KR101032170B1 - 마이크로 렌즈 겸용 렌티큘러 렌즈 시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이아몬드 툴에 의한 마이크로 렌즈의 제작이 가능하고, 표면에 렌즈를 보이지 않게 하며, 렌티큘러 렌즈와 마이크로 렌즈의 입체효과를 동시에 얻을 수 있는 마이크로 렌즈 겸용 렌티큘러 렌즈 시트이다.
본 발명의 마이크로 렌즈 겸용 렌티큘러 렌즈 시트는, 반원주형 볼록렌즈가 평행하게 배열된 제1 렌티큘러 렌즈층, 상기 제1 렌티큘러 렌즈층 하부에 형성된 굴절조정 접착층, 상기 굴절조정 접착층 하부에 형성되며 반원주형 볼록렌즈가 평행하게 배열된 제2 렌티큘러 렌즈층, 상기 제2 렌티큘러 렌즈층 하부에 형성된 초점거리 조정용 투명수지층 및 상기 초점거리 조정용 투명수지층 하부에 형성된 입체층을 포함한다.

Description

마이크로 렌즈 겸용 렌티큘러 렌즈 시트{A lens sheet for both micro-lens and lenticular-lens}

본 발명은 렌즈 시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로 렌즈 겸용의 렌티큘러 렌즈 시트에 관한 것이다.

렌즈 시트는 다양한 분야에서 쓰인다. 대표적으로는 액정 디스플레이용, 입체영상 디스플레이, 면광원 장치, 백라이트 유닛, 입체용 렌즈 시트 등에 적용이 되고 있다.

도 1은 종래의 입체용 마이크로 렌즈 시트의 구조를 도시한 도면이다.

도 1을 참고하면, 종래의 입체용 마이크로 렌즈 시트(100)는, 볼록렌즈가 어레이 형태로 배열된 렌즈 어레이층(110), 상기 렌즈 어레이층 하단에 형성되며 렌즈의 곡률반경에 대응되어 적절한 초점거리를 맞추어 주는 초점거리 조정용 투명수지층(120) 및 상기 초점거리 조정용 투명수지층 하단에 형성되며 일정한 입체 패턴에 의해 입체 이미지가 맺어지는 입체층(130)으로 이루어진다.

이와 같은 마이크로 렌즈 시트는, 관측자의 시각적 착시 현상에 의해서 깊이감을 느끼며, 그 깊이감의 차이는 입체 패턴의 크기와 조밀도 차이에 의해 결정된다. 예를 들면, 45도로 인치당 200개로 구성된 볼록렌즈에서 입체 패턴의 개수를 200개보다 적게 한다면 관측자는 돌출되는 입체감을 느끼고 200보다 많게 한다면 들어가 보이는 입체감을 느낀다.

일반적으로, 입체용 마이크로 렌즈 시트(100)는, 렌즈의 형상을 리소 그라프, 레이저 에칭 등의 방법을 통하여 금형을 제작한 후 생산한다. 여기서 리소 그라프를 이용한 금형 제작은, 고품질의 마이크로 렌즈를 가공할 수 있으나, 렌즈 크기가 매우 제한적이고 가격이 고가이며, 레이저 에칭을 이용한 금형 제작은, 비교적 저렴한 가격으로 대형의 롤 금형을 제작할 수 있으나, 금형의 품질이 저하 되고 설계 도면대로 제작하기에 어려움이 있다.

도 2는 종래의 렌티큘러 렌즈 시트의 구조를 도시한 도면이다.

도 2를 참고하면, 종래의 렌티큘러 렌즈 시트(200)는, 반원주형 볼록렌즈가 다수 평형하게 배열된 렌즈 어레이층(210), 상기 렌즈 어레이층 하단에 형성되며 렌즈의 곡률반경에 대응되어 적절한 초점거리를 맞추어 주는 초점거리 조정용 투명수지층(220) 및 상기 초점거리 조정용 투명수지층 하단에 형성되며 입체의 이미지가 맺어지는 입체층(230)으로 이루어진다.

일반적으로, 렌티큘러 렌즈 시트(200)는, 다이아몬드 툴을 이용하여 고품질의 금형을 제작할 수 있고 자유로운 입체감을 부여할 수 있으나, 입체감이 관측 방향에 따라 제한적이며, 현기증을 유발시키는 등의 문제점이 있다. 또한 마이크로 렌즈에서 가능한 모아레를 이용한 안정적인 입체 패턴을 구현할 수가 없다.

이하, 에칭 기법을 사용하여 금형을 제작한 후, 생산된 종래의 마이크로 렌즈의 문제점을 정리하면 다음과 같다.

첫 번째, 화학적 에칭에 의한 마이크로 렌즈는 렌즈 설계 도면대로의 곡률반경을 가지기가 힘들다.

두 번째, 화학적 에칭의 특성상 금형 엠보의 깊이에 비례해서 렌즈 시트의 투명도가 저하된다.

세 번째, 화학적 에칭의 특성상 똑같은 렌즈를 재생산할 경우, 에칭 액의 상태, 외부 온도 및 조작자의 컨디션 등에 따라 균일한 마이크로 렌즈 금형을 제작하기가 힘들다.

네 번째, 단순한 패턴은 안정화된 입체 구현이 가능하나, 일반적 이미지는 입체 구현이 제한적이다.

그리고, 다이아몬드 툴을 이용하여 금형을 제작한 후, 생산된 종래의 렌티큘러 렌즈가 가지는 문제점을 정리하면 다음과 같다.

첫 번째, 입체 이미지의 구현에 있어 자유로운 입체감을 구현할 수 있는 반면에 상하가 아닌 좌우 방향에서만 입체감을 느낄 수가 있다.

두 번째, 이미지의 점프현상에 의해 시각적으로 현기증을 유발할 수가 있다.

세 번째, 모아레 기법을 이용한 다양한 패턴의 입체 구현이 불가능하다.

등록실용신안공보에 개시된 방사형 볼록렌즈 입체인쇄시트(등록번호 20-0311905)와 입체인쇄시트(등록번호 20-0444099)는 다색의 2D 이미지가 포함된 모아레를 이용한 입체 인쇄 패턴 이미지를 표현한 것으로 종래의 마이크로 렌즈를 채용하고 있다.

또한, 특허공개공보에 개시된 광속차를 이용한 인쇄용 평면렌즈시트(출원번호 10-2006-0138521)는 렌즈 표면에 다른 굴절률의 고형수지를 도포하여 렌즈가 보이지 않게 하는 평면의 입체 시트에 관한 것으로 종래의 마이크로 렌즈 또는 렌티큘러 렌즈를 선택적으로 사용하고 있다.

기타 다양한 인쇄 입체를 대신하여 음각 또는 양각의 미세 엠보 무늬 패턴을 주어 입체를 구현하는 입체 렌즈 시트가 공개되어 있으나, 이들 모두다 종래의 상ㆍ하, 좌ㆍ우 방사형의 마이크로 렌즈를 사용하고 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 다이아몬드 툴에 의한 마이크로 렌즈의 제작이 가능하고, 표면에 렌즈를 보이지 않게 하며, 렌티큘러 렌즈와 마이크로 렌즈의 입체효과를 동시에 얻을 수 있는 마이크로 렌즈 겸용 렌티큘러 렌즈 시트를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 렌즈 겸용 렌티큘러 렌즈 시트는, 반원주형 볼록렌즈가 평행하게 배열된 제1 렌티큘러 렌즈층, 상기 제1 렌티큘러 렌즈층 하부에 형성된 굴절조정 접착층, 상기 굴절조정 접착층 하부에 형성되며 반원주형 볼록렌즈가 평행하게 배열된 제2 렌티큘러 렌즈층, 상기 제2 렌티큘러 렌즈층 하부에 형성된 초점거리 조정용 투명수지층 및 상기 초점거리 조정용 투명수지층 하부에 형성된 입체층을 포함하되, 상기 제1 렌티큘러 렌즈층에 배열된 반원주형 볼록렌즈의 모선(母線)과 상기 제2 렌티큘러 렌즈층에 배열된 반원주형 볼록렌즈의 모선(母線)이 서로 엇갈려 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1 렌티큘러 렌즈층에 배열된 반원주형 볼록렌즈의 곡면이 아래로 향하며, 상기 제2 렌티큘러 렌즈층에 배열된 반원주형의 볼록렌즈의 곡면이 위로 향한다.

또한, 상기 제1 렌티큘러 렌즈층의 상부에 형성된 제1 코팅층, 상기 제1 렌티큘러 렌즈층과 상기 굴절조정 접착층 사이에 형성된 제2 코팅층 및 상기 굴절조정 접착층과 상기 제2 렌티큘러 렌즈층 사이에 형성된 제3 코팅층 중 적어도 하나의 층을 더 포함할 수 있다.

본 발명은 다이아몬드 툴에 의해 마이크로 렌즈의 제작이 가능하고, 볼록렌즈 곡면을 서로 다른 각도로 마주보게 함으로써 표면에 렌즈가 보이지 않는 고품위의 입체 시트의 제작이 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명은 렌즈 설계 도면대로 렌즈를 표현함으로써 높은 선명도의 입체감을 얻을 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 렌티큘러 렌즈와 마이크로 렌즈에서 얻을 수 있는 입체효과, 즉 어느 방향에서도 관측이 가능한 입체감과 프레임 단위의 영상분할 이미지의 입체감을 동시에 얻을 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 입체용 마이크로 렌즈 시트의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 렌티큘러 렌즈 시트의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 렌즈 겸용 렌티큘러 렌즈 시트를 각 층별로 분해한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 렌즈 겸용 렌티큘러 렌즈 시트를 각 층별로 분해한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 렌즈 겸용 렌티큘러 렌즈 시트를 각 층별로 분해한 도면이다.

도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 렌즈 겸용 렌티큘러 렌즈 시트(300)는, 반원주형 볼록렌즈(311)가 평행하게 배열된 제1 렌티큘러 렌즈층(310), 제1 렌티큘러 렌즈층 하부에 형성된 굴절조정 접착층(320), 상기 굴절조정 접착층 하부에 형성되며 반원주형 볼록렌즈(331)가 평행하게 배열된 제2 렌티큘러 렌즈층(330), 상기 제2 렌티큘러 렌즈층 하부에 형성되며 렌즈의 곡률반경에 대응되어 적절한 초점거리를 맞추어 주는 초점거리 조정용 투명수지층(340) 및 상기 초점거리 조정용 투명수지층 하부에 형성되며 입체의 이미지가 맺어지는 입체층(350)을 포함한다.

이 때, 상기 제1 렌티큘러 렌즈층에 배열된 반원주형 볼록렌즈(311)의 모선(母線)과 상기 제2 렌티큘러 렌즈층에 배열된 반원주형 볼록렌즈(331)의 모선(母線)을 서로 엇갈리게 한다. 바람직하게는, 상기 엇갈린 각도를 90도 또는 45도로 한다.

본 발명의 일 실시예는, 제1 내지 2 렌티큘러 렌즈층을 서로 마주보게 한다. 즉 상기 제1 렌티큘러 렌즈층에 배열된 반원주형 볼록렌즈(311)의 곡면은 아래로 향하고, 상기 제2 렌티큘러 렌즈층에 배열된 반원주형의 볼록렌즈(331)의 곡면은 위로 향하게 한다. 본 발명의 일 실시예는, 이 같은 구성을 통하여 표면에 렌즈가 보이지 않는 고품위의 입체 렌즈 시트의 제작이 가능하다.

또한, 제1 렌티큘라 렌즈층은 그 하부에 초점거리 조정용 투명수지층을 가지지 않고 반원주형의 볼록렌즈만이 포함된 최소의 두께로 생산한다. 그리고 제1 렌티큘라 렌즈층의 볼록렌즈와 제2 렌티큘라 렌즈층의 볼록렌즈는 동일한 곡률반경, 동일한 굴절률 및 동일한 렌즈 피치를 가짐이 바람직하다.

제2 렌티큘라 렌즈층의 하부에 형성된 초점거리 조정용 투명수지층(340)은 제1 렌티큘라 렌즈층의 굴절률과 곡률반경, 굴절조정 접착층의 굴절률 및 제2 렌티큘라 렌즈층의 굴절률과 곡률반경을 고려하여 계산되어진 물성을 가진다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 렌즈 겸용 렌티큘러 렌즈 시트를 각 층별로 분해한 도면이다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체용 마이크로 렌즈 겸용 렌티큘러 렌즈 시트(400)는 도 3에 도시된 렌즈 시트에서 제1 렌티큘러 렌즈층의 상부에 형성된 제1 수지 코팅층(410), 제1 렌티큘러 렌즈층과 굴절조정 접착층 사이에 형성된 제2 수지 코팅층(420) 및 굴절조정 접착층과 제2 렌티큘러 렌즈층 사이에 형성된 제3 수지 코팅층(430) 중 적어도 하나의 층을 더 포함한다.

이 같은 제1 내지 제3 수지 코팅층(410, 420, 430)은 렌티큘러 렌즈층의 기능을 향상시킨다. 예를 들면, 렌티큘러 렌즈층(310, 330)이 A-PET(A-Polyethylene Terephthalate) 수지인 경우에는 고투명, 고굴절, 치수안정성 및 저가의 장점이 있지만 접착성 및 인쇄적성 등에 문제가 있고, G-PET(G-Polyethylene Terephthalate) 수지인 경우에는 고투명성, 좋은 접착성, 인쇄적성, 고굴절 및 치수 안정성의 장점이 있으나 가격이 고가인 단점이 있다. 즉 각각의 수지에는 장점과 단점이 공존한다.

따라서, 본 발명의 일 실시예는, 렌티큘러 렌즈층(310, 330)을 A-PET(A-Polyethylene Terephthalate) 수지를 사용하되, 제1 내지 제3 수지 코팅층(410, 420, 430)으로 G-PET(G-Polyethylene Terephthalate)를 사용하여 미세하게 코팅한다. 그 결과 A-PET가 가지는 고투명, 고굴절, 치수 안정성 및 저가의 특성과 G-PET가 가지는 좋은 접착성 및 인쇄적성의 특성을 동시에 가질 수 있게 되었다. 이러한 수지의 조합은 단지 하나의 예로 든 것일 뿐, 본 발명이 상기 예로서 든 조합에 한정되는 것은 아니다.

또한, 제1 렌티큘라 렌즈층(310)의 볼록렌즈와 상기 제2 렌티큘라 렌즈층(330)의 볼록렌즈를 비구면 형태로 설계하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 일반적인 단면을 가지는 입체 렌즈 시트는, 곡률반경에 따른 화각을 가지게 되는데 이 화각이 45도 이상인 경우에는 변환용 렌즈로, 45도 이하인 경우에는 입체용 렌즈로 분류된다.

그러나 렌즈의 표면에 대하여 낮은 굴절률의 코팅제 등으로 표면 처리를 하는 경우에는 단일 굴절률이 아닌 2중의 굴절률을 가지게 되고, 이로 인해 화각이 좁아지는 현상이 발생한다.

따라서, 본 발명의 실시예는, 극단적으로 높은 화각을 가지는 비구면 형태로 렌즈를 가공한 후, 제1 렌티큘라 렌즈층(310)과 제2 렌티큘라 렌즈층(320)을 투명의 고형수지 접착제를 사용해서 일체화 시키고, 계산된 굴절률 공식에 의해 화각이 좁아지더라도 안정적인 입체감을 얻을 수 있다.

그리고, 투명의 고형수지인 굴절조정 접착층(320)의 굴절률은 제1 내지 제2 렌티큘라 렌즈층(310, 330)의 굴절률보다 낮아야 한다. 예를 들면, 제1 내지 제2 렌티큘라 렌즈층(310, 330)의 PET(Polyethylene Terephthalate)가 1.575의 굴절률을 가지고, 굴절조정 접착층(320)의 투명한 고형수지가 1.575의 굴절률을 가진다면, 렌즈 시트는 입체 렌즈 시트가 아닌 일반 투명 시트의 형태가 되어 버린다. 그리고 투명의 고형수지인 굴절조정 접착층(320)의 굴절률이 낮을수록 제작된 렌즈 시트의 두께가 감소됨은 당연하다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (7)

1. 반원주형 볼록렌즈가 평행하게 배열된 제1 렌티큘러 렌즈층;
   상기 제1 렌티큘러 렌즈층 하부에 형성된 굴절조정 접착층;
   상기 굴절조정 접착층 하부에 형성되며 반원주형 볼록렌즈가 평행하게 배열된 제2 렌티큘러 렌즈층;
   상기 제2 렌티큘러 렌즈층 하부에 형성된 초점거리 조정용 투명수지층; 및
   상기 초점거리 조정용 투명수지층 하부에 3차원적 입체로 이미지가 관측되는 입체층; 을 포함하되,
   상기 제1 렌티큘러 렌즈층에 배열된 반원주형 볼록렌즈의 모선(母線)과 상기 제2 렌티큘러 렌즈층에 배열된 반원주형 볼록렌즈의 모선(母線)이 서로 엇갈려 있으며,
   상기 제1 렌티큘러 렌즈층에 배열된 반원주형 볼록렌즈의 곡면은 아래로 향하고, 상기 제2 렌티큘러 렌즈층에 배열된 반원주형의 볼록렌즈의 곡면은 위로 향하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 겸용 렌티큘러 렌즈 시트.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 렌티큘러 렌즈층의 상부에 형성된 제1 수지 코팅층;
   상기 제1 렌티큘러 렌즈층과 상기 굴절조정 접착층 사이에 형성된 제2 수지 코팅층; 및
   상기 굴절조정 접착층과 상기 제2 렌티큘러 렌즈층 사이에 형성된 제3 수지 코팅층 중 적어도 하나의 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 겸용 렌티큘러 렌즈 시트.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 렌티큘러 렌즈층에 배열된 반원주형 볼록렌즈의 모선(母線)과 상기 제2 렌티큘러 렌즈층에 배열된 반원주형 볼록렌즈의 모선(母線)이 90도 또는 45도로 엇갈려 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 겸용 렌티큘러 렌즈 시트.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 렌티큘라 렌즈층의 볼록렌즈와 상기 제2 렌티큘라 렌즈층의 볼록렌즈는 동일한 곡률반경, 굴절률 및 렌즈 피치를 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 겸용 렌티큘러 렌즈 시트.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 렌티큘라 렌즈층의 볼록렌즈와 상기 제2 렌티큘라 렌즈층의 볼록렌즈는 비구면 형태인 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 겸용 렌티큘러 렌즈 시트.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 굴절조정 접착층의 굴절률은 상기 제1 내지 제2 렌티큘라 렌즈층의 굴절률보다 낮은 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 겸용 렌티큘러 렌즈 시트.

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