KR200223790Y1 - 무반사 양면 투과형 투사 스크린 - Google Patents

Abstract

본 고안은 투사형 화상표시장치인 빔 프로젝터(BEAM PROJECTOR) 등에 사용되어 화상을 맺어주는 무반사 양면 투과형 스크린에 관한 것으로서, 더욱 자세히는 전면 투사방식(FRONT PROJECT SCREEN SYSTEM) 및 후면투사방식(REAR PROJECT SCREEN SYSTEM) 모두에 사용이 가능하고 내부광의 빛투과율 향상과 무반사 코팅층의 형성으로 외부광을 차단하여 반사광을 현격히 낮추므로서 눈부심현상을 해소시키고 고해상도, 고휘도의 광효율이 높은 품질과 초대형 화면의 형성이 가능하여 저비용으로도 대량생산이 가능한 밝은 조명 또는 대낮에도 옥내 또는 옥외에서 동영상을 재생하거나 상업용 광고를 할 수 있는 다용도 무반사 양면 투과형 스크린에 관한 것이다.

본 고안은 통상의 투명 재질로의 빔 이미지를 출사하는 광투과 판유리 기판(12)의 전면 표면에 관찰자측(40)에서 부터 무반사 코팅층(10), 매끄럽고 부드러운 상태의 유리기판 전면층(11)을 순차로 형성하고 후면에는 에칭, 연마가공 및 착색처리한 유리기판 후면층(13)을 형성하며, 상기 유리기판 후면층(13)의 연마가공면의 긁힘과 기능저하를 방지하기 위하여 후면층(21)이 부드럽게 가공되고 프로젝터(30)측으로 무반사 코팅층(22)이 형성된 투명재질의 가공면 보호 유리(20)를 판유리 기판(12)에 유리접착제를 바른 접착제층(14)으로 접착하여 적층시킨 2개의 유리판으로 형성된 스크린으로서 판유리의 식각공정, 세척건조공정, 광택제 처리공정, 보호막 도포공정, 암막코팅층 형성공정, 연마공정으로 2쌍의 유리기판을 물리화학적으로 가공하고 접착하는 접착공정을 구비하여 제조한다.

Description

무반사 양면 투과형 투사 스크린{The unreflection bothside-use beam projector screen}

본 고안은 투사형 화상표시장치인 빔 프로젝터(BEAM PROJECTOR) 등에 사용되어 화상을 맺어주는 무반사 양면 투과형 스크린 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 자세히는 전면 투사방식(FRONT PROJECT SCREEN SYSTEM) 및 후면투사방식(REAR PROJECT SCREEN SYSTEM) 모두에 사용이 가능하고 내부광의 빛투과율 향상과 무반사 코팅층의 형성으로 외부광을 차단하여 반사광을 현격히 낮추므로서 눈부심현상을 해소시키고 고해상도, 고휘도의 광효율이 높은 품질과 초대형 화면의 형성이 가능하여 저비용으로도 대량생산이 가능한 밝은 조명 또는 대낮에도 옥내 또는 옥외에서 동영상을 재생하거나 상업용 광고를 할 수 있는 다용도 무반사 양면 투과형 스크린 및 그 제조방법에 관한 것이다.

현대는 고도로 복잡화된 정보전달체계인 멀티미디어가 일반화되면서 전기신호로 된 영상정보를 빛의 신호로 변환하는 기기로서 인간과 정보기기 사이의 연결고리인 영상표현장치(디스플레이)의 중요성이 필연적으로 강조되고 있으며 생동감 있는 영상을 보고자 하는 소비자들의 욕구는 크고 얇고 가벼운 디스플레이의 개발을 촉진시키고 있다.

상기한 화상표시장치는 표시방법에 따라 직시형 화상표시장치와 투사형 표시장치로 구분되는데 직시형 화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있으며 이러한 CRT화상표시장치는 화질은 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께가 증가하고 제조 코스트가 상승하여 대형 화면을 구성하는데 한계가 있고, 투사형 표시장치(PROJECTOR)로는 액정 표시장치(LCD) 등이 있는데 이는 대화면 LCD의 슬림화가 가능하여 중량을 작게 할 수가 있으나 편광판에 의한 광손실이 크며 LCD 구동 박막 트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 광의 투과면적(개구율)을 높이는데 한계가 있고 고가인 단점이 있다.

전술한 종래의 디스플레이 장치가 가지는 대형화면 구성의 문제점을 탈피한 것으로서 화면의 대형화를 위하여 투사방식이 채택되었는데 일반적인 빔 프로젝터의 투사방식은 전면 투사방식(FRONT PROJECT SCREEN SYSTEM) 및 후면투사방식(REAR PROJECT SCREEN SYSTEM)이 있으며 전면 투사방식은 스크린의 전면에 프로젝터와 관람자가 같은 방향을 보고 위치하는 방식으로 주변의 조명도에 따라 영상의 밝기, 선명도가 크게 달라져서 기본적으로 조도를 낮추어 주어야 하며 사회자나 진행자가 영상을 가리거나 그림자가 발생하고 영상내용에 대한 시선이 분산되어 의사전달효과가 반감되는 문제점이 있었고, 이러한 전면투사방식을 보완한 것이 후면투사방식(REAR PROJECT SCREEN SYSTEM)으로서 스크린의 후면에 영상을 투사하므로서 스크린 전면에 위치한 진행자와 회의참석자 등 관람객이 영상내용을 장애물 없이 관람할 수 있게 하여서 전면 투사방식 스크린의 문제점을 개선하였으나 이 또한 스크린의 투과율이 낮아 빛의 감쇠현상으로 영상의 선명도와 고해상도를 구현하지 못하였고 특히 2000룩스 이상의 밝은 조명의 실내에서나 대낮의 옥외에서는 외부광의 반사로 눈부심이 심하여서 광량의 제한으로 음영선택폭이 낮고 시청자의 불편을 초래하였고 재질이 플라스틱이나 일반적인 유리(5㎜)여서 온도, 습도 및 약품 등에 취약함은 물론 플라스틱 재질의 스크린은 수직강도가 약하여 휘어지는 휨현상으로 150인치 이상의 대형화면은 형성할 수 없으며 특히 유리재질의 후면 투사 스크린(REAR PROJECTION SCREEN)은 파손의 위험이 상존하여 옥외에서 사용하는데 있어 안전성에 문제점이 있었다.

이러한 투과형 투사 스크린은 일반적으로 에칭 및 샌딩 등 가공 처리되어 요철이 생긴 스크린 후면부를 통과할 때 광원인 프로젝터에서 투사된 빛 중 경사지게 입사된 빛이 차단되지 못하고 유리기판을 거쳐 바로 출사되면서 상을 형성함에 따라 해상도를 떨어뜨리는 원인이 되었고, 특히 대낮이나 실내에서 형광등이나 기타 광원을 켠 상태에서 투사기를 작동시키면 외부광이 무반사 암막코팅 및 표면가공이 되지 않은 상태인 스크린 전면의 편면에 그대로 부딪혀 반사되면서 스크린에 맺힌 화상의 콘트라스트(색대비)를 악화시켜 밝기를 떨어뜨리는 원인이 된다.

또한 투사형 프로젝터로 대형화면을 구성하여 선명한 화질을 제공하기 위해서는 밝기가 중요한 요소로서 이를 위해서는 광원에서 스크린에 이르는 광학계의 광효율을 증대시키는 방법과 고밀도화에 따른 디스플레이 스크린의 광투과율(개구율)을 확보하는것으로서 이에 대한 기술개발이 과제이다.

또한 종래의 스크린은 스크린의 전후면중 편면인 전면만을 활용하므로서 그 용도가 제한되고 영상이 표출되지 않을때에는 스크린색이 우유빛으로 주변과 조화를 이루지 못하는 문제점이 있었다.

또한 멀티 큐브(MULTI CUBE)는 유효화면이 작은 다수개의 화면(패널)을 배열하여 하나의 대형 영상을 디스플레이하는 것으로서 그 특성상 각 패널이 인접된 경계부에 구획선이 발생하여 화상이 구획되어 보이므로서 멀티 스크린의 가시성을 약화시키고 영상의 선명도, 휘도가 떨어져서 양질의 영상을 얻지 못하는 문제점이 있어서 양질이고 단일한 초대형 화면을 제공할 수 있는 스크린이 절실히 요구되었다.

또한 가공되지 않은 상태의 일반 유리로 된 종래 스크린의 편면층에 비하여 프로젝터 이미지빔의 내부광을 잘 투과시키고 외부광의 차단을 억제하기위하여 매끄럽고 부드러운 상태로 표면을 가공한 유리기판 전면층으로 전반사면을 형성하므로서 외부광의 흡수를 줄이고 전반사율을 높인 것이 있으나 이 또한 밝기와 해상도는 향상되나 기본적으로 음영 조절폭이 좁아 대낮의 옥외에서는 사용하기가 어렵고 눈부심 현상의 해소에는 문제점이 많았다.

본 고안은 전술한 종래의 프로젝터 스크린의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 통상의 판유리로 된 재질로서 플라스틱제 스크린의 크기가 다양하고 변화가 용이하며, 스크린 전면 암막 코팅층을 형성하므로서 반사광을 낮추어 눈부심 현상을 해소하고 음영선택폭이 높은 고선명, 고휘도의 양질의 화상을 투사하며 단일 초대형 화면의 형성이 가능한 스크린을 제공함에 목적이 있다.

또한 본 고안의 다른 목적은 빛의 투과율이 높아서 저가의 프로젝터를 사용하여 고가의 프로젝터가 가지는 성능을 구현하므로서 원가절감에 의한 경제성과 유지보수가 용이한 스크린을 제공하는데 있다.

또한 본 고안의 또 다른 목적은 스크린의 전후면의 양측면 활용으로 전면 투사방식(FRONT PROJECT SCREEN SYSTEM) 및 후면투사방식(REAR PROJECT SCREEN SYSTEM) 모두에 사용이 가능한 다용도 스크린을 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 스크린의 사용상태를 설명하는 사용상태도

도 2는 본 고안의 또 다른 실시예의 사용상태를 설명하는 사용상태도

도 3은 본 고안의 투과형 투사 스크린의 정면도

도 4는 본 고안의 투과형 투사 스크린의 단면도

도 5는 본 고안의 투과형 투사 스크린의 광경로도를 도시한 도면

도 6은 본 고안의 스크린 제조공정을 나타낸 블럭도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

100: 스크린 10:전면 암막코팅층 11:유리기판 전면층

11a:전반사면 11b:분산층 11c:요홈 12:유리 기판

13:유리기판 후면층 14:접착제층 20:보호 유리 기판

21:보호유리기판 후면층 22:보호유리기판 후면코팅층 23:프레임

30:광원(빔 프로젝터) 31:그림자

40:관찰자 50:진행자

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 프로젝터의 무반사 양면 투사 스크린을 첨부 도면에 의하여 상세하게 설명하면 다음과 같으며 바람직한 실시 예는 빔프로젝터의 후면투사방식으로 사용할 경우를 주로 예를 들어 설명한다.

본 고안은 투사기의 영상을 처리히는 스크린(100)에 있어서, 통상의 투명 재질로의 빔 이미지를 출사하는 광투과 판유리 기판(12)의 전면 표면에 관찰자측(40)에서 부터 무반사 코팅층(10), 매끄럽고 부드러운 상태의 유리기판 전면층(11)을 순차로 형성하고 후면에는 에칭, 연마가공 및 착색처리한 유리기판 후면층(13)을 형성하며, 상기 유리기판 후면층(13)의 연마가공면의 긁힘과 기능저하를 방지하기 위하여 후면층(21)이 부드럽게 가공되고 프로젝터(30)측으로 무반사 코팅층(22)이 형성된 투명재질의 가공면 보호 유리(20)를 판유리 기판(12)에 유리접착제를 바른 접착제층(14)으로 접착하여 적층시킨 2개의 유리판으로 형성된 샌드위치 구조의 스크린이다.

본 고안에서 사용되는 판유리는 성분조성이 규사, 석회석이 주원료로서 소다석회유리인 투명한 보통유리를 사용한다.

본 고안에 있어서 매끄럽고 부드러운 상태로 표면을 가공한 유리기판 전면층(11)은 전반사면(11a)을 형성하므로서 가공되지 않은 상태의 일반 유리로 된 종래 스크린의 편면층에 비하여 외부광의 흡수를 줄이고 프로젝터로부터 투영된 빔의 전반사율을 높이며 내부광인 프로젝터의 주광원을 관찰자 위치로 잘 투과시키므로서 높은 지향성과, 고휘도, 고해상도를 시현하기 위함이고 무반사 코팅층(10)은 암막을 형성하므로서 반사광을 줄여서 밝은 조명의 실내에서나 대낮의 옥외에서도 눈부심 현상을 줄여서 편안한 시청을 하기 위함이다.

유리기판 전면층(11)은 육안으로 보면 평평한 판상이나 현미경으로 확대시켜 보면 다수개의 요홈(11c)이 형성된 것을 알 수 있다. 본 고안에 있어서는 소정간격으로 전반사면(11a)과 분산층(11b)으로 형성되어 있는데 프로젝터로부터 투사된 이미지 빔은 경사진 전반사면(11a)과 분산층(11b)을 통과하면서 관찰자측으로 분산되어 투사되므로서 관찰자에게 보다 광범위한 시야각을 제공하며 무반사 코팅층(10)은흑색흡수체인 무반사 코팅제가 다수개의 요홈(11c)에 도포된 것으로 관찰자(40)측으로부터 입사되는 외부광을 흡수하므로서 반사광량을 현격히 줄여서 스크린(100)의 외부광에 대한 프로젝터(30)의 투사빔의 콘트라스트(contrast)를 향상시키는 효과가 있다.

유리기판 후면층(13)은 부식으로 표면을 면처리하고 연마 및 착색, 광택처리 평면강화처리 및 무반사 코팅처리한 것으로서 내부광의 투과율을 높이고 외부광은 산란시키므로서 영상의 초점이 명확하여 심도를 높게하며 평소에는 흑색상태로 있다가 가시광선이나 형광등에 의한 빛이 투과되면 하얀색으로 변한다.

본 고안의 투과형 투사 스크린은 투명 재질로 된 판유리 양면을 물리화학적인 유리 가공기술로 소정의 비율로 정밀하고 미세하게 에칭(etching), 샌딩(sanding), 착색, 무반사 코팅 처리하여서 형성된 것으로서, 후면에 공간확보가 가능한 후면투사방식으로 사용할 경우를 예를 들어 설명하면 프로젝터 등의 기기를 작동시켜 광원으로부터 투사되는 이미지 빔(image beam)이 무반사 코팅층(22)에서 투사광이 흡수되어 전반사가 방지되고 보호 유리(20)를 통과하고 입사면인 에칭 및 연마가공 처리된 유리기판 후면층(13)을 통과하게 되는데 이때 평행하게 입사되는 빛은 유리기판(12)을 통과하여 매끄러운 상태의 유리기판 전면층(11)에 정상적으로 상이 맺히게 되고 경사되게 입사되는 투사빔은 전반사면(11a)과 분산층(11b)을 통과하면서 분산되고 넓은 시야갹을 가지게 반사되어 관찰자 방향으로 투사 이미지빔이 발산되고 무반사 코팅층(10)의 흑색흡수체인 무반사 코팅제가 외부광을 흡수하므로서 종래의 스크린에 비하여 기능이 월등히 향상된 효과를 나태낸다.

또한 양면 투과성이 있는 본 발명의 투사 스크린은 후면에 공간 확보가 어려울 때에는 전면투사방식으로도 활용할 수 가 있는데 이때에는 진행자의 그림자가 나타나는 것은 어쩔수 없으나 다목적으로 활용할 수 있는 효과가 있는데 이렇게 양면으로 사용할 수 있는 이유는 전반사면(11a)과 분산층(11b)으로 유리기판 전면층(11)과 무반사 코팅층(10)을 스크린(100)의 전면부를 형성하므로서 관찰자(40)측의 스크린(100) 전면에서 입사되는 이미지 빔인 입사광의 일부가 흡수되고 또한 일부는 산란되고 일부는 광투과층인 유리기판(12)을 투과하고 연마 가공되어 요철이 생긴 유리기판 후면층(13)에서 2차로 산란하게 되고 표면이 가공된 후면층(21)이 형성된 보호유리(20)가 반사면이 되어 반사되고 또한 프로젝터(30)측의 빛이 무반사 코팅층(22)에서 흡수되므로서 유리기판 전면층(11)이 결상되는 것이다.

본 고안의 스크린의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 스크린의 가공을 위한 원재료로서 투명재질의 판유리를 가공하기 위한 전처리 공정으로서 공장의 실내온도를 20-25℃, 습도를 60-80%로 유지하고 정제수 또는 증류수로 온도 10-15℃로 세척후 자연 건조시킨 다음(S10), 전공정에서 세척 및 건조된 판유리를 부식제(프랑스 SEPPIC사 제조 SX-86, 염산, 불산, 황산 등의 혼합물)에 10분간 담가서 침착하여 유리의 재질을 부드럽게 연화시키고(S11), S10공정과 동일한 조건에서 세척 및 건조공정을 반복하고(S12). 건조된 판유리를 부식제에 15분간 담가서 분당 180회로 진동 침착시켜서 유리의 광택을 낮추고 부드러운 질감을 갖게 한(S13) 다음, 증류수로 온도 20-25℃로 세척 및 자연 건조 시킨다(S14).

전기 공정에서 처리된 판유리를 10분간 700-800℃의 고온에서 열처리후 에어 급냉시켜 평판강화처리를 하고(S20), 강화처리된 판유리의 후면을 굵은 연마제로 0.5-06㎜로 1차로 연마한 다음(S21), 재차 판유리의 연마면을 미세 연마제로 0.1-0.2㎜로 2차로 연마 처리(S22)하고, 후면부가 연마 처리된 판유리를 착색제에 10분간 담그고 분당 180회로 진동시키면서 침착(S23)시키고 후면 연마된 판유리를 700-800℃의 고온에서 10분간 평판강화 처리하고 15-20시간 서냉시켜 강화처리를 해제시켜 스프레이를 위한 사전처리공정을 완료한(S24) 다음 증류수로 온도조건 30-45℃에서 세척후 자연 건조시킨다(S25).

이때 연마 처리 이전에 판유리를 강화시키는 것은 물리적인 연마처리를 효과적으로 하기 위함이고 화학적 처리를 하기 위하여 다시 강화처리를 해제한다.

빛의 과투과율을 심화시키기 위하여 연마처리되어 요철이 생긴 판유리의 후면 연마면(13)에 광택제를 1차로 스프레이 도포시키고(S26), 도포된 연마면에 미세면 가공기로 수평 및 수직으로 2㎏/㎡으로 각 3회 도포 연마면을 미세하게 가공하고(S27), 재차 후면연마면에 스프레이 도포하므로서 빛의 투과율을 높인다(S28).

상기와 같이 처리된 판유리의 후면 연마면(13)에 코팅제로 보호막을 도포하고(S30), 전면은 부식제(무반사 코팅제)에 45초간 담금후 초당 2회 진동 침착한 다음(S31) 60-80℃의 증류수로 세척, 건조한다(S32).

또한 상기와 같이 가공처리된 판유리 기판(12)의 후면 연마면(13)의 코팅 보호막을 제거하고(S33) 제거된 판유리 기판(12)을 10분간 700-800℃의 고온에서 열처리후 에어 급냉시켜(S34) 광택제의 유리면 침착을 시키고 안전성을 촉진시키므로서 유리기판(12)의 가공을 완료한다.

또한 연마가공면의 긁힘 보호를 위한 보호 판유리(14)를 증류수로 10-15℃로 세척하고 자연 건조시킨(S40) 다음, 부식제에 15분간 담가 흔들어서 분당 180회 진동침착하고(S41), 재차 연마가공면 보호 판유리를 증류수로 30-45℃ 에서 세척후 자연 건조시키고(S42), 부식제로 판유리를 부식제로 15분간 담가서 분당 180회의 진동 침착공정(S43)을 수행한 다음 재차 상기 판유리를 세척 및 건조공정을 S42공정과 동일하게 수행하고(S44) 연마가공면 보호 판유리의 후면을 부식제(무반사 코팅제)에 45초간 담금후 초당 2회 진동 침착한 다음(S45) 60-80℃의 증류수로 세척, 건조하여 연마가공면 보호 판유리(14)의 가공을 완료한다(S46).

이와 같이 가공처리된 유리기판의 후면층(13)인 도포 연마면에 유리접착제로 테두리(23)의 사방 5㎜이내로 압밀 접착(S47)하여 적층시키므로서 2시트의 샌드위치 구조로 된 스크린(100)을 완성한다.

이와 같이 된 본 고안의 투사 스크린은 기존 프로젝션 TV의 스크린을 개선하고 각종 전시회나 대형 회의장에서 사용되는 멀티 큐브(MULTI CUBE)를 대체할 수 있으며 스크린의 크기를 다양하게 형성할 수 있어서 스크린의 종류와 크기가 다양해지고 옥외전광판을 대체할 수 있어서 이동영상차량, 초대형 광고박스, 맞춤형 초대형 TV, 홈씨어터(HOME THEATER) 등 다양한 활용을 통하여 종래의 전광판 등에 비하여 저가인 빔프로젝터방식의 영상기기 영역을 보다 폭넓게 확대할 수 있는 것으로서, 종래 1000룩스 내외의 실내와 야간에만 사용되는 빔프로젝터방식의 영상기기를 눈부심이 심하고 영상간섭 현상이 있는 2000룩스 이상의 밝은 조명 및 대낮의 옥외에서도 고화질의 고선명 고휘도의 양질의 화상을 투사하므로서 음영 선택폭이 크고 단일 초대형 화면을 형성할 수 있으며 전면 투사방식(FRONT PROJECT SCREEN SYSTEM)과 후면투사방식(REAR PROJECT SCREEN SYSTEM) 모두에 사용이 가능한 다용도 스크린이다.

Claims (2)

1. 투사기의 영상을 처리히는 스크린(100)에 있어서, 통상의 투명 재질로의 빔 이미지를 출사하는 광투과 판유리 기판(12)의 전면 표면에 관찰자측(40)에서 부터 무반사 코팅층(10), 매끄럽고 부드러운 상태의 유리기판 전면층(11)을 순차로 형성하고 후면에는 에칭, 연마가공 및 착색처리한 유리기판 후면층(13)을 형성하며, 상기 유리기판 후면층(13)의 연마가공면의 긁힘과 기능저하를 방지하기 위하여 후면층(21)이 부드럽게 가공되고 프로젝터(30)측으로 무반사 코팅층(22)이 형성된 투명재질의 가공면 보호 유리(20)를 판유리 기판(12)에 유리접착제를 바른 접착제층(14)으로 접착하여 적층시킨 2개의 유리판으로 형성됨을 특징으로 하는 무반사 양면 투과형 투사 스크린
2. 제 1항에 있어서, 빔 프로젝트 방식 투사기의 영상을 처리하는 스크린(100)은 전면투사방식이나 후면투사방식 모두에 사용함을 특징으로 하는 무반사 양면 투과형 투사 스크린