KR19980081503A

KR19980081503A - 배면 투사형 디스플레이 장치 및 스크린 유닛

Info

Publication number: KR19980081503A
Application number: KR1019980013757A
Authority: KR
Inventors: 고노도시야; 나까니시야스아끼
Original assignee: 이데이노부유끼; 소니가부시끼가이샤
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 1998-11-25
Also published as: JPH10293362A; CN1197350A; JP3697832B2; CN1126988C; KR100588455B1; US6256145B1

Abstract

본 발명은 신틸레이션(scintillation)을 저감함과 동시에, 콘트라스트를 향상한다.

입사한 영상광을 집광하는 프레넬 렌즈(2)와, 프레넬 렌즈(2)에서 집광된 영상광을 입사하여 확산함과 동시에, 출사측에 외부 광 흡수층(4)을 구비한 렌티큘러 렌즈(3)와, 렌티큘러 렌즈 시트(3)에 입사하는 영상광을 확산시키는 광 확산 수단을 구비하고, 상기 광 확산 수단의 헤이즈 값을 소정의 값으로 설정하고, 외부 광 흡수층(4)의 단위 면적당 피복율을 상기 헤이즈 값에 의한 확산 특성으로써 상기 헤이즈 값에 의한 확산 특성에 따라 상기 광 확산 수단을 이용하지 않는 경우보다도 떨어지도록 설정하여 스크린 유닛(1)을 구성한다. 또 스크린 유닛(1)을 이용하여 배면 투사형 디스플레이 장치를 구성한다.

Description

배면 투사형 디스플레이 장치 및 스크린 유닛

본 발명은 영상원으로부터의 영상을 투사 렌즈를 거쳐 투과형 스크린에 확대 투영하는 것이 가능한 배면 투사형 디스플레이 장치 및 스크린 유닛에 관한 것이다.

예를 들면, CRT(음극선관)이나 액정 패널 등의 광학 소자를 이용한 광학계 등으로 이루어지는 영상원으로부터 출사된 영상광을 투사 렌즈를 거쳐 투과형 스크린에 확대 투영하는 배면 투사형 디스플레이 장치가 공지되어 있다.

이와 같은 배면 투사형 디스플레이 장치의 스크린 유닛은 바람직한 화상을 영출하기 위해 다양한 성능이 요구되기 때문에 특정 성능을 갖는 복수의 스크린을 조합시켜 구성하고 있다.

일반적으로, 스크린 유닛은 예를 들면 특개평6-6739 등에 개시되어 있는 바와 같이 영상원측에 배치된 프레넬 렌즈 시트와, 상기 프레넬 렌즈 시트의 후단에 배치된 렌티큘러 렌즈 시트로 구성되어 있다.

도 7은 프레넬 렌즈 시트, 렌티큘러 렌즈 시트 등으로 이루어지는 스크린 유닛(30)의 구성을 도시하는 사시도이다.

프레넬 렌즈 시트(31)는 상기 CRT 또는 상기 광학계의 후단에 배치되는 투사 렌즈(도시되지 않음)에 의해 투사된 영상광을 프레넬 렌즈에 의해 관찰자의 방향으로 집광하고, 관찰자에서 본 스크린 면 상에서의 부위에 의한 휘도의 불균일성을 보정하도록 되어 있다.

프레넬 렌즈 시트(31)의 후단에 배치된 렌티큘러 렌즈 시트(32)는 광 확산제를 포함하여 구성되고, 영상광이 상기 광 확산제에 의해 투과 산란함으로써 화상이 투영된다. 또, 수평 및 수직 방향으로의 광 확산 특성을 주관함과 동시에 입사면 측에 있는 복수의 렌티큘러 렌즈 소자의 렌즈 기능에서 광을 수속시키도록 구성되어 있다.

또한, 출사면측에서 광이 수속하는 이외의 부위에 종방향의 스트라이프 형의 외부 광 흡수층(32a, 32a, 32a …)를 설치하여 출사면의 소정 영역을 피복함으로써, 스크린 상에 투영되는 영상광을 차단하지 않고 디스플레이 장치 외부로부터의 외부 광의 영향을 저감하고, 화상의 콘트라스트를 향상시킬 수 있도록 되어 있다.

그런데, 외부 광의 영향을 저감하여 화상의 콘트라스트를 향상하기 위해서는 외부 광 흡수층(32a)의 피복율을 크게 하면 좋지만, 피복율이 일정값 이상 커지면 영상광이 외부 광 흡수층(32a)에 차단되어 감소하고 만다. 이 때문에, 예를 들면 영상원에 CRT를 이용한 배면 투사형 디스플레이 장치에서는 외부 광 흡수층(32a)의 피복율이 그 광학계 등의 구성에 의해 예를 들면 40％ 정도로 제한된다.

RGB 각색에 대응한 3개의 CRT를 이용한 배면 투사형 디스플레이 장치의 경우는 예를 들면 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 적생에 대응한 CRT(40R), 녹색에 대응한 CRT(40G), 청색에 대응한 CRT(40B)로부터 출력된 각색의 영상광을, 각각 투사 렌즈(41R, 41G, 41B)에 의해 예를 들면 렌티큘러 렌즈 등으로서 구성되어 있는 스크린 시트(30)에 확대 투영하도록 되어 있다.

도시되어 있는 바와 같이, 각 CRT(40)(R,G,B)는 그 중심이 스크린 유닛(30)의 거의 중심부분에 대향하도록 배치되어 있으므로, CRT(40G)는 스크린 유닛(30)에 대해 정면으로 배치되고, 그 양측에 배치되어 있는 CRT(40R,40B)는 스크린 유닛(30)에 대해 예를 들면 10°전후의 각도로 배치된다. 이것에 의해 스크린 유닛(30)에 대한 각색의 광의 입사 각도도 다르게 되어 스크린 유닛(30)의 전면에서 평행광으로 되지 않기 때문에, 이것을 고려한 결과, 상기한 바와 같이 피복율이 예를 들면 40％ 전후로 되도록 설정되어 있다.

또, 최근에는 영상원으로서 액정 패널 등으로 이루어지는 광학계를 이용하고, 상기 광학계에 의해 형성된 화상을 한 개의 투사 렌즈로 확대 투영하는 배면 투사형 디스플레이 장치가 공지되어 있다.

도 9는 RGB 각색에 대응한 3장의 액정 패널을 이용하여 광학계를 구성하고 있는 배면 투사형 디스플레이 장치인, 케이스 내에 배치된 광학계와 스크린 유닛(30)의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.

케이스(50) 내의 아래쪽으로 배치되어 있는 광학계(51)에서 형성된 화상은 투사 렌즈(52)에 의해 확대되고, 화살표로 도시되어 있는 바와 같이 미러(53)에서 반사되어 스크린 유닛(30)에 도달한다.

여기서, 도 10에 따른 광학계(51)의 구성에 대해 설명한다.

광원(55)은 포물선 미러의 광축에 거의 평행한 광이 그 개구에서 출사된다. 그리고 광원(55)에서 출사된 광의 중심에서 적외 영역 및 자외 영역의 불필요한 광선은 UV-IR 차단 필터(57)에 의해 차단되고 유효한 광선만이 전방의 렌즈 어레이부(58)에 도달되게 된다.

상기 렌즈 어레이부(58)는 예를 들면 PBS(분극 빔 스플리터) 등의 광학소자에 의해 구성되고, 광원(55)에서 출사된 P편광파 + S편광파의 광을 예를 들면 P편광파에 집광하여 출력한다.

즉, 렌즈 어레이부(58)를 배치함으로서, UV-IR 차단 필터(57)를 통과한 광원(55)의 광이 P편광파에 편광되고, 효율좋게 또 균일하게 액정 패널(62,63,68)의 유효 개구에 조사하는 것이 가능하게 된다.

렌즈 어레이부(58)와 각 액정 패널의 유효 개구의 사이에는 광원(55)에서 출사된 광을 적, 녹, 청의 각색에 분해하는 다이클록 미러(59,60)가 배치되어 있다.

이 도면을 도시하는 예에서는 우선 다이클록 미러(59)에서 적색광 R을 반사하고 녹색광 G를 투과시키고 있다. 상기 다이클록 미러(59)에서 반사된 적색광 R은 미러(61)에 의해 진행 방향이 90°구부러져 적색용 액정 패널(62)에 입사한다.

한편, 다이클록 미러(59)를 투과한 녹색광 G 및 청색광 B는 다이클록 미러(60)에 의해 분리되게 된다. 즉, 녹색광 G는 반사되어 진행 방향이 90°구부러져 녹색용 액정 패널(63)에 도달한다. 그리고 청색광 B는 다이클록 미러(60)를 투과하여 진행하고, 릴레이 렌즈(64), 릴레이 렌즈(65), 미터(66), 미러(67)를 거쳐 청색용 액정 패널(68)에 도달한다.

액정 패널(62, 63, 68)에서 광 변조된 각색의 광은 광합성 수단으로서의 크로스 다이클록 프리즘(69)에 의해 합성되게 된다. 상기 크로스 다이클록 프리즘(69)은 반사면(69a), 및 반사면(69b)를 갖도록 구성되어 있다. 그리고 청색광 R은 반사면(69a)에서 또 청색광 B는 반사면(69b)에서 투사 렌즈(52)가 배치되어 있는 방향으로 반사된다. 또한 녹색광 G은 반사면(69a,69b)을 투과함으로써 RGB 각광이 한 개의 광축에 합성되고, 투사 렌즈(52)에 의해 목적지에 도 9에 도시한 스크린 유닛(30)에 확대 투영되게 된다.

이와 같은 배면 투사형 디스플레이 장치는 한 개의 투사 렌즈(52)에 의해 확대 투영되므로, 영상광은 스크린 유닛(30)에 대해 한 방향에서 입사하게 된다. 따라서, 도 8에서 설명한 세 개의 CRT를 이용한 유형의 디스플레이 장치와 비교하여 외부 광 흡수층(32a)의 피복율을 대폭적으로 향상시킬 수가 있어, 예를 들면 80％ 정도로 설정하는 것이 가능하게 된다.

영상광이 차단되지 않고 또 외부 광 흡수층(32a)의 피복율을 최대로하는 데에는 예를 들면 특공평7-19029호에 도시되어 있는 바와 같이, 렌티큘러 렌즈 시트(32)를 구성하는 렌즈 소자의 형상을, 그 이심율(離心率)이 렌즈 매질의 굴절율의 역수와 같은 타원면의 장축 방향의 볼록면의 일부가 되도록 형성하고, 또 상기 타원면의 초점의 위치에 외부 광 흡수층(32a)을 형성하면 좋다.

그런데, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같은 배면 투사형 디스플레이 장치에서는 한 개의 투사 렌즈(52)에 의해 한 방향으로부터 영상광을 투사하는 것이 가능하지만, 영상원의 광선수속이 크게 좁기 때문에, 상기 서술한 렌티큘러 렌즈 시트(32)에 포함된 광 확산제에 의해 산란광이 간섭을 일으키는 경우가 있다. 이것은 신틸레이션(scintillation)이라고 하는 임의의 부분이 강하게 밝게 되는 현상으로 스크린 상에 영출된 영상의 질이 크게 손상되게 된다.

그래서, 신틸레이션을 저감시키기 위해서는 예를 들면 특개평 8-313865호 등에 개시되어 있는 바와 같이, 렌티큘러 렌즈 시트(32)에 의해 투사 렌즈(52)에 근접한 위치에 광을 산란시키는 광 확산 수단을 배치하는 것이 공지되어 있다. 상기 광 확산 수단은 예를 들면 렌티큘러 렌즈 시트(31)에 광 확산제를 혼합하여 구성하기도 하고 또는 예를 들면 프레넬 렌즈 시트(31)의 전단에 별도의 광 확산 시트를 배치함으로써 구성된다.

신틸레이션은 영상원의 광원속이 좁고 강한 만큼 현저하게 나타나기 때문에, 광원속에 작용하는 예를 들면 램프 출력, 발광 특성, 렌즈 어레이, 액정 패널 크기, 투사 렌즈의 f값 등의 광학계(51)의 설계나, 스크린 유닛(30)의 화면 크기 등에 따라 상기 광 확삭 수단의 광 확산 특성으로 되는 헤이즈 값을 설정할 필요가 있다. 예를 들면, 스크린 유닛(30)의 화면 크기에 따라 헤이즈 값을 설정하는 경우에는 화면이 큰 만큼 낮게 설정되고, 화면이 작아 지도록 하여 높게 설정된다.

광 확산 수단의 헤이즈 값이 예를 들면 필요 이상으로 낮게 설정되면, 신틸레이션의 영향에 의해 화면에 편차가 나타나고, 역으로 필요 이상으로 높게 설정되면, 광이 확산하여 영상의 피크 휘도가 손실된다. 따라서, 광학계(51)의 구성에 따라 예를 들면 60％∼80％ 정도의 범위로 설정되어 있다.

또, 헤이즈 값이란 일본 공업 규격 K7105의 6.4항에 기초하여 적분 구식 광선 투과율 측정장치를 이용하여 측정한 전 광선 투과율에 점유되는 확산 투과율의 비율을 나타낸다. 따라서 예를 들면 헤이즈 값 60％의 경우는 60％의 광이 확산되어 중심부 이외에 출사되게 된다.

그러나, 예를 들면 피복율 80％로 외부 광 흡수층(32a)이 형성되어 있는 렌티큘러 렌즈 시트(32)에 대해 헤이즈 값이 예를 들면 80％의 광 확산 특성을 갖는 광 확산 수단을 이용한 경우, 광 확산 수단에 의해 확산된 영상광이 외부 광 흡수층(32a)에 차단되어, 스크린 유닛(30)을 투과하는 영상 광량이 감소되게 된다.

결국, 스크린 유닛(30)의 화면 크기나 광학계(51)의 구성에 의해 설정되는 헤이즈 값에 대해 최적인 피복율이 설정되어 있지 않으면 본래의 화상을 얻을 수 없다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 청구범위 제1항에 따르면, 영상을 형성하여 투사하는 것이 가능한 영상원과, 상기 영상원으로부터 투사된 영상광을 집광하는 프레넬 렌즈 시트와, 상기 프레넬 렌즈 시트에서 집광된 영상광을 입사하여 확산함과 동시에 출사측에 외부 광 흡수층을 구비한 렌티큘러 렌즈 시트와, 상기 렌티큘러 렌즈 시트에 입사하는 영상광을 확산시키는 광 확산 수단으로 구성되어 있는 투과형 스크린 유닛을 구비한 배면 투사형 디스플레이 장치에 있어서, 상기 광 확산 수단의 헤이즈 값을 소정의 값으로 설정하고, 상기 외부 광 흡수층의 단위 면적당 피복율을 상기 헤이즈 값에 의한 확산 특성에 따라 설정한다.

또, 청구범위 제7항에 따르면, 입사한 영상광을 집광하는 프레넬 렌즈 시트와, 상기 프레넬 렌즈 시트에서 집광된 영상광을 입사하여 확산시킴과 동시에, 출사측에 외부 광 흡수층을 구비한 렌티큘러 렌즈 시트와, 상기 렌티큘러 렌즈 시트에 입사하는 영상광을 확산시키는 광 확산 수단을 구비하고, 상기 광 확산 수단의 헤이즈 값을 소정의 값으로 설정하고, 상기 광 흡수층의 단위 면적당 피복율을 상기 헤이즈 값에 의한 확산 특성에 따라 설정하는 스크린 유닛을 구성한다.

본 발명에 따르면, 스크린 유닛을 구성하는 렌티큘러 렌즈 시트보다 영상원측에 배치된 광 확산 수단의 헤이즈 값 (광 확산 특성)과 더불어 외부 흡수층의 단위 면적당 피복율을 설정하는 것이 가능하다.

따라서, 렌티큘러 렌즈 시트에 입사하는 영상광의 발산 각도에 따라 상기 피복율을 허용 범위 내로 최대로 하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 실시형태의 스크린 유닛의 구성을 설명하기 위한 도면.

도 2는 도 1에 도시하는 스크린 유닛의 렌티큘러 렌즈 시트를 구성하는 렌즈 소자의 형태에 대해 설명하는 도면.

도 3은 헤이즈 값의 차이에 의한 광 확산 특성의 차이를 설명하는 도면.

도 4는 프레넬 렌즈에 광 확산제를 혼합하지 않은 경우의 외부 광 흡수층의 피복율에 대해 설명하는 도면.

도 5는 프레넬 렌즈에 헤이즈 값 80％의 광 확산제를 혼합한 경우의 외부 광 흡수층의 피복율에 대해 설명하는 도면.

도 6은 프레넬 렌즈에 헤이즈 값 60％의 광 확산제를 혼합한 경우의 외부 광 흡수층의 피복율에 대해 설명하는 도면.

도 7은 종래의 스크린 유닛의 구성을 설명하는 도면.

도 8은 3관식의 배면 투사형 디스플레이 장치의 설명도.

도 9는 액정 패널을 이용한 광학계로서 구성되는 배면 투사형 디스플레이 장치의 구성을 설명하는 도면.

도 10은 도 9에 도시하는 광학계에 대해 설명하는 도면.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 스크린 유닛

2, 31 : 프레넬 렌즈 시트

3 : 렌티큘러 렌즈 시트

3a, 3b : 렌즈 소자

4 : 외부 광 흡수층

6 : 광 확산 시트

30 : 스크린 유닛

50 : 케이스

51 : 광학계

52 : 투사 렌즈

53 : 미러

55 : 광원

58 : 렌즈 어레이부

이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 본 발명의 실시형태의 디스플레이 장치는 먼저 도 9 및 도 10에서 설명한 예와 동일하게 3개의 액정 패널로 변조된 RGB 각색의 영상광을 합성하고, 한 개가 투사 렌즈에 투사하도록 구성되어 있다.

도 1은 본 실시형태의 디스플레이 장치에 이용되는 투과형 스크린 유닛의 구성을 모식적으로 도시하는 사시도이다. 상기 도면에 도시되어 있는 스크린 유닛(1)은 예를 들면 프레넬 렌즈 시트(2), 렌티큘러 렌즈 시트(3)로 구성되어 있다. 프레넬 렌즈(2)는 먼저 도 7에 설명한 프레넬 렌즈 시트(31)에 대응하고 있지만, 본 실시형태에서는 신틸레이션의 화상에 미치는 영향에 따라 소정의 헤이즈 값 (예를 들면 60％ 내지 80％ 정도)를 갖는 광 확산제가 혼합되어 형성되어 있다.

렌티큘러 렌즈 시트(3)는 입사측의 렌즈 소자(3a, 3a, 3a …), 출사측의 렌즈 소자(3b, 3b, 3b …)가 소정의 형태로 형성되고, 또 렌티큘러 렌즈 시트(2)에 집광된 영상광을 확산 투과시켜 영상을 형성하기 위한 확산제가 혼합되어 있다. 이것에 의해, 입사한 영상광의 수평 및 수직 방향으로의 광의 확산 특성을 주관하면서, 입사면 측에 있는 예를 들면 비구면으로 이루어지는 복수의 렌즈 소자(3a, 3a, 3a …)의 렌즈 기능에 의해 광을 수속하는 것이 가능하다. 또, 입사측의 렌즈 소자(3a) 및 출사측에 형성되어 있는 렌즈 소자(3b)의 형태에 대해서는 다음에 상세히 설명한다.

또한, 출사면측에서 광이 수속하는 이외의 부위에 외부 광 흡수층(4,4,4…)을 설치하여 출사면의 소정의 영역을 피복하므로써, 스크린 상에 투사되는 영상광을 차단하지 않고 디스플레이 장치 외부로부터의 외부 광의 영향을 저감하고, 영상의 콘트라스트를 형상하는 것이 가능하도록 되어 있다. 단 본 발명에서는 외부 광 흡수층(4)의 단위 면적당 피복율을 프레넬 렌즈 시트(2)에 혼합되어 있는 확산 재료의 헤이즈 값에 따라 예를 들면 65％ 내지 75％ 정도로 되도록 설정한다.

또, 여기에서는 광 확산제를 프레넬 렌즈 시트(2)에 혼합하여 스크린 유닛(1)을 구성하는 예를 설명하였지만, 광 확산 수단을 별도로 구성하고, 예를 들면 파선으로 도시되어 있는 바와 같이, 광 확산 시트(6)로서 프레넬 렌즈 시트(2)의 전단에 배치하도록 하여도 좋다.

다음에, 본 실시형태에 이용되는 렌티큘러 렌즈 시트(3)를 구성하는 렌즈 소자(3a, 3b)의 형태의 일례에 대해 설명한다.

도 2는 렌티큘러 렌즈 시트(3)의 한 개 렌즈 소자(3a, 3b)의 형태와, 이들의 렌즈 소자(3a, 3b)를 투과하는 영상광을 수평 방향의 광 경로예를 도시하는 모식도이다.

렌즈 소자(3a, 3b)의 형태는 상술한 바와 같이 비구면의 렌즈 형태로 되고 일반적인 수학식 1로 된다.

단,

Z : 저그량

H : 중심으로부터의 거리

K : 원추 정수

C : 광축에서의 곡률

A2∼A5 : 정수로 도시할 수 있다.

본 실시형태에 적용된 렌즈 형태는 상기 수학식 1에서,

K₁: 입사측 렌즈 소자(3a)의 원추 정수

C₁: 입사측 렌즈 소자(3a)의 광축에서의 곡률

K₂: 출사측 렌즈 소자(3b)의 원추 정수

C₂: 출사측 렌즈 소자(3b)의 광축에서의 곡률

T : 입사측 렌즈 소자(3a)의 1피치의 1/2 길이를 1로 한 때의 입사측 렌즈 소자(3a)와 출사측 렌즈 소자(3b)간의 렌즈 간 거리로 한 때,

K₁: -0.45, C₁: 1.2

K₂: -1.2, C₂: -1.3

T : 2.4

A₂∼A₅의 값은 모두 0으로 되는 형태로 구성되어 있는 것으로 한다.

여기서, 예를 들면 렌티큘러 렌즈 시트(2)에서의 확산 특성에 대해 설명한다.

도 3은 예를 들면 헤이즈 값 60％(점선)의 광 확산제를 이용한 경우와, 헤이즈 값 80％(실선)의 광 확산제를 이용한 경우의 확산 특성을 도시하는 도면으로, 횡축 방향으로 휘도, 종축 방향으로 투과광의 출사 각도(deg)를 도시하고 있다. 또, 상기 도면에서는 출사측의 광의 휘도의 피크값(출사각도는 거의 0°)를 1로 하여 정규화하고 있다. 또, 헤이즈 값에 관해서는 먼저 서술한 바와 같이, 스크린 유닛(1)의 화면 크기나 광학계의 설계에 따라 설정되어 있지만, 본 실시형태에서는 헤이즈 값을 예를 들면 60％∼80％ 정도의 범위로 설정한 경우에 대해 설명한다.

도시되어 있는 바와 같이, 헤이즈 값이 80％로 되어 있는 경우, 실선으로 도시되어 있는 바와 같이 투과광의 휘도의 피크값 1에 대해 예를 들면 1/10(0.1)이하로 되는 출사 각도는 ±8°이다. 또 헤이즈 값이 60％로 되어 있는 경우는 점선으로 도시되어 있는 바와 같이 투과광의 휘도가 예를 들면 1/10(0.1) 이하로 되는 출사 각도는 ±3.6°되고, 헤이즈 값에 따라 입사한 광이 확산되어 출사하고 있는 지를 알 수 있다. 출사 각도 1/10 이하로 되는 광의 휘도는 그 밝기의 차이가 육안으로 인식하는 것이 곤란하므로, 무시해도 문제가 없는 휘도 레벨로 된다. 따라서, 본 실시형태에서는 예를 들면 1/10을 기준으로 하여 설명하지만, 예를 들면 1/10 이하, 또는 1/10 이상이어도 좋다.

이와 같이, 헤이즈 값 80％로 되어 있는 광 확산제를 이용한 경우에는 ±8°이고, 또 헤이즈 값 60％로 되어 있는 광 확산제를 이용한 경우에는 ±3.6°의 범위로 하여 렌티큘러 렌즈 시트 (3)에 입사하는 것으로 간주된다.

그래서, 본 발명은 헤이즈 값에 따라 외부 광 흡수층(4)의 단위 면적당 피복율 (이하, 간단히 피복율이라고 함)을 설정함으로써, 외부 광의 흡수와 영상광의 투과를 효율적으로 행하는 것이 가능하게 하고 있다.

여기서, 2종류의 다른 헤이즈 값(80％ 또는 60％)를 예를 들어, 이들의 헤이즈 값에 따른 외부 광 흡수층(4)의 피복율에 대해 설명한다.

우선, 도 4에 도시한 바와 같이, 광 확산 수단을 설치하지 않고, 렌티큘러 렌즈 시트(3)에 대해 수직 방향에서 입사한 광이 수평 방향으로 확산하는 경우의 광 경로의 시뮬레이션에 대해 설명한다. 또, 렌즈 소자(3a)와 렌즈 소자(3b) 간의 렌즈 간의 거리 T는 예를 들면 2.4로 하여 설정하고 있는 예를 들고 있다.

광 확산 수단을 설치하지 않은 경우, 영상광은 렌즈 소자(3a)에 대해 확산하지 않고 거의 0°로 입사하여, 도시되어 있는 광 경로에서 렌즈 소자(3b)로부터 출사한다. 렌티큘러 렌즈 시트(3)는 그 제법상, 외부 광 흡수층(4)의 면이 출력 계면부의 정점보다 예를 들면 0.1㎜ 정도 전방으로 돌출하도록 형성되어 있으므로, 피복율을 예를 들면 80％ 정도로 하여도 충분히 영상광을 투과할 수가 있고, 또 외부광을 충분히 차단할 수 있다.

본 발명에서는 신틸레이션 등의 문제점을 고려하여 광 확산 수단을 설치하고, 영상광을 확산시킨 상태에서 렌티큘러 렌즈 시트(3)에 입사시키고 있다. 상기 상태에서 헤이즈 값이 설정되면 확산된 영상광이 외부 광 흡수층(4)에 흡수되게 된다. 따라서, 다른 헤이즈 값에 대해 피복율이 일정하게 설정되어 있으면, 영상광이 외부 광 흡수층(4)에 차단되어 화질이 열화하고, 본래의 영상을 얻을 수가 없게 되고 만다.

여기서, 헤이즈 값에 대응하여 외부 광 흡수층(4)의 피복율을 설정함으로써, 신틸레이션을 저감함과 동시에 콘트라스트가 우수한 화질을 얻을 수가 있도록 하고 있다.

도 5는 헤이즈 값을 예를 들면 80％로 설정한 경우의 외부 광 흡수층(4)의 피복율에 대해 설명하는 모식도이다. 또, 상기 도면에 도시되어 있는 광 경로는 렌티큘러 렌즈 시트(3)에 대해 8°의 입사각으로 입사하는 영상광의 광 경로만을 도시하고 있다.

헤이즈 값을 예를 들면 80％로 설정하면, 상술한 바와 같이 출사 각도 8°이내의 광속(영상광)이 시각적으로 유효(휘도의 피크값에 대해 예를 들면 1/10 이상)로 된다. 그래서, 렌즈 소자(3a)에 예를 들면 8°의 입사각으로 하는 영상광이 차단되지 않고 렌즈 소자(3b)에서 출사하도록 하기 위해서는 도시되어 있는 바와 같은 광 경로로부터 외부 광 흡수층(4)의 피복율을 설정하면 좋다. 본 실시형태에서는 피복율을 예를 들면 65％로 함으로써 적어도 유효하게 되는 출사 각도 8°이내의 영상광을 차단하지 않는 상태에서 외부 광 흡수층(4)을 배치할 수 있다.

도 6은 헤이즈 값을 예를 들면 60％로 설정한 경우의 외부 광 흡수층(4)의 피복율에 대해 설명하는 모식도이다. 또, 상기 도면에 도시되어 있는 광 경로는 렌티큘러 렌즈 시트(3)에 대해 3.6°의 입사각으로 입사하는 영상광의 광 경로만을 도시하고 있다.

헤이즈 값을 예를 들면 60％로 설정하면, 상술한 바와 같이 출사 각도 3.6°이내의 광속(영상광)이 시각적으로 유효(휘도의 피크값에 대해 예를 들면 1/10 이상)으로 된다. 여기서, 렌즈 소자(3a)에 예를 들면 3.6°의 입사각으로 하는 영상광이 차단되지 않고 렌즈 소자(3b)로부터 출사하도록 하는데에는 도시되어 있는 바와 같은 광 경로로부터 외부 광 흡수층(4)의 피복율을 설정하면 좋다. 본 실시형태에서는 피복율을 예를 들면 75％로 함으로써, 적어도 유효로 되는 출사 각도 3.6°이내의 영상광을 차단하지 않는 상태에서 외부 광 흡수층(4)을 배치할 수 있다.

이와 같이, 렌티큘러 렌즈 시트(3)에 대한 영상광의 입사각, 즉, 광 확산제의 헤이즈값에 따라, 외부 광 흡수층(4)의 피복율을 설정함으로써 영상광을 충분히 투과할 수가 있어 양호한 화상을 얻을 수 있게 된다.

도 5 및 도 6에 도시하는 예에서는 도 4에 도시한 예보다 피복율이 낮게 설정되어 있으므로, 예를 들면 디스플레이 장치의 배치 장소 등에서 외부 광의 침입에 의해 콘트라스트가 저하하는 것도 고려하지만, 신틸레이션을 저감하고 있으므로 화질 자체를 향상시킬 수가 있다.

또, 본 실시형태에서는 프레넬 렌즈 시트(2)에 혼합되어 있는 광 확산제에 의한 광 확산의 영향을 무시한 경우, 렌티큘러 렌즈 시트(3)에 입사하는 광은 프레넬 렌즈 시트(2)의 렌즈 기능에 의해 렌티큘러 렌즈 시트(3)에 대해 모두 수직 방향으로부터 입사한다고 가정하고 있다. 그러나, 프레넬 렌즈의 형태에 대해서는 렌티큘러 렌즈 시트(3)에 임의의 각도로 영상광이 입사하는 것으로 간주된다. 이 경우에는 입사 각도에 대해 렌티큘러 렌즈 시트(3)의 렌즈 소자(3a)와 렌즈 소자(3b)의 광축을 겹치지 않도록 비키어 놓으면 좋다. 렌즈 소자(3a)와 렌즈 소자(3b)의 광축을 비키어 놓은 렌티큘러 렌즈 시트(3)를 구성하는 것에 대해서는 예를 들면 특개평3-60104에 개시되어 있다. 이와 같이, 입사면측 렌즈 소자와 출사면측 렌즈 소자의 광축을 비키어 놓으므로 피복율을 추정한 상태에서 영상광의 투과 효율을 향상시킬 수가 있게 된다.

또, 본 실시형태에서는 헤이즈 값 60％와 80％의 경우를 예를 들어 설명하였지만 이것은 일예이고 스크린 유닛(1)의 화면 크기나 광학계의 설계 등에 따라 설정되는 임의의 헤이즈 값에 따라 외부 광 흡수층(4)의 피복율을 설정할 수도 있다.

이상, 설명한 바와 같이 본 발명은 스크린 유닛을 구성하는 렌티큘러 렌즈 시트보다 영상원측에 배치되는 광 확산 수단의 헤이즈 값 (광 확산 특성)과 더불어 외부 광 흡수층의 단위 면적당 피복율을 설정하고 있다. 이 때문에, 예를 들면 스크린 유닛의 화면 크기나 광학계의 설계 등의 임의로 다른 헤이즈 값이 설정되어 있는 경우에도, 영상광의 발산 각도에 따라 피복율을 허용범위 내에서 최대로 설정하는 것이 가능하다.

따라서, 광 확산 수단에 의해 신틸레이션을 저감할 수 있음은 물론, 외부 광을 최대한으로 차단할 수 있으므로, 신틸레이션 등의 장애를 저감하고, 또 콘트라스트가 우수한 영상을 표시할 수 있게 된다.

Claims

소정의 영상을 영상광으로서 투사하는 영상원과, 상기 영상광을 집광하는 프레넬 렌즈 수단과, 상기 프레넬 렌즈 수단에 의해 집광된 상기 영상광이 입사되고, 출사측에 외부 광 흡수층을 구비한 렌티큘러 렌즈 수단과, 상기 렌티큘러 렌즈 수단에 입사하는 영상광을 확산시키는 광 확산 수단으로 구성된 투과형 스크린 유닛을 갖는 배면 투사형 디스플레이 장치에 있어서,

상기 광 확산 수단은 소정의 헤이즈 값의 광 확산 특성을 가지며, 상기 렌티큘러 렌즈 수단에서의 상기 외부 광 흡수층의 단위 면적당 피복율은 상기 헤이즈 값에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 배면 투사형 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,

상기 피복율은 상기 광 확산 수단을 갖지 않는 배면 투사형 디스플레이 장치의 렌티큘러 렌즈 수단에서의 외부 광 흡수층의 단위 면적당 피복율보다 작은 것을 특징으로 하는 배면 투사형 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,

상기 광 확산 수단은 상기 프레넬 렌즈 수단에 광 확산제를 혼합함으로써 구성되는 것을 특징으로 하는 배면 투사형 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,

상기 광 확산 수단은 상기 프레넬 렌즈 수단의 전단에 배치된 광 확산 시트인 것을 특징으로 하는 배면 투사형 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,

상기 광 확산 수단의 헤이즈 값은 60％ 내지 80％로 설정되고, 상기 외부 광흡수층의 단위 면적당 피복율은 65％ 내지 75％로 설정되는 것을 특징으로 하는 배면 투사형 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,

상기 영상원은 한 개의 투사 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 배면 투사형 디스플레이 장치.
입사된 영상광을 집광하는 프레넬 렌즈 수단과, 상기 프레넬 렌즈 수단에 의해 집광된 상기 영상광이 입사되고, 출사측에 외부 광 흡수층을 구비한 렌티큘러 렌즈 수단과, 상기 렌티큘러 렌즈 수단에 입사하는 영상광을 확산시키는 광 확산 수단을 갖는 투과형 스크린 유닛에 있어서,

상기 광 확산 수단은 소정의 헤이즈 값의 광 확산 특성을 가지며, 상기 렌티큘러 렌즈 수단에서의 상기 외부 광 흡수층의 단위 면적당 피복율은 상기 헤이즈 값에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 스크린 유닛.
제7항에 있어서,

상기 피복율은 상기 광 확산 수단을 갖지 않는 스크린 유닛의 렌티큘러 렌즈 수단에서의 상기 외부 광 흡수층의 단위 면적당 피복율보다 작은 것을 특징으로 하는 스크린 유닛.
제7항에 있어서,

상기 광 확산 수단은 상기 프레넬 렌즈 수단에 광 확산제를 혼합함으로써 구성되는 것을 특징으로 하는 스크린 유닛.
제7항에 있어서,

상기 광 확산 수단은 상기 프레넬 렌즈 수단의 전단에 배치된 광 확산 시트인 것을 특징으로 하는 스크린 유닛.
제7항에 있어서,

상기 광 확산 수단의 헤이즈 값은 60％ 내지 80％로 설정되고, 상기 외부 광 흡수층의 단위 면적당 피복율은 65％ 내지 75％로 설정되는 것을 특징으로 하는 스크린 유닛.