KR100742321B1

KR100742321B1 - 프레넬 렌즈시트의 설치구조 및 배면투사형 표시장치

Info

Publication number: KR100742321B1
Application number: KR1020047020609A
Authority: KR
Inventors: 히로시 세키구치; 마사히로 고토
Original assignee: 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2007-07-24
Also published as: JP2004286997A; US7245427B2; CN100504593C; CN1701274A; KR20050035193A; JP4014526B2; US20050237610A1; WO2004083956A1

Abstract

본 발명의 목적은 제조시에 금형으로부터 이형하기 쉬운 박형의 프레넬 렌즈시트를 배면투사형 표시장치에 평면성이 우수하게 유지할 수 있는 프레넬 렌즈시트의 설치구조 및 그 설치구조를 갖춘 배면투사형 표시장치를 제공하는 것이다. 상기 목적을 달성하기 위해, 입사면과 해당 입사면으로부터 입사하는 광의 일부 또는 전부를 전반사하여 원하는 방향으로 편향하는 전반사면으로부터 이루어지는 삼각형의 프리즘이 입사광측에 배열된 두께 3 mm 이하의 프레넬 렌즈시트(1)의 설치구조에서, 프레넬 렌즈시트(1)의 상변(11)에 장착된 매닮부재(12)와 해당 매닮부재(12)를 지지하는 지지부재(13)을 갖추도록 구성했다. 이 때, 프레넬 렌즈시트(1)에 장력부가부재(21)가 장착되어 있는 것이 바람직하다.

Description

프레넬 렌즈시트의 설치구조 및 배면투사형 표시장치{INSTALLATION STRUCTURE FOR FRESNEL LENS SHEET AND REAR-PROJECTION DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 박형(薄型)의 프레넬 렌즈시트의 설치구조 및 배면투사형 표시장치에 관한 것으로, 특히 박형의 프레넬 렌즈시트가 평면성이 좋은 상태에서 설치되는 프레넬 렌즈시트의 설치구조 및 그 설치구조를 갖는 배면투사형 표시장치에 관한 것이다.

도 24는 영상광(102)을 스크린(103)에 대해 경사 방향으로부터 투사하는 배면투사형 표시장치(101)의 일례를 나타내는 구성도이다. 배면투사형 표시장치(101)에 이용되는 프레넬 렌즈시트(111)로서, 도 26에 나타낸 바와 같은 전반사 타입의 프레넬 렌즈요소(112)가 입광면측에 형성된 프레넬 렌즈시트(111)의 사용이 제안되어 있다(일본국 특허공개공보 소61－208041호 참조). 이 프레넬 렌즈시트(111)의 입사광측에는, 입사면(113)과 그 입사면(113)으로부터 입사하는 광(102)의 일부 또는 전부를 전반사해 원하는 방향으로 편향하는 전반사면(114)으로부터 이루어지는 삼각형의 프리즘(112)이 형성되어 있다.

이러한 전반사 프레넬 렌즈시트는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 프레넬 렌즈시트 형성용의 평판모양의 금형(7)에 성형수지를 도포·경화시킨 후, 그 금형(7)으로 부터 프레넬 렌즈시트(1)를 이형하는 것으로써 제조된다. 그렇지만, 전반사 프레넬 렌즈시트(1)의 제조에 있어서는, 프레넬 렌즈요소(2)와 금형(7)이 서로 맞물리고 있으므로, 프레넬 렌즈시트(1)의 두께가 두꺼운 경우에는, 시트의 유연성이 저하해 지극히 이형하기 어려운 상황이 된다고 하는 문제가 있었다. 그 때문에, 프레넬 렌즈시트(1)의 두께를 3mm 이하로 하여, 프레넬 렌즈시트 제조시 금형(7)으로부터의 이형작업의 효율화를 도모하였다.

그런데, 이러한 박형의 프레넬 렌즈시트를 가지는 투과형 스크린(103)의 중심에 대해 비스듬하게 영상광(102)를 입사시키는 박형의 배면투사형 표시장치(101;도 24 참조)에서, 예컨대 프레넬 렌즈시트에 굴곡이 생겨 투과형 스크린(103)에 구부러짐이나 휨이 생기는 경우에는, 도 25에 나타낸 바와 같이, 프레넬 스크린의 위치가 광원(108)의 방향(즉, 시트의 두께 방향)으로 가까워지거나 멀어지거나 하게 된다. 그 때문에, 도 25에 나타낸 바와 같이, 특히 프레넬 렌즈시트(111)의 중앙 부근에서는, 표시되는 영상의 높이 방향의 위치가 변화하게 된다. 한편, 프레넬 렌즈시트(111)의 주변부는 테두리부재에 의해 유지되고 있으므로, 그 주변부에서는 프레넬 렌즈의 위치가 그다지 변화하지 않고, 표시되는 영상의 높이 방향의 위치는 거의 변화하지 않는다. 따라서, 예컨대 프레넬 렌즈시트에 굴곡이 생겼을 경우, 그 중심부의 프레넬 렌즈의 위치는 시트의 두께 방향으로 변화하지만, 주변부의 프레넬 렌즈의 위치는 그다지 변화하지 않기 때문에, 투과형 스크린에 표시되는 영상에 왜곡이 생긴다. 예컨대, 수평인 직선을 투과형 스크린상에 표시했을 경우, 수평 방 향으로 그 직선이 구부러져 보이는 경우가 있다.

특히, 상술한 바와 같은 금형으로부터의 이형작업의 효율화를 목적으로 한 박형의 프레넬 렌즈시트를 가지는 배면투사형 표시장치에 있어서는, 굴곡이 생기기 쉬워 영상에 왜곡이 생기고 쉽다고 하는 문제가 있다. 또한, 일본국 특허공개공보 평4-249235호와 평4-256941호는 종래의 투과형 스크린의 설치구조의 일례를 나타낸 것이지만, 상술한 전반사 프레넬 스크린를 갖춘 박형 프레넬 렌즈시트에 적용된 것은 아니다.

본 발명의 목적은, 제조시에 금형으로부터 이형하기 쉬운 박형의 프레넬 렌즈시트를 배면투사형 표시장치에 평면성이 우수하게 유지할 수 있는 프레넬 렌즈시트의 설치구조 및 그 설치구조를 갖춘 배면투사형 표시장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 프레넬 렌즈시트의 설치구조는, 입사면과 이 입사면으로부터 입사하는 광의 일부 또는 전부를 전반사해 원하는 방향으로 편향하는 전반사면으로 이루어지는 삼각형의 프리즘이 입사광측에 배열된 두께 3 mm 이하의 프레넬 렌즈시트의 설치구조에 있어서, 상기 프레넬 렌즈시트의 상변에 장착된 매닮부재와, 상기 매닮부재를 지지하는 지지부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 프레넬 렌즈시트의 상변에 장착된 매닮부재와 그 매닮부재를 지지하는 지지부재에 의해 장착된 두께 3 mm 이하의 박형의 프레넬 렌즈시트는, 굴곡이 발생하기 어렵고 평면성이 확보되므로, 비추어지는 영상에 왜곡이 생기기 어렵다.

본 발명의 프레넬 렌즈시트의 설치구조에 있어서, 상기 프레넬 렌즈시트의 적어도 하변에 장력부가부재가 장착되어 있는 것이 바람직하다. 이 때, (i) 상기 장력부가부재가 탄성체에 의해 하방 또는 횡방향으로 인장되는 것이 바람직하고, 또 (ii) 상기 장력부가부재에 상기 프레넬 렌즈시트의 출광면측에 인접하는 강체시트가 재치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 프레넬 렌즈시트에 장착된 장력부가부재에 의해, 프레넬 렌즈시트가 하방 또는 횡방향으로 늘어지므로, 두께 3 mm 이하의 박형 프레넬 렌즈시트의 평면성을 확보할 수가 있다.

특히 후자 (ii)의 경우에, 상기 프레넬 렌즈시트의 상변의 좌우 단부에서의 매닮부재의 하면과 해당 좌우 단부에서의 매닮부재에 접하는 지지부재의 상면과의 접촉면이, 프레넬 렌즈시트의 중앙측의 좌표 위치보다 단부측의 좌표 위치가 정면에서 볼 때 낮아지도록 경사져 있고, 상기 프레넬 렌즈시트의 하변의 좌우 단부에 서의 장력부가부재의 상면과 좌우 단부에서의 장력부가부재에 재치되는 강체시트의 하면과의 접촉면이, 프레넬 렌즈시트의 중앙측의 좌표 위치보다 단부측의 좌표 위치가 정면에서 볼 때 높아지도록 경사져 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 프레넬 렌즈시트의 상하 방향과 좌우 방향으로 외부로 향하는 힘을 작용시킬 수가 있다.

또, 상기 강체시트가 렌티큘러 렌즈시트인 것이 바람직하다.

본 발명의 프레넬 렌즈시트의 설치구조에 있어서, (a) 상기 프레넬 렌즈시트의 출광면에 광을 확산하는 렌티큘러렌즈가 형성되어 있는 것, (b) 상기 프레넬 렌 즈시트가 광을 확산시키는 확산제를 함유하고 있는 것, (c) 프레넬 렌즈시트가 광을 흡수하도록 착색되어 있는 것, (d) 프레넬 렌즈시트가 광흡수층을 가지고 있는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 프레넬 렌즈시트의 설치구조에 있어서, 프레넬 렌즈시트의 한 면 또는 양면에, 반사율을 저하시키는 저반사층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 배면투사형 표시장치는, 상술한 프레넬 렌즈시트의 설치구조를 갖춘 투과형 스크린이 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 프레넬 렌즈시트의 설치구조가 적용된 경사 투사 광학계의 프레넬 렌즈시트의 일례를 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1에 나타낸 것 같은 큰 입사각에 적합한 프레넬 렌즈시트의 일례를 나타낸 도면이다.

도 3은 프레넬 렌즈 형성시트를 금형으로부터 박리하는 공정의 설명도이다.

도 4는 수평인 직선을 스크린상에 비추었을 때에 생기는 곡선을 설명하는 개략도이다.

도 5는 프레넬 렌즈시트의 굴곡에 대해 설명하는 개략도이다.

도 6은 본 발명에 따른 설치구조의 일례를 나타낸 도면이다.

도 7은 도 6에 나타낸 설치구조에서 시트의 상변, 하변 및 좌우변의 주변부를 테두리로 유지하는 모양을 나타낸 것이다.

도 8은 프레넬 렌즈시트의 관찰자 측에 렌티큘러 렌즈시트를 인접시킨 형태 의 일례를 나타낸 수직 단면도이다.

도 9는 프레넬 렌즈시트와 렌티큘러 렌즈시트를 지지부재로부터 매단 모양의 일례를 나타내는 수직 단면도이다.

도 10은 프레넬 렌즈시트의 하변에 장력부가부재를 장착한 모양의 일례를 나타내는 사시도이다.

도 11은 프레넬 렌즈시트의 하변에 접착되는 장력부가부재 및 그 장착 모양의 각종의 예를 나타낸 도면이다.

도 12는 탄성체를 이용하지 않는 설치구조의 모양의 예를 나타낸 도면이다.

도 13은 프레넬 렌즈시트의 상하 방향에 부가해 좌우 방향으로도 장력을 부가한 모양을 나타내고 있다.

도 14는 프레넬 렌즈시트의 좌우 방향으로 장력을 부가한 모양을 나타낸 도면이다.

도 15는 프레넬 렌즈시트의 하변에 접착부재를 접착하고, 그 접착부재상에 렌티큘러 렌즈시트를 탑재한 모양을 나타낸 도면이다.

도 16은 프레넬 렌즈시트의 상하 방향 및 좌우 방향으로 장력을 부가할 수가 있는 설치구조의 일례를 나타낸 도면이다.

도 17은 도 16에 나타낸 경사를 설치한 효과의 설명도이다.

도 18은 프레넬 렌즈시트에서의 미광을 설명하는 광선 추적도이다.

도 19는 프레넬 렌즈시트가 광을 확산시키는 확산제를 함유하고 있는 일례를 나타낸 단면 구성도이다.

도 20은 프레넬 렌즈시트가 광흡수층을 가지고 있는 일례를 나타낸 단면도이다.

도 21은 원호모양의 수직 렌티큘러 렌즈를 프레넬 렌즈시트의 출광면에 형성한 예를 나타낸 도면이다.

도 22는 사다리꼴 모양의 수직 렌티큘러 렌즈를 출광면에 형성한 예를 나타낸 도면이다.

도 23은 본 발명의 투과형 스크린의 일례를 나타낸 구성도이다.

도 24는 박형의 배면투사형 표시장치의 구성을 나타낸 개략도이다.

도 25는 박형의 배면투사형 표시장치에서 프레넬 렌즈의 위치가 변화하는 것에 의한 영상 위치의 변화를 설명하는 개략도이다.

도 26은 전반사 프레넬 렌즈 형태의 일례를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명에 의한 프레넬 렌즈시트의 설치구조 및 배면투사형 표시장치에 관해 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

(박형의 프레넬 렌즈시트)

먼저, 본 발명의 설치구조에 적용되는 박형의 프레넬 렌즈시트에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 프레넬 렌즈시트의 설치구조가 적용된 경사 투사 광학계의 프레넬 렌즈시트의 일례를 나타낸다. 이 프레넬 렌즈시트(1)에서는 프레넬 중심이 시트내에 존재하지 않기 때문에, 입사광은 프레넬 렌즈시트(1)의 어느 위치에 대해 서도 어떤 각도(최대로 70°정도 이상)를 가지고 입사한다.

도 2는 도 1에 나타낸 바와 같은 큰 입사각에 적합한 프레넬 렌즈시트(1)의 일례를 나타낸 단면도이며, 입사면(3)과 그 입사면(3)으로부터 입사하는 광(5)의 일부 또는 전부를 전반사해 원하는 방향으로 편향하는 전반사면(4)으로부터 이루어지는 삼각형의 프리즘(2)이 입사광측에 배열된 프레넬 렌즈시트(1)이다.

이 프레넬 렌즈시트(1)에서는, 프레넬 렌즈시트(1)상의 위치에 따라 입사광(5)의 입사각이 다르므로, 프리즘(2)을 구성하는 각 각도 a, b, c는, 입사광(5)의 입사각에 따라 임의로 변화시킬 필요가 있다. 예컨대, 프리즘(2)의 선단각 a를 일정하게 해 전반사면(4)의 각도 b(즉 굴절면의 각도 c)를 변화시켜도 괜찮고, 각도 a, b, c를 전부 변화시켜도 괜찮다. 또한, 입사광(5) 중 프레넬 렌즈시트(1)가 거의 수직 방향으로 출광하는 광의 비율(즉 출광효율)이 좋은 프레넬 렌즈시트(1)로 하기 위해서는, 프리즘(2)의 선단각 a가 40°정도인 것이 바람직하다. 또, 프리즘(2)의 폭(프레넬 렌즈시트(1)의 피치의 것)은, 화면상에서 프리즘(2)이 다수 늘어서고 있는 것이 관찰자에게 시인되지 않도록, 1 mm 정도 이하인 것이 바람직하고, 0.1 mm 정도인 것이 보다 바람직하다. 이러한 프레넬 렌즈시트(1)를 갖추는 배면투사 표시장치의 화면 사이즈는, 통상 40 인치 이상 200 인치 이하이며, 50 인치 이상 70 인치 이하의 것이 많다.

도 3에 나타낸 바와 같이 프레넬 렌즈시트(1)는, 프레넬 렌즈의 역형상을 가지는 금형(7)을 이용해 프레넬 렌즈시트 성형용 수지를 프레스 성형, 사출 성형, UV 성형법 또는 캐스팅 성형등에 의해 성형하고, 그 금형(7)으로부터 이형하는 것 으로써 제조되지만, 상기의 프레넬 렌즈시트(1)는 프리즘(2)의 선단각 a가 40°정도(예컨대, 36°~44°)로 되어 예각이므로, 금형(7)으로부터의 이형성이 종래부터 큰 문제가 되고 있었다. 거기서, 금형(7)으로부터의 이형성을 양호하게 하여 제조효율을 향상시킨다고 하는 관점으로부터, 프레넬 렌즈시트(1)의 두께 T를 3mm이하, 구체적으로는 0.2~3mm의 것으로 함으로써, 프레넬 스크린의 전사형상(역형상)이 형성되어 있는 금형(7)으로부터, 얇고 유연한 프레넬 렌즈시트(1)를 용이하게 이형할 수가 있어 프레넬 렌즈시트(1) 제조의 효율화가 달성된다. 이러한 박형의 프레넬 렌즈시트는, 상술한 것처럼 시트에 강성이 없기 때문에 휘어지기 쉽고, 그대로는 투사된 영상광에 왜곡을 일으키게 할 우려가 있었다.

본 발명자는 배면투사형 표시장치의 화면 사이즈가 대각선 방향으로 50 인치 이상인 경우, 프레넬 렌즈시트(1)의 굴곡에 근거하는 영상의 왜곡이, 프레넬 렌즈시트(1)의 굴곡의 정도에 따라서는 관찰자에게 시인되지 않는다는 것을 알아내고, 영상의 왜곡을 허용할 수 있는 한계가 단위길이에 대해서 1000분의 3 정도인 것을 알아냈다. 예컨대, 도 4에 나타낸 바와 같이, 프레넬 렌즈시트(1)의 수평 방향의 길이 L(mm)과 동일한 길이의 직선(9)을 비추었을 경우에, 그 직선(9)의 휘어짐 P가 상하 방향으로 1000분의 3L(=3L/1000) 이하이면, 그 휘어짐 P를 관찰자가 시인하는 것은 지극히 곤란하다는 것을 알아냈다.

한편, 프레넬 렌즈시트(1)의 중심에 입사하는 입사광의 입사각은 통상 60~65°이므로, 직선의 왜곡이 1000분의 3L 이하가 되도록 억제하려고 하면, 프레넬 렌즈시트(1)가 그 두께 방향으로 어긋나는 것이 허용되는 굴곡량 W(도 5를 참조)는 2000분의 3L 이하가 된다. 예컨대, 대각선 방향으로 50 인치의 스크린이면, 수평 방향의 길이는 1016 mm이므로, 굴곡량 W를 1.5 mm 이하로 억제할 필요가 있다. 그렇지만, 50 인치 정도에서 두께 T가 3 mm 정도인 수지제의 프레넬 렌즈시트(1)의 주변을 테두리로 유지해 스스로 지지되게 했을 경우, 프레넬 렌즈시트 스스로의 무게에 의한 굴곡량 W가 발생하고, 이 굴곡량 W를 1.5 mm 이하로 하는 것은 불가능하다.

이러한 현상에 비추어, 본 발명의 프레넬 렌즈시트의 설치구조는 전반사면(4)을 가지는 프리즘(2)이 형성된 두께 3 mm 이하의 박형 프레넬 렌즈시트(1)를 굴곡이 없게 유지함으로써, 시트의 평면성을 확보하고, 그 결과 투사되는 영상의 왜곡을 억제하고 있다.

(프레넬 렌즈시트의 설치구조)

즉, 본 발명의 프레넬 렌즈시트(1)(이하, 단지 「시트」라고도 한다.)의 설치구조는, 입사면(3)과 그 입사면(3)으로부터 입사하는 광의 일부 또는 전부를 전반사해 원하는 방향으로 편향하는 전반사면(4)으로부터 이루어지는 삼각형의 프리즘(2)이 입사광측에 배열된 두께 3 mm 이하의 프레넬 렌즈시트(1)의 설치구조에 있어서, 프레넬 렌즈시트(1)의 상변(11)에 장착된 매닮부재(12;hanging member)와 그 매닮부재(12)를 지지하는 지지부재(13)를 갖추는 것에 특징이 있다.

도 6은 본 발명에 따른 설치구조의 일례이며, 도 6a는 사시도이고, 도 6b는 수직 단면도이다. 이 설치구조는 시트(1)의 상변(11)에 시트폭과 동일 길이 또는 거의 동일 길이의 접착부재를 매닮부재(12)로 하여 접착하고, L자 쇠기구를 지지부 재(13)로 하여, 그 L자 쇠기구의 저면에 접착부재의 하면이 당접하도록 접착부재를 실어 시트를 매달고 있다.

또한, 시트(1)의 상변에 접착된 접착부재의 형상은 도 6b의 수직 단면도에 나타낸 바와 같은 사각형인 것이 바람직하지만, 지지부재(13)인 L자 쇠기구의 저면에 탑재할 수 있는 형상이면 특별한 형상에 한정되지 않는다. 또, 접착부재의 좌우 방향의 길이도 시트폭과 동일 길이 또는 거의 동일 길이가 아니어도 좋고, 짧은 길이의 접착부재를 일정 간격 마다 접착한 것이어도 괜찮다. 또한, 그 경우에서는, 후술하는 바와 같이, 각 접착부재간에 용수철등의 탄성체를 설치하는 것에 의해, 좌우 방향으로 장력을 부여하는 구조로 하는 것이 바람직하다. 또, 도 6 및 후술하는 도 7 등에 나타낸 지지부재(13)인 L자 쇠기구에 대해서도, 그 형상은 특히 한정되지 않고, 매닮부재(12)의 하면을 지지할 수 있도록 L자 쇠기구의 저면과 같은 받이부를 갖는 것이면 된다.

도 7은, 도 6에 나타내는 설치구조에서 시트(1)의 상변(11), 하변(14) 및 좌우변(15)의 주변부를 테두리(16)로 유지하는 모양을 나타낸 것이다. 도 7에서, 도 7a는 상변(11) 부근의 수직 단면도이고, 도 7b는 하변(14) 부근의 수직 단면도이며, 도 7c는 좌우변(15) 부근의 수평 단면도이다. 이 설치구조의 하변(14) 및 좌우변(15)에서는, 각변을 유지하기 위해서 소정의 깊이 D로 형성된 테두리(16)와의 사이에 간극이 생기도록 장착된다. 이러한 모양으로 장착됨으로써, 하변(14) 및 좌우변(15)에서의 시트(1)의 치수상의 자유도를 확보할 수가 있음과 동시에, 온습도 변화에서의 시트의 신축을 허용할 수가 있다.

도 8은, 프레넬 렌즈시트의 관찰자 측에 렌티큘러 렌즈시트를 인접시킨 형태의 일례를 나타낸 수직 단면도이다. 일반적인 투과형 스크린은 프레넬 렌즈와 렌티큘러렌즈를 갖추고 있지만, 그들 각 렌즈를 다른 시트에 형성하고 양자를 인접하게 배치하여 투과형 스크린을 구성하는 경우에는, 도 8에 나타낸 바와 같이 입광면에 전반사 타입의 프리즘(2)을 갖는 프레넬 렌즈시트(1)의 관찰자측의 면(6)에 렌티큘러 렌즈시트(17)가 배치된다. 이 때, 얇은 프레넬 렌즈시트(1)는 인접하는 렌티큘러 렌즈시트(17)의 평면성에 크게 영향을 받는다. 그 때문에, 렌티큘러 렌즈시트(17)가 충분히 두껍고(예컨대, 5~10 mm 정도), 하변측의 테두리(16)에 스스로 지지되어도 그 굴곡량이 허용치 이하인 경우에는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 프레넬 렌즈시트(1)를 위로부터 매달아 렌티큘러 렌즈시트(17)를 하변측의 테두리(16)에 두도록 하면 좋다. 또한, 렌티큘러 렌즈시트(17)를 하변측의 테두리(16)에 스스로 지지시켰을 때의 허용치 이하의 굴곡량이란, 렌티큘러 렌즈시트(17)의 굴곡량에 의해 프레넬 렌즈시트(1)의 굴곡량 W가 그 두께 방향으로 어긋나는 것이 허용되는 양이며, 구체적으로는 렌티큘러 렌즈시트(17)의 굴곡량이 그대로 반영되어, 그 굴곡양의 허용치는 2000분의 3L 이하인 것이 바람직하다.

도 9는 프레넬 렌즈시트와 렌티큘러 렌즈시트를 지지부재로부터 매단 모양의 일례를 나타내는 수직 단면도이다. 이것은, 렌티큘러 렌즈시트(17)가 얇아, 스스로 지지되면 굴곡량이 허용량을 넘어 버리는 경우에 바람직하게 적용되는 형태이고, 도 9에 나타낸 바와 같이, 프레넬 렌즈시트(1)에 장착된 매닮부재(12)와 렌티큘러 렌즈시트(17)에 장착된 매닮부재(18)의 양쪽 모두가 유지부재(13)에서 유지된다.

구체적으로는, 도 9a에서는, 프레넬 렌즈시트(1)의 상변(11)에 접착된 매닮부재(12)가 지지부재(13)인 L자 쇠기구의 저면상에 탑재되고, 더욱이 그 매닮부재(12)의 상면에 렌티큘러 렌즈시트(17)의 상변에 접착된 매닮부재(18)의 하면이 맞닿도록 실린다. 그 결과, 지지부재(13)인 L자 쇠기구의 저면이 프레넬 렌즈시트(1)와 렌티큘러 렌즈시트(17)의 각각에 접착한 매닮부재(12,18)를 지지함으로써, 양 시트(1,17)를 매달듯이 작용한다. 한편, 도 9b는 다른 형태를 나타내는 것이고, 프레넬 렌즈시트(1)에 접착된 매닮부재(12)가 광원측으로부터 돌아들어간 L자 쇠기구의 저면에 지지되고, 렌티큘러 렌즈시트(17)에 접착한 매닮부재(12,18)가 관찰자측으로부터 돌아들어온 L자 쇠기구의 저면에 지지된 형태를 나타내고 있다. 이러한 경우에서도, 각 시트에 접착된 접착부재의 형상등에 대해서는, 상술한 것 같은 각종의 형태를 적용할 수가 있고, 특별히 한정되지 않는다.

이러한 경우에, 각 시트의 하변 및 좌우변에서는, 각 변을 유지하기 위해 소정의 깊이 D로 형성된 테두리(16)과의 사이에 간극(19)이 생기도록 장착되면 좋다. 이러한 모양으로 장착됨으로써, 하변 및 좌우변에서의 각 시트의 치수상의 자유도를 확보할 수가 있다.

도 10은 프레넬 렌즈시트(1)의 하변에 장력부가부재(21)를 장착한 형태의 일례를 나타내는 사시도이다. 이 형태에서는, 장력부가부재(21)가 탄성체(22)에 의해 하부로 인장되도록 구성되어 있다. 또한, 탄성체(22)의 일단은 탄성체 부착부재(23)에 고정된다. 탄성체 부착부재(23)는 바람직하게는 배면투사형 표시장치에 고정되어, 탄성체(22)를 매개로 장력부가부재(21)를 하방으로 눌러 내리도록 작용하 는 것이 바람직하지만, 배면투사형 표시장치에 고정되지 않고, 스스로의 무게에 의해 장력부가부재(22)를 하방으로 눌러 내리도록 작용해도 괜찮다. 어느 경우에서도, 탄성체 부착부재(23)와 탄성체(22)에 의한 장력에 의해 프레넬 렌즈시트(1)의 하변(14)이 하방으로 인장된다. 이러한 설치구조에 의해, 전반사면을 가지는 두께 3 mm 이하의 박형 프레넬 렌즈시트(1)는 상하 방향으로 당겨져 지극히 평면성이 좋은 상태로 투과형 스크린을 구성하게 된다. 그 결과, 스크린에 굴곡이 생기기 어렵기 때문에, 스크린에 투영되는 영상에 왜곡이 생기지 않는다. 탄성체(22)로서는 각종의 것을 예시할 수 있지만, 도 10에 나타낸 것 같은 용수철, 판용수철, 정압 용수철등이어도 괜찮다.

도 11a와 도 11b는 장력부가부재(21)와 탄성체 부착부재(23)의 연결 방법의 예를 나타낸 것이다. 이 형태에서는, 탄성체 부착부재(23)는 배면투사형 표시장치에 고정된다. 예컨대, 도 11a에 나타낸 바와 같이, 장력부가부재(21) 측에 용수철(탄성체(22))을 갖춘 볼트(연결 부재(27))가 장착되고, 그 볼트와 탄성체 부착부재(23)에 고정된 너트(28)를 체결함으로써 고정된다. 또한, 도 11b에 나타낸 바와 같이, 탄성체 부착부재(23) 측에 용수철(탄성체(22))을 갖춘 볼트(연결 부재 (27))가 장착되고, 그 볼트와 장력부가부재(21)에 고정된 너트(28)를 체결함으로써 고정된다.

도 12는, 탄성체를 이용하지 않는 형태의 예를 나타내고 있다. 도 12a는 장력부가부재(21)에 하중(29)을 매단 예이고, 도 12b는 장력부가부재(21)의 상면에 하중(29)을 탑재한 예이다. 어느 경우에서도, 프레넬 렌즈시트(1)의 하변(14)에 장 착된 장력부가부재(21)에 의해, 박형 프레넬 렌즈시트(1)의 상하 방향으로 장력을 부여할 수가 있다.

도 13은 프레넬 렌즈시트의 상하 방향과 더불어 좌우 방향으로도 장력을 부가한 형태을 나타내고 있다. 고정밀 화상표시용의 디스플레이나 도면 표시용의 디스플레이등과 같이 프레넬 렌즈시트에 높은 평면성이 요구되는 경우에는, 프레넬 렌즈시트의 좌우 방향으로도 장력을 주는 것이 바람직하고, 그 결과 프레넬 렌즈시트의 평면성을 보다 향상시킬 수가 있다.

구체적인 예로서는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 좌우의 어느쪽이든 한편의 변에, 상술한 매닮부재와 같은 형태로부터 되는 접착부재(31)를 접착하고, 그 접착부재(31)를 L자 쇠기구(32;유지 부재)로 유지해 고정단으로 한다. 그리고, 이제 한편의 변에는 장력부가부재(33)를 접착하고, 그 장력부가부재(33)에 탄성체(34)를 장착해, 배면투사형 표시장치의 테두리에 고정된 탄성체 부착부재(35)로 장력부가부재(33)를 인장한다. 이렇게 하여 프레넬 렌즈시트(1)의 좌우 방향으로도 장력을 부가할 수가 있다. 특히, 금형으로부터의 이형성이 뛰어난 두께 1 mm 이하의 얇은 프레넬 렌즈시트(1)의 경우에는, 프레넬 렌즈시트(1)의 강성이 작아지므로, 상하 방향 뿐만 아니라, 좌우 방향으로도 장력을 부여하는 것이 바람직하다. 그 결과, 프레넬 렌즈시트의 평면성을 확보할 수가 있어 영상의 왜곡을 일으키지 않는다.

도 14는, 프레넬 렌즈시트의 상하 방향 및 좌우 방향으로 장력을 부가하는 다른 형태이다. 프레넬 렌즈시트(1)의 상변(11)에는 짧은 접착부재(36)가 임의의 간격으로 접착되고 있다. 그 접착부재간에는 탄성체(37)가 설치되어 있고, 그 탄성 체(37)는 접착부재(36)와 접착부재(36)를 확대하도록 작용한다. 그러한 접착부재(36)와 탄성체(37)는 프레넬 렌즈시트(1)의 하변(14)에도 설치되고 있다. 이러한 설치구조로부터 이루어지는 프레넬 렌즈시트(1)는 좌우의 양단에 접착부재를 접착하거나 용수철을 설치하거나 할 필요가 없기 때문에, 좌우단의 테두리의 구조를 간단하게 할 수 있고, 좌우의 테두리의 폭을 좁게 할 수 있다고 하는 이점이 있다.

도 15는 프레넬 렌즈시트(1)의 하변(14)에 접착부재(38)를 접착하고, 그 접착부재(38)상에 렌티큘러 렌즈시트(17)를 탑재한 형태이다. 렌티큘러 렌즈시트(17)를 스스로 지지시켜도 굴곡량이 허용치 이하인 경우에는, 이러한 형태로 함으로써 렌티큘러 렌즈시트(17)의 스스로의 무게에 의해 프레넬 렌즈시트(1)의 상하 방향으로 장력을 부여할 수가 있다.

또한, 상술한 접착부재(38)는 프레넬 렌즈시트(1)에 접착에 의해 장착해도 좋고, 그 외의 방법, 예컨대 나사등의 기계적인 방법으로 장착해도 괜찮다.

다음에, 프레넬 렌즈시트의 설치구조의 더욱 다른 형태에 대해 설명한다.

도 16은 프레넬 렌즈시트(1)의 상하 방향 및 좌우 방향으로 장력을 부가할 수가 있는 설치구조의 형태의 일례이다. 이 설치구조는 프레넬 렌즈시트(1)에 장력부가부재로서의 강성시트(39)가 장착되어 있는 설치구조에서, 프레넬 렌즈시트(1)의 하변(14)이 프레넬 렌즈시트(1)의 출광면측에 인접하는 강체시트(39)에 의해 하방으로 눌려 내려져 있는 것이다.

즉, 도 16a 및 도 16b에 나타낸 바와 같이, 프레넬 렌즈시트(1)의 상변(11)의 좌우 단부(41)에서의 매닮부재(12)의 하면(42)과, 그 좌우 단부(41)에서의 매닮 부재(12)를 지지하는 지지부재(43)의 상면(44)과의 접촉면(45)이, 프레넬 렌즈시트(1)의 중앙측의 좌표 위치 A보다 단부측의 좌표 위치 B가 정면에서 볼 때 낮아지도록 경사져 있고, 프레넬 렌즈시트(1)의 하변(14)의 좌우 단부(41)에서의 장력부가부재(21)의 상면과, 그 좌우 단부(41)에서의 장력부가부재(21)에 재치되는 강체시트(39)의 하면과의 접촉면(46)이, 프레넬 렌즈시트(1)의 중앙측의 좌표 위치 C보다 단부측의 좌표 위치 D가 정면에서 볼 때 높아지도록 경사져 있는 것이 바람직하다. 이 설치구조에 의하면, 프레넬 렌즈시트(1)의 상하 방향과 좌우 방향에서 외부로 향한 힘이 작용하므로, 프레넬 렌즈시트(1)의 굴곡이나 변형을 방지할 수 있어 비추어지는 영상에 왜곡이 생기기 어렵다.

도 17은 이러한 경사를 설치한 효과의 설명도이다. 도 17a에 나타낸 바와 같이, 프레넬 렌즈시트(1)의 좌우 방향에는 외력이 가해지지 않고, 프레넬 렌즈시트(1)의 상하 방향에는 프레넬 렌즈시트(1)의 스스로의 무게와 프레넬 렌즈시트(1)의 하변의 장력부가부재(21) 상에 실린 강체시트의 중량이 걸린다. 이 때, 상변의 매닮부재(12)의 하면과 접하는 면(47)은, 프레넬 렌즈시트(1)의 중앙측의 좌표 위치 A보다 단부측의 좌표 위치 B가 정면에서 볼 때 낮아지도록 경사져 있다.

여기서, 상하 방향으로 작용하는 프레넬 렌즈시트(1)의 스스로의 무게와 프레넬 렌즈시트(1)의 하변의 장력부가부재 상에 실린 강체시트의 중량에 의한 힘을 W로 하면, 이 힘 W는 매닮부재의 하면과 접하는 면(47)의 수직 방향으로 작용하는 힘 W1(=W×COSθ)과, 이 면(47)을 미끄러지려고 하는 힘 W2(=W×SINθ)로서 작용한다. 그 때문에, 이 면(47)의 정마찰 계수를 α로 하면, W2＞α×W1의 조건을 만족 할 때, 매닮부재(12)가 접촉면(47)을 미끄러져 좌하 방향으로 이동한다.

도 17b는 이동 전후의 관계를 나타낸 것이다. 프레넬 렌즈시트(1)와 매닮부재(12)가 좌하측으로 이동하여, 각각, 1＇, 12＇의 위치로 이동한다. 이 좌상의 매닮부재(12)의 이동과 같은 것이 우상의 매닮부재에서도 발생한다. 그 때문에, 프레넬 렌즈시트(1)는 외측으로 인장된 상태가 되어, 프레넬 렌즈시트(1)의 재료 내부에 반대의 힘으로서 내측으로 향하는 힘이 발생한다. 또한, 이 신축에 의해 발생한 힘을 S로 한다.

한편, 프레넬 렌즈시트(1)는 상하 방향으로 신축 자재로 유지되고 있으므로, 강체시트는 프레넬 렌즈시트(1)의 하변의 장력부가부재의 이동에 수반해 하방으로 이동하여, 상하 방향으로 작용하는 힘은 초기 상태인 도 17a의 상태와 같게 된다. 그 때문에, 좌상의 이동 후의 매닮부재(12＇)에는, 상하 방향으로 W, 좌우 방향으로 S가 작용하고, 전체로서 F의 힘이 작용한다. 여기서, 이 힘 F는 상기 고찰과 동일하게, 매닮부재(12＇)의 하면과 접하는 접촉면(47)의 수직 방향으로 작용하는 힘 F1(=F×COSγ)와, 이 접촉면(47)을 미끄러지려고 하는 힘 F2(=F×SINγ)로서 작용한다. 이 접촉면(47)의 정마찰 계수를 α로 하면, F2＞α×F1의 조건을 만족할 수 없게 되었을 때, 매닮부재(12)의 하면이 접촉면(47)을 미끄러져 좌하 방향으로 이동할 수 없게 되어, 이동은 정지한다. 여기서,γ는 힘 F와 매닮부재(12＇)의 하면과 접하는 접촉면(47)의 수선과 이루는 각이다.

매닮부재(12)의 이동이 끝난 역학적으로 안정된 상태에서는, 프레넬 렌즈시트(1) 및 강체시트의 스스로의 무게에 의해 상하 방향으로 작용하는 힘 W와 프레넬 렌즈시트(1)의 신축에 의해 좌우 방향으로 작용하는 힘 S가, 매닮부재(12)의 하면과 접촉하는 접촉면(47)의 각도 θ, 접촉면(47)의 정마찰 계수에 따라 밸런스가 우수하게 유지된다. 그 때문에, 프레넬 렌즈시트(1)에는 항상 상하 방향과 좌우 방향으로 외부로 향한 힘이 작용하여, 프레넬 렌즈시트(1)에 생기는 굴곡을 방지할 수가 있다.

또, 프레넬 렌즈시트(1)의 온도가 저하했을 경우와 같이, 프레넬 렌즈시트(1)에 수축하는 방향의 힘이 작용하는 경우, 매닮부재(12)가 우상 방향으로 이동하도록 좌우 방향으로 작용하는 재료 내부의 힘 S가 증대한다. 여기서, 프레넬 렌즈시트(1) 및 강체시트의 스스로의 무게에 의해 상하 방향으로 작용하는 힘 W와 프레넬 렌즈시트(1)의 신축에 의해 좌우 방향으로 작용하는 힘 S의 합성력 F와, 매닮부재(12)의 하면과 접하는 면(47)의 수선과의 이루는 각 γ가 역방향이 되어, F2는 우상 방향으로 작용하게 된다. 매닮부재(12)의 하면과 접하는 접촉면(47)의 수직 방향으로 작용하는 힘 F1(=F×COSγ)와, 이 접촉면(47)을 미끄러지려고 하는 힘 F2(=F×SINγ)로서 작용한다. 이 면(47)의 정마찰 계수를 α로 하면, F2＞α×F1의 조건을 만족할 때, 매닮부재(12)의 히면이 접촉면(47)을 미끄러져 우상 방향으로 이동한다.

프레넬 렌즈시트(1)에 작용하는 상하 방향과 좌우 방향의 외부로 향한 힘을 안정시켜, 시트간의 굴곡의 발생을 방지하고, 더욱이 프레넬 렌즈시트(1)의 신축등에 수반하는 매닮부재(12)의 이동을 순조롭게 하기 위해, 프레넬 렌즈시트(1)의 상변의 매닮부재(12)의 하면과 접하는 면(47)을 미끄러지기 쉽게 하도록 정마찰 계수 를 작게 하는 것이 바람직하다. 동일하게 프레넬 렌즈시트(1)의 하변의 장력부가부재의 상면과 강체시트의 하면이 접하는 면도 미끄러지기 쉽게 하는 것이 바람직하다. 그 결과, 보다 확실히 프레넬 렌즈시트(1)의 굴곡의 발생을 방지할 수가 있게 되고, 프레넬 렌즈시트(1)가 수축하지 못하여 재료 강도 이상의 좌우 방향의 외력을 받아 파손되는 사고를 방지할 수가 있게 된다. 이 때의 정마찰 계수는 작은 것이 바람직하고, 0.7 이하가 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.5 이하이다. 이러한 미끄러지기 쉽게 하는 가공 방법으로서는, 접촉면에 테플론(등록상표) 테이프를 붙이는 방법이 있다. 이 경우, 정마찰 계수는 0.5 정도가 된다. 게다가 롤러를 이용하면, 0.3 이하로 하는 것도 가능하게 된다.

또한, 프레넬 렌즈시트(1)의 상변의 매닮부재(12)의 하면과 접하는 접촉면(47)의 위치는, 중앙측의 좌표 위치가 외측의 좌표 위치보다 정면에서 볼 때 높아지도록 경사져 있다. 이 경사 θ1은 매닮부재가 움직이기 시작하는 W2＞α1×W1의 조건, 즉, α1＜tanθ1을 만족하여 30~60°정도가 바람직하다. 프레넬 렌즈시트(1)의 하변의 장력부가부재(21)의 상면과 강체시트의 하면과 접하는 접촉면의 위치는, 중앙측의 좌표 위치가 외측의 좌표 위치에서(보다) 정면에서 볼 때 낮아지도록 경사져 있다. 이 경사 θ2도 동일하게 α2＜tanθ2를 만족하여, 30~60°정도가 바람직하다.

이 때의 강체시트(39)로서는, 두께가 5~10 mm 정도의 렌티큘러 렌즈시트를 드는 것이 바람직하다.

이상과 같이, 본 발명의 프레넬 렌즈시트의 설치구조에서, 프레넬 렌즈시트 (1)나 렌티큘러 렌즈시트등의 광학 요소는, 캐스트 성형법, 프레스 성형법, 압출 성형법, 베이스 시트나 베이스 필름을 이용한 UV 성형법으로 대표되는 광경화법등에 의해 제작할 수 있다. 또, 매닮부재나 장력부가부재등의 구성 재료로서는, 프레넬 렌즈시트등의 광학 요소와 동종의 재질인 아크릴, 스틸렌, 폴리카보네이트(polycarbonate), PET등의 합성 수지제의 것이 온습도 변화등의 환경 변화에 대한 성질이 동일하게 되어 바람직하지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 금속제의 것도 사용할 수 있다.

프레넬 렌즈시트(1)에 장착되는 매닮부재나 장력부가부재등은 프레넬 렌즈시트(1)에 접착해 일체화할 수 있지만, 나사 멈춤등 기계적인 고정 방법도 괜찮다. 또, 하면과 유지용 앵글의 재질도 합성 수지제나 금속제등, 특별히 한정되는 것은 아니다.

(프레넬 렌즈시트의 구성)

프레넬 렌즈시트를 형성하는 투명 수지로서는, 흡습시의 신장율이 작은 스틸렌 수지, 아크릴-스틸렌 공중합체 수지, 폴리카보네이트 수지가 바람직하게 이용된다. 프레넬 렌즈시트는, 프레넬 렌즈의 역형상을 가지는 금형을 이용하고, 상기 수지를 프레스 성형, 사출 성형, UV 수지 성형 또는 캐스팅 성형등에 의해 성형하여 제조된다. 상술한 투명 수지로서는, 혼합된 것이 없는 균일한 것을 이용할 수가 있지만, 특히 본 발명에 적용되는 전반사 타입의 프레넬 렌즈시트에서는 미광이 생기기 쉽기 때문에, 미광을 없애기 위한 각종의 수단을 적용하는 것이 바람직하다.

미광(10)이란, 도 18에 나타낸 바와 같이, 입사면(3)으로부터 입사한 영상광 (5) 중 전반사면(4)에 입사하지 않는 광이다. 이 미광(10)은 프레넬 렌즈시트에 대한 영상광(5)의 입사각도 θ가 작을 때에 발생하므로, 프레넬 렌즈시트의 하단 부근에서 발생하기 쉽다. 프레넬 렌즈시트에 입사한 미광(10)은 출광면(6)에서 반사되고, 다시 프레넬 렌즈요소 부분에 입광해 굴절을 반복한 후에 재차 출광한다. 이 때 출광하는 광(10)은 전반사면(4)에서 반사해 출광하는 정규의 영상광(20)과는 출광하는 위치가 다르다. 이러한 출광 위치의 상위가 이중상의 원인이 된다.

미광에 의한 이중상의 발생을 억제하는 수단으로서 이하의 수단을 들 수 있다.

제1은 프레넬 렌즈시트내에 확산제를 함유시키는 수단을 들 수 있다. 도 19는 본 발명의 프레넬 렌즈시트가 광을 확산시키는 확산제(51)를 함유하고 있는 일례를 나타내는 단면 구성도이다. 확산제(51)로서는 프레넬 렌즈시트를 구성하는 수지의 종류에 따라 그 굴절률 차이를 고려해 선정되지만, 예컨대, 스틸렌 수지 미립자, 실리콘 수지 미립자, 아크릴 수지 미립자, MS 수지 미립자등의 유기계 미립자나, 황산바륨 미립자, 유리 미립자, 수산화 알루미늄 미립자, 탄산칼슘 미립자, 실리카(이산화 규소) 미립자, 산화 티탄 미립자등의 무기계 미립자를 들 수가 있고, 이들 1 또는 2종 이상이 수지중에 배합된다. 입자 형상에 대해서는, 순수한 구형장, 거의 구형상, 부정형상등, 각종의 것을 사용할 수 있다. 이 프레넬 렌즈시트 에서, 광로길이가 긴 미광(10)은 프레넬 렌즈시트내에서 굴절을 반복해 진행되지만, 시트중에 포함되는 확산제(51)에 의해 확산되므로, 이중상이 눈에 띄지 않게 된다.

제2는 프레넬 렌즈시트를 착색해 광을 흡수시키는 수단을 들 수 있다. 착색제로서는, 흑색의 염료, 안료, 카본 블랙등을 들 수 있고, 착색 방법으로서는 이러한 착색제와 수지를 혼합해 캐스팅 성형하거나 압출 성형 하거나 하는 방법등을 들 수가 있다. 이 프레넬 렌즈시트에서, 광로길이가 긴 미광(10)은 설계한 대로 출광하는 광로길이가 짧은 영상광(20)에 비해 착색된 프레넬 렌즈시트내에서 큰폭으로 흡수되므로, 이중상이 눈에 띄지 않게 된다.

제3은 프레넬 렌즈시트에 광흡수층을 형성하는 수단을 들 수 있다. 도 20은 본 발명의 프레넬 렌즈시트가 광흡수층(52)을 가지고 있는 일례를 나타내는 단면도이다. 이 광흡수층(52)은 프레넬 렌즈시트의 출광면측의 표면으로부터 내부를 향해 형성된 도랑 형태를 나타내는 것이고, 출광면측으로부터 평면으로 볼 때, 예컨대 두께 약 10μm에서 깊이 약 100μm의 미세한 도랑이 광의 진행 방향에 대해 평행하게 또한 동일 간격으로 배열되고, 그 미세한 도랑에 와이핑법(wiping method)에 의해 흑색 잉크를 매립하는 것으로 형성된다. 이 프레넬 렌즈시트에서, 광로길이가 긴 미광(10)은 광흡수층(52)에서 흡수되므로 이중상이 눈에 띄지 않게 된다.

제4는 프레넬 렌즈시트의 출광면에 광을 확산시키는 렌티큘러 렌즈요소를 형성하는 수단을 들 수 있다. 도 21은 원호 형상의 수직 렌티큘러 렌즈(53)를 프레넬 렌즈시트(1)의 출광면에 형성한 예이며, 도 22는 사다리꼴 형상의 수직 렌티큘러 렌즈(54)를 출광면에 형성한 예이다. 원호 형상의 수직 렌티큘러 렌즈(53)는 광을 수평 방향으로 확산시키므로, 미광도 확산되어 이중상이 눈에 띄지 않게 된다. 또, 사다리꼴 형상의 수직 렌티큘러 렌즈(54)는 미광을 사다리꼴의 경사면(55)에서 전 반사시키므로, 미광이 눈에 띄지 않게 할 수가 있다. 또한, 수직 렌티큘러 렌즈가 아닌 수평 렌티큘러 렌즈를 형성해도 좋다.

본 발명의 프레넬 렌즈시트는 이러한 각 수단을 적용하는 것으로써, 발생하는 미광의 영향을 지극히 억제할 수가 있다.

본 발명의 프레넬 렌즈시트의 어느 쪽이든지 일방의 표면, 즉 한 면 또는 양면에 반사율을 저하시키는 저반사층을 형성해도 좋다. 저반사층은 저굴절률의 재질로 형성되는 것이 바람직하고, 예컨대 불소계 수지나 실리콘계 수지가 바람직하게 이용된다. 저반사층은 통상 코팅법으로 형성되며, 예컨대, 디핑법, 플로우 코트법등이 적용된다. 저반사층은 프레넬 렌즈시트의 출광면측에 설치되는 것이 바람직하지만, 양면에 설치하면 보다 효과적이다. 이 프레넬 렌즈시트에서, 저반사층은 반사방지효과를 발휘하므로, 표면의 반사광에 의한 화상의 콘트라스트의 저하가 억제된다.

또한, 렌티큘러 렌즈요소를 갖춘 프레넬 렌즈시트나, 프레넬 렌즈시트와 렌티큘러 렌즈시트가 조합된 2매 구성의 복합형의 투과형 스크린에 대해서도, 상기와 같은 저반사층을 형성할 수가 있다.

(배면투사형 표시장치)

투과형 스크린은, 본 발명에 따른 프레넬 렌즈시트 자체로 투과형 스크린을 구성하는 것, 본 발명의 프레넬 렌즈시트(1)와 렌티큘러 렌즈시트를 가지는 것(예컨대 도 23을 참조), 더욱이 그것들에 전면 시트등을 더한 것 등을 들 수가 있다. 또, 본 발명의 배면투사형 표시장치는 상술한 본 발명의 프레넬 렌즈시트 또는 투 과형 스크린을 갖는 것이다.

본 발명의 특징을 만족하고, 본 발명의 소기의 목적을 달성할 수가 있는 한 본 발명의 프레넬 렌즈시트에는 종래 공지의 다른 구성을 부가해도 괜찮다.

실시예

이하에 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

영상광이 후방으로부터 비스듬하게 투사되는 배면투사 표시장치로서, 화면 사이즈 50 인치(가로세로비 4：3, 세로 762 mm×가로 1062 mm), 프레넬 렌즈시트로부터 프로젝터(광원)까지의 수평거리 320 mm, 화면 하단으로부터 프로젝터를 포함한 수평면까지의 수직 거리 220 mm, 화면 중심에서의 영상광의 입사각 62°가 되도록 구성했다.

프레넬 렌즈시트는 아크릴 스틸렌 공중합체로 형성하고, 두께를 2 mm, 렌즈 피치를 0.11 mm가 되도록 형성했다. 이 프레넬 렌즈시트의 관찰자 측에, 두께 1 mm에서 피치 0.14 mm의 수직 렌티큘러 렌즈를 갖추고, 광확산제를 함유하는 한편 수직 렌티큘러 렌즈의 표면에 따른 부분에만 광흡수층을 가지는 렌티큘러 렌즈시트(게인 4,αH25°,αV8°)를 배치하여 구성했다. 프레넬 렌즈시트와 렌티큘러 렌즈시트의 상변에, 접착부재(프레넬 렌즈시트용의 접착부재에 대해서는, 두께 5 mm에서 높이 15 mm, 렌티큘러 렌즈시트용의 접착부재에 대해서는, 두께 7 mm에서 높이 15 mm)를 접착해, 도 9와 같이 매달았다. 접착부재의 재질은 아크릴 스틸렌 공중합체로 하고, 렌티큘러렌즈의 재질도 아크릴 스틸렌 공중합체로 했다. 이와 같이 하여 구성된 배면투사형 표시장치는 환경이 변화해도 영상이 변화하지 않아, 양호한 영상을 얻을 수 있었다.

또한, 이 실시예에서, 게인이란 스크린의 후방으로부터 광선을 입사하여, 전방으로 나오는 광의 휘도의 각도 분포를 측정하고, 스크린에서의 조도와 각각의 휘도로부터 게인 G=π×휘도(cd/m²)/조도(lx)의 관계식에 의해 구한 것이다. 또한, 피크 게인이란 스크린 중에서 최대의 게인값이고, 본원에서는 스크린의 중심을 스크린의 정면에서 관찰했을 때의 게인의 최대치를 나타낸다. 또,αH는 수평 방향의 피크 게인의 반치각이고, αV는 수직 방향의 피크 게인의 반치각을 나타내는 것이다.

(실시예 2)

영상광이 후방에서 비스듬하게 투사되는 배면투사 표시장치로서 화면 사이즈 60 인치(가로세로비 4：3, 세로 914 mm×가로 1219 mm), 프레넬 렌즈시트로부터 프로젝터(광원)까지의 수평거리 350 mm, 화면 하단부로부터 프로젝터를 포함한 수평면까지의 수직 거리 293 mm, 화면 중심에서의 영상광의 입사각 65°가 되도록 구성했다.

프레넬 렌즈시트는 두께 0.2 mm의 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 필름 위에 UV 수지로 성형하고, 두께 0.3 mm의 프레넬 렌즈시트로 했다.

이 출광면측에, 두께 5 mm에서 피치 0.14 mm의 수직 렌티큘러렌즈를 갖추고, 광확산제를 포함하는 한편 수직 렌티큘러렌즈에 따른 부분에만 광흡수층을 가지는 렌티큘러 렌즈시트(게인 4,αH25°,αV8°)를 배치하여 투과형 스크린을 구성했다.

프레넬 렌즈시트에 접착부재(두께 10 mm, 높이 20 mm)를 접착하고, 도 13과 같이 하여 장력을 걸어 유지했다. 용수철은 지름이 8 mm, 길이 20 mm, 용수철 정수가 0.5 kg/mm이며, 1개의 용수철을 3 mm씩 펴, 1개에 대해 1.5 kg의 장력을 부가할 수 있도록, 좌우단 및 상하단에 각각 5개씩 용수철을 설치하여 각각 7.5 kg의 장력이 걸리게 했다. 접착부재의 재질은 폴리카네이트이고, 수직 렌티큘러 렌즈시트의 재질은 아크릴 스틸렌 공중합체이며, 프레넬 렌즈시트의 출광면측에 아래쪽 하중으로 적재했다.

(실시예 3)

실시예 1과 같은 광학계로 하고, 프레넬 렌즈시트로서는 0.5 mm 두께의 폴리카보네이트(polycarbonate) 시트에 UV 수지로 성형하여, 두께 0.6 mm의 프레넬 렌즈시트로 했다. 이 출광면측에 두께 5 mm에서 피치 0.14 mm인 수직 렌티큘러렌즈를 가지고, 광확산제를 포함하는 한편, 수직 렌티큘러렌즈에 따른 부분에만 광흡수층을 가지는 렌티큘러 렌즈시트(게인 4,αH25°,αV8°) 배치하여 투과형 스크린을 구성했다.

프레넬 렌즈시트의 상하단에, 도 14에 나타낸 바와 같이, 각각 6개의 접착부재(두께 15 mm, 높이 15 mm)를 틈새가 20 mm가 되도록 하여 접착했다. 그 사이에 지름이 10 mm, 길이가 25 mm인 압축 용수철을 22 mm로 압축해 삽입했다. 이 용수철의 용수철 정수는 0.4 kg/mm이므로, 1개의 용수철로 1.2 kg, 5개의 용수철로 6 kg의 장력이 프레넬 렌즈시트에 걸린다. 프레넬 렌즈시트는 위로부터 매달아, 프레넬 렌즈시트의 출광면의 하단에 접착부재(두께 5 mm, 높이 15 mm)를 접착하고, 그 위 에 렌티큘러 렌즈시트를 실어 유지했다. 접착부재의 재질은 폴리 카보네이트, 수직 렌티큘러 렌즈시트는 아크릴 스틸렌 공중합체로 했다.

(실시예 4)

실시예 1의 광학계로 하고, 두께 0.5 mm의 프레넬 렌즈시트와 두께 7 mm의 렌티큘러 렌즈시트로 투과형 스크린을 구성했다.

강체시트 하변의 2 코너가 45°의 경사를 가지도록 절단했다. 프레넬 렌즈시트(1)의 4 코너에 コ 자형의 매닮부재를 붙였다. 이 매닮부재의 하면과 지지부재의 상면과의 접촉면의 경사를 45°로 했다. 이 접촉면의 정마찰 계수는 0.7이었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 프레넬 렌즈시트의 설치구조에 의하면, 두께 3 mm 이하의 박형의 프레넬 렌즈시트를 설치한 경우에도, 굴곡의 발생을 억제하여 평면성을 확보할 수 있다. 이 결과, 비추어지는 영상에 왜곡이 생기기 어렵다. 이러한 설치구조에 적용되는 박형의 프레넬 렌즈시트는 프레넬 렌즈의 전사형상이 형성되어 있는 금형으로부터 용이하게 이형할 수 있으므로, 상기 효과에 부가해 효율적으로 제조할 수 있는 박형의 프네렐 렌즈시트의 설치구조인 점에서 특징이 있다.

Claims

입사면과 이 입사면으로부터 입사하는 광의 일부 또는 전부를 전반사해 원하는 방향으로 편향하는 전반사면으로 이루어지는 삼각형의 프리즘이 입사광측에 배열된 두께 3 mm 이하의 프레넬 렌즈시트의 설치구조에 있어서,

상기 프레넬 렌즈시트의 상변에 장착된 매닮부재와,

상기 매닮부재를 지지하는 지지부재를 구비하되,

상기 프레넬 렌즈시트의 적어도 하변에 장력부가부재가 장착되어 있고,

상기 장력부가부재에 상기 프레넬 렌즈시트의 출광면측에 인접하는 강체시트가 재치되어 있으며,

상기 프레넬 렌즈시트의 상변의 좌우 단부에서의 매닮부재의 하면과, 상기 좌우 단부에서의 매닮부재에 접하는 지지부재의 상면과의 접촉면이, 상기 프레넬 렌즈시트의 중앙측의 좌표 위치보다 단부측의 좌표 위치가 정면에서 볼 때 낮아지도록 경사져 있고,

상기 프레넬 렌즈시트의 하변의 좌우 단부에서의 장력부가부재의 상면과, 상기 좌우 단부에서의 장력부가부재에 재치되는 강체시트의 하면과의 접촉면이, 상기 프레넬 렌즈시트의 중앙측의 좌표 위치보다 단부측의 좌표 위치가 정면에서 볼 때 높아지도록 경사져 있는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈시트의 설치구조.
삭제
제1항에 있어서, 상기 장력부가부재가 탄성체에 의해 하방 또는 횡방향으로 인장되는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈시트의 설치구조.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 강체시트가 렌티큘러 렌즈시트인 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈시트의 설치구조.
제1항, 제3항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레넬 렌즈시트는, 광을 확산하는 렌티큘러 렌즈가 출광면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈시트의 설치구조.
제1항, 제3항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레넬 렌즈시트는, 광을 확산시키는 확산제를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈시트의 설치구조.
제1항, 제3항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 프레넬 렌즈시트가 광을 흡수하도록 착색되어 있는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈시트의 설치구조.
제1항, 제3항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 프레넬 렌즈시트가 광흡수층을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 프레넬 스크린의 설치구조.
제1항, 제3항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 프레넬 렌즈시트의 한 면 또는 양면에, 반사율을 저하시키는 저반사층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈시트의 설치구조.
제1항, 제3항 및 제6항 중 어느 한 항에 기재된 프레넬 렌즈시트의 설치구조를 갖춘 투과형 스크린이 장착되는 것을 특징으로 하는 배면투사형 표시장치.