KR100697836B1 - 프레넬렌즈시트와 이를 이용한 투과형 스크린 및배면투과형 표시장치 - Google Patents

프레넬렌즈시트와 이를 이용한 투과형 스크린 및배면투과형 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 프레넬렌즈시트는, 입광면(1a)과 출광면(1b)을 갖고서, 굴절면(3)과 전반사면(4)을 가진 복수의 프리즘(2)이 입광면(1a)에 설치된 구조로 되어 있다. 입광면(1a) 쪽의 기울어진 굴절면 쪽에 있는 광원(M)으로부터 투사되는 광은 굴절면(3)에서 굴절된 후 전반사면(4)에서 전반사되어 시트면(1c)에 대해 대략 수직광으로 조정된다. 모든 프리즘(2)에서의 굴절면(3)과 전반사면(4)과의 이루는 각(α)은 실질적으로 같게 되어 있다. 또, 광원(M)으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘(P2)에서의 굴절면(3)과 시트면(1c)과의 이루는 각(δ)은 대략 직각으로 되어 있다.

Description

프레넬렌즈시트와 이를 이용한 투과형 스크린 및 배면투과형 표시장치 {FRESNEL LENS SHEET, TRANSMISSION SCREEN USING THIS, AND REAR TRANSMISSION DISPLAY UNIT}
본 발명은, 프로젝션 TV(PTV) 등에 쓰이는 투과형 스크린에서의 프레넬렌즈시트와 이를 이용한 투과형 스크린 및 배면투과형 표시장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 배면 쪽으로부터 광을 급각도(急角度)로 입사시키는 형식의 투과형 스크린에서 적절히 이용할 수 있는 프레넬렌즈시트와 이를 이용한 투과형 스크린 및 배면투과형 표시장치에 관한 것이다.
종래의 이런 종류의 프레넬렌즈시트(71)로서, 도 16에 도시된 것과 같이, 굴절면(73)과 전반사면(74)을 가진 복수의 프리즘(72)을 입광면 쪽에 갖춘 구조로 된 것이 알려져 있다(예컨대, 일본 특개소61-208041호 공보(2∼5페이지 및 도 8)). 도 17a 및 도 17b는 도 16에서의 A 및 B부의 부분확대도를 나타낸다. 도 17a 및 도 17b에 도시된 것과 같이, 이 프레넬렌즈시트(71)에서는 배면 쪽에 배치된 투영장치(M)로부터 급각도로 입사하는 광(X)이 굴절면(73)에서 굴절을 수반하여 투과된 후, 전반사면(74)에서 전반사되어 시트면에 수직한 방향으로 출광하게 된다.
이 프레넬렌즈시트(7I)에서는, 앞에서 설명한 바와 같이 투영장치(M)로부터 급각도로 광(X)을 입사하기 때문에, 투영장치(M)에 가까운 프리즘(1)으로 입사되는 광(Xl)의 입사각(θB)에 비해, 투영장치(M)로부터 먼 프리즘(P2)으로 입사되는 광(X2)의 입사각(θA)이 커진다. 따라서, 모든 프리즘(72)에서, 입사광(X)을 시트면에 수직한 방향으로 반사시키기 위해서는, 전반사면(74)과 시트면과의 이루는 각(β)을 투영장치(M)에 가까운 프리즘에서부터 먼 프리즘에 걸쳐 서서히 작아지도록 설정할 필요가 있다. 한편, 굴절면(73)과 시트면과의 이루는 각(δ)은, 반대로 투영장치(M)에 가까운 프리즘에서부터 먼 프리즘에 걸쳐 서서히 커진다.
이와 같이 형성된 프레넬렌즈시트(71)를 이용해서 투과형 스크린을 구성하여 이 투과형 스크린을 배면투과형 표시장치에 이용함으로써, 투영장치(M)로부터의 광을 급각도로 투사할 수가 있게 되고, 그 결과 배면투과형 표시장치를 박형화(薄型化)할 수가 있게 된다.
그러나, 이러한 종래의 프레넬렌즈시트(71)에서는, 1) 프레넬렌즈시트의 제조상의 문제 및, 2) 이른바 미광(迷光)에 의한 2중상(二重像)의 문제가 생기게 된다.
1) 제조상의 문제
프레넬렌즈시트(71)는, 자외선/방사선 경화형(硬化型) 수지법(樹脂法), 또는 열(熱)프레스법으로 성형되는 것이 일반적이다. 자외선/방사선 경화형 수지법은, 프레넬렌즈를 형성하는 금형에 자외선/방사선 경화형 수지를 충전하고, 이 수지를 자외선/방사선을 조사해서 경화시킨 후에 금형에서 떼어내어 프레넬렌즈시트(71)를 성형하는 방법이다. 또, 열프레스법은, 프레넬렌즈를 형성하는 금형에 가열된 수 지를 충전하고, 프레스한 후에 금형에서 떼어내어 프레넬렌즈시트를 성형하는 방법이다.
이들 성형방법에 쓰이는 금형은, 금형용 재료(예컨대, 알루미늄, 황동, 동, 강철 등)를 바이트(bite) 등으로 절삭해서 제작하게 된다. 이때, 앞에서 설명한 바와 같이, 굴절면(73) 및 전반사면(74)이 시트면과 이루는 각이 각 프리즘 사이에서 다르기 때문에, 금형의 절삭은 매우 번잡해지고 만다.
또, 성형 후의 수지를 금형에서 떼어낼 필요가 있지만, 프리즘(72)의 각도에 따라서는 금형으로부터 떼어내기가 곤란하게 되는 경우가 있다. 즉, 굴절면(73)과 시트면과의 이루는 각이 90°를 넘어버리는 경우에는, 프리즘(72)이 일종의 쐐기역할을 하게 되어 금형으로부터 떼어내기 어렵게 된다. 그리고, 수지를 금형에서 떼어낼 수 있다고 하더라도, 흠집이 날 우려가 있다.
2) 미광에 의한 2중상의 문제
또, 앞에서 설명한 프레넬렌즈시트(71)에서는, 도 17b 및 도 18에 도시된 것과 같이, 투영장치(도시되지 않음)로부터 입사되는 입사광의 일부가, 굴절면(73)에서 굴절된 후에 전반사면(74)에 도달하지 않고 출광면에 도달하여 당해 출광면에서 반사되고, 더욱이 굴절면(73) 및 전반사면(74)에서 굴절 또는 반사된 후에 출광면으로부터 출광되는 경우가 있다. 이 이른바 미광(Y)이 생기면, 이 미광(Y)에 의한 영상과 정규의 영상이 겹쳐져 버리는 2중상의 문제가 생기게 된다. 특히, 이 미광에 의한 2중상의 문제는, 프레넬렌즈시트(71)로의 입사각도(θ)가 작은 투영장치에 가까운 프리즘(72)에서 현저하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 사정을 감안해서 발명된 것으로, 성형성을 확보하면서도 미광이 생기는 비율이 작고 투과효율이 높은 프레넬렌즈시트와, 이를 이용한 투과형 스크린 및, 배면투과형 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 입광면과 출광면을 갖고서, 광원으로부터 투사되는 광을 입광면에서 입광시키고 출광면에서 출광시키는 전반사형 프레넬렌즈시트에 있어서, 입광면에 설치되어 굴절면과 전반사면을 가진 복수의 프리즘을 갖추고서 광원으로부터의 광을 굴절면에서 굴절시킨 후 전반사면에서 전반사시키며, 각 프리즘에서의 굴절면과 전반사면과의 이루는 각이 동일하게 되어 있고, 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘의 굴절면과 시트면과의 이루는 각이 직각으로 되어 있으며, 적어도 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘에서, 전반사면에서 반사되는 광이 시트면에 수직한 방향으로부터 광원 쪽으로 경사진 방향으로 반사하도록, 전반사면과 시트면과의 이루는 각이 설정되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성함으로써, 굴절면과 전반사면과의 이루는 각을 모든 프리즘에서 실질적으로 같아지도록 하였기 때문에, 이 프레넬렌즈시트의 성형에 쓰이는 금형을 성형할 때 복수의 바이트를 사용해서 절삭을 하거나, 1개의 프리즘부를 복수회의 패스(pass)에 의해 절삭하거나 할 필요가 없어, 효율이 좋은 금형가공을 할 수가 있게 된다. 또, 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘에서의 굴절면과 시트면과의 이루는 각을 직각으로 되도록 하였기 때문에, 금형에서 성형품인 프레넬렌즈시트를 떼어낼 때, 프레넬렌즈시트가 금형과 맞물려 떼내어지지 않는 일이 없고, 또 프레넬렌즈시트에 흠집이 나지도 않게 된다. 더욱이, 이상과 같이 프레넬렌즈시트의 제조에 지장을 초래하지 않는 범위에서, 굴절면과 시트면과의 이루는 각을 최대(90°)로 하고 있기 때문에, 미광이 생기는 비율을 작게 할 수가 있게 된다.
또, 본 발명은, 적어도 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘에 있어서, 전반사면에서 반사되는 광이 시트면에 수직한 방향으로부터 광원 쪽으로 기울어진 방향으로 반사되도록, 전반사면과 시트면과의 이루는 각이 설정되도록 된 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성함으로써, 미광이 생기는 비율을 더욱 작게 할 수 있게 된다.
여기서, 광을 전반사면에서 반사시키는 방향은 시트면에 수직한 방향 보다 약간 광원 쪽으로 기울어진 방향이 바람직한 바, 구체적으로는 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘에서 3∼15°광원 쪽으로 기울게 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘에서 5∼10°광원 쪽으로 기울어지도록 하면 좋다. 이 기울어지는 각도가 너무 크면, 그 부분에서 반사되어 관찰자에게 도달하는 광의 양이 저하되어, 그 부분에 투사되는 영상이 희미하게 보인다. 또, 기울어지는 각도가 너무 작으면, 앞에서 설명한 반사각도를 기울어지게 하는 것에 따른 효과가 충분히 얻어지지 않게 된다.
또, 적어도 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘에 대해 반사각도를 기울어지도록 전반사면의 각도를 설정하면 좋지만, 예컨대 광원으로부터 가장 멀리 위치하는 프리즘에서 600mm 전후의 범위에 있는 프리즘에 대해 반사각도를 기울어지도록 전반사면의 각도를 설정할 수가 있게 된다. 이 경우, 당해 범위에 있는 프리즘에 대해, 기울어지는 각도를 일정하게 되도록 해도 좋지만, 바람직하게는 기울어지는 각도를 광원으로부터 가장 멀리 위치하는 프리즘에서 최대로 하고서, 광원에 가까워짐에 따라 기울어지는 각도가 작아지도록 설정하면 좋다. 이와 같이, 기울어지는 각도를 서서히 작게 함으로써, 관찰자에게 위화감을 일으키지 않도록 할 수가 있다.
또, 본 발명은, 입광면의 표면에 저굴절률 재료로 이루어진 저굴절률층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트이다.
이와 같이 구성함으로써, 투영장치로부터 입사되는 영상광의 반사를 감소시킬 수 있어 콘트라스트가 높은 영상을 제공할 수가 있게 된다.
또, 본 발명은, 당해 프레넬렌즈시트가 광을 확산하는 광확산요소 또는 광을 흡수하는 광흡수요소 중 적어도 어느 한쪽을 더 갖춘 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트이다.
종래의 프레넬렌즈시트에서는, 미광이 생겼을 경우에 당해 미광이 출광면과 굴절면 및 전반사면에서 반사 및 굴절되어 프레넬렌즈시트 안(부분적으로 프레넬렌즈시트 밖)을 진행한 후 그 일부가 출광면 쪽으로 출광되어 정규의 영상과 겹쳐져 이른바 2중상의 문제가 생기는 경우가 있다. 본 발명에 의하면, 프레넬렌즈시트 안을 미광이 진행할 때에 미광을 광확산요소로 확산시키거나, 또는 광흡수요소로 흡수하도록 하고 있기 때문에, 앞에서 설명한 2중상의 문제를 일으키지 않거나 또는 저감시킬 수가 있게 된다.
또, 본 발명은, 광확산요소가, 확산반치각(擴散半値角)이 10°이하로 되도록 분산시킨 확산재로 이루어진 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트이다.
또한, 본 발명은, 광확산요소가, 확산반치각이 10°이하로 되도록 출광면에 형성된 수평 렌티큘러렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트이다.
이상과 같이 이루어진 본 발명에 의하면, 앞에서 설명한 바와 같이 미광에 의해 생긴 2중상의 문제를 해결할 수가 있다. 또, 확산반치각을 10°이하로 하였기 때문에, 확산이 너무 커져 프레넬렌즈시트로서 사용할 수 없게 되는 일이 없어진다. 한편, 확산반치각은 10°이하이면 좋지만, 바람직하게는 5°이하, 보다 바람직하게는 2°정도로 하면 좋다.
또, 본 발명은, 광흡수요소가, 광흡수율이 50% 이하로 되도록 첨가된 착색성분으로 이루어진 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트이다.
이와 같이 구성함으로써, 앞에서 설명한 바와 같이 미광에 의해 생긴 2중상의 문제를 해결할 수 있게 된다. 또, 광흡수율을 50% 이하로 하였기 때문에, 정규로 출광하는 광을 지나치게 흡수하는 일이 없게 된다.
또, 본 발명은, 광흡수요소가 시트면에 대해 수직으로 배치된 광흡수층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트이다.
이와 같이 구성함으로써, 앞에서 설명한 바와 같이 미광에 의해 생긴 2중상의 문제를 해결할 수 있게 된다. 또, 광흡수층을 수직으로 배치하였기 때문에, 정규로 출광하는 광을 흡수하지 않게 된다.
또, 본 발명은, 입광면과 출광면을 갖고서, 광원으로부터 투사되는 광을 입광면에서 입광시키고 출광면에서 출광시키는 전반사형 프레넬렌즈시트에 있어서, 입광면에 설치되어 굴절면과 전반사면을 가진 복수의 프리즘을 갖추고서 광원으로부터의 광을 굴절면에서 굴절시킨 후 전반사면에서 전반사시키며, 각 프리즘에서의 굴절면과 전반사면과의 이루는 각이 동일하게 되어 있고, 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘의 굴절면과 시트면과의 이루는 각이 직각으로 되어 있으며, 적어도 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘에서, 전반사면에서 반사되는 광이 시트면에 수직한 방향으로부터 광원 쪽으로 경사진 방향으로 반사하도록, 전반사면과 시트면과의 이루는 각이 설정되는 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트로 이루어지되, 이 프레넬렌즈시트 중에 광을 확산시키는 광확산요소를 일체로 설치한 것을 특징으로 하는 투과형 스크린이다.
이와 같이 구성함으로써, 미광이 생기는 비율이 작고 투과효율이 높은 투과형 스크린을 제공할 수 있게 된다.
한편, 광확산요소로서는, 프레넬렌즈시트 중에 분산된 확산재와, 프레넬렌즈시트의 출광면에 형성된 렌티큘러렌즈 등을 들 수 있다. 여기서, 투과형 스크린으로 하기 위해서는, 확산재 또는 렌티큘러렌즈와 같은 광확산요소를 확산반치각이 10°이상, 바람직하게는 20°이상으로 되도록 형성하면 좋다.
또, 본 발명은, 입광면과 출광면을 갖고서, 광원으로부터 투사되는 광을 입광면에서 입광시키고 출광면에서 출광시키는 전반사형 프레넬렌즈시트에 있어서, 입광면에 설치되어 굴절면과 전반사면을 가진 복수의 프리즘을 갖추고서 광원으로부터의 광을 굴절면에서 굴절시킨 후 전반사면에서 전반사시키며, 각 프리즘에서의 굴절면과 전반사면과의 이루는 각이 동일하게 되어 있고, 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘의 굴절면과 시트면과의 이루는 각이 직각으로 되어 있으며, 적어도 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘에서, 전반사면에서 반사되는 광이 시트면에 수직한 방향으로부터 광원 쪽으로 경사진 방향으로 반사하도록, 전반사면과 시트면과의 이루는 각이 설정되는 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트와, 이 프레넬렌즈시트의 출광면 쪽에 프레넬렌즈시트와 별체로 설치되어 광을 확산하는 광확산시트를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 투과형 스크린이다.
이와 같이 구성함으로써, 미광이 생기는 비율이 작고 투과효율이 높은 투과형 스크린을 제공할 수 있게 된다.
또, 본 발명은, 외장을 형성하는 박스체와, 이 박스체의 전면(前面)에 설치된 창부에 장착되어 입광면과 출광면을 갖고서 광원으로부터 투사되는 광을 입광면에서 입광시키고 출광면에서 출광시키는 전반사형 프레넬렌즈시트에 있어서, 입광면에 설치되어 굴절면과 전반사면을 가진 복수의 프리즘을 갖추고서 광원으로부터의 광을 굴절면에서 굴절시킨 후 전반사면에서 전반사시키며, 각 프리즘에서의 굴절면과 전반사면과의 이루는 각이 동일하게 되어 있고, 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘의 굴절면과 시트면과의 이루는 각이 직각으로 되어 있으며, 적어도 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘에서, 전반사면에서 반사되는 광이 시트면에 수직한 방향으로부터 광원 쪽으로 경사진 방향으로 반사하도록, 전반사면과 시트면과의 이루는 각이 설정되는 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트로 이루어지되, 이 프레넬렌즈시트 중에 광을 확산하는 광확산요소를 일체로 설치한 것을 특징으로 하는 투과형 스크린과, 박스체의 내부에 배치되어 투과형 스크린의 배면으로부터 급각도로 영상광을 투사하는 투영장치를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 배면투과형 표시장치이다.
또, 본 발명은, 외장을 형성하는 박스체와, 이 박스체의 전면에 설치된 창부에 장착되어 입광면과 출광면을 갖고서 광원으로부터 투사되는 광을 입광면에서 입광시키고 출광면에서 출광시키는 전반사형 프레넬렌즈시트에 있어서, 입광면에 설치되어 굴절면과 전반사면을 가진 복수의 프리즘을 갖추고서 광원으로부터의 광을 굴절면에서 굴절시킨 후 전반사면에서 전반사시키며, 각 프리즘에서의 굴절면과 전반사면과의 이루는 각이 동일하게 되어 있고, 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘의 굴절면과 시트면과의 이루는 각이 직각으로 되어 있으며, 적어도 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘에서, 전반사면에서 반사되는 광이 시트면에 수직한 방향으로부터 광원 쪽으로 경사진 방향으로 반사하도록, 전반사면과 시트면과의 이루는 각이 설정되는 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트 및, 이 프레넬렌즈시트의 출광면 쪽에 설치되어 광을 확산하는 광확산요소를 갖추도록 된 것을 특징으로 하는 투과형 스크린과, 박스체의 내부에 배치되어 투과형 스크린의 배면으로부터 급각도로 영상광을 투사하는 투영장치를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 배면투과형 표시장치이다.
이와 같이 구성함으로써, 미광이 생기는 비율이 작고 투과효율이 높은 배면투과형 표시장치를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 프레넬렌즈시트의 일례를 나타낸 단면도,
도 2a는 도 1의 프레넬렌즈시트의 부분확대도,
도 2b는 도 1의 프레넬렌즈시트의 부분확대도,
도 3은 본 발명에 따른 프레넬렌즈시트의 제조방법의 일례를 설명하는 제조공정도,
도 4a는 본 발명에 따른 프레넬렌즈시트의 성형금형의 절삭방법을 설명하는 도면,
도 4b는 본 발명의 프레넬렌즈시트의 성형금형의 절삭방법을 설명하는 도면,
도 5는 본 발명의 제1실시형태에 따른 투과형 스크린의 일례를 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 제1실시형태에 따른 투과형 스크린의 다른 일례를 나타낸 사시도,
도 7은 본 발명의 제1실시형태에 따른 투과형 스크린의 또 다른 일례를 나타낸 사시도,
도 8은 본 발명의 제1실시형태에 따른 투과형 스크린의 또 다른 일례를 나타낸 사시도,
도 9는 본 발명의 제1실시형태에 따른 투과형 스크린의 또 다른 일례를 나타낸 사시도,
도 10은 본 발명의 제1실시형태에 따른 배면투과형 표시장치의 일례를 나타낸 사시도,
도 11a는 본 발명에 따른 프레넬렌즈시트의 투과효율을 설명하는 도면,
도 11b는 본 발명에 따른 프레넬렌즈시트의 투과효율을 설명하는 도면,
도 l2a는 본 발명의 제2실시형태에 따른 프레넬렌즈시트의 일례를 나타낸 부분확대도,
도 12b는 본 발명의 제2실시형태에 따른 프레넬렌즈시트의 일례를 나타낸 부분확대도,
도 13은 본 발명의 제3실시형태에 따른 프레넬렌즈시트의 일례를 나타낸 단면도,
도 14는 본 발명의 제3실시형태에 따른 프레넬렌즈시트의 다른 일례를 나타낸 단면도,
도 15는 본 발명의 제3실시형태에 따른 프레넬렌즈시트의 또 다른 일례를 나타낸 단면도,
도 16은 종래의 프레넬렌즈시트를 나타낸 단면도,
도 l7a는 도 16의 프레넬렌즈시트의 부분확대도,
도 l7b는 도 16의 프레넬렌즈시트의 부분확대도,
도 18은 프레넬렌즈시트에서의 미광을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 프레넬렌즈시트와 이를 이용한 투과형 스크린 및 배면투과형 표시장치의 실시형태에 대해 첨부도면을 참조해서 설명한다.
[제1실시형태]
(프레넬렌즈시트)
먼저, 본 발명의 제1실시형태에 따른 프레넬렌즈시트의 구성에 대해 설명한다. 도 1은 제1실시형태에 따른 프레넬렌즈시트의 두께방향 단면도, 도 2a 및 도 2b는 도 1에서의 A 및 B부의 부분확대도이다.
도 1 및 도 2a, 도 2b에 도시된 프레넬렌즈시트(l)는, 입광면(1a)과 출광면(1b)을 갖고서 광원(M)에서 투사되는 광을 입광면(1a)에서 입광시키고 출광면(1b)에서 출광시키는 전반사형(全反射型)의 것이다. 프레넬렌즈시트(1)의 입광면(1a) 쪽에는 복수의 프리즘(2)이 형성되어 있는데, 이 프리즘(2)은 프레넬렌즈시트(1)에 입사된 광(X)을 굴절을 수반하여 투과시키는 굴절면(3)과, 굴절면(3)에서 굴절된 광을 관찰자 쪽으로 전반사시키는 전반사면(4)을 갖추도록 되어 있다.
여기서, 굴절면(3)과 전반사면(4)은 각(α)으로 교차하도록 되어 있는 바, 이들과의 이루는 각(α)은 모든 프리즘(2)에서 동일한 각도로 설정되어 있다. 또, 상기 굴절면(3) 및 전반사면(4)은, 시트면(프레넬렌즈시트(1)의 기준면; 1c)과 각각 각(δ)과 각(β)을 이루도록 형성되어 있다. 그리고, 이들과의 이루는 각(β)은, 굴절면(3)을 거쳐 전반사면(4)으로 입사되는 광을 시트면(1c)에 수직한 방향으로 반사(전반사)하는 각도로 설정된다. 여기서, 광원으로서의 투영장치(M)로부터 투사되는 광이 프레넬렌즈시트(1)로 입사되는 입사각(θ; 프레넬렌즈시트면의 법선(1d)과 입사광과의 이루는 각)은, 투영장치(M)에 가장 가까운 프리즘(P1)에서 최소로 되고, 투영장치(M)로부터 멀어짐에 따라 커지기 때문에, 각(β)은 투영장치(M)에 가장 가까운 프리즘(P1)에서 최대로 되고, 투영장치(M)로부터 멀어짐에 따라 작아지도록 설정된다. 또, 앞에서 설명한 바와 같이 각(α)은 일정하기 때문에, 각(δ)은 투영장치(M)에 가장 가까운 프리즘(P1)에서 최소로 되고, 투영장치(M)로부터 멀어짐에 따라 서서히 커지게 된다. 그리고, 본 발명의 프레넬렌즈시트에서는, 투영장치(M)로부터 가장 먼 프리즘(P2)에서의 각(δ)을 대략 직각(90°)으로 설정한다.
(프레넬렌즈시트 제조방법)
다음에는, 이 프레넬렌즈시트(1)의 제조방법에 대해 설명한다. 프레넬렌즈시트(1)는 예컨대 자외선/방사선 경화형 수지법으로 성형된다. 이하, 자외선/방사선 경화형 수지법에 의한 프레넬렌즈시트의 제조방법에 대해 설명한다. 도 3은 프레넬렌즈시트의 제조공정도를 나타낸다.
먼저, 프레넬렌즈시트(1)의 제조를 위한 준비공정인 금형제조공정을 실행한다. 도 4에 도시된 것과 같이, 금형제조공정에서는 알루미늄, 황동, 동, 강철과 같은 금형용 재료(11)를 프레넬렌즈시트(1)에 대응하는 형상으로 음각하여 프레넬렌즈시트 성형용 금형을 제조한다. 이 금형용 재료(11)의 음각은 바이트(12)를 사용해서 행해진다. 이 바이트(12)는, 그 칼끝각도가 앞에서 설명한 프레넬렌즈시트(1)의 프리즘(2)에서의 굴절면(3)과 전반사면(4)이 교차해서 이루는 각(α)과 실질적으로 동일한 것을 쓰게 된다. 그리고, 이 바이트(bite; 12)를 이용해서 투영장치(M)에서 가장 먼 프리즘부를 절삭할 때에는, 바이트(12)를 금형용 재료(11)의 면에 대해 수직으로 세워 바이트(12)의 경사면(12a)으로 전반사면부를, 또 바이트(12)의 직립면(12b)으로 굴절면부를 절삭한다(도 4a 참조). 계속해서, 이 프리즘부의 투영장치 쪽 근처에 위치하는 프리즘부를 가공할 때에는, 90°에서 당해 프리즘(2)에서의 굴절면(3)과의 이루는 각(δ)을 뺀 각도만큼 바이트(12)를 그 배면방향(도 4b에 도시된 화살표 방향)으로 기울어지게 하여 절삭한다(도 4b 참조). 이와 같이 투영장치(M) 쪽에 가깝게 프리즘부를 절삭하고 나서 서서히 바이트(12)를 그 배면방향으로 기울어지게 하여 절삭을 행해 가면 좋다. 따라서, 본 발명에 따른 프레넬렌즈(1) 성형용 금형을 절삭하는 경우에, 복수의 바이트(12)를 사용해서 절삭을 행하거나, 1개의 프리즘부를 복수회의 패스에 의해 절삭하거나 할 필요가 없어 효율적으로 금형을 가공할 수가 있게 된다. 한편, 고정밀도의 마무리면을 확보하기 위해 복수회의 패스에 의해 절삭하는 경우도 있으나, 이 경우에도 종래의 동등한 마무리면 정밀도를 얻기 위한 패스회수 보다 적은 패스회수로 고정밀의 마무리면을 형성할 수가 있게 된다.
다음에는, 수지도포공정을 실행한다. 이 수지도포공정에서는, 상기 성형용 금형에 자외선/방사선 경화형 수지를 도포하지만, 이는 롤코팅법, 그라비아법, 디스펜서법, 커튼 코트법, 다이코트법 등으로 실행할 수 있다.
다음에는 기판적층공정을 실행한다. 이 기판적층공정에서는, 수지도포공정에서 도포한 자외선/방사선 경화 수지 상에 자외선/방사선을 투과시키는 실질적으로 투명한 기판을 적층하고, 다시 가압롤러로 가압해서 자외선/방사선 경화형 수지와 기판을 밀착시킨다.
다음에는 수지경화공정을 실행한다. 이 수지경화공정에서는, 적층된 기판 의 위에서부터 자외선/방사선을 자외선/방사선 경화형 수지를 향하여 조사해서 이 자외선/방사선 경화형 수지를 경화시킨다.
마지막으로 이형(離型)공정을 실행한다. 이 이형공정에서는, 경화된 자외선/방사선 경화 수지를 금형으로부터 이형하지만, 이때 앞에서 설명한 바와 같이, 프레넬렌즈시트(1)의 프리즘(2)의 굴절면(3)과 시트면(1c)과의 이루는 각(δ)을 90°를 넘지 않는 각도로 설정하도록 되어 있기 때문에, 수지와 금형이 맞물려 떼내어지지 않게 되는 일이 없고, 또 수지(프레넬렌즈시트(1))에 흠집이 나는 일도 없게 된다.
한편, 이상에서는, 프레넬렌즈시트(1)를 자외선/방사선 경화형 수지법으로 제조하는 경우에 대해 설명하였으나, 제조방법은 이에 한정되지 않고, 예컨대 열프레스법으로 제조해도 좋다. 이 열프레스법으로 제조한 경우에도, 금형제조공정에서는 효율이 좋은 금형가공을 실행할 수 있고, 또 이형공정에서는 용이하면서도 안전하게 이형할 수 있음은 앞에서 설명한 자외선/방사선 경화형 수지법의 경우와 마 찬가지이다.
(투과형 스크린)
다음에는, 프레넬렌즈시트(1)를 이용한 투과형 스크린에 대해 설명한다. 도 5는 제1실시형태에 따른 투과형 스크린의 두께방향 사시도이다.
도 5에 도시된 투과형 스크린(21)은, 상기 프레넬렌즈시트(1)의 출광면(1b) 쪽에 광확산요소로서 렌티큘러렌즈시트(22)를 배치해서 형성된다.
렌티큘러렌즈시트(22)는, 그 입광면(22a) 쪽 및 출광면(22b) 쪽에 각각 수직방향으로 뻗은 어묵형 렌즈(semicylindrical lens; 23a, 23b)를 배치해서 형성된다. 또, 출광면(22b) 쪽에 형성된 렌즈(23b) 사이에 검게 착색된 광흡수층(24)을 갖추도록 되어 있다. 이와 같이 형성된 렌티큘러렌즈시트(22)는, 투영장치로부터 입사되어 프레넬렌즈시트(1)에서 시트면에 대해 대략 수직으로 조정된 광을 렌즈(23a, 23b)로 수평방향으로 확산시켜 수평방향으로 넓은 시야각을 가진 영상을 제공하고, 또 출광면 쪽에서 입사되는 외광을 광흡수층(24)으로 흡수하여서 높은 콘트라스트의 영상을 제공하는 작용을 갖게 된다. 한편, 렌티큘러렌즈시트(22)는, 수평방향 확산반치각이 10°이상, 바람직하게는 20°이상으로 되도록 형성된다. 여기서 수평방향 확산반치각이라 함은, 투과형 스크린의 밝기(휘도)분포를 측정했을 때, 가장 밝은 곳(통상, 렌티큘러렌즈시트의 수직방향(정면))에서 측정한 휘도(輝度)에 대해 밝기(휘도)가 반(半)으로 되는 수평방향의 각도를 말한다.
한편, 앞에서 설명한 렌티큘러렌즈시트(22) 대신 도 6에 도시된 것과 같은 렌티큘러렌즈시트(26)를 이용해서 투과형 스크린(25)을 형성해도 좋다. 도 6에 도 시된 것과 같이, 렌티큘러렌즈시트(26)는 그 입광면(26a) 쪽에만 수직방향으로 뻗은 어묵형 렌즈(27)를 배치해서 형성된다. 더욱이, 이 렌즈(27)의 표면에는 광흡수층(28)이 형성된다. 이와 같이 형성된 렌티큘러렌즈시트(26)는, 투영장치(M)로부터 입사되어 프레넬렌즈시트(1)에서 시트면(1c)에 대해 대략 수직으로 조정된 광을 렌즈(27)로 수평방향으로 확산시켜 수평방향으로 넓은 시야각을 가진 영상을 제공하고, 또 출광면(26b) 쪽에서 입사되는 외광을 광흡수층(28)에서 흡수해서 높은 콘트라스트의 영상을 제공하는 작용을 갖게 된다. 즉, 출광면(26b) 쪽에서 입광되는 외광(外光)은, 광흡수층(28)에 입광된 후 그 내표면에서 반사되어 광흡수층(28)을 따라 그 내부를 진행하기 때문에 그 대부분이 광흡수층(28)에 흡수되지만, 입광면(26a) 쪽에서 입광하는 광은 광흡수층(28)을 그 두께방향으로 통과하기 때문에 광흡수층(28)에는 거의 흡수되지 않게 됨으로써, 높은 콘트라스트의 영상을 제공할 수가 있게 되는 것이다.
더욱이, 프레넬렌즈시트(1)의 내부에 광확산요소를 갖추도록 하여 투과형 스크린을 형성할 수도 있다. 이 경우, 광확산요소로는 도 7에 도시된 것과 같은 프레넬렌즈시트(1) 내에 분산된 확산재(29)와, 도 8에 도시된 것과 같은 프레넬렌즈시트(1)의 출광면(1b) 쪽에서 수직방향으로 뻗은 어묵형 렌티큘러렌즈(30), 도 9에 도시된 것과 같은 프레넬렌즈시트(1)의 출광면(1b) 쪽에서 수직방향으로 뻗은 단면 사다리꼴 형상의 렌티큘러렌즈(31) 등을 생각할 수 있다. 이 경우, 도 8 또는 도 9에 도시된 것과 같이 확산재(29)와, 어묵형의 렌티큘러렌즈(3O) 또는 단면 사다리꼴 형상의 렌티큘러렌즈(31)를 병용해도 좋고, 각각 단독으로 사용해도 좋다.
(배면투과형 표시장치)
도 10은 제1실시형태에 따른 배면투과형 표시장치의 측면 단면도이다. 이 도 10에 도시된 배면투과형 표시장치(41)는 주로 외장(外裝)을 구성하는 박스체(42)와, 이 박스체(42)의 전면 위쪽에 배치되는 투과형 스크린(21)과, 박스체(42) 내에 설치되어 투과형 스크린(21)의 후방의 경사진 아래쪽에서 영상을 투영하는 투영장치(43)로 구성된다.
박스체(42)는, 예컨대 수지나 금속 등으로 형성되어 전면 위쪽에 투과형 스크린(21)을 설치하기 위한 창부(42a)를 갖추도록 형성된다. 또, 의장성(意匠性)을 높이기 위해 필요에 따라 외면에 착색 등의 장식처리가 실시된다.
투과형 스크린(21)은, 앞에서 설명한 바와 같이 형성되어 통상 애스펙트비 가 3 : 4(표준 형식)나 9 : 16(와이드 형식)과 같이 가로가 긴 장방형으로 형성된다. 그리고, 투과형 스크린(21)은 그 표면 쪽(출광면 쪽)이 박스체(42)의 외측에 오도록 박스체(42)의 창부(42a)에 장착된다.
투영장치(43)는, CRT나 LCD와 같은 광학장치와, 그에 의해 형성되는 광학상을 확대하는 투영렌즈로 이루어져, 투과형 스크린(21)에 후방으로부터 영상을 확대해서 투영하기 위한 장치이다. 투영장치(43)는, 그에 의해 투사되는 영상광(映像光)이 투과형 스크린(21)의 프레넬렌즈시트(1)의 전반사면(4)에서 시트면에 수직한 방향으로 반사시키는 각도로 투사하도록 설치된다. 바꿔 말하면, 투영장치(33)의 설치위치에서 투사되는 영상광을 프레넬렌즈시트(1)의 시트면에 수직한 방향으로 반사하도록, 상기 프레넬렌즈시트(1)의 전반사면(4)과의 이루는 각(β)이 설정된 다.
이와 같이 구성된 배면투과형 표시장치(41)는, 투영장치(43)로부터 투사되는 영상광을 급각도로 투과형 스크린(21)으로 입사시켜, 먼저 프레넬렌즈시트(1)의 굴절면(3)에서 굴절을 수반하여 투과시키고, 계속해서 전반사면(4)에서 전반사되어 시트면에 수직한 광으로 조정되며, 더욱이 렌티큘러렌즈시트(22)로 수평방향으로 확산시켜 영상광을 관찰자 쪽으로 출광하게 된다.
이때, 투영장치(43)에서 투사되는 영상광의 일부는, 프레넬렌즈시트(1)의 특히 투영장치(43)에 가까운 프리즘(2)에서 전반사면(4)에 도달하지 않고 미광으로 되지만, 본 발명의 프레넬렌즈시트(1)는 앞에서 설명한 바와 같이, 투영장치(43)에서 가장 먼 프리즘(P2)에서의 굴절면(3)과 시트면(1c)과의 이루는 각(δ)을 대략 직각(90°)으로 해서 프레넬렌즈시트(1)의 제조에 지장을 초래하지 않는 범위에서 최대로 하고 있기 때문에, 투영장치(43)에 가까운 프리즘(2)에서도 각(δ)이 커져 미광이 생기는 비율을 작아지도록 하고 있다.
즉, 도 11a 및 도 11b에 도시된 것과 같이, 굴절면(3)과 시트면(1c)과의 이루는 각(δ)의 최대가 90°로 되는 본 발명의 프레넬렌즈시트(1)의 프리즘(2)에 있어서, 미광으로 되는 비율(도 11a)은 굴절면(3)과 시트면(1c)과의 이루는 각(δ)의 최대가 90°로 되지 않는 종래의 프레넬렌즈시트(1)의 프리즘(2)에서의 미광으로 되는 비율(도 11b)보다 적어진다. 이는 본 발명의 경우, 투영장치(M)로부터 가장 먼 프리즘(P2)에서의 각(δ)이 90°로 되고, 투영장치(M)에 가까운 프리즘(P)에서도 각(δ)이 비교적 커지기 때문이다. 그 때문에, 투과효율이 높은 프레넬렌즈시 트(1)가 얻어지고, 나아가 높은 콘트라스트의 화상을 제공할 수 있는 배면투과형 투영장치(41)로 된다.
한편, 이상에서는 도 5에 도시된 투과형 스크린(21)을 이용하는 경우에 대해 설명하였으나, 그에 한정되지 않고 예컨대 도 6∼도 9에 도시된 어느 한 가지의 투과형 스크린을 이용해도 좋다.
[제2실시형태]
제2실시형태는, 투영장치로부터 먼 위치에 있는 프리즘에서의 출광방향을 시트면에 수직한 방향으로부터 투영장치 쪽으로 약간 기울어진 방향으로 되도록 형성한 프레넬렌즈시트를 이용하는 실시형태이다.
이 출광방향을 투영장치 쪽으로 약간 기울어진 방향으로 되도록 형성한 점을 제외하고는, 제1실시형태에 따른 프레넬렌즈시트와 마찬가지의 구성 및 작용·효과를 갖고, 또 당해 프레넬렌즈시트의 제조방법과 당해 프레넬렌즈시트를 이용해서 투과형 스크린 및 배면투과형 투영장치를 형성하는 것도 제1실시형태와 마찬가지이다. 따라서, 제2실시형태에 따른 프레넬렌즈시트의 구성에 대해서만 설명한다.
(프레넬렌즈시트)
도 12a 및 도 12b는 제2실시형태에 따른 프레넬렌즈시트의 두께방향 단면도이다. 한편, 이들 도 12a 및 도 12b에서, 제1실시형태에 따른 도 1에 도시된 프레넬렌즈시트(l)와 동일한 구성을 가진 부분에 대해서는 동일한 부호를 쓰고서 당해 부분에 관한 설명은 생략한다.
도 12a 및 도 12b에 도시된 것과 같이, 프레넬렌즈시트(51)는 입광면(51a)과 출광면(51b)을 갖고서, 적어도 투영장치(M)로부터 가장 먼 프리즘(P2)에서의 전반사면(4)과 시트면(51c)과의 이루는 각(β)이, 전반사면(4)에서 반사되어 출광되는 광의 출광방향이 시트면(51c)에 수직한 방향으로부터 약간(각도 γ) 투영장치(M) 쪽으로 기울어진 방향으로 되도록 설정된다. 이와 같이, 반사방향을 투영장치 쪽으로 기울어진 방향으로 되도록 하면, 반사방향이 수직한 방향인 경우에 비해 각(β)이 커지고, 따라서 굴절면(3)과 전반사면(4)과의 이루는 각(α)을 작게 할 수 있게 된다. 이 각(α)을 작게 할 수가 있다면, 미광이 생기는 비율을 감소시킬 수가 있게 된다. 한편, 프리즘(P2)에서의 굴절면(3)과 시트면(51c)과의 이루는 각(δ)은 90°로 되어 있다.
한편, 투영장치(M)로부터 가장 먼 프리즘(P2)에서만 반사방향을 투영장치 쪽으로 기울어지게 해도 좋지만, 바람직하게는 투영장치로부터 가장 먼 위치에서 일정한 거리, 예컨대 600mm 정도의 범위에 있는 프리즘(2)에 대해 반사방향을 투영장치 쪽으로 기울어지도록 각(β)을 설정하는 것이 좋다. 이와 같이 설정하면, 이 영역의 프리즘(2)의 이루는 각(δ)을 90°이하로 되도록 하는 것이 쉬워지게 된다. 프리즘(P)에서 광의 출광방향은 시트면(51c)에 수직한 방향을 향하도록 되어 있다.
[제3실시형태]
제3실시형태는, 제1실시형태에 따른 프레넬렌즈시트의 표면에 코팅층을 형성 하고, 다시 프레넬렌즈시트 내에 확산재를 분산시켜 형성한 프레넬렌즈시트를 쓰도록 된 실시형태이다.
코팅층을 형성한 것과 확산재를 분산시킨 것을 제외하고는 제1실시형태에 따 른 프레넬렌즈시트와 마찬가지의 구성 및 작용·효과를 갖고, 또 당해 프레넬렌즈시트의 제조방법, 당해 프레넬렌즈시트를 이용해서 투과형 스크린 및 배면투과형 투영장치를 형성하는 것도 제1실시형태와 마찬가지로 되어 있다. 따라서, 제3실시형태에 따른 프레넬렌즈시트의 구성에 대해서만 설명한다.
(프레넬렌즈시트)
도 13은 제3실시형태에 따른 프레넬렌즈시트의 두께방향 단면도이다. 한편, 도 13에서 제1실시형태에 따른 도 1에 도시된 프레넬렌즈시트(1)와 동일한 구성을 가진 부분에 대해서는, 동일한 부호를 쓰고서 그 부분에 관한 설명은 생략한다.
도 13에 도시된 것과 같이, 프레넬렌즈시트(61)는 입광면(61a)과 출광면(61b)을 갖고서, 그 입광면(61a) 쪽의 표면에 코팅층(62)이 형성되어 있다. 이 코팅층(62)은 프리즘(2)을 형성하는 재료보다 굴절율이 작은 실질적으로 투명한 재료로 형성된다. 이와 같이 형성된 코팅층(62)은 투영장치(M)로부터 입사되는 영상광의 반사를 감소시킨다. 코팅층(62)을 형성하는 수지로는, 예컨대 불소계 수지, 실리콘계 수지 등이 쓰여진다.
더욱이, 프레넬렌즈시트(61)는 광확산요소로서의 확산재(63)를 분산시킨 확산층(64)을 갖추도록 되어 있다. 이 확산층(64)은 굴절면(3)에서 굴절된 후에 전반사면(4)에 도달하지 않는 광(미광; Y)에 의해 생기게 되는 2중상을 방지한다. 즉, 종래에는 예컨대 미광(Y)이 굴절면(3)에서 굴절된 후에 출광면(61b)에서 반사되어 다시 굴절면(3) 및 전반사면(4)에 이르고, 그 후 굴절면(3) 및 전반사면(4)에서 굴절 또는 반사되어 출광면(61b)으로부터 출광되어 2중상의 문제를 일으켰다. 본 발명에 의하면, 앞에서 설명한 바와 같이 확산재(63)를 분산시킨 확산층(64)을 갖춤으로써, 미광(Y)이 굴절면(3) 및 전반사면(4)과 출광면과의 사이를 왔다갔다하는 사이에 확산층(64) 중의 확산재(63)에 의해 확산되어, 최종적으로 출광면에서 출광되는 미광(Y)의 강도를 약하게 할 수 있기 때문에, 앞에서 설명한 2중상의 문제를 경감시킬 수 있게 된다. 이 확산재(63)는, 예컨대 아크릴, 스티렌, 멜라민과 같은 유기계 재료, 또는 유리계, 산화티탄, 피복운모, Zn과 같은 무기계 재료로 형성된다. 또, 확산반치각이 10°이하, 바람직하게는 5°이하, 보다 바람직하게는 2°정도로 되도록 확산재(63)의 분산량을 조정한다.
한편, 확산층(64) 대신, 도 14에 도시된 것과 같이 출광면(61b)에다 광확산요소로서의 수평 렌티큘러렌즈(65)를 배치해도 좋다. 이 경우, 미광(Y)이 출광면(61b)에서 반사 또는 굴절할 때 수평 렌티큘러렌즈(65)에 의해 확산되기 때문에, 최종적으로 출광면에서 출광되는 미광(Y)의 강도를 약하게 할 수가 있어 2중상의 문제를 경감시킬 수 있다.
또, 확산층(64) 대신, 도 15에 도시된 것과 같이 광흡수요소로서의 광흡수판(광흡수층; 66)을 출광면(61b)에 대해 수직으로 되도록 배치해도 좋다. 이 경우, 정규광(미광 이외의 입사광; X)은 출광면과 수직방향으로 진행하기 때문에 광흡수판(66)으로 입사되는 일은 없으나, 미광(Y)은 출광면(61b)에 대해 기울어진 방향으로 진행하여 광흡수판(66)에 입사되어 흡수되기 때문에, 출광면(61b)에서 출광되는 미광(Y)의 양을 감소시킬 수가 있어 2중상의 문제를 해결할 수 있게 된다. 이 광흡수판(66)은 카본블랙과 같은 광흡수성 재료만으로 형성해도 좋고, 또 표면에 카 본블랙과 같은 광흡수성 재료를 도포한 판재로 형성해도 좋다.
더욱이, 확산층(64) 대신, 프레넬렌즈시트(61)를 구성하는 재료에다 광흡수요소로서의 착색성분을 첨가해도 좋다. 이 경우, 앞에서 설명한 바와 같이 미광(Y)은 정규광(X)에 비해 프레넬렌즈시트 내의 진행거리가 길기 때문에, 상기 착색성분에 의해 흡수되는 비율이 커서 2중상의 발생을 줄일 수 있게 된다. 착색성분으로는 흑색안료 등을 생각할 수 있다. 한편, 착색성분은 정규광도 흡수하기 때문에, 그 흡수율이 50% 이하로 되도록 착색성분을 조정하는 것이 바람직하다
실시예
다음에는, 본 발명의 실시예와 비교예를 비교함으로써 본 발명에 대해 설명하기로 한다.
다음의 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에 나타내어진 프레넬렌즈시트를 성형하고서 그 성형성을 평가하였다. 또, 이들 프레넬렌즈시트를 직립(直立)하도록 배치하고서, 그 하단에서 200mm를 내린 높이에 배치되면서 그 이면에서 285mm 떨어진 위치에 배치된 투영장치로부터 광을 투사하여, 투영장치에 가장 가까운 위치에 있는 프리즘(이하, 본 실시예에서는 가장 안쪽 프리즘이라 함)에서의 투과효율(입사광량에 대한 전반사면에서 반사되어 당해 시트로부터 투과되는 광량의 비율)을 평가하였다.
구체적으로는 투과효율을 다음과 같이 해서 구하였다.
① 프레넬렌즈시트에 대해 레이저광을 소정의 각도로 입사시킨다.
② 레이저광의 입사광량(파워; A)을 광량계로 측정한다.
③ 소정의 각도로 출광하는 레이저광의 광량(파워; B)을 광량계로 측정한다.
④ B/A에 의해 투과효율을 구한다.
(실시예 1)
프레넬렌즈시트의 크기는 세로 762mm, 가로 1016mm(50인치, 애스펙트비 3 : 4)로 하고, 이를 형성하는 수지의 굴절률은 1.55로 하였다. 전반사면에서의 반사방향이 시트면에 대해 수직한 방향으로 되도록 전반사면과 시트면과의 이루는 각(β)을 설정하였다. 프리즘의 피치(서로 이웃하는 프리즘의 산 사이의 거리)는 O.11mm로 하고, 투영장치로부터 가장 먼 프리즘(이하 본 실시형태에서 가장 바깥 프리즘이라 함)에서의 굴절면과 시트면과의 이루는 각(δ)을 90°로 설정하였다.
(실시예 2)
프레넬렌즈시트의 크기는 세로 762mm, 가로 1016mm로 하고, 이를 형성하는 수지의 굴절률은 1.55로 하였다. 가장 바깥쪽 프리즘에서의 전반사면에서의 반사방향이 시트면에 대해 수직으로부터 5°하향방향으로 되도록, 게다가 투영장치에 가까운 프리즘일수록 반사방향의 하향각도가 서서히 작아지도록 하여, 가장 바깥쪽 프리즘으로부터 588mm 투영장치에 접근한 위치에 있는 프리즘에 의해 반사방향의 하향각도를 0°로 하였다. 그 이후(투영장치에 가까운 쪽)의 프리즘에 대해서는, 모두 반사방향의 하향각도가 O°로 되도록, 전반사면과 시트면과의 이루는 각(β)을 설정하였다. 프리즘의 피치(서로 이웃하는 프리즘의 산 사이의 거리)는 O.11mm로 하고, 가장 바깥 프리즘에서의 굴절면과 시트면과의 이루는 각(δ)을 90°로 설정하였다.
(비교예 1)
프레넬렌즈시트의 크기는 세로 762mm, 가로 1016mm(50인치, 애스펙트비 3 : 4)로 하고, 이를 형성하는 수지의 굴절률은 1.55로 하였다. 전반사면에서의 반사방향이 시트면에 대해 수직한 방향으로 되도록 전반사면과 시트면과의 이루는 각(δ)을 설정하였다. 프리즘의 피치(서로 이웃하는 프리즘의 산 사이의 거리)는 O.11mm로 하고, 가장 바깥쪽 프리즘에서의 굴절면과 시트면과의 이루는 각(δ)을 61.6°로 설정하였다.
(비교예 2)
프레넬렌즈시트의 크기는 세로 762mm, 가로 1016mm(50인치, 애스펙트비 3 : 4)로 하고, 이를 형성하는 수지의 굴절률은 1.55로 하였다. 전반사면에서의 반사방향이 시트면에 대해 수직한 방향으로 되도록 전반사면과 시트면과의 이루는 각(β)을 설정하였다. 프리즘의 피치(서로 이웃하는 프리즘의 산 사이의 거리)는 0.086mm로 하고, 가장 안쪽 프리즘에서의 굴절면과 시트면과의 이루는 각(δ)을 10O.3°로 설정하였다.
(평가결과)
실시예 1에서는, 모든 프리즘에서 굴절면의 이루는 각(δ)과 전반사면의 이루는 각(β)이 모두 90°이하로 되었기 때문에, 성형시에 프레넬렌즈시트를 금형에서 떼어낼 때에 쉽게 떼어낼 수가 있어 성형성이 양호하였다. 또, 가장 안쪽 프리즘에서의 투과효율은 64.8%로 되어, 종래의 성형성을 중시한 프레넬렌즈시트(예컨대, 비교예 1)에서의 투과효율에 비해 상당히 양호하였다.
실시예 2에서는, 모든 프리즘에서 굴절면의 이루는 각(δ)과 전반사면의 이루는 각(β)이 모두 90°이하로 되었기 때문에, 성형시에 프레넬렌즈시트를 금형에서 떼어낼 때에 쉽게 떼어낼 수가 있어 성형성이 양호하였다. 또, 가장 안쪽 프리즘에서의 투과효율은 63.2%로 되어, 실시예 1보다도 약 4%가 향상되어 더욱 양호한 값으로 되었다.
비교예 1에서는, 모든 프리즘에서 굴절면의 이루는 각(δ)과 전반사면의 이루는 각이 모두 90°이하로 되었기 때문에, 성형시에 프레넬렌즈시트를 금형에서 떼어낼 때에 쉽게 떼어낼 수가 있어 성형성이 양호하였다. 그러나, 가장 안쪽 프리즘에서의 투과효율은 44.9%로 되어, 투과효율이 50%를 크게 밑돌아 불량으로 되었다.
비교예 2에서는, 가장 바깥쪽 프리즘에서 굴절면의 이루는 각(δ)이 10O.3°로 되어, 성형시에 프레넬렌즈시트를 금형에서 떼어내는 것이 상당히 곤란하게 되고, 게다가 떼어낸 후의 프레넬렌즈시트의 프리즘에는 결함이 생겼다. 한편, 가장 안쪽 프리즘에서의 투과효율은 71.3%로 되어 양호하였다.
이상과 같이, 실시예 1 및 실시예 2의 프레넬렌즈시트는 성형성과 투과효율을 모두 양호한 레벨로 할 수가 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 프레넬렌즈시트는 상기와 같이 구성되어 있기 때문에, 그 성형성을 확보하면서도, 미광이 생기는 비율이 작아 투과효율을 높게 유지할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. 또, 이 프레넬렌즈시트를 써서 투과 형 스크린을 형성하고, 더욱이 배면투과형 표시장치를 형성하였기 때문에, 이들을 제조하기가 쉬우면서도 투과효율이 높은 투과형 스크린, 또는 박형으로서 높은 콘트라스트 영상을 제공할 수 있는 배면투과형 표시장치로 할 수가 있게 된다.

Claims (12)

  1. 입광면과 출광면을 갖고서, 광원으로부터 투사되는 광을 입광면에서 입광시키고 출광면에서 출광시키는 전반사형 프레넬렌즈시트에 있어서,
    입광면에 설치되어, 굴절면과 전반사면을 가진 복수의 프리즘을 갖추고서, 광원으로부터의 광을 굴절면에서 굴절시킨 후 전반사면에서 전반사시키고,
    각 프리즘에서의 굴절면과 전반사면과의 이루는 각이 동일하게 되어 있으며,
    광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘의 굴절면과 시트면과의 이루는 각이 직각으로 되어 있고, 적어도 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘에서, 전반사면에서 반사되는 광이 시트면에 수직한 방향으로부터 광원 쪽으로 경사진 방향으로 반사하도록, 전반사면과 시트면과의 이루는 각이 설정되는 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 입광면의 표면에 저굴절률 재료로 이루어진 저굴절률층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트.
  4. 제1항에 있어서, 당해 프레넬렌즈시트가 광을 확산하는 광확산요소 또는 광을 흡수하는 광흡수요소 중 적어도 어느 한쪽을 더 갖춘 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광확산요소가, 확산반치각이 10°이하로 되도록 분산시킨 확산재로 이루어진 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트.
  6. 제4항에 있어서, 상기 광확산요소가, 확산반치각이 10°이하로 되도록 출광면에 형성된 수평 렌티큘러렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트.
  7. 제4항에 있어서, 상기 광흡수요소가, 광흡수율이 50% 이하로 되도록 첨가된 착색성분으로 이루어진 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트.
  8. 제4항에 있어서, 상기 광흡수요소가, 시트면에 대해 수직으로 배치된 광흡수층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트.
  9. 입광면과 출광면을 갖고서, 광원으로부터 투사되는 광을 입광면에서 입광시키고 출광면으로부터 출광시키는 전반사형 프레넬렌즈시트에 있어서, 입광면에 설치되어 굴절면과 전반사면을 가진 복수의 프리즘을 갖추고서 광원으로부터의 광을 굴절면에서 굴절시킨 후 전반사면에서 전반사시키며, 각 프리즘에서의 굴절면과 전반사면과의 이루는 각이 동일하게 되어 있고, 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘의 굴절면과 시트면과의 이루는 각이 직각으로 되어 있으며, 적어도 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘에서, 전반사면에서 반사되는 광이 시트면에 수직한 방향으로부터 광원 쪽으로 경사진 방향으로 반사하도록, 전반사면과 시트면과의 이루는 각이 설정되는 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트로 이루어지되,
    이 프레넬렌즈시트 중에 광을 확산하는 광확산요소를 일체로 설치한 것을 특징으로 하는 투과형 스크린.
  10. 입광면과 출광면을 갖고서, 광원으로부터 투사되는 광을 입광면에서 입광시키고 출광면에서 출광시키는 전반사형 프레넬렌즈시트에 있어서, 입광면에 설치되어 굴절면과 전반사면을 가진 복수의 프리즘을 갖추고서 광원으로부터의 광을 굴절면에서 굴절시킨 후 전반사면에서 전반사시키며, 각 프리즘에서의 굴절면과 전반사면과의 이루는 각이 동일하게 되어 있고, 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘의 굴절면과 시트면과의 이루는 각이 직각으로 되어 있으며, 적어도 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘에서, 전반사면에서 반사되는 광이 시트면에 수직한 방향으로부터 광원 쪽으로 경사진 방향으로 반사하도록, 전반사면과 시트면과의 이루는 각이 설정되는 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트와,
    이 프레넬렌즈시트의 출광면 쪽에 프레넬렌즈시트와 별체로 설치되어 광을 확산하는 광확산시트를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 투과형 스크린.
  11. 외장을 형성하는 박스체와,
    이 박스체의 전면에 설치된 창부에 장착되고, 입광면과 출광면을 갖고서 광원으로부터 투사되는 광을 입광면에서 입광시키고 출광면에서 출광시키는 전반사형 프레넬렌즈시트에 있어서, 입광면에 설치되어 굴절면과 전반사면을 가진 복수의 프리즘을 갖추고서 광원으로부터의 광을 굴절면에서 굴절시킨 후 전반사면에서 전반사시키며, 각 프리즘에서의 굴절면과 전반사면과의 이루는 각이 동일하게 되어 있고, 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘의 굴절면과 시트면과의 이루는 각이 직각으로 되어 있으며, 적어도 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘에서, 전반사면에서 반사되는 광이 시트면에 수직한 방향으로부터 광원 쪽으로 경사진 방향으로 반사하도록, 전반사면과 시트면과의 이루는 각이 설정되는 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트로 이루어지되, 이 프레넬렌즈시트 중에 광을 확산하는 광확산요소를 일체로 설치한 것을 특징으로 하는 투과형 스크린과,
    상기 박스체의 내부에 배치되어, 투과형 스크린의 배면으로부터 급각도로 영상광을 투사하는 투영장치를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 배면투과형 표시장치.
  12. 외장을 형성하는 박스체와,
    이 박스체의 전면에 설치된 창부에 장착되고, 입광면과 출광면을 갖고서 광원으로부터 투사되는 광을 입광면에서 입광시키고 출광면에서 출광시키는 전반사형 프레넬렌즈시트에 있어서, 입광면에 설치되어 굴절면과 전반사면을 가진 복수의 프리즘을 갖추고서 광원으로부터의 광을 굴절면에서 굴절시킨 후 전반사면에서 전반사시키며, 각 프리즘에서의 굴절면과 전반사면과의 이루는 각이 동일하게 되어 있고, 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘의 굴절면과 시트면과의 이루는 각이 직각으로 되어 있으며, 적어도 광원으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 프리즘에서, 전반사면에서 반사되는 광이 시트면에 수직한 방향으로부터 광원 쪽으로 경사진 방향으로 반사하도록, 전반사면과 시트면과의 이루는 각이 설정되는 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트와, 이 프레넬렌즈시트의 출광면 쪽에 설치되어 광을 확산하는 광확산요소를 갖추도록 된 것을 특징으로 하는 투과형 스크린과,
    상기 박스체의 내부에 배치되어 투과형 스크린의 배면으로부터 급각도로 영상광을 투사하는 투영장치를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 배면투과형 표시장치.
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