌즈의 두께에 따른 거리 F(각각의 렌티큘라 렌즈(231)의 양 끝점을 연결하는 직선으로부터 초점까지의 거리)의 범위를 알 수 있다. 즉, 렌티큘라 시트(200)의 두께가 기준 두께보다 얇은 경우, 예를 들어 도 5과 같이 렌티큘라 렌즈(231)에 의한 초점은 최종 출사면(260)을 지나서 맺히게 된다. 즉, 렌티큘라 렌즈(231)의 양 끝점에서 제 1 광투과성 수지부(210)과 광 흡수층(220)사이의 경계면까지의 거리를 L이라 하고, 제 1 광투과성 수지부(210)과 광 흡수층(220)사이의 경계면에서 초점까지의 거리를 l이라 할 때,

가 되고, F ≤L+l이므로 다음의 수학식 3이 된다.

또한, 렌티큘라 시트(200)의 두께가 기준 두께보다 두꺼운 경우를 살펴보면, 예를 들어 도 6과 같이 렌티큘라 렌즈(231)에 의한 초점은 광 흡수층(220)이 시작하는 지점 이전에서 맺히게 된다. 이때, F ≥L+h-l 이므로 다음의 수학식 4가 된다.

따라서, F는 수학식 3과 4로부터 다음의 수학식 5를 만족하여야 한다.

따라서, 각각의 렌티큘라 렌즈(231)의 양 끝점을 연결하는 직선으로부터 초점까지의 거리 F의 범위가 상기 수학식 5과 같이 일정 범위 내에만 있으면 렌티큘라 시트의 성능에 영향을 미치지 않으므로 본 발명의 렌티큘라 시트는 충분한 공차를 가지고 제작할 수 있다.

또한, 각각의 렌티큘라 렌즈의 양 끝점을 연결하는 직선과 렌티큘라 렌즈의 초점사이의 거리 F는 수학식 5의 범위 중에서도

L ≤F ≤L+h

를 만족하는 경우가 바람직하다.

이하, 광축상의 허용 공차의 계산하는 방법을 예시적으로 설명한다.

여기에 적용된 렌티큘라 시트의 일례는 다음과 같다. 각각의 렌티큘라 렌즈의 폭 P가 255㎛이고, 렌티큘라 렌즈의 양 끝점을 연결하는 직선으로부터 초점까지의 거리 F의 값 269.4㎛, 광 흡수층의 두께 h가 20㎛, 광 흡수층의 폭 d이 216.8㎛, 렌티큘라 렌즈 및 제 1 광투과성 수지부의 수지의 굴절률이 1.53, 투명한 기재의 굴절률이 1.67인 렌티큘라 시트를 구성하였다. 이때, 렌티큘라 렌즈의 초점이 광 흡수층의 두께의 중간(1/2) 위치보다 광원쪽에 위치하는 경우, 즉 렌티큘라 시 트의 두께가 두꺼워졌을 때에는 다음의 수학식 6으로 광축상의 공차가 얻어진다.

한편, 렌티큘라 렌즈의 초점이 광 흡수층의 두께의 중간 위치보다 시청자 쪽에 위치하는 경우, 즉 렌티큘라 시트의 두께가 얇아졌을 때에는 다음의 수학식 7로 광축상의 공차가 계산된다.

따라서, 렌티큘라 시트의 전체 두께에 따른 광축 상의 허용공차는 다음의 표 1과 같다.

두께 (mm)	L (mm)	광축허용공차( ±) (mm)
0.360	0.249	0.01
0.365	0.254	0.012
0.370	0.259	0.014
0.375	0.264	0.012
0.380	0.269	0.01
0.385	0.274	0.007
0.390	0.279	0.005
0.395	0.284	0.003
0.400	0.289	0

표 1을 참고할 때 본 예시에서는 렌티큘라 시트 두께를 0.370mm로 하여 렌티큘라 시트를 성형하는 경우, 광축 상의 허용 공차가 가장 크다는 것을 알 수 있다. 렌티큘라 시트의 두께외에, 광 투과성 수지의 굴절률, 렌티큘라 렌즈의 초점거리 등 다른 가변적인 요소를 조정하는 것에 의하여도 허용공차를 조절 할 수 있으며, 가장 큰 허용공차를 얻을 수 있는 각각의 물성값을 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의할 경우 종래의 널리 사용되던 비교적 단순한 방법, 예를 들어 인쇄법 등에 의하여도 광 흡수층을 제조할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 상기 광 흡수층의 면적을 설계자가 설계상의 목적에 의하여 결정할 수 있다. 즉 광 흡수층의 면적을 확보하여 콘트라스트 특성을 확보하고자 할 때, 종래 레지스트를 사용하는 광 조사 방법을 적용한 선행기술에 의한 방법에서는 흡수층의 면적이 공정 변수인 광 흡수층 형성시 사용된 광원의 종류 및 특성, 사용된 광 반응 물질인 photo resist의 반응 속도 민감도 등의 특성, 장비의 안정성 등에 의하여 결정되므로 설계자가 마음대로 광 흡수층 면적을 결정하지 못하지만 본 발명에 의한 방법에서는 흡수층의 면적이, 예를 들어 설계된 금형에 의하여 결정될 수 있다. 한편 상기 종래 광 조사에 의한 방법에서처럼 광축이 공정상에서 자동 얼라인이 이루어지지 않고 별도로 얼라인하여야 하는 공정상의 어려움은, 제 2 투과성 수지층을 오목부에 도포하여 최대한의 얼라인 공차를 확보하여 그 어려움을 극복할 수 있다.

따라서, 본 발명은 특히 마이크로 디스플레이용 렌티큘라 시트에 용이하게 적용될 수 있다.

Claims

일측면에는 복수개의 원통형 렌티큘라 렌즈부가 위치하고,

타측면에는 복수개의 오목부와 돌출부를 갖는 광 투과성의 요철부가 위치하며,

상기 요철부의 오목부는 각각 상기 렌티큘라 렌즈 각각의 초점이 맺히는 부분에 대응하여 위치하며,

상기 요철부의 돌출부에는 광 흡수층이 형성되어 있으며,

상기 요철부의 오목부에는, 광 투과성 수지를 이용하여 상기 오목부를 채워서 형성된 광 투과성 수지부가 배치되어 있는 렌티큘라 시트.
제 1항에 있어서, 상기 오목부의 내벽과 상기 오목부에 배치된 투과성 수지부는 완전밀착 상태인 것을 특징으로 하는 렌티큘라 시트.
제 1항에 있어서, 상기 광 투과성의 요철부를 형성하는 광 투과성 재료의 굴절률과 상기 오목부에 배치된 광 투과성 수지부의 굴절률의 차이는 0.1 이하인 것을 특징으로 하는 렌티큘라 시트.
제 1항에 있어서, 상기 광 흡수층 및 오목부에 배치된 투과성 수지부의 시청자쪽에는 광 확산층이 더 배치되어 있는 것을 특징으로하는 렌티큐라 시트.
제 1항에 있어서, 상기 요철부와 상기 오목부에 배치된 광 투과성 수지부는 광 확산 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 렌티큘라 시트.
제 1항에 있어서, 상기 오목부에 배치된 광 투과성 수지부가 상기 광 흡수층의 위에까지 확장되어 있는 것을 특징으로 하는 렌티큘라 시트.
제 1항에 있어서, 상기 렌티큘라 렌즈부와 상기 요철부 사이에는 투명한 기재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 렌티큘라 시트.
제 1항에 있어서,

상기 렌티큘라 렌즈의 폭이 P이고, 렌티큘라 렌즈의 양 끝점을 연결하는 직선으로부터 상기 요철부의 돌출부까지의 거리가 L이고, 상기 광 흡수층의 두께가 h 이며, 상기 요철부의 돌출부의 폭이 d일 때, 각각의 렌티큘라 렌즈의 양 끝점을 연결하는 직선과 렌티큘라 렌즈의 초점사이의 거리 F가

를 만족하는 것을 특징으로 하는 렌티큘라 시트.
제 8항에 있어서, 각각의 렌티큘라 렌즈의 양 끝점을 연결하는 직선과 렌티큘라 렌즈의 초점사이의 거리가 F가

L ≤F ≤L+h

를 만족하는 것을 특징으로 하는 렌티큘라 시트.
제 1항에 있어서, 상기 요철부와 상기 오목부에 배치된 광 투과성 수지부는 동일한 고분자 수지에 의하여 형성된 것임을 특징으로 하는 렌티큘라 시트.
제 1항에 있어서, 상기 각각의 렌티큘라 렌즈의 폭 P와 상기 광 흡수 층의 폭 d가 d/P ≥0.6 인 것을 특징으로 하는 렌티큘라 시트.
제 11항에 있어서, 상기 렌즈 어레이부의 각각의 렌티큘라 렌즈의 폭 P와 상기 광 흡수 층의 폭 d가

d/P ≥0.8

인 것을 특징으로 하는 렌티큘라 시트.
일측면에는 복수개의 원통형 렌티큘라 렌즈부가 위치하고 타측면에는 복수개의 오목부와 돌출부를 갖는 요철부가 위치하는 광 투과성 시트를 형성하되, 상기 요철부의 오목부는 각각 상기 렌티큘라 렌즈 각각의 초점이 맺히는 부분에 대응하여 위치하도록 형성하는 단계;

상기 요철부의 돌출부에 광 흡수층을 형성하는 단계; 및

상기 요철부의 오목부를 광 투과성 수지로 충진하는 단계;

를 포함하는 렌티큘라 시트의 제조방법.
제 13항에 있어서, 상기 광 흡수층은 인쇄법에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제 13항에 있어서, 상기 오목부를 충진하는 단계는 광 경화성 수지를 상기 오목부에 충진한 후 빛을 조사하여 상기 광 경화성 수지를 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제 13항에 있어서, 상기 투과성 수지로 오목부를 충진하는 단계에서, 상기 투과성 수지가 상기 광 흡수층 위까지 도포되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제 13항에 있어서, 상기 광 투과성 시트를 형성하는 단계는,

투명한 기재의 일측면에 복수개의 원통형 렌티큘라 렌즈를 형성하는 단계; 및

상기 투명한 상기 시트의 타측면에 다수의 오목부와 돌출부를 갖는 요철부를 형성하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
프레넬 렌즈와 렌티큘라 시트를 포함하는 투과형 스크린에 있어서,

상기 렌티큘라 시트가

일측면에는 복수개의 원통형 렌티큘라 렌즈부가 위치하고,

타측면에는 복수개의 오목부와 돌출부를 갖는 광 투과성의 요철부가 위치하며,

상기 요철부의 오목부는 각각 상기 렌티큘라 렌즈 각각의 초점이 맺히는 부분에 대응하여 위치하며,

상기 요철부의 돌출부에는 광 흡수층이 형성되어 있으며,

상기 요철부의 오목부는 광 투과성 수지에 의하여 채워진 제 2 광 투과성 수지부가 형성되어 있는 렌티큘라 시트인 것을 특징으로 하는 투과형 스크린.