KR20000056232A

KR20000056232A - 배면 투사형 스크린

Info

Publication number: KR20000056232A
Application number: KR1019990005367A
Authority: KR
Inventors: 김덕주; 조준형; 김한수; 유정수
Original assignee: 성재갑; 주식회사 엘지화학
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 1999-02-18
Publication date: 2000-09-15
Also published as: KR100420650B1

Abstract

본 발명은 소형의 CRT, LCD 등에 결상된 화면을 확대하여 볼 수 있도록 하는 배면 투사형 시스템의 스크린에 관한 것으로, 특히 후레넬(Fresnel) 렌즈와 함께 스크린을 구성하는 렌티큘라(Lenticular) 렌즈에 관한 것이다. 본 발명에 따른 렌티큘라 렌즈는 투명 재료로 이루어진 지지체 필름; 상기 지지체 필름의 광 입사면 상에 위치하여 광경화성 수지로 성형된 비구면의 입사형상층; 상기 지지체 필름의 광출사면 상에 광확산제 및 확산제 결합수지가 혼합되어 일렬 단층으로 배열 코팅된 광확산층; 및 상기 입사형상층의 입사면 형상의 골 부분과 대칭되는 광확산층 상의 위치에 인쇄되는 인쇄층을 포함한다. 본 발명의 렌티큘라 렌즈는 종래의 출사면 렌즈 형상이 없이도 광확산층이 여러 각도로 입사되는 빛을 모아 출사되는 빛의 출사각을 최소화함으로써 칼라 시프트를 감소시키고, 입사각이 동일한 3색광 배면 투사형 시스템이나 입사각이 상이한 시스템 모두에 사용할 수 있다.

Description

배면 투사형 스크린 {REAR PROJECTION SCREEN}

[산업상 이용분야]

본 발명은 소형의 음극선관(CRT: Cathode Ray Tube), 액정 디스플레이(LCD: Liquid Crystal Display) 등의 투사기에 결상(結像)된 화면을 확대하여 볼 수 있도록 하는 배면 투사형 시스템의 스크린에 관한 것으로, 특히 후레넬(Fresnel) 렌즈와 함께 스크린을 구성하는 렌티큘라(Lenticular) 렌즈에 관한 것이다.

[종래 기술]

도 1은 적, 녹, 청 3색광의 입사각이 서로 다른 투사형 스크린의 작용을 예시한 도면이다. 배면 투사형 스크린을 구성하는 후레넬 렌즈(2)는 프로젝터(3)에서 투사되어 퍼져 나가는 빛을 안쪽으로 접속시켜 렌티큘라 렌즈(1)에 투영된 영상의 중심 부분과 주변 부분에서의 밝기 차이를 최소화하는 기능을 갖는다. 도 2는 3색광의 입사각이 동일한 투사형 스크린의 작용을 예시한 도면이다. 렌티큘라 렌즈(1)은 후레넬 렌즈(2)로부터 입사되는 광을 확산시켜 영상이 결상되도록 하고, 입사각이 서로 다른 3색광의 출사각 차이를 최소화함으로써 영상이 결상되도록 하고, 입사각이 서로 다른 3색광의 출사각 차이를 최소화함으로써 관측하는 위치에 따라 색깔이 변하는 칼라 시프트(color shift) 및 스크린의 위치마다 색깔이 다르게 되는 화이트 유니포미티(white uniformity) 현상을 최소화하는 기능을 갖는다.

도 3은 종래의 렌티큘라 렌즈를 예시한 도면이다. 종래의 렌티큘라 렌즈(1)은 칼라 시프트를 최소화하기 위해 입사면 뿐만 아니라 출사면에 광학적으로 구면 또는 비구면(非球面)의 렌즈를 성형해야 하므로 입사 및 출사측 렌즈의 광축을 정렬하기가 용이하지 않았고, 성형 금형도 2벌이 필요해 제조비용이 높으며, 고해상도에 요구되는 0.5 mm의 피치 및 두께를 갖는 제품을 제조하기 어려웠다. 도 4는 종래의 렌티큘라 렌즈의 광확산 작용을 예시한 도면인데, 이러한 렌티큘라 렌즈(미국 특허 제5,066,099호)는 도 4에서 예시하는 바와 같이 영상을 결상시키기 위해 광확산제(5)가 무질서하게 무작위로 혼합된 광확산층(4)를 별도로 구비해야 하는 난점이 있다.

종래 기술 중 입사면은 구면 렌즈를 형성시키고 출사면에는 렌즈 형상이 없이 광확산제(5)가 무질서하게 무작위로 혼합된 광확산층(4)가 구비된 렌티큘라 렌즈의 사례(일본 공개 특허공보 평9-269546호)가 있다. 그러한 이러한 종래의 렌티큘라 렌즈는 도 2에서 예시한 바와 같이 프로젝터(3)에서 청, 녹, 적색의 광이 동일한 입사각으로 입사되는 경우에는 사용 가능하지만, 도 1에 예시된 바와 같이 입사각이 서로 다른 배면 투사형 시스템의 스크린으로 사용하면 칼라 시프트 문제가 발생하므로 사용하기가 어렵다.

본 발명은 배면 추사형 스크린의 렌티큘라 렌즈 출사면에 광확산 및 광접속 기능을 갖는 광확산층을 부가함으로써 입사각이 동일하거나 또는 서로 다른 3색광 및 단색광 프로젝터에 모두 사용가능하고, 형상이 단순하여 성형이 용이하고 칼라 시프트를 크게 감소시킨 투사형 스크린을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 렌티큘라 렌즈는 얇은 필름을 지지체로 사용하는데, 이러한 렌티큘라 렌즈는 입사측 렌즈를 광경화성 수지를 사용하여 비구면 형상으로 성형하고, 출사측에는 렌즈 형상 없이 소정분포의 입도를 갖는 광확산제 및 확산제 결합수지를 혼합하여 광확산제 입경에 해당하는 두께로 얇게 도포 및 경화시킴으로써 제조될 수 있다.

도 1은 3색광의 입사각이 서로 다른 투사형 스크린의 작용을 예시한 도면.

도 2는 3색광의 입사각이 동일한 투사형 스크린의 작용을 예시한 도면.

도 3은 종래의 렌티큘라(Lenticular) 렌즈를 예시한 도면.

도 4는 종래의 렌티큘라 렌즈의 광확산 작용을 예시한 도면.

도 5는 본 발명을 예시한 도면.

도 6은 본 발명의 렌티큘라 렌즈의 광확산 및 접속 작용을 예시한 도면.

도 7은 본 발명의 렌티큘라 렌즈에 인쇄층을 형성하는 과정을 예시한 도면.

도 8은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 도면.

도 10은 본 발명의 렌티큘라 렌즈를 사용하여 측정한 입사각 대 출사각의 관계를 나타낸 그래프.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1, 10 : 렌티큘라(Lenticular) 렌즈

2, 26 : 후레넬(Fresnel) 렌즈

3 : 프로젝터

4, 16 : 광확산층

5, 20 : 광확산제

6, 12 : 지지체

7, 18 : 인쇄층

8, 22 : 확산제 결합수지

14 : 입사형상층

24 : 인쇄롤

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명을 예시한 도면인데, 본 발명의 렌티큘라 렌즈(10)은 후레넬 렌즈(도시되지 않음)와 조합하여 함께 사용되는 것으로서 지지체(12)를 중심으로 광입사측에 위치하는 입사형상층(14), 광출사측에 위치하는 광확산층(16) 및 광확산층(16) 상에 위치하는 인쇄층(18)으로 구성된다.

지지체(12)는 양호한 광투과율을 갖는 투명 필름으로서 광확산층(16) 및 입사형상층(14)을 지지한다. 지지체(12)는 10 내지 300 ㎛의 두께, 75 % 이상의 전광선 투과율을 가지며, 광확산층(16) 및 입사형상층(14)와의 부착성을 향상시키기 위해 프라이머, 플라즈마, 코로나 등으로 표면 처리되는 것이 바람직하다.

지지체(12)로 사용되는 투명 필름은 폴리에스테르, 폴리염화비닐, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리아마이드6, 폴리아마이드66, 폴리에스테르설폰, 폴리에테르케톤, 폴리에테르이미드폴리아크릴레이트 수지를 1 종 단독 또는 2 종 이상을 혼합하여 제조된 필름이 사용될 수 있다.

입사형상층(14)는 스크린의 시야각을 확보하고, 칼라 시프트를 최소화할 수 있도록 아래의 수학식 1을 만족하는 비구면 형상을 갖도록 설계되며, 자외선 또는 전자선과 같은 광을 조사하여 경화시킬 수 있는 광경화성 수지로 이루어진다.

[수학식 1]

여기서, C는 렌즈의 곡률이고,는 원추 계수이며, X 및 Z는 좌표 결정 종속 변수이다.

상기 입사형상층(14) 제조에 사용되는 광경화성 수지는 우레탄아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 에스테르아크릴레이트, 에테르아크릴레이트 수지를 1 종 단독 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 특징부인 광확산층(16)은 입사되는 빛을 집속시켜 출사되는 빛의 각도를 최소화시킴으로써 칼라 시프트를 감소시키고 동시에 영상이 결상되도록 하는 매우 중요한 기능을 갖는다.

도 6은 본 발명의 렌티큘라 렌즈의 광확산 및 집속 작용을 예시한 도면인데, 광확산층(16)은 구형의 광확산제(20)을 확산제 결합수지(22)와 혼합한 후, 두께 10 내지 100 ㎛가 되도록 지지체(12) 상에 단층으로 코팅하여 제조될 수 있다. 구형인 광확산제(20)은 입자 각각이 미세 렌즈처럼 작용하여 소정 각도의 빛을 집속시키면서, 동시에 굴절 및 반사에 의해 빛을 산란시킨다. 광확산제(20)의 각 입자는 평균 입경이 약 3 내지 70 ㎛인 것이 바람직하며, 사용량은 확산제 결합수지(22)와 광확산제(20) 100 부피%에 대해 광확산제 약 30 내지 80 부피%인 것이 바람직하다.

상기 광확산제(20)은 투명한 유리(glass), 수산화알루미늄, 알루미나, 실리카, 폴리메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 에폭시, 불포화폴리에스터 중 1 종 단독 또는 2 종 이상 혼합한 원료를 구형으로 성형하며, 확산제 결합수지(22)와의 굴절률 차이가 0.02 내지 0.1인 것이 바람직하다.

상기 확산제 결합수지(22)는 광확산제(20)을 고정 및 지지하는 기능을 갖는데, 입사형상층(14)와 동일한 광경화성 수지로 제조될 수 있으며, 콘트라스트 향상을 위해 안료나 색소를 첨가하거나, 또는 확산효율 증대를 위해 구상 또는 무정형의 충전제를 추가로 사용하여 제조될 수 있다.

외부 광원이 있는 환경에서 반사광에 의한 눈부심 및 콘트라스트 저하를 방지하기 위해 본 발명은 인쇄층(18)을 형성한다. 인쇄층(18)은 입사형상층(14) 렌즈의 골 부분에 대칭되는 출사측 광확산층(16) 상에 검은색 잉크를 인쇄함으로써 제조한다.

도 7은 본 발명의 렌티큘라 렌즈에 인쇄층을 형성하는 과정을 예시한 도면이다. 본 발명에 따른 렌티큘라 렌즈(10)의 제조는 먼저, 입사형상층(14)가 미국 특허 제3,689,346호의 방법과 같이 입사형상층과 동일하게 성형가공된 롤 금형에 광경화성 수지를 코팅하여 필름과 함께 자외선 또는 전자선 경화를 통해 용이하게 제조될 수 있다. 광확산층(16)은 롤 코팅, 리버스롤 코팅, 나이프 코팅 등과 같은 공지의 방법으로 코팅한 후 광경화시킴으로써 제조될 수 있다. 인쇄층(18)은 인쇄롤(24)에 잉크를 침투시킨 후 광확산층(16)에 전사 및 광경화시킴으로써 용이하게 제조될 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 콘트라스트 조절을 위해 인쇄층을 배제하고 광확산층(16)의 확산제 결합수지(22) 내에 색소를 첨가하여 제조될 수 있다.

도 9는 본 발명의 도 다른 실시예로서, 렌티큘라 렌즈(10)의 입사형상층을 배제하고 후레넬 렌즈(26) 형상을 성형하여 1 매형으로 제조될 수 있다.

도 10은 본 발명의 렌티큘라 렌즈를 사용하여 측정한 입사각 대 출사각의 관계를 나타낸 그래프인데, 입사되는 광을 내측으로 굴절시켜 입사각보다 작은 출사각을 갖도록 함으로써 칼라 시프트 현상이 크게 감소된 것을 알 수 있다.

본 발명을 다음의 실시예와 비교예를 들어 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

지지체(12)로는 폴리에스테르 필름을 사용하고 입사형상층(14)은 광경화성 우레탄아크릴레이트 수지를 자외선 경화시켰으며, 지지체(12) 상에 구형 폴리스티렌 광확산제(20) 및 광경화성 우레탄 아크릴레이트 확산제 결합수지(22)를 혼합 코팅하여 광확산층(16)을 성형하였다. 광확산층(16) 상에 검정 잉크를 사용하여 인쇄층(18)을 형성함으로써 마무리하였다. 사용 원료 및 성형 조건은 표 1과 같다.

비교예 1

종래에 사용되고 있는 제품으로 광확산제가 혼합된 폴리메타크릴레이트를 공압출하여 제조하였다. 실시예와 비교한 성능을 표 2에 나타내었다.

[표 1]

구 분	항 목	규 격	비 고
지지체	조성	폴리에스테르	SK 제품
	두께	250±2 ㎛
	전광선 투과율	90 %
입사형상층	조성	우레탄아크릴레이트
입사형상층	점도	700±100 cps	25 ℃
인쇄층	조성	우레탄아크릴레이트
인쇄층	색상	흑색
*광확산제	조성	폴리스티렌
	평균 입경	8 ㎛
	굴절률	1.59
*확산제결합수지	조성	우레탄아크릴레이트
*확산제결합수지	굴절률	1.52

(* 결합수지(22) 대 광확산제(20) 혼합비는 부피로 1 : 1.5임)

[표 2]

항 목	실시예 1	비교예 1
피 치	0.3 mm	0.67 mm
전체 두께	0.5 mm	0.97 mm
광확산층(16) 두께	18 ㎛	200 ㎛
콘트라스트	암 실	70 : 1	60 : 1
콘트라스트	명 실	60 : 1	55 : 1
칼라 시프트	3.5	4.2

본 발명은 도 10 및 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이 종래의 렌티큘라 렌즈의 출사면 쪽의 구형 렌즈 형상을 배제하고 광확산층이 열러 각도로 입사되는 빛을 모아 출사되는 빛의 출사각을 최소화하는 렌티큘라 렌즈를 제공함으로써 칼라 시프트를 감소시키고, 입사각이 동일하거나 상이한 3색광 배면 투사형 시스템에 모두 사용할 수 있다.

Claims

배면 투사형 스크린용 렌티큘라 렌즈에 있어서,

a) 투명 재료로 이루어진 지지체 필름;

b) 상기 지지체 필름의 광 입사측면 상에 위치하며 광경화성 수지로 성형된

비구면(非球面) 형상의 입사형상층;

c) 상기 지지체 필름의 광 출사측면 상에 광확산제 및 확산제 결합수지가

혼합되어 일렬 단층으로 배열 코팅된 광확산층; 및

d) 상기 입사형상층의 입사면 형상의 골 부분과 대칭되는 광확산층 상의

위치에 인쇄되는 인쇄층

을 포함하는 렌티큘라 렌즈.
제 1 항에 있어서,

상기 입사형상층이 70 % 이상의 전광선 투과율을 갖는 광경화성 수지로 제조되는 렌티큘라 렌즈.
제 1 항에 있어서,

상기 지지체가 전광선 투과율 75 % 이상, 두께 10 내지 300 ㎛인 투명 필름으로 제조되는 렌티큘라 렌즈.
제 1 항에 있어서,

상기 광확산층은 상기 확산제 결합수지 및 광확산제 100 부피%에 대하여 구형의 상기 광확산제가 30 내지 80 부피%로 혼합되는 렌티큘라 렌즈.
제 4 항에 있어서,

상기 광확산제는 투명한 구형입자로서 평균 입경이 3 내지 70 ㎛이며, 상기 확산제 결합수지와 0.02 내지 0.1의 굴절률 차이를 갖는 렌티큘라 렌즈.
제 4 항에 있어서,

상기 확산제 결합수지가 평균 입경이 0.1 내지 5 ㎛인 유기질 및 무기질 분말로 이루어지는 렌티큘라 렌즈.
제 6 항에 있어서,

상기 확산제 결합수지가 색소를 추가로 포함하는 렌티큘라 렌즈.
제 4 항에 있어서,

상기 확산제 결합수지가 전광선 투과율이 70 % 이상인 광경화성 수지로 제조되는 렌티큘라 렌즈.
제 1 항에 있어서,

상기 입사형상층에 후레넬 렌즈가 성형 제조되는 렌티큘라 렌즈.
투사기 및 배면 투사형 시스템에 있어서,

a) 투명 재료로 이루어진 지지체 필름;

b) 상기 지지체 필름의 광 입사측면 상에 위치하며 광경화성 수지로 성형된

비구면(非球面) 형상의 입사형상층;

c) 상기 지지체 필름의 광 출사측면 상에 광확산제 및 확산제 결합수지가

혼합되어 일렬 단층으로 배열 코팅된 광확산층; 및

d) 상기 입사형상층의 입사면 형상의 골 부분과 대칭되는 광확산층 상의

위치에 인쇄되는 인쇄층

을 포함하는 렌티큘라 렌즈를 포함함을 특징으로 하는 배면 투사형 시스템.
제 10 항에 있어서,

상기 투사기가 음극선관 또는 액정 디스플레이인 배면 투사형 시스템.