KR101032191B1 - 입체용 다중 복합 렌즈 시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 입체용 렌즈 시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 다른 성분의 다중 구조층으로 구성된 투명 수지의 표면에 서로 다른 모양의 볼록렌즈를 교차 반복 배열시킴으로써 보다 박막이면서도 고투명하고 선명한 입체감을 가지는 입체용 다중 복합 렌즈 시트에 관한 것이다.

Description

입체용 다중 복합 렌즈 시트{A multi-layered lens sheet for a three-dimensional look}
본 발명은 입체용 렌즈 시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 다른 재질의 수지층이 여럿 겹친 투명 수지층의 표면에다 서로 다른 모양의 볼록렌즈를 교차 반복 배열시킴으로써 보다 박막이면서도 고투명하고 선명한 입체감을 가질 수 있는 입체용 다중 복합 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 렌즈 시트의 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 종래의 입체용 렌즈 시트(10)는, 볼록렌즈(12)가 어레이 형태로 배열된 렌즈 어레이층(13), 상기 렌즈 어레이층 하단에 형성되며 렌즈의 곡률반경에 대응되어 적절한 초점거리를 맞추어 주는 초점거리 조정용 투명수지층(14) 및 상기 초점거리 조정용 투명수지층 하단에 형성되며 입체의 이미지가 맺어지는 입체층(11)으로 이루어진다.
도 2는 입체용 렌즈 어레이 시트에서 렌즈의 피치, 곡률반경 및 렌즈 어레이 시트 두께간의 관계를 설명하는 도면이다.
도 2를 참고하면, 렌즈의 피치(15), 곡률반경(42) 및 렌즈 시트 두께(19)간의 관계는, 렌즈 곡률반경(42)의 크기에 의해 화각(43)이 정해지고, 이 화각(43)에 의해 입체구현을 위한 초점거리(14)가 정해지는 관계에 있다.
따라서 렌즈 매질의 굴절률이 낮고 개개 렌즈의 곡률반경(42)이 클수록 입체구현을 위한 초점거리 조정용 투명수지층(14)이 두꺼워지는데 이는 도 2의 왼쪽 그림보다 오른쪽 그림의 초점거리 조정용 투명수지층(14)의 두께가 두꺼워지는 것으로부터 직관적으로 알 수 있다. 이에 따라 렌즈 시트의 총 두께(19) 역시도 두꺼워진다. 반대로 렌즈 매질 자체의 굴절률이 높거나 곡률반경(42)이 작을수록 입체 구현을 위한 초점거리 조정용 투명수지층(14)이 얇아진다. 이에 따라 렌즈 시트의 총 두께(19)도 얇게 된다.
도 3은 구면 볼록렌즈와 비구면 볼록렌즈 각각의 초점거리에 위치한 입체물에 대하여 화각의 변화에 따른 단면도를 도시한 도면이다.
도 3을 참고하면, 볼록렌즈의 정면에서 초점거리의 입체물을 관측할 때에는 구면 볼록렌즈와 비구면 볼록렌즈는 그 초점이 정확하게 형성된다. 그러나 시야를 좌측 또는 우측으로 이동해서 입체물을 관측할 때는 왼쪽 그림의 타원형 비구면 볼록렌즈는 비교적 입체층(11)에 초점이 잘 맞춰지게 되므로 오른쪽 그림의 완전 구면 볼록렌즈에 비해 조금 더 정확하게 입체물을 관측할 수 있다.
이는 시야가 좌ㆍ우측으로 이동함에 따라 초점거리는 변화하고, 렌즈의 곡률반경에 따른 화각이 정초점의 영역 내에 있을 때에만 선명한 입체 화상이 관측되기 때문이다. 따라서 보다 넓은 범위에서 입체 화상을 관측하기 위해서는 가시 화각(43)을 넓혀주어야 하나, 구면 볼록렌즈의 화각범위는 렌즈의 피치 이내 일 수밖에 없으므로 제한적일 수밖에 없다.
즉 통상의 구면 볼록렌즈에 의한 단일 모양 형태의 렌즈 시트는, 렌즈가 두껍고, 좁은 화각으로 인한 좁은 시야각을 가지며, 렌즈 시트의 투명도가 저하되는 문제점이 있는 것이다.
한편, 입체용 렌즈 시트의 여러 층들을 단일 재료의 수지로 만들 경우에는 각 수지 재질이 가지는 고유의 장단점이 드러나게 된다.
예를 들면, PP(폴리프로필렌)의 경우에는 아주 가격이 싼 장점이 있는 반면에 투명도가 떨어지고 접착력에 문제가 있으며 치수 안정성과 인쇄 적성이 좋지 않은 단점이 있다. 그리고 A-PET(A-Polyethylene Terephthalate)의 경우에는 고투명, 고굴절 및 치수안정성이 있는 대신 접착력에 문제가 있고 인쇄적성이 떨어지는 단점이 있다. 또한 PET-G(Polyethylene Terephthalate-G)인 경우에는 고투명, 좋은 인쇄적성, 고굴절 및 치수 안정성의 장점이 있으나 가격이 고가인 단점이 있는 등 각각의 수지에는 장점과 단점이 존재하게 된다.
본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 창안된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 서로 다른 성분의 수지를 다중 구조층으로 만든 후 일체화 시키고, 서로 다른 모양을 가지는 비구면 형태의 볼록렌즈를 교차 반복해서 배열시킨 입체용 다중 복합 렌즈 시트를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 입체용 다중 복합 렌즈 시트는, 서로 모양이 다른 제1 볼록렌즈와 제2 볼록렌즈가 교차 반복 배열된 렌즈 어레이층; 상기 렌즈 어레이층 하부에 형성된 초점거리 조정용 투명수지층; 상기 초점거리 조정용 투명수지층 하부에 형성된 입체층; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1 볼록렌즈와 상기 제2 볼록렌즈는 각각 동일한 곡률 반경을 가지며 비구면 형태이다. 더욱 바람직하게는, 상기 제1 볼록렌즈는 원형 볼록렌즈이며, 상기 제2 볼록렌즈는 사각 볼록렌즈이다.
또한, 상기 렌즈 어레이층, 상기 초점거리 조정용 투명수지층 및 상기 입체층 각각은 서로 다른 성분의 수지로 형성되거나 인접한 층의 수지 재료는 서로 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 입체용 다중 복합 렌즈 시트는, 종래의 렌즈 시트보다 박막이면서도 고투명이고, 360도 어느 위치, 어느 방향에서 보더라도 선명한 입체감을 가지는 장점이 있다.
도 1은 종래의 입체용 렌즈 시트의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 입체용 렌즈 시트에서 렌즈의 피치, 곡률반경 및 렌즈 시트 두께간의 관계를 설명하는 도면이다.
도 3은 구면 볼록렌즈와 비구면 볼록렌즈 각각의 초점거리에 위치한 입체물에 대하여 화각의 변화에 따른 단면도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체용 다중 복합 렌즈 시트를 도시한 도면이다.
도 5는 원형 볼록렌즈로만 구성된 입체용 렌즈 시트에서 투명 시트부분으로의 광 투과도를 도시한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체용 다중 복합 렌즈 시트를 도시한 도면이다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체용 다중 복합 렌즈 시트(20)는, 서로 모양이 다른 제1 볼록렌즈(21)와 제2 볼록렌즈(22)가 교차 반복 배열된 렌즈 어레이층(23), 상기 렌즈 어레이층 하부에 형성된 초점거리 조정용 투명수지층(24) 및 상기 초점거리 조정용 투명수지층 하부에 형성된 입체층(미도시)으로 구성되어 있다.
여기서 바람직하게는, 상기 제1 볼록렌즈(21)와 상기 제2 볼록렌즈(22)는 동일한 곡률 반경을 가지며 비구면 형태이고, 더욱 바람직하게는, 상기 제1 볼록렌즈(21)는 원형 볼록렌즈이며, 상기 제2 볼록렌즈는 사각 볼록렌즈(22)이다.
종래의 원형 볼록렌즈로만 구성된 입체용 렌즈 시트의 경우에는, 도 5 및 도 6에서 도시된 바와 같이, 렌즈와 렌즈 사이에 는 빛이 꺽이지 않고 똑바로 통과하는 영역(26)이 생기게 된다. 이러한 영역은 렌즈의 역할을 하지 못하고 단순히 투명 시트의 한 부분이 되는데 이는 비렌즈 영역이 된다. 인간의 두 눈은 렌즈 부분(27)과 비렌즈 영역(26)을 통해 동시에 투명 초점거리 하단 부분에 위치하고 있는 입체 이미지를 관측하게 되는데 비렌즈 영역(26)이 커질수록 렌즈 시트의 투명도는 증가하는 반면, 인쇄 색감이나 입체 엠보의 채도는 떨어지는 입체감을 느끼게 된다.
만약 이러한 단점을 극복하기 위해서 도6의 오른쪽 그림처럼 사각 볼록렌즈로만 입체용 렌즈 시트를 구현하게 되면 이번에는 비렌즈 영역이 없어지게 되므로 입체를 구성하는 색감이나 채도는 좋아지는 대신 렌즈 시트의 투명도가 저감되어 탁하게 느껴지는 단점이 새로이 생겨 버린다.
본 발명의 일 실시예는, 상기 원형 볼록렌즈(21)와 상기 사각 볼록렌즈(22)에서 가지는 장점을 취합하여 화각이 넓은 비구면 형태의 볼록 렌즈를 설계한다. 즉 서로 다른 모양의 렌즈로 구성된 볼록 렌즈를 교차 반복 배열시켜 입체 효과와 렌즈의 투명도 및 입체감 등을 보정해 준다. 이러한 볼록 렌즈의 모양 조합은 단지 하나의 예로 든 것일 뿐, 본 발명이 상기 예로서 든 조합에 한정되는 것은 아니다.
당연하지만 본 발명의 사각 볼록렌즈란 사각뿔 형태의 볼록렌즈를 의미하는 것이다. 또한 당연하지만 사각뿔의 형상이 날카롭거나 구분적으로 각져 있는 것이 아니라 부드럽고 연속적으로 각져 있어 렌즈의 역할을 다함에 부족함이 없다.
본 발명의 다른 실시예는, 서로 다른 성분의 수지를 다중 구조층으로 만들어 일체화시킨 후, 상기 일체화된 수지의 전면에 모양이 서로 다른 비구면 형태의 볼록렌즈를 교차 배열시켜 입체용 렌즈 시트를 제작한다.
예를 들어, A-PET(A-Polyethylene Terephthalate)의 양면에 G-PET(G-Polyethylene Terephthalate)를 코팅하여 일체화시킨다면 A-PET의 저렴한 가격과 G-PET의 우수한 장점을 동시에 가질 수 있게 된다. 이러한 수지의 조합은 단지 하나의 예로 든 것일 뿐, 본 발명이 상기 예로서 든 조합에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 실시예와 관련하여, 발명자들이 실험해 본 결과치 가운데 하나는, G-PET를 20미크론으로 형성시키고, 그 하단 부분에 입체 관측용 초점거리 조정용 투명수지층을 50미크론 두께로 A-PET를 형성시키며, 다시 A-PET의 하단 부분에 20미크론 두께로 G-PET를 형성시킨다. 즉 A-PET를 중심으로 G-PET로 코딩되어 일체화된 수지 표면에 곡율반경이 동일한 비구면의 원형 볼록렌즈와 사각 볼록렌즈를 교차 배열시킨다.
본 발명의 다른 실시례는, 렌즈 어레이층 상부에 별도로 다른 성분의 제1 수지 코팅층이 형성되고, 초점거리 조정용 투명수지층과 입체층 사이에 별도로 다른 성분의 제2 수지 코팅층이 형성된다. 제1 내지 제2 수지 코팅층은 같은 수지 성분이 될 수도 있고 다른 수지 성분이 될 수도 있다.
예를 들면, 렌즈 어레이층 및 초점거리 조정용 투명수지층을 A-PET로 형성되고, 제1 내지 제2 수지 코팅층을 G-PET로 형성한다. 이처럼 구성된 렌즈 시트는 상술한 바와 같이 A-PET의 저렴한 가격과 G-PET의 우수한 장점을 동시에 가질 수 있게 된다. 이러한 수지의 조합은 단지 하나의 예로 든 것일 뿐, 본 발명이 상기 예로서 든 조합에 한정되는 것은 아니다.
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 (6)

  1. 입체용 렌즈 시트에 있어서,
    서로 모양이 다른 제1 볼록렌즈와 제2 볼록렌즈가 교차 반복 배열된 렌즈 어레이층;
    상기 렌즈 어레이층 하부에 형성된 초점거리 조정용 투명수지층; 및
    상기 초점거리 조정용 투명수지층 하부에 3차원적 입체로 이미지가 관측되는 입체층; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체용 다중 복합 렌즈 시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 볼록렌즈와 상기 제2 볼록렌즈는 비구면 형태인 것을 특징으로 하는 입체용 다중 복합 렌즈 시트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 볼록렌즈는 원형 볼록렌즈이며, 상기 제2 볼록렌즈는 사각 볼록렌즈인 것을 특징으로 하는 입체용 다중 복합 렌즈 시트.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이층, 상기 초점거리 조정용 투명수지층 및 상기 입체층 각각은
    서로 다른 성분의 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 입체용 다중 복합 렌즈 시트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이층 상부에 형성된 제1 수지 코팅층; 및
    상기 초점거리 조정용 투명수지층과 상기 입체층 사이에 형성된 제2 수지 코팅층 중 적어도 하나의 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체용 다중 복합 렌즈 시트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이층 및 초점거리 조정용 투명수지층은 A-PET(A-Polyethylene Terephthalate)로 형성되고, 상기 제1 내지 제2 수지 코팅칭은 G-PET(G-Polyethylene Terephthalate)로 형성되는 것을 특징으로 하는 입체용 다중 복합 렌즈 시트.
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