KR20050122301A

KR20050122301A - 후면투사 스크린

Info

Publication number: KR20050122301A
Application number: KR1020040047364A
Authority: KR
Inventors: 김진태; 남성우; 김재진
Original assignee: (주)포스미디어
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2005-12-29
Also published as: KR100669855B1

Abstract

본 발명은 후면투사 스크린에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은 구면수차를 극소화시켜서 화상/영상을 선명하게 결상시킬 수 있는 후면투사 스크린을 제공하려는 것이다.

이에 따라, 본 발명에서는 그 일면으로 다수 실린드리컬(cylindrical) 볼록렌즈부(20a)가 연쇄적으로 형성되고, 그 타면으로 다수 긴 삼각프리즘(20b)이 서로 등간격으로 이격된 위치에 형성되고, 상기 다수 긴 삼각프리즘(20b) 사이로 블랙스트라이프층(42)이 적층 형성되며, 상기 블랙스트라이프층(42)에 확산제층(30)이 적층되고, 상기 확산제층(30)에 마이크로 렌즈어레이(50)가 적층된 구조의 렌티큘러렌즈(40)를 구성하였다.

따라서, 본 발명은 보다 넓은 수평시야각과 수직시야각을 확보할 수 있고, 콘트라스트를 향상시킬 수 있으며, 경도와 내마모성의 향상 및 구면수차의 극소화에 따른 선명한 결상이 이루어지도록 한 유용한 효과가 있다.

Description

후면투사 스크린{screen for rear projection}

본 발명은 후면투사 스크린에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화상 및 영상 광선이 그 배면에서 확대되어 결상되는 후면투사 스크린에 관한 것이다.

프로젝션(projection)은 투사엔진으로부터의 화상(영상)을 확대하여 대형 화면의 스크린에 투사하는 일종의 확대투영장치로서, 대형 화면을 얻을 수 있다는 장점을 갖고 있어서 날로 그 수요가 증대되고 있다.

한편, 프로젝션은 화상투사 방식에 따라 CRT, LCD 또는 DMD를 이용한 프로젝션이 있으며, 투사엔진을 스크린 앞에 배치한 전면투사방식과, 투사엔진을 스크린 뒤에 배치시키고 투사엔진으로부터의 화상을 거울에 반사시켜 스크린에 투영되게 하는 후면투사방식으로 분류될 수도 있다.

투사엔진은 대개 소형 브라운관방식이나 액정방식(液晶)이 사용되며, 액정방식의 투사엔진은 적색/녹색/청색의 화소를 하나로 조합하여 색상을 구현하고, 투사엔진 자체를 소형,경량화할 수 있는 특징이 있으며, 직시형으로의 디스플레이어가 갖는 화면의 대형화 한계를 쉽게 극복할 수 있는 장점이 있는 반면, 가격면에서는 브라운관방식의 투사엔진에 비해 경쟁력이 떨어진다.

리어프로젝션 텔레비젼에 사용되는 투과형 스크린은 광원측에 CRT(cathode- ray tube)로부터의 영상광 혹은 액정을 투과한 영상광을 일정한 각도 범위 이내로 되도록 모으는 프레넬 렌즈시트(fresnel lens sheet)가 배치되고, 관찰자측에 프레넬 렌즈시트를 투과한 영상광을 적당한 각도 범위로 넓히는 기능을 갖는 렌티큘러 렌즈시트(lenticular lens sheet)가 배치된 구성으로 되어 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같은 리어프로젝션은, 고휘도(高輝度)의 브라운관방식 수상관(受像管, image receiving tube)을 투사엔진(2)로 채용하고, 미러(4)와 후면투사 스크린복합체(6)를 조합한 것으로, 상기 후면투사 스크린복합체(6)는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 프레넬렌즈(8)와 렌티큘러렌즈(10)를 극소간격 이격되게 겹쳐서 보호스크린(12) 내면에 밀접시킨 구조로 되어 있다.

상기한 바와 같은 프레넬렌즈(8)는 볼록렌즈처럼 집광효과를 발하면서도 평평한 면을 갖도록 형성된 렌즈로서, 표면에 수많은 동심원의 홈이 있는데 홈과 홈사이의 표면은 중심에서 멀리있는 부위일수록 기울기가 크게 형성되며, 이로써 중심과 외곽쪽의 굴적각도가 다르게 되므로 볼록렌즈처럼 집광효과를 발할 수 있게 되는 것이다.

상기한 렌티큘러렌즈(10)는 그 일면에 단면이 반원형인 다수 미세렌즈를 집합시킨 구조의 렌즈로서, 평면적 화상(畵像)을 원근감이 있고 입체적으로 보이게 하는 기능을 발하게 되어 있다.

또 상기 렌티큘러 렌즈(12)의 다른 면은 다수 볼록렌즈부(10a)와 스트라이프렌즈부(10b)가 교번으로 연속하는 구조로 형성되어 있으며, 이러한 렌티큘러 렌즈(10)의 다른 면에 접하는 상기 보호스크린(12)는 아크릴재나 강화유리재로 형성될 수 있다.

즉, 투사엔진(2)로부터 넓은 시야각에 걸쳐 거의 균일한 휘도로 확대되어 나오는 화상에 대한 광선은 상기 프레넬렌즈(8)를 투과하면서 평행광으로 편향되며, 이와 같은 프레넬렌즈(8)로부터의 평행광을 상기 렌티큘러렌즈(10)에서 광확산 (Light spread)시키게 된 것이다.

상기 렌티큘러렌즈(10)를 투과하는 화상에 대한 광선은 그 다른 면의 스트라이프렌즈부(10b)에 의해 부분적으로 흡수되며, 이러한 작용은 상기 스트라이프렌즈부(10b) 면에 흑색 잉크를 도색함으로써 가능하여지는데, 이에 따라서 화상 또는 영상의 콘트라스트를 높일 수 있게 된다.

그런데, 이러한 후면투사 스크린복합체(6)는 렌티큘러렌즈(10)의 스트라이프렌즈부(10b)가 볼록렌즈부(10a)보다 더 돌출되어 있으므로, 광 확산 각도가 제한되고 따라서 화상 또는 영상을 관찰할 수 있는 수평 시야각이 제한되는 문제점이 있다.

이러한 종래 일반적인 프로젝션용 후면투사 스크린복합체(6)에 대한 문제점은 대한민국특허청 등록특허공보에 개시된 등록번호 10-0238300호 (등록일자:1999년10월13일)의 “프로젝터 스크린”에 의해 해소될 수 있다.

즉, 상기 “프로젝터 스크린”은 화상 또는 영상에 대한 광선을 큰 수평각으로 분배하여 시야각 및 휘도 특성을 개선시킬 수 있는 것으로서, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 광선을 평행광으로 만들어 주는 프레넬렌즈(21)와, 이 프레넬렌즈 (21)로부터 출사되는 평행광을 확산시키기 위한 렌티큘러렌즈(22) 그리고, 아크릴재의 보호패널(23)을 복합시킨 것에 관련된다.

상기한 렌티큘러렌즈(22)가 다수의 단위 렌즈(22L)를 수직으로 연속 접속하여 기둥체를 이루도록 구성되는 다수 렌즈군(22G)을 구비하고, 그 렌즈군(22G) 다수가 상기 보호패널(23)면에 수평적으로 면 접속되도록 형성된 것이며, 상기 단위 렌즈(22L)의 표면에는 레이저를 이용한 홀로그램 기술의 응용에 의해 형성된 광확산면(22D)이 형성되어 있고, 내부에는 광확산제(D)가 함유되어 있다.

상기한 바와 같은 프로젝션용 후면투사 스크린복합체(6)의 종래 기술에 대한 다른 예로 대한민국특허청 등록특허공보에 개시된 등록번호 특0178734호 (등록일자:1998년11월24일)의 “배면(rear) 프로젝션 텔레비젼세트의 투사스크린”을 들 수 있다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이 프레넬렌즈(30)와 렌티큘러렌즈(31)와 강화유리(205)를 포함하며 구성되는 “투사스크린”에 있어서, 상기 강화유리(205)를 그 내측표면부(27)가 부식처리된 광확산부재(20)로 형성하여서 된 것이다.

이 밖에 스크린을 구성하는 렌티큘러렌즈의 일측면을 메니스커스 네가티브렌즈로 형성하고, 그 외의 부분을 블랙스트라이프층으로 형성하여 된 것도 있으며, 이 경우 큰 수평 시야각을 확보하고 콘트라스트(contrast)를 증대시킬 수 있게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 스크린들은 렌티큘러 렌즈 표면에 미세한 띠 형상의 볼록렌즈와 스트라이프에 의해 화상 또는 영상신호를 수평방향으로 확산시켜 넓은 수평시야각을 확보할 수 있으나, 수직시야각은 확보할 수 없는 문제점이 발생되었다.

또한, 띠 형상의 볼록렌즈부와 스트라이프렌즈부로 인하여 난반사가 발생되므로 선명한 영상표현을 실현할 수 없게 되었다.

더욱이, 종래의 스크린은 볼록렌즈부와 스트라이프렌즈부 사이에 먼지 등의 이물질이 쉽게 누적되고, 이러한 이물질을 청소하는 과정에서 스크래치 등이 발생되어 렌티큘러렌즈 표면을 손상시킬 소지가 다분하였다.

뿐만 아니라, 별도의 보호스크린이 구비됨으로써 스크래치나 외부의 충격으로 인한 파손의 위험은 줄어들었으나, 보다 선명한 화질을 구현하는 것이 어려워졌다.

또, 종래의 스크린들은 프레넬렌즈와 렌티큘러렌즈 및 보호스크린의 조립 구조이므로 조립작업은 필수적이며 따라서 작업성을 개선할 여지가 없었고, 생산성은 크게 저하된다는 단점도 있었다.

상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점 및 단점을 해결하기 위하여 본 출원인은 대한민국특허청에 출원번호 10-2003-0000440호의 “미세구형 렌즈배열구조의 후면투사용 광학스크린”을 이미 출원한 바 있다.

본 출원인에 의해 출원된 상기한 바와 같은 “미세구형 렌즈배열구조의 후면투사용 광학스크린”은 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 투사엔진으로부터의 화상 및 영상에 대한 광선을 프레넬렌즈(20)와 렌티큘러렌즈(부호생략) 등을 통해 시야각을 확대하여 투사시키는 프로젝션용 광학스크린에 있어서, 실리콘 함유 고경도 아크릴 수지로 형성되고, 12~25㎛의 두께로 형성되며, 마이크론 단위의 곡률반경을 갖는 다수의 마이크로 렌즈(51)를 갖는 마이크로 렌즈어레이(50)가 더 포함되게 구성된 것이다.

또, 상기 마이크로 렌즈어레이(50)와 프레넬렌즈(20) 및 두께 0.2㎛의 확산제(30)를 대략 5mm 내외의 두께로 일체 형성하되, 마이크로 렌즈 표면을 볼록곡면 (52)과 오목곡면(53)으로 형성하여 확산제(30)를 통과한 화상/영상에 대한 광선을 보다 넓게 확산시킬 수 있게 하였다.

상기 확산제(30)는 프레넬렌즈(20)를 통과한 영상신호를 분산시키는 역할을 하는 것으로, 영상신호를 이루는 광원(光源)을 분배(Light Distribution) 및 확산시키고, 또한 다크 틴트(Dark Tint) 비율의 조절에 의해 명암비율을 조절하게 된다.

이와 같은 영상신호의 분배와 명암비율의 조절은 확산제(30)의 농도와 층의 두께 조절을 통해 이루어지며, 마이크로 렌즈(51)의 표면에 자외선 경화처리에 의한 경화 코팅층(60)을 형성하여 표면 내마모성과 경도 및 명암비율을 향상시킬 수 있도록 하였다.

따라서, 투사엔진에서 투사되는 영상/화상 광선은 미러면에 반사된 후 프레넬렌즈(20)로 투사되어 광선을 평행하게 편향시킨다. 그리고 편향 투사되는 광선은 확산제(30)에 의해 확산이 제한되는 상태하에서 다수의 마이크로 렌즈(51)를 통해 수평방향과 수직방향으로 동시에 확산되어 보다 넓은 수평시야각과 수직시야각을 제공할 수 있게 된다.

즉, 볼록곡면(52)과 오목곡면(53)에 의해 광선이 수평, 수직방향으로 동시에 확산되는 것이며, 마이크로 렌즈(51)가 일정한 패턴과 곡률반경으로 형성되므로 외부로부터의 광선으로 인한 난반사를 크게 줄일 수도 있고, 이에 따라 스크린 전체의 중심부분과 가장자리의 균일한 밝기가 되도록 함은 물론, 마이크로 렌즈어레이(50)의 표면에 이물질 등의 누적문제 또한 배제시킬 수 있다.

그런데, 본 출원인에 의해 출원된 “미세구형 렌즈배열구조의 후면투사용 광학스크린”은 구면수차를 최소화시킬 수 있는 수단이 강구되어 있지 않았으므로 선명한 결상을 얻지 못하였다.

또한, 외광이 존재하는 환경하에서 높은 영상 콘트라스트를 얻기 위해서는 렌티큘러렌즈에 외광흡수층을 형성하거나, 마이크로 렌즈(51)를 일정한 패턴과 곡률반경으로 형성하는 것 중 어느 한 요건만으로는 충분하지 않으므로 상기 요건들의 적절한 복합으로 외광의 반사를 한층 더 저감시키는 수단의 강구가 과제로 남아 있었다.

본 발명은 대한민국특허청에 출원번호 10-2003-0000440호로 본 출원인에 의해 출원된 “미세구형 렌즈배열구조의 후면투사용 광학스크린”을 보완하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 수평,수직 시야각을 함께 확보할 수 있고, 아울러 밝기의 균일성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 표면 경도 및 생산성의 향상과 더불어 난반사에 의한 화질저하를 방지할 수 있는 출원번호 10-2003-0000440호 “미세구형 렌즈배열구조의 후면투사용 광학스크린”의 목적과 동일하다.

본 발명의 목적은 특히, 구면수차를 극소화시켜서 화상/영상이 선명하게 결상시킬 수 있게 된 후면투사 스크린을 제공하려는 데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 렌티큘러렌즈에 외광흡수층을 형성하거나, 마이크로 렌즈를 일정한 패턴과 곡률반경으로 형성하는 등의 다수 요건을 복합하여 외광의 반사를 한층 더 저감시킴으로써, 외광이 존재하는 환경하에서 높은 영상 콘트라스트를 얻기 위한 과제를 해결하게 된 후면투사 스크린을 제공하려는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 투영엔진으로부터 입사되는 영상광을 시야각 확대 상태하에서 시청자측으로 투영하는 프레넬렌즈와 렌티큘러렌즈가 밀접 상태로 복합되어 이루어지는 후면투사 스크린에 있어서, 상기한 렌티큘러렌즈는 그 일면으로 다수 실린드리컬(cylindrical) 볼록렌즈부가 연쇄적으로 형성되고, 그 타면으로 다수 긴 삼각프리즘이 서로 등간격으로 이격된 위치에 형성되고, 상기 다수 긴 삼각프리즘 사이로 블랙스트라이프층이 적층 형성되며, 상기 블랙스트라이프층에 확산제층이 적층되고, 상기 확산제층에 마이크로 렌즈어레이가 적층된 것임을 특징으로 하는 후면투사 스크린을 제공한다.

상기 다수 실린드리컬 볼록렌즈부 각각의 평단면 형상이 비구면 형태인 것을 특징으로 한다.

상기 다수 실린드리컬 볼록렌즈부 각각의 곡률(C_L)은 다음 1식)을 만족하는 것임을 특징으로 한다.

0.006 ＜ C_L ＜ 0.023 ...........1식)

상기 다수 실린드리컬 볼록렌즈부 각각의 피치(p)는 50∼120㎛이고, 두께(t₁)는 0.1∼0.4㎜인 것을 특징으로 한다.

상기한 블랙스트라이프층과 확산제층은 아크릴수지층의 양면으로 각각 적층된 후 다수 긴 삼각프리즘 사이의 렌티큘러렌즈 일면에 적층된 것임을 특징으로 한다.

상기 다수 긴 삼각프리즘 각각의 평단면 형상이 렌티큘러렌즈면 일부 구간을 밑변으로 하는 삼각형 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 블랙스트라이프층은 렌티큘러렌즈의 광투과 가능한 면적 전체에 대하여 70％의 비투과 면적이 확보되도록, 상기한 긴 삼각프리즘의 밑변 위치에서부터 이 밑변이 1/2로 줄어드는 위치까지의 높이(h)에 해당하는 두께(t₂)로 형성되고, 상기 블랙스트라이프층에 의한 광선의 비투과율을 'B/S'로 하였을 때 다음 2식)을 만족하게 된 것을 특징으로 한다.

B/S율 = 1 - a/p ................2식)

(단, a:광투과부분(개구부분), p:실린드리컬 볼록렌즈부의 피치)

상기한 마이크로 렌즈어레이의 일면은 다수의 마이크로 렌즈가 정렬 형태로 형성된 요철면으로 조성된 것으로, 이러한 요철면의 다수 마이크로 렌즈는 이웃하는 볼록곡면 사이에 오목곡면이 조성된 형태의 것이 연쇄적으로 이어져 형성된 것이고, 상기한 마이크로 렌즈어레이의 그 요철면에는 자외선에 의한 경화 코팅층이 적층된 것을 특징으로 한다.

상기한 마이크로 렌즈어레이 일면의 다수 마이크로 렌즈는 이웃하는 볼록곡면 사이에 협곡부가 조성된 형태의 것이 연쇄적으로 이어져 형성된 것임을 특징으로 한다.

상기한 마이크로 렌즈어레이 일면의 다수 마이크로 렌즈를 이루는 볼록곡면 각각은 다음 3식)을 만족하는 곡률반경을 갖도록 형성됨을 특징으로 한다.

fㆍtanθ = h ..................3식)

(단, f : 마이크로 렌즈(51)의 초점거리, h : pitch)

상기한 마이크로 렌즈어레이는 아크릴수지재로서 마이크로 렌즈와 일체 형성된 것임을 특징으로 한다.

한편, 상기 렌티큘러렌즈의 다수 긴 삼각프리즘은 그 양 빗변선이 하단부에서 연쇄적으로 이어지는 형태의 것으로 형성된 것일 수도 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의한 후면투사 스크린은 프레넬렌즈를 통한 평행광선이 실린드리컬 비구면 볼록렌즈부를 통과할 때 높이에 따라 굴절되는 정도를 일치시키고, 따라서 빛을 한 점에서 모아 구면수차가 발생되지 않게 하며, 이로써 선명한 결상이 이루어지게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 리어프로젝션의 영상신호 투사 구조를 나타낸 개략도, 도 10은 본 발명에 따른 “후면투사 스크린”의 구조를 나타내기 위한 개략 사시도, 도 11a,b는 본 발명에 따른 각 실시예의 마이크로 렌즈어레이가 적용된 “후면투사 스크린”에 대한 구조를 나타내기 위한 결합 상태의 개략 단면도, 도 12a 내지 도 12d는 본 발명에 따른 각 실시예의 렌티큘러렌즈가 적용된 “후면투사 스크린”에 대한 구조를 나타내기 위한 결합 상태의 개략 단면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명은 투영엔진(2)으로부터 입사되는 영상광을 미러(4)에 반사시키고 시야각 확대 상태하에서 시청자측으로 투영하는 프레넬렌즈 (20)와 렌티큘러렌즈(40)가 서로 밀접된 스크린복합체(6)로 이루어지는 후면투사 스크린에 관련된다.

특히 상기한 렌티큘러렌즈(40)의 일면으로 다수 실린드리컬(cylindrical) 볼록렌즈부(20a)를 연쇄적으로 형성시키고, 그 타면으로는 다수 긴 삼각프리즘(20b)를 서로 등간격으로 이격된 위치에 형성하여 된 것이다.

또, 상기 다수 긴 삼각프리즘(20b) 사이로 블랙스트라이프층(42)이 적층 형성되며, 상기 블랙스트라이프층(42)에 확산제층(30)이 적층됨과 아울러, 상기 확산제층(30)에 마이크로 렌즈어레이(50)가 적층됨으로써 본 발명의 후면투사 스크린을 구성하게 된 것이다.

한편, 상기 다수 실린드리컬 볼록렌즈부(20a) 각각의 평단면 형상을 비구면 형태로 형성함으로써, 도 13b에서와 같이 빛을 한 점에서 모아 구면수차가 발생되지 않게 한다.

즉, 도 13a와 도 13b는 실린드리컬 볼록렌즈부(20a)의 구면상태와 비구면상태 각각에 따르는 구면수차 특성을 나타내기 위한 도면으로서, 도시된 바와 같이 프레넬렌즈(20)를 통한 평행광선이 실린드리컬 비구면 볼록렌즈부(20a)를 통과할 때 높이에 따라 굴절되는 정도를 일치시키게 되고, 따라서 빛을 한 점에서 모아 구면수차가 발생되지 않게 하며, 이로써 선명한 결상을 얻을 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 다수 실린드리컬 볼록렌즈부(20a) 각각의 곡률(C_L)이 다음 1식)을 만족시키게 되었을 때 다수 실린드리컬 볼록렌즈부(20a) 각각을 포물선 또는 타원 형태인 비구면으로 형성할 수 있게 된다.

0.006 ＜ C_L ＜ 0.023 ...........1식)

아울러, 상기 다수 실린드리컬 볼록렌즈부(20a) 각각은, 도 11a 내지 도 12d를 참조하여 볼 때 피치(p)를 50∼120㎛로, 두께(t₁)를 0.1∼0.4㎜로 하였을 때 실질적으로 비구면을 갖는 형상으로 형성되어진다.

도 12a는 본 발명에 따른 “후면투사 스크린”의 다른 구조를 나타내기 위한 분리 상태의 개략 단면도로서, 도시된 바와 같이 상기한 블랙스트라이프층(42)과 확산제층(30)은 아크릴수지층(70)의 양면으로 각각 적층된 후 다수 긴 삼각프리즘 (20b) 사이의 렌티큘러렌즈(40) 일면에 적층된 것일 수 있으며, 상기 다수 긴 삼각프리즘(20b) 각각의 평단면 형상이 렌티큘러렌즈(40)면 일부 구간을 밑변으로 하는 삼각형 모양으로 형성된 것일 수 있다.

상기 블랙스트라이프층(42)은 도 11a 내지 도 12d를 참조하여 볼 때 상기한 긴 삼각프리즘(20b)의 밑변 위치에서부터 이 밑변이 1/2로 줄어드는 위치까지의 높이(h_t)에 해당하는 두께(t₂)로 형성되고, 상기 블랙스트라이프층(42)에 의한 광선의 비투과율을 'B/S'로 하였을 때 다음 2식)을 만족하게 됨으로써, 렌티큘러렌즈(40)의 광투과 가능한 면적 전체에 대하여 70％의 비투과 면적을 확보할 수 있게 된다.

B/S율 = 1 - a/p ................2식)

(단, a:광투과부분(개구부분), p:실린드리컬 볼록렌즈부(20a)의 피치)

뿐만 아니라, 도 10 내지 도 12a를 참조하여 보면 상기한 마이크로 렌즈어레이(50)의 일면은 다수의 마이크로 렌즈(51)가 정렬 형태로 형성된 요철면으로 조성된 것이며, 이와 같은 마이크로 렌즈어레이(50)의 그 요철면에는 자외선에 의한 경화 코팅층(60)을 적층하여 표면을 강화시킬 수 있게 할 수도 있다.

그리고, 상기한 마이크로 렌즈어레이(50) 일면의 다수 마이크로 렌즈(51)는 이웃하는 볼록곡면(52a)(52b) 사이에 오목곡면(52c)이 조성된 형태의 것이 연쇄적으로 이어져 형성된 것이며, 상기한 마이크로 렌즈어레이(50) 일면의 다수 마이크로 렌즈(51)를 이루는 볼록곡면(52a),(52b) 각각은 다음 3식)을 만족하는 곡률반경을 갖도록 형성될 수 있다.

fㆍtanθ = h ..................3식)

(단, f : 마이크로 렌즈(51)의 초점거리, h : pitch)

아울러, 상기한 마이크로 렌즈어레이(50)는 아크릴수지재로서 마이크로 렌즈(51)와 일체 형성된 것일 수 있다.

뿐만 아니라, 도 12b에서와 같이, 상기한 마이크로 렌즈어레이(50)의 요철면의 다수 마이크로 렌즈(51)는, 이웃하는 볼록곡면(52a)(52b) 사이에 협곡부(52c')가 조성된 형태의 것일 수 있다.

또, 도 12c 및 도 12d에서와 같이, 상기한 렌티큘러렌즈(40)의 다수 긴 삼각프리즘(20b)은 그 양 빗변선이 하단부에서 연쇄적으로 이어지는 형태의 것으로 형성된 것일 수 있다.

이하 일 실시예에 따른 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

도 10과 도 11a에 나타낸 바와 같은 형상으로 압출 또는 UV(ultra violet rays)성형된 렌티큘러렌즈(40)의 출사측 면에 스크린 인쇄법으로 흑색 잉크를 도포하여 블랙스트라이프층(42)이 적층되게 하고, 이 블랙스트라이프층(42) 위에 확산제층(30)이 더 적층되게 한다.

상기한 마이크로 렌즈어레이(50) 일면의 다수 마이크로 렌즈(51)는 도 11b에서와 같이 이웃하는 볼록곡면(52a)(52b) 사이에 협곡부(52c')가 조성된 형태의 것일 수 있다.

도 12a에서는 블랙스트라이프층(42)과 확산제층(30)을 아크릴수지층(70)의 양면으로 각각 적층시킨 후 다수 긴 삼각프리즘(20b) 사이의 렌티큘러렌즈(40) 일면에 블랙스트라이프층(42)이 밀접하도록 적층시킨 것을 나타낸다.

상기한 마이크로 렌즈어레이(50) 일면의 다수 마이크로 렌즈(51)는 도 12b에서와 같이 이웃하는 볼록곡면(52a)(52b) 사이에 협곡부(52c')가 조성된 형태의 것일 수 있다.

이와 같은 렌티큘러렌즈(40)와 마이크로 렌즈어레이(50)를 조합한 것이며, 상기 마이크로 렌즈어레이(50)의 일면에는 다수 마이크로 렌즈(51)가 이웃하는 다수의 볼록곡면(52a),(52b) 사이에 오목곡면(52c)이나 또는 협곡부(52c')가 조성된 형태의 것으로 구비됨으로써, 난반사를 크게 줄일 수 있게 되었다.

한편, 마이크로 렌즈어레이(50) 표면에 자외선에 의한 경화 코팅층(60)을 형성하였으므로 내마모성과 경도를 크게 향상시킬 수 있게 되었으며, 확산제(30)를 통과한 화상/영상에 대한 광선을 분배(Light Distribution) 및 확산시키고, 또한 다크 틴트(Dark Tint) 비율의 조절에 따른 명암비(Contrast)를 획기적으로 향상시킬 수 있게 되었다.

우선, 도 1을 참조하여 보면 투사엔진(2)에서 투사되는 영상/화상 광선은 미러면(4)에 반사된 후 프레넬렌즈(20)로 투사되어 평행하게 편향되며, 이와 같이 편향 투사되는 광선은 도 10 내지 도 12d에서와 같은 확산제(30)에 의해 확산이 제한되는 상태하에서 다수의 마이크로 렌즈(51)를 통해 수평방향과 수직방향으로 동시에 확산되어 보다 넓은 수평시야각과 수직시야각을 제공할 수 있게 된다.

특히, 상기 다수 실린드리컬 볼록렌즈부(20a) 각각의 평단면 형상을 비구면 형태로 형성함으로써, 볼록렌즈부(20a) 각각의 평단면 형상을 비구면 형태로 형성하였을 때 나타나는 도 13a에서와 같은 구면수차 특성이 발생되지 않는다.

즉, 실린드리컬 볼록렌즈부(20a)를 비구면으로 형성함으로써, 프레넬렌즈 (20)를 통한 평행광선이 실린드리컬 비구면 볼록렌즈부(20a)를 통과할 때 높이에 따라 굴절되는 정도를 도 13b에서와 같이 일치시키게 되고, 따라서 빛을 한 점에서 모아 구면수차가 발생되지 않게 하며, 이로써 선명한 결상을 얻을 수 있고 광선의 손실을 최소화할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 기재된 내용은 본 발명의 바람직한 실시의 일 예를 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명의 적용범위는 이와 같은 실시 일례에 한정되는 것이 아니고, 동일사상의 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

예를 들면 다수 실린드리컬 볼록렌즈부(20a)에 대하여 상세한 설명에서 설명한 것 외에 본 발명의 기술사상이 범주 안에서 널리 변경 가능한 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 후면투사 스크린은 마이크로 렌즈어레이로 인하여 영상광선을 수평방향과 수직방향으로 동시에 확산시키게 되어 보다 넓은 수평시야각과 수직시야각을 확보할 수 있도록 한다는 효과를 제공한다.

아울러, 밝기의 균일도를 크게 향상시키고, 난반사를 크게 줄일 수 있게 되며, 명암비(Contrast)를 획기적으로 향상시키는 효과가 있다.

또, 경화 코팅층에 의해 마이크로 렌즈어레이의 경도와 내마모성을 크게 향상시킬 수 있게 되었고, 따라서 외부 충격력으로 인한 스크래치 발생과 파손의 우려를 배제시킬 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명은 특히, 구면수차를 극소화시켜서 화상/영상이 선명하게 결상시킬 수 있게 하는 유용한 효과를 제공한다.

도 1은 일반적인 리어프로젝션의 영상신호 투사 구조를 나타낸 개략도,

도 2는 종래 기술에 의한 후면투사 스크린복합체에 대한 개략 사시도,

도 3은 종래 기술에 의한 후면투사 스크린복합체에 대한 개략 단면도,

도 4는 대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 10-0238300호의 “프로젝터 스크린”에 대한 개략 사시도,

도 5는 상기 도 4에 도시된 “프로젝터 스크린”의 렌티큘러렌즈 구조를 부분적으로 상세히 나타낸 개략 사시도,

도 6은 대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 특0178734호의 “배면 프로젝션 텔레비젼세트의 투사스크린”에 대한 개략 단면도,

도 7은 본 출원인에 의해 대한민국특허청에 출원된 출원번호 10-2003-440호 “미세구형 렌즈배열구조의 후면투사용 광학스크린”의 마이크로 렌즈어레이 단면 구조를 보인 확대단면도,

도 8은 본 출원인에 의해 대한민국특허청에 출원된 출원번호 10-2003-440호 “미세구형 렌즈배열구조의 후면투사용 광학스크린”의 마이크로 렌즈어레이 표면 구조를 보인 확대 사시도,

도 9는 본 출원인에 의해 대한민국특허청에 출원된 출원번호 10-2003-440호 “미세구형 렌즈배열구조의 후면투사용 광학스크린”의 마이크로 렌즈어레이를 통한 광선투사 구조를 나타내기 위한 개념도,

도 10은 본 발명에 따른 “후면투사 스크린”의 일 실시예에 대한 구조를 나타내기 위한 개략 사시도,

도 11a, 도 11b는 본 발명에 따른 “후면투사 스크린”의 일 실시예에 대한 구조를 나타내기 위한 결합 상태의 개략 단면도,

도 12a, 도 12b는 본 발명에 따른 다른 실시예들의 마이크로 렌즈어레이가 적용된 “후면투사 스크린”의 분리 상태에 대한 개략 구성도,

도 12c, 도 12d는 본 발명에 따른 다른 실시예들의 렌티큘러렌즈가 적용된 “후면투사 스크린”의 분리 상태에 대한 개략 구성도,

도 13a와 도 13b는 본 발명 후면투사 스크린에 적용된 실린드리컬 볼록렌즈부의 구면상태와 비구면상태 각각에 따르는 구면수차 특성을 비교하여 나타내기 위한 개념도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2 : 투영엔진 20 : 프레넬렌즈

40 : 렌티큘러렌즈 20a : 실린드리컬 볼록렌즈부

20b : 긴 삼각프리즘 42 : 블랙스트라이프층

30 : 확산제층 50 : 마이크로 렌즈어레이

70 : 아크릴수지층 51 : 마이크로 렌즈

52a,52b : 볼록곡면 52c : 오목곡면

52c' : 협곡부 60 : 경화 코팅층

Claims

투영엔진(2)으로부터 입사되는 영상광을 시야각 확대 상태하에서 시청자측으로 투영하는 프레넬렌즈(20)와 렌티큘러렌즈(40)가 밀접 상태로 복합되어 이루어지는 후면투사 스크린에 있어서,

상기한 렌티큘러렌즈(40)는 그 일면으로 다수 실린드리컬 볼록렌즈부(20a)가 연쇄적으로 형성되고,

그 타면으로 다수 긴 삼각프리즘(20b)이 서로 등간격으로 이격된 위치에 형성되고,

상기 다수 긴 삼각프리즘(20b) 사이로 블랙스트라이프층(42)이 적층 형성되며,

상기 블랙스트라이프층(42)에 확산제층(30)이 적층되고,

상기 확산제층(30)에 마이크로 렌즈어레이(50)가 적층된 것임을 특징으로 하는 후면투사 스크린.
제 1항에 있어서, 상기 다수 실린드리컬 볼록렌즈부(20a) 각각의 평단면 형상이 비구면 형태인 것을 특징으로 하는 후면투사 스크린.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 다수 실린드리컬 볼록렌즈부(20a) 각각의 곡률(C_L)은 다음 1식)을 만족하는 것임을 특징으로 하는 후면투사 스크린.

0.006 ＜ C_L ＜ 0.023 ...........1식)
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 다수 실린드리컬 볼록렌즈부(20a) 각각의 피치(p)는 50∼120㎛이고, 두께(t₁)는 0.1∼0.4㎜인 것을 특징으로 하는 후면투사 스크린.
제 1항에 있어서, 상기한 블랙스트라이프층(42)과 확산제층(30)은 아크릴수지층(70)의 양면으로 각각 적층된 후 다수 긴 삼각프리즘(20b) 사이의 렌티큘러렌즈(40) 일면에 적층된 것임을 특징으로 하는 후면투사 스크린.
제 1항에 있어서, 상기 블랙스트라이프층(42)은 렌티큘러렌즈(40)의 광투과 가능한 면적 전체에 대하여 70％의 비투과 면적이 확보되도록, 상기한 긴 삼각프리즘(20b)의 밑변 위치에서부터 이 밑변이 1/2로 줄어드는 위치까지의 높이(h_t)에 해당하는 두께(t₂)로 형성되고,

상기 블랙스트라이프층(42)에 의한 광선의 비투과율을 'B/S'로 하였을 때 다음 2식)을 만족하게 된 것을 특징으로 하는 후면투사 스크린.

B/S율 = 1 - a/p ................2식)

(단, a:광투과부분(개구부분), p:실린드리컬 볼록렌즈부(20a)의 피치)
제 1항에 있어서, 상기한 마이크로 렌즈어레이(50)의 일면은 다수의 마이크로 렌즈(51)가 정렬 형태로 형성된 요철면으로 조성된 것으로,

이러한 요철면의 다수 마이크로 렌즈(51)는 이웃하는 볼록곡면(52a)(52b) 사이에 오목곡면(52c)이 조성된 형태의 것이 연쇄적으로 이어져 형성된 것이고,

상기한 마이크로 렌즈어레이(50)의 그 요철면에는 자외선에 의한 경화 코팅층(60)이 적층된 것을 특징으로 하는 후면투사 스크린.
제 7항에 있어서, 상기한 마이크로 렌즈어레이(50) 일면의 다수 마이크로 렌즈(51)는 이웃하는 볼록곡면(52a)(52b) 사이에 협곡부(52c')가 조성된 형태의 것이 연쇄적으로 이어져 형성된 것임을 특징으로 하는 후면투사 스크린.
제 7항에 있어서, 상기한 마이크로 렌즈어레이(50) 일면의 다수 마이크로 렌즈(51)를 이루는 볼록곡면(52a),(52b) 각각은 다음 3식)을 만족하는 곡률반경을 갖도록 형성됨을 특징으로 하는 후면투사 스크린.

fㆍtanθ = h ..................3식)

(단, f : 마이크로 렌즈(51)의 초점거리, h : pitch)
제 1항에 있어서, 상기한 렌티큘러렌즈(40)의 다수 긴 삼각프리즘(20b)은 그 양 빗변선이 하단부에서 연쇄적으로 이어지는 형태의 것으로 형성된 것임을 특징으로 하는 후면투사 스크린.