KR20060052467A

KR20060052467A - 스크린 및 이를 이용한 화상 투영 시스템

Info

Publication number: KR20060052467A
Application number: KR1020050105384A
Authority: KR
Inventors: 나오후미 야마우치
Original assignee: 세이코 인스트루 가부시키가이샤
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2005-11-04
Publication date: 2006-05-19
Also published as: TW200632518A; CN1773371A; US7443582B2; US20060098279A1; JP2006138938A; CN1773371B; JP4704739B2

Abstract

외부광의 영향이 거의 없고 게인이 큰 투영면과 시각이 넓고 자연스러운 시야를 갖는 투영면을 갖는 스크린을 제공하기 위해서, 본 발명에 따른 스크린은 특정 방향으로부터의 광을 확산 및 투과하고 다른 방향으로부터의 광을 직선적으로 투과하는 지향성 확산층, 광을 그 입사각에 상관없이 대략 등방적으로 확산하는 등방성 확산층, 및 상기 지향성 확산층과 상기 등방성 확산층 사이에 제공된 광반사층을 포함한다.

Description

스크린 및 이를 이용한 화상 투영 시스템{SCREEN AND IMAGE PROJECTION SYSTEM USING THE SAME}

도 1은 본 발명에 따른 스크린의 구성예를 도시한 설명도,

도 2는 본 발명에 따른 스크린의 다른 구성예를 도시한 설명도,

도 3은 본 발명에 따른 스크린의 또 다른 구성예를 도시한 설명도,

도 4는 본 발명에 따른 스크린의 다른 구성예를 도시한 설명도,

도 5는 본 발명에 따른 스크린의 단면 구성을 개략적으로 도시한 확대도,

도 6A 내지 6C는 스크린과 프로젝터의 배열을 도시한 설명도,

도 7A 및 7B는 본 발명에서 사용되는 지향성 확산층의 미세구조를 도시한 개략적 평면도,

도 8은 본 발명에서 사용되는 지향성 확산층의 광학 특성을 도시한 그래프,

도 9는 본 발명에 따른 스크린의 지향성 확산층 측의 게인 특성을 도시한 그래프,

도 10은 본 발명에 따른 스크린의 등방성 확산층 측의 게인 특성을 도시한 그래프,

도 11은 본 발명에 따른 스크린의 지향성 확산층 측의 게인 특성을 도시한 또 다른 그래프,

도 12는 지향성 확산층내의 확산 입자의 밀도 및 입경에 대한 게인 특성을 도시한 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 지향성 확산층 2 : 등방성 확산층

3 : 광반사층 4 : 표면 확산층

9 : 미세구조 12 : 고굴절율 영역

13 : 저굴절율 영역 14, 17 : 보호층

본 발명은 고휘도 CRT, 액정 프로젝터 등으로부터의 광화상이 투영되는 스크린, 및 이 스크린을 갖는 화상 투영 시스템에 관한 것이다.

고휘도 CRT, 액정 프로젝터 등을 사용하여 광화상을 투영하여 화상을 디스플레이하는, 프로젝터 장치와 같은, 화상 투영 시스템은 큰 스크린에 고해상도의 화상을 간단하고 쉽게 디스플레이할 수 있고, 따라서 복수의 사용자간의 정보 통신 도구로서 다양한 방법으로 사용되어 왔다.

이러한 화상 투영 시스템에서 사용되는 스크린은 광확산을 위한 비드(bead)가 스크린의 표면에 분포되어 광시야각(wide viewing angle)을 실현함으로써, 복수의 관찰자에게 향상된 시인성을 제공하는 기술에 의해 고안되었다. 또한, 스크린 표면에, 렌티큘러 렌즈와 같은, 지향성 반사 구조를 제공해서, 시야각이 좁아지는 것 외에 밝은 화상 영역을 실현하는 것이 알려져 있다. 또한, JP 05-061120A(특허문헌1)에서, 렌티큘러 렌즈내에 확산 입자를 분산시켜서 스크린의 반사 특성에 지향성 및 등방성이 모두 부여된 기술이 개시되었다.

비드와 같은 확산재를 포함하는 종래의 스크린은 광시야각을 실현할 수 있지만, 낮은 게인 때문에 어두운 화상 영역을 가진다. 한편, 렌티큘러 렌즈를 사용하는 스크린은 그 고지향성 때문에 높은 게인을 갖고, 밝은 화상 영역을 제공할 수 있지만, 시야각이 좁을 뿐만 아니라 외부 광을 픽업(pick up)하기 쉽다. 또한, 확산 입자가 렌티큘러 렌즈내에서 분산되는 경우에도, 렌티큘러 렌즈는 외부 광을 픽업하기 쉽다는 문제점이 남는다. 즉, 광시야각을 갖는 스크린과 외부 광의 영향을 거의 받지 않는 고휘도의 스크린을 동시에 실현할 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 광시야각과 자연관(nature-view)을 갖는 투영 화상과 외부 광의 영향을 거의 받지 않는 고지향성 및 휘도를 갖는 투영 화상 모두를 디스플레이하는데 사용되는 스크린을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 입사각이 특정 각 범위내인 광을 산란 및 투과하고, 입사각이 상기 특정 각 범위를 벗어난 광을 직선적으로 투과하는 지향성 확산층; 광을 그 입사각에 상관없이 대략 등방적으로 확산하는 등방성 확산층; 및 상기 지향성 확산층과 상기 등방성 확산층 사이에 제공된 광반사층을 포함하는, 투영 광화상을 디스플레이하는 스크린이 제공된다. 또한, 상기 특정 각 범위는 스크린 면내의 부위에 따라 상이하다.

또한, 지향성 확산층으로서, 두께방향으로 연속하여 형성된 고귤절율 영역과 저굴절율 영역이 교대로 배열된 층상 렌즈 시트를 사용할 수 있다. 여기서, 고굴절율 영역과 저귤절율 영역 사이의 경계의 (두께 방향에서의) 경사각은 스크린의 부위에 따라 상이하다. 즉, 지향성 확산층의 지향성 방향은 스크린의 부위에 따라 상이하다.

또는, 지향성 확산층으로서, 두께 방향으로 광을 도입하는 기능을 갖고, 그 주위영역보다 높은 굴절율을 가지는 영역이 두께 방향으로 연속하여 형성되어 면내에서 배열되는 복수의 기둥 형상 구조를 포함하는, 기둥 형상 렌즈 시트를 사용할 수 있다. 여기서, 고굴절율을 갖는 영역의 중심축과 지향성 확산층의 표면에 대한 수직선은 스크린의 부위에 따라 상이한 각을 형성한다. 즉, 기둥 형상 렌즈 시트의 지향성 방향은 스크린의 부위에 따라 상이하다.

또한, 등방성 확산층은 폴리머 재료내에 복수의 기포를 포함하는 등방성 확산 시트이다. 여기서, 폴리머 재료보다 높은 반사성을 갖는 미립자가 등방성 확산 시트내에 혼합된다. 미립자로서, 백색 안료로 만들어진 필러(filler)를 사용할 수 있다. 또한, 등방성 확산 시트의 적어도 일 표면에 보호층이 제공된다. 보호층으로서, 반사 필러를 포함하는 폴리머 기재(base member)를 사용할 수 있다.

또, 지향성 확산층의 표면에 표면 확산층이 형성된다. 표면 확산층은 표면 확산 구조를 갖는다.

한편, 본 발명에 따른 화상 투영 시스템은 상술한 임의의 구성을 갖는 스크린과, 스크린에 광화상을 투영하는 광화상 프로젝터를 포함한다. 이를 테면, 화상 투영 시스템은: 스크린; 및 상기 스크린에 광화상을 투영하는 광화상 프로젝터를 포함하고, 상기 스크린은 입사각이 특정 각 범위내인 광을 산란 및 투과하고, 입사각이 상기 특정 각 범위를 벗어난 광을 직선적으로 투과하는 지향성 확산층, 광을 그 입사각에 상관없이 대략 등방적으로 확산하는 등방성 확산층, 및 상기 지향성 확산층과 상기 등방성 확산층 사이에 제공된 광반사층을 포함한다. 여기서, 광화상 프로젝터로부터 투영된 광의 시야각은 특정 각 범위내가 된다. 또는, 특정 각 범위의 중심선이 광화상 프로젝터로부터 투영된 광의 중심으로 향한다.

또는, 광화상 프로젝터로부터 투영된 광은 특정 각 범위를 벗어난 각도로 지향성 확산층에 입사한다. 혹은, 특정 각 범위의 중심선과 광화상 프로젝터로부터 투영된 광속의 중심선이 스크린 표면에 대한 수직선에 대해 서로 대칭이다.

도 1에 본 발명에 따른 스크린의 기본 구성이 도시된다. 도면에 도시된 바와 같이, 스크린은 지향성 확산층(1), 등방성 확산층(2), 및 광반사층(3)을 포함한다. 지향성 확산층(1)은 특정 각 범위내의 각도로 입사하는 광을 산란 및 투과시키고 다른 각도로 입사하는 광을 직선적으로 투과시킨다. 등방성 확산층(2)은 그 입사각에 상관없이 광을 대략 등방적으로 확산한다. 광반사층(3)은 지향성 확산층(1)과 등방성 확산층(2) 사이에 제공된다. 이러한 구성에 의해, 지향성 확산층 측으로부터 입사하는 광화상이 지향성을 갖고 확산 및 반사되며 천장 등으로부터 입사하는 조명광을 관찰자의 시점 외의 방향으로 직선적으로 반사함으로써, 조명하의 밝은 실내에서도 고휘도 및 고 콘트라스트의 화상을 얻을 수 있게 된다. 한편, 등방성 확산층 측으로부터 입사하는 광은 광시야각에서 확산 및 반사되어, 광시야각의 화상을 얻을 수 있게 된다. 등방성 확산층으로부터 얻어진 화상은 밝기가 적절하게 조절된 실내에서 관찰을 통해 자연스러움을 갖는 화상이 된다. 광반사층은 지향성 확산층과 등방성 확산층에 입사하는 광을 효율적으로 반사하여 밝은 화상을 실현한다. 상술한 간단한 구성에 의해, 본 발명에 따른 스크린은 화상 투영면의 선택을 통해 지향성을 갖는 밝은 투영 화상과 광시야각 특성 및 자연스러움을 갖는 투영 화상을 모두 제공할 수 있다.

여기서, 지향성 확산층은 스크린 면내에서 특정 방향으로 지향성이 주어진 일 지향성 확산층(mono-directional diffusion layer)일 수 있고 또는 임의의 복수 방향으로 지향성이 주어진 복수 지향성 확산층(multi-directional diffusion layer)일 수 있다. 지향성의 방향을 적절히 선택함으로써, 관찰자의 배치에 대해 적절한 지향성을 줄 수 있게 되어, 보다 넓은 시야각 범위에서 관찰자에게 밝은 화상을 제공할 수 있게 만든다.

또한, 지향성 확산층으로서, 면내에 두께방향으로 연속하여 형성된 층상의 고굴절율 영역과 저굴절율 영역이 교대로 배열된, 층상 렌즈를 사용함으로써, 층의 장측(long-side) 방향에 수직한 방향과 장측 방향에 평행한 방향 사이의 확산 특성 차이를 발생시킬 수 있게 된다 (확산 특성에서 이방성이 발생된다). 또는, 저굴절율 영역내에 고밀도로 면의 두께 방향으로 광을 도입하는 고굴절율 영역인 기둥 형상 렌즈를 배열함으로써, 고굴절율 영역내의 면의 두께방향이 경사진 방향으로 확산 특성의 이방성을 발생시킬 수 있게 된다.

또한, 층상 렌즈 또는 기둥 형상 렌즈의 기울기가 분포되면, 지향성도 분포되는 상태가 된다. 또한, 층상 렌즈 또는 기둥 형상 렌즈 기울기가 서로 다른 복수 영역을 갖는 지향성 확산층에 의해, 복수 방향의 지향성을 갖는 복수 방향의 확산층을 구성할 수 있게 된다.

지향성 확산층으로서, 예를 들어, 특정 방향으로부터의 광을 확산하고 다른 광을 직선적으로 투과하는, 광학 이방성을 갖는 반투명 폴리머로 만들어진 필름층을 사용할 수 있다. 또한, 등방성 확산층으로서, 예를 들어, 그 입사각에 상관없이 광을 대략 등방적으로 확산하고 광학적으로 등방성인 필름층을 사용할 수 있다.

또는, 등방성 확산층으로서 고밀도의 중공 폴리머로 만들어진 필름층을 사용할 수 있다. 이러한 등방성 확산층의 경우, 폴리머와 중공 폴리머내의 공기 사이에 큰 굴절율 차이가 존재하므로, 높은 광반사 특성을 얻을 수 있게 된다. 또한, 폴리머 필름에 백색 안료를 혼합하여, 반사율을 더 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 등방성 확산층은 백색 안료와 혼합된 폴리머 기재로 만들어진 보호층으로 응고된 중공 폴리머의 양면을 코팅하여 제조할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 등방성 확산층의 기계적 강도를 향상시키고 그 광반사율을 향상시킬 수 있다.

(실시예)

이하에, 본 발명에 따른 스크린의 실시예를 설명한다. 지향성을 갖는 프리즘과 같이 이방성을 갖는 미세 요철 구조가 표면에 형성된, 투명 시트는 본 발명에 따른 지향성 확산층과 유사한 기능을 갖는다는 것이 잘 알려져 있다. 그러나, 본 발명에서는, 면내에서 소정의 형상을 갖는 굴절 분포를 갖고, 면의 두께 방향으로 연속하여 형성된 미세 구조를 가져서 두께 방향으로 광을 도입하는 지향성 확산층이 사용된다. 상기 구성을 갖는 지향성 확산층은 특정 방향의 광을 효율적으로 산란 및 투과할 수 있고 다른 광을 효율적으로 직선적으로 투과할 수 있다. 지향성 확산층의 층 두께는 대략 1㎛ 내지 2㎜로 설정되는 것이 바람직하다. 지향성 확산층이 얇고 대략 1 내지 20㎛의 두께를 가지면, 지향성 확산층이 투명 기재에 형성되어 사용되면 취급이 용이해진다. 또한, 지향성 확산층이 두껍고 20㎛ 내지 2㎜의 두께를 가지면, 기계적 강도를 유지하기에 충분한 두께를 갖는다. 따라서, 지향성 확산층이 투명 기재를 사용하지 않고 단독으로 사용될 때에도, 표면에 다양한 처리를 수행할 수 있다.

지향성 확산층에서는, 서로 다른 굴절율을 갖는 2종류의 미세 영역이 전면과 후면 사이에 연속하여 형성된다. 2종류의 미세 영역은 면내에 규칙적으로 또는 불규칙적으로 분포된다. 즉, 국부적으로 보면, 지향성 확산층은 제1 미세 영역(고굴절율 영역)이 제2 미세 영역(저굴절율 영역)에 의해 둘러싸인 구조를 갖고, 이러한 구조를 "미세 렌즈 구조(micro-lens structure)"라고 한다. 면내의 미세 영역의 형상에 의해, 지향성 확산층의 광학 특성의 차이가 발생된다. 도 7A 및 7B는 각각 지향성 확산층을 구성하는 미세 영역의 구체적인 평면 배치 형상을 도시한다. 도 7A는 미세 영역의 형상으로서, 두께 방향으로 연속하여 형성된 고굴절율 영역(12)과 저굴절율 영역(13)이 면내에 교대로 배열된 구성을 도시한다. 면내의 미세 영역이 층상으로 형성되면, 층의 장측 방향 성분에 대해, 입사광이 통상의 균일한 투명 시트에 입사하는 광의 경우와 동일한 작용을 받는다. 한편, 층의 단측(short-side) 방향 성분에 대해, 특정 입사각을 갖는 광은 산란 및 투과되고 다른 입사각의 광은 직선적으로 투과된다 (이러한 미세 영역을 "층상 렌즈(layered lenses)"라 한다). 즉, 지향성 확산층은 일방향성(mono-directional) 확산층으로서의 특징으로 갖는다. 층상 렌즈를 사용하여 구성된 지향성 확산층의 경우에는, 층상 렌즈의 장측 방향이 관찰자가 보았을 때 수직 또는 수평으로 설정되는 구성이 시인성을 향상시키는데 효과적이다.

도 7B는 면내의 미세 영역이 대략 원형상 또는 다각형상을 갖는 구성을 도시한다. 대략 원형상 또는 다각형상을 갖는 고굴절율 영역(12)은 고굴절율 영역(12)을 둘러싸는 저굴절율 영역(13)보다 높은 굴절율을 갖도록 형성된다. 광이 지향성 확산층에 입사시, 그 입사방향에 상관없이, 특정 입사각을 갖는 광은 확산 및 투과되고 다른 광은 통상의 균등질의 투명 시트의 경우처럼 직선적으로 투과된다. 즉, 지향성 확산층은 면내에서 2방향에서 확산 특성이 제어된다. 이 지향성 확산층에 의해, 관찰 방향에 상관없이 넓은 각도 범위에서 균일한 휘도 특성을 갖는 프로젝터 스크린을 실현할 수 있게 된다. 면내의 미세 구조가 타원형상 또는 직사각형상과 같은 이방성 형상을 가지면, 미세 구조가 적층된, 상술한 지향성 확산층과 미세 구조가 대략 원형상 또는 다각형상인 지향성 확산층 사이의 특성이 된다. 즉, 면내의 미세 구조의 이방성이 증가함에 따라, 층상의 미세 구조를 갖는 지향성 확산층의 특성에 가까워지고, 면내의 미세 구조의 이방성이 감소됨에 따라, 대략 원형상 또는 다각형상의 미세 구조를 갖는 지향성 확산층의 특성에 가까워진다. 따라서, 면내의 미세 구조의 이방성을 조절함으로써 특정 방향에 대한 프로젝터 스크린의 시야각 특성을 조절할 수 있게 된다. 도 5를 참조로 대략 원형상의 미세 구조를 갖는 지향성 확산층을 포함하는 스크린을 설명한다. 도면에 도시된 바와 같이, 지향성 확산층(9)은 미세 기중 형상 구조가 소정의 밀도로 면내에 형성된 구성을 갖는다. 기둥 형상 구조의 축영역은 축영역을 둘러싸는 외주 영역보다 높은 굴절율을 갖고 두께 방향으로 광을 도입하는 기능을 갖는다. 즉, 축영역은 고굴절율 영역(12)에 상당하고 외주 영역은 저굴절율 영역(13)에 상당한다. 기둥 형상 구조는 굴절율 분포 봉형상(rod-shaped) 렌즈와 동일한 기능을 갖는다. 이하에, 기둥 형상 구조를 "기둥 형상 렌즈"라 하고 기둥 형상 렌즈의 광축 방향을 "구배 방향(declination direction)"이라 한다. 여기서, 경사각(층면의 수직선에 대해 구배 방향의 기울기)을 0도 내지 70도 범위내의 임의의 각도로 조절 및 설정할 수 있다.

다음에, 지향성 확산층의 구조의 다른 예를 설명한다. 이 예에서는, 굴절율이 렌즈 중심을 향해 연속하여 증가하는 그레이디드 인덱스(graded index)형 기둥 형상 렌즈, 또는 기둥 형상 영역의 굴절율이 기둥 형상 영역을 둘러싸는 외주 영역으로부터 불연속적으로 증가하는 스텝 인덱스(step index)형 기둥 형상 렌즈가 상술한 기둥 형상 렌즈 대신에 사용되는 구조를 설명한다. 즉, 이 예에서 지향성 확산층은 복수의 이러한 렌즈들이 면상으로 배열되어 있는 필름 구조를 갖는다. 미세구조가 적층된 지향성 확산층의 경우에도, 상술한 렌즈 구조를 사용할 수 있다. 미세 구조는 굴절율 분포 1차원 렌즈(예를 들어, 원통 렌즈(cylindrical lens))와 동일한 작용을 갖는 층상 렌즈로서 작용한다.

예를 들어, 상이한 굴절율을 갖는 2종류 이상의 광중합성 화합물 (photopolymerization compound)로 만들어진 액반응층에 글러데이션(gradation) 처리된 포토 마스크를 통해 자외선 광을 조사함으로써 지향성 확산층을 제조할 수 있다. 여기서, 조사광의 강도가 부위에 의해 변화하는 상태에 따라 광중합성 화합물 사이의 광중합 속도차를 이용하여 굴절율 분포 상태를 제어할 수 있다. 또한, 포토 마스크의 패턴 형상에 기초하여 면내의 기둥 형상 렌즈의 형상을 임의로 설정할 수 있다. 예를 들어, 층상 렌즈를 형성할 때, 스트라이프 패턴이 형성된 글러데이션 마스크를 이용하면 된다.

또한, 상술한 방법으로 소정의 기판상에 도포된 액반응층에 자외선 광을 조사함으로써 지향성 확산층을 형성할 수 있다. 이 경우에, 액반응층을 반응 경화시켜서 형성된 지향성 확산층은 기판으로부터 박리되지 않고 사용될 수 있다. 한편, 두꺼운 액반응층을 반응 스테이지 또는 반응 롤러에 도포하고 도포된 액반응층을 경화시킴으로 대략 20㎛ 이상의 필름 두께를 갖는 지향성 확산층이 형성되면, 지향성 확산층은 반응 스테이지 또는 반응 롤러에서 박리된 후 사용될 수 있다.

다음에, 지향성 확산층에서의 광의 움직임을 설명한다. 미세 구조가 대략 원형상 이외의 형상인 지향성 확산층의 작용은 미세 구조가 대략 원형상인 후술될 지향성 확산층과 실질적으로 동일하므로, 그 설명을 생략한다.

미세 구조가 스텝 인덱스형 기둥 형상 렌즈인 지향성 확산층의 경우에는, 고굴절율 영역(12)에 입사하는 광이 스넬법칙에 따라 지향성 확산층 입사면의 수직선을 향해 굴절된다. 고굴절율 영역(12)으로 입사한 광은 저굴절율 영역(13)의 경계면에 입사하고 경계면으로의 입사각이 임계각 보다 크면, 입사광이 전반사된다. 그 래서, 입사광이 고굴절율 영역(12)과 저굴절율 영역(13) 사이의 경계면에서 반복적으로 반사되어, 기둥 형상 구조내로 도입되고, 입사면 반대측에서 출사한다.

여기서, 기둥 형상 렌즈로부터의 광 출력 위치 및 출력 방향은 지향성 확산층의 두께와 고굴절율 영역으로의 광 입사각 및 입사 위치에 의해 결정된다. 광이 동일 입사각으로 입사되지만 광이 상이한 입사 위치에서 입사하면, 광이 내부를 통해 도입된 후 표면으로부터 출사하는 출사각이 다르게 된다. 프로젝터로부터의 투영 화상은 다양한 입사각 및 다양한 입사 위치로 입사된다. 따라서, 투영 화상은 특정 산란각 범위에서 전면에 의해 산란하는 것과 동일한 작용을 받는다. 산란각은 고굴절율 영역(12)과 저굴절율 영역(13)사이의 굴절율 차 또는 굴절율 구배, 지향성 확산층의 두께, 및 기둥 형상 렌즈의 렌즈 직경에 의해 결정된다. 예를 들어, 고굴절율 영역(12)과 저굴절율 영역(13) 사이의 굴절율 차 또는 굴절율 구배가 커짐에 따라 산란각이 커지도록 광이 출사하는 경향이 있다. 또한, 고굴절율 영역(12)과 저굴절율 영역(13) 사이의 굴절율차가 커짐에 따라 산란각이 커진다. 또한, 지향성 확산층의 두께가 두껍고, 렌즈 반경이 작고, 면내의 기둥 형상 렌즈의 개수 및 밀도가 커질수록 헤이즈 값(hase value)이 커진다. 또한, 광입사각이 특정각을 벗어나면, 입사광이 산란되지 않고 직진하여 투과된다. 이하에, 입사광이 산란되는 입사각 범위를 "산란 입사각"이라 하고, 입사광이 직진하여 투과되는 입사각 범위를 "직선 투과각"이라 한다. 산란 입사각 및 직선 투과각은 면내의 미세 영역이 층형상 또는 이방성 형상을 갖는 경우에도 동일하게 존재한다.

본 발명에 따른 스크린에서는, 2㎛ 내지 500㎛의 렌즈 직경과 10㎛ 내지 2㎜ 의 렌즈 높이(지향성 확산층의 두께)를 갖는 기둥 형상 렌즈를 갖는 지향성 확산층을 사용할 수 있다. 그러나, 제조 수율, 광이용효율, 취급의 용이성 등을 고려하면, 렌즈의 직경은 5㎛ 내지 100㎛로 설정되고, 렌즈 높이는 20㎛ 내지 300㎛로 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 0.01 내지 0.05의 굴절율차를 갖는 기둥 형상 렌즈를 사용할 수 있다. 1㎛ 내지 20㎛의 렌즈 높이를 갖는 박층이 필요한 경우, 렌즈가 기판에 형성되어 지향성 확산층으로서 사용된다.

다음에, 입사각이 직선 투과각의 범위내인 경우를 설명한다. 이 경우에, 입사광은 산란 입사각 이상의 큰 입사각으로 지향성 확산층의 입사면에 입사한다. 따라서, 고굴절율 영역(12)으로의 입사광이 시트의 내부를 통해 진행하여 고굴절율 영역(12)과 저굴절율 영역(13)의 경계에 도달하는 경우에도, 경계의 입사각이 임계각보다 작아서, 광이 경계에서 전반사되지 않고 저굴절율 영역(13)으로 투과된다. 이는 입사각이 통상의 광도파 등에서의 컷오프 주파수 이상인 광이 입사하는 경우의 특성과 동일하고, 지향성 확산층인 경우에서도, 서로 인접한 기둥 형상 렌즈의 저굴절율 영역이 시트내에서 연속하여 형성되므로, 저굴절율 영역과 고굴절율 영역 사이의 경계에서 광반사가 일어나지 않는다. 결과적으로, 입사광은 통상의 투명 필름에 입사하는 광의 경우와 같이 거의 직선적으로 투과한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 지향성 확산층은 우수한 지향성을 가지므로, 광이 산란 및 반사되는 시야방향에서 매우 밝고 선명한 화상을 얻을 수 있게 된다. 그러나, 광이 산란 및 반사되지 않는 방향에서는, 투영 화상의 밝기가 급격히 떨어져서 시인성이 저하된다. 이러한 문제점의 관점에서, 반사광 또는 투과 광의 확산각을 조절하기 위해서, 확산 입자가 지향성 확산층(그 내부, 전면 또는 후면)내에 혼합된다. 이러한 구성에 의해, 광이 산란되지 않는 방향에서의 시인성 부족을 보상할 수 있게 된다.

다음에, 등방성 확산층을 설명한다. 도 5는 무수한 중공 폴리머를 포함하는 등방성 확산층(2)을 사용하는 본 발명에 따른 스크린의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다. 광반사층(3)은, 고굴절율 영역(12)이 저굴절율 영역(13) 사이에 끼워진 구성을 갖는 지향성 확산층과 등방성 확산층(2) 사이에 제공된다. 도 5에서, 등방성 확산층(2)은 무수의 중공 폴리머의 응고(coagulation)를 통해 형성되고 중공 폴리머는 기포(16)가 폴리머 코팅(15)내에 싸여진 구조를 갖는다. 비록 20㎛ 내지 200㎛ 범위의 평균 직경으로 제조할 수 있지만, 중공 폴리머는 다양한 직경으로 분포된다. 또한, 응고된 중공 폴리머의 양면은 제1보호층(14)과 제2보호층(17) 사이에 끼워진다. 보호층은 고반사율을 갖는 산화물 입자와 같은 필러를 폴리머 기재에 혼합하여 형성된다. 따라서, 보호층은 높은 광반사율 및 기계적 강도를 갖고 중공 폴리머를 기계적으로 보호하는 동시에 등방성 확산층의 광반사를 향상시키는 작용을 갖는다. 등방성 확산층의 층 두께를 25㎛ 내지 400㎛으로 설정할 수 있다. 등방성 확산층의 층 두께가 상기 범위로부터 감소하면, 광반사율이 급격히 저하하고 확산특성도 떨어지는 바람직하지 못한 상황이 된다. 또한, 시트의 두께가 감소하면, 제조시 취급이 어려워진다.

상술한 구성을 갖는 등방성 확산층은 거의 광을 흡수하지 않으므로, 두께가 감소되면 광의 일부가 투과하여 등방성 확산층의 배면에 배치된 광반사층(3)에서 반사되어 표면에서 출사한다. 등방성 확산층의 층 두께를 적절히 조절함으로써, 광반사층(3)에 의해 반사된 광의 기여가 나타난다. 따라서, 광의 확산각의 분포를 조절함으로써 시야각 특성을 최적화할 수 있다.

산화물 입자와 같은 필러를 폴리머 기재에 혼합하여 얻어진 재료를 연장시켜서 등방성 확산층을 쉽게 얻을 수 있다. 이러한 방법에 의해, 폴리머 재료내에 복수의 기포를 포함하는 등방성 확산 시트를 제조할 수 있게 된다. 고반사율을 갖는 BaSO₄, TiO₂, 또는 MgO와 같은 재료의 초미립자 필러를 통상의 필러에 혼합시킴으로써 얻어진 필러에 의해, BaSO₄, TiO₂, 또는 MgO 등을 중공 폴리머막과 보호층에 혼합할 수 있게 되고 또한 고반사율을 갖는 확산 시트를 얻는다.

도 8은 지향성 확산층의 광투과 특성을 도시한다. 도 8에서, 수평축은 지향성 확산층에 대한 광입사각을 나타내고, 수직축은 각 입사각으로 투과된 광의 강도를 나타낸다. 도면에서, 특성 곡선(20)은 구배 방향이 0도인 경우의 지향성 확산층의 특성을 도시하고 특성 곡선(21)은 구배 방향이

도인 경우의 지향성 확산층의 특성을 보여준다. 특성 곡선(20)의 경우에 각도 ±

로 지향성 확산층을 통해 투과된 광의 강도는 대략 0이 됨을 알 수 있다. 입사각이 -

내지 +

의 범위이면 광은 산란 및 투과되고 입사각의 절대값이

보다 크면, 광은 산란없이 직선적으로 투과된다. 즉, 투과의 경우에, -

내지

의 범위내의 입사각은 산란 입사각이고 이 범위를 벗어난 입사각은 직선 투과각이다. 이 명세서에서는, 설명을 쉽게 하기 위해, 각도

를 '산란 입사각"이라 한다. 한편, 기둥 형상 렌즈의 구배 방향이

도만큼 기울어진 특성 곡선(21)의 경우에, 산란 입사각의 범위는 구배 방향이 0도인 경우에 비해

도만큼 시프트된다. 이 경우에는, 산란 입사각의 각도 폭이 실질적으로 변화하지 않고 산란 입사각의 범위는 (

-

) 내지 (

+

)의 범위로 시프트한다. 따라서, 도 8에서는, 각도

로 입사한 광은 투과시에 산란되는 반면에, 각도 -

로 입사한 광은 산란하지 않고 직선적으로 투과된다. 결론적으로, 스크린에 대해

만큼 광축을 기울여서 프로젝터로부터의 광화상을 조사함과 동시에 투영 화상의 발산(divergence) 각도를 ±

로 설정함으로써 광시야각을 갖는 밝은 화상을 얻을 수 있게 된다. 지향성 확산층의 층 두께, 기둥 형상 렌즈의 직경, 기둥 형상 렌즈의 굴절율차 또는 굴절율 분포 등을 조절하여 10 내지 45도의 임의의 값으로

를 제어할 수 있다.

스크린 및 프로젝터 사이의 위치 관계를 도 6A 내지 6C를 사용하여 설명한다. 도 6A는 프로젝터(5)가 스크린(100)의 하부를 마주보도록 배치된 상태를 도시하고, 도 6B는 프로젝터가 스크린(100)의 중심부를 마주보도록 배치된 상태를 도시하고, 도 6C는 프로젝터(5)가 스크린(100)의 상부를 마주보도록 배치된 상태를 도시한다. 이하에, 도 6A 내지 6C에 도시된 배치를 각각 "하부위치", "중심위치", 상부위치"라 한다. 본 발명에 따른 스크린은 상술한 모든 배치에 적용할 수 있다. 화상이 지향성 확산층 측으로부터 투영되면, 지향성 확산층내의 기둥 형상 렌즈의 구배 방향이 투영 화상의 광축방향과 대체로 일치하거나 기둥 형상 렌즈의 구배 방향이 스크린면의 수직선에 대해 광축방향과 대칭인 방향과 대체로 일치하는 것이 중 요하다. 또한, 투영 광화상의 입사각이 프로젝터 스크린내에서 사용되는 지향성 확산층의 산란 입사각 범위내에 있는 것이 중요하다.

또한, 본 발명에 따른 스크린은 조명하에서도 고휘도를 갖는 화상을 얻을 수 있는 지향성 확산층과, 광시야각 및 자연스러움을 갖는 화상을 얻을 수 있는 등방성 확산층 사이에 공통 광반사층을 끼워서 구성되므로, 중량 및 두께를 감소시킬 수 있는 플렉시블한 구조를 달성할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 스크린을 보관용 관모양의 케이스내에 감고 지지프레임에 대해 스크린을 인장하여 사용함으로써, 취급이 용이해진다.

이하에, 본 발명에 따른 스크린의 구체예를 상세히 설명한다.

(제1구체예)

본 발명에 따른 스크린의 제1구체예를 도 1을 참조로 설명한다. 이 예에서의 스크린은 지향성 확산층(1), 등방성 확산층(2), 및 광반사층(3)을 포함한다. 스크린의 양면은 화상 투영을 위해 사용할 수 있다. 지향성 확산층(1)은 상술한 층상 렌즈 또는 기둥 형상 렌즈 기능을 갖는 미세 구조를 포함한다. 또한, 등방성 확산층(2)은 상술한 응고된 중공 폴리머를 포함한다. 또한, 광반사층(3)은 증착을 통해 지향성 확산층(1)의 배면에 형성된 대략 200nm의 Ag 반사막이다. 또한, 광반사층(3)과 등방성 확산층(2)은 투명 접착제를 통해 서로 접합된다. 제1프로젝터(5a)는 지향성 확산층(1) 측에 배치되어 광화상을 지향성 확산층(1)으로 투영한다. 이 예에서는, 지향성 확산층(1)내에 존재하는 미세구조(9)가 프로젝터(5a)로부터의 투영 광속의 광축(6a)을 향하여 대략 배향되어 있다. 또한, 투영광의 시야각을 구성하는 광(7a, 8b)의 발산각은 지향성 확산층(1)의 산란 반사각 범위내이다. 미세 구조(9)가 층상 렌즈 구조 또는 기둥 형상 렌즈 구조인지는 문제되지 않는다. 도 1에 도시된 구성에서는, 미세 구조(9)가 층상 렌즈 구조인 경우, 지면에 수직인 방향으로 연장하는 층상 렌즈가 상하로 배치된 상태가 된다.

제1프로젝터(5a)로부터의 광화상은 산란 입사각으로 지향성 확산층(1)에 입사하고, 산란 입사 후 광반사막(3)에 의해 반사되고, 다시 지향성 확산층(1)을 통해 투과되어, 제1시점(10a)으로 들어가서 관찰된다. 이때, 제1시점(10a)으로 들어가는 광확산각의 범위는 산란 입사각과 대략 동일한 각도 범위여서 고지향성을 갖는 밝은 화상을 관찰할 수 있다. 또한, 스크린의 상부에 근접한 조명으로부터의 광은 지향성 확산층(1)의 직선 투과각 성분을 많이 포함한다. 따라서, 대부분의 광이 지향성 확산층(1)을 통해 직선적으로 투과되고, 광반사층(3)에 의해 정반사되어, 제1시점(10a)으로 들어가지 않는다. 결론적으로, 관찰자가 조명하에서도 조명광의 영향을 받지 않고 고콘트라스트(high-contrast) 및 고휘도 화상을 관찰할 수 있게 된다.

한편, 제2프로젝터(5b)로부터의 광화상은 등방성 확산층(2)과 광반사층(3)에 의해 등방적으로 확산되어 제2시점에서 관찰된다. 등방성 확산층(2)은 대략 등방성 확산 특징을 가지므로, 선(7b, 9b)으로 나타낸 제2프로젝터(5b)로부터의 투영 광의 발산각의 크기에 상관없이 그리고 투영 광의 광축(6b)의 방향에 상관없이 제2시점(10b)으로부터 양호한 화상을 관찰할 수 있게 된다. 이 경우에, 화상은 등방적으로 확산 및 반사되어, 눈부심 없이 자연스러운 화상을 얻을 수 있게 된다. 그러나, 등 방성 확산층(2)은 또한 조명광과 같은 외부광을 반사함과 동시에 외부광이 투영 화상에 바이어스(bias)로서 중첩되어서, 화질이 열화된다. 따라서, 등방성 확산층(9) 측으로부터 화상 투영이 수행되는 경우, 화상 투영이 외부광의 영향이 없는 어두운 실내에서 수행되는 것이 바람직하다.

광반사층(3)의 재료는 Ag에 제한되지 않고 Ag와 Pd의 합금이나 Al과 같은 어떤 다른 금속이 고반사율을 갖고 있는 한 대신해서 사용될 수 있다. 또한, 금속 이외에도, MgF₂ 또는 SiO₂와 같은 저굴절율 유전체와 TiO₂ 또는 ZrO₂와 같은 고굴절율 유전체를 교대로 적층하여 형성된 유전체 다층 미러(mirror)가 대신 사용될 수 있다.

도 9는 제1구체예에서 스크린의 지향성 확산층 측의 휘도 특성과 종래의 렌티큘러 스크린의 휘도 특성이 서로 비교된 그래프이다. 먼저, 백색 화상이 전면에서 스크린의 지향성 확산층 측으로 투영되고, 휘도계를 스크린의 중심에 대해 원호상에서 수평 방향으로 이동시켜서 스크린상의 휘도가 측정된다. 다음에, 백색 교정판(calibration plate)에 대해서 동일한 측정이 수행된다. 다음에, 스크린에 대해 얻어진 측정결과와 백색 교정판에 대해 얻어진 측정결과 사이의 비가 게인으로서 계산된다. 도 9는 본 발명에 따른 스크린에 관한 측정결과(22)와 비교를 위한 렌티큘러 스크린에 관한 측정결과(23)를 도시한다. 본 발명에 따른 스크린의 지향성 확산층 측은 종래의 렌티큘러 스크린과 동일한 지향성을 가지며 또한 -45도 내지 +45도의 시야각 범위내에서 종래의 렌티큘러 스크린보다 높은 휘도를 갖는다는 것을 도면으로부터 알 수 있다.

도 10은 제1구체예에 따른 스크린의 등방성 확산층 측의 휘도 특성과 종래의 비드 스트린의 휘도 특성이 서로 비교되는 그래프이다. 특성을 측정하는데 사용되는 방법은 도 9의 경우와 동일하므로, 그 설명을 생략한다. 도 10은 본 발명에 따른 스크린에 관한 측정결과(24)과 비교를 위한 비드 스크린에 관한 측정결과(25)를 도시한다. 그 결과로부터 본 발명에 따른 스크린의 등방성 확산층 측은 종래의 비드 스크린에 비교하여 모든 시야각에서 고휘도 특성을 가진다는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 스크린의 등방성 확산층 측이 -45도 내지 +45도의 시야각 범위내에서 백색 교정판을 초과하는 휘도 특성을 가진다는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 스트린의 등방성 확산층 측에 디스플레이되는 화상이 종래의 비드 스크린에 디스플레이되는 화상과 비교하여 결이 곱고 자연스러운 화상이 됨이 확인되었다.

(제2구체예)

도 2는 본 발명에 따른 스크린의 제2구체예를 도시한 설명도이다. 이 예에서는, 제1구체예와 동일한 작용을 갖는 각 구성요소는 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다. 제2구체예는 지향성 확산층(1)을 구성하는 미세 영역(9)의 구배 방향이 제1구체예와 비교하여 상하로 기울어졌다는 점에서 제1구체예와 다르다. 이러한 구성에 의해, 제1프로젝터(5a)로부터의 투영 광은 직선 투과각으로 지향성 확산층(1)에 입사한다. 따라서, 투영 광은 확산없이 지향성 확산층(1)의 내부를 통해 직진하여 광반사층(3)에서 반사된다. 반사된 투영 광은 산란 입사각으로 지향성 확산층(1)에 재입력되고, 지향성 확산층(1)의 표면으로부터 출사할 때 산란되어, 제1시점(10a)으로 입력된다.

이러한 구체예에서의 구성에 의해, 제1구체예의 경우와 비교하여 광 확산이 작으므로 더 선명한 화상을 얻을 수 있게 된다. 그러나, 지향성 확산층(1)이 원래 가지는 광시야각은 이 예에서의 실질적인 시야각이 되므로, 실질적인 시야각은 제1구체예보다 좁아지게 된다. 또한, 이 구체예에서, 미세구조의 방향은 위쪽을 향하므로, 스크린에 근접한 조명은 하부측으로부터 수행되는 것이 바람직하다. 또는, 프로젝터를 상부에 배치함으로써, 통상의 조명 배치 환경하의 조명에 의해 영향을 받지 않는 고휘도 화상을 얻을 수 있게 된다. 또한, 지향성 확산층(1)의 구배 방향의 변화에 의해 등방성 확산층(2)의 확산 특성이 변화되지 않는다.

(제3구체예)

도 3은 본 발명에 따른 스크린의 제3구체예를 도시한다. 이 예에서는, 제2구체예에서의 지향성 확산층(1)의 표면에 표면 확산층(4)이 접합된 구성을 설명한다. 이 예에서는, 제2구체예와 동일한 작용을 갖는 각 구성요소에 동일한 참조부호를 붙이고 그 설명을 생략한다. 지향성 확산층(1)은 소정 입사각으로 내부를 통해 투과된 광을 확산하지만, 그 표면이 평탄하여, 표면에 의한 광반사가 일어나고 화질이 저하된다. 특히, 제1프로젝터(5a)로부터의 투영광이 정반사되는 위치에서, "핫스폿(hot spot)"라는 휘점이 생긴다. 이 구체예에서는 상기 문제점을 해소하기 위해서, 표면 확산층(4)이 지향성 확산층(1)의 표면에 접합된다. 연마(graining)를 통해 투명 필름의 표면에 미세 요철 구조를 무질서하게 형성하거나 필름 표면에 미 세 확산 입자를 결합제와 함께 발라서 투명 필름의 표면에 요철구조를 형성함으로써, 표면 확산층(4)이 얻어지고, 상기 표면으로부터의 반사광을 산란시킨다. 또한, 산란의 크기는 스크린 표면에서의 광 조사 강도 및 표면 반사율에도 의존한다. 산란 크기는 헤이즈(haze) 값 기반으로 대략 5 내지 55%인 것이 바람직하고 더욱 바람직하게는 대략 15 내지 45%이다.

또한, 표면 확산층(4)의 헤이즈 값은 표면의 반사율에도 의존한다. 습식 또는 건식으로 투명필름의 표면에 저굴절율 유전체막 또는 유전체 다층막을 도포하여 저반사 코팅 또는 무반사 코팅이 형성되고 상기 코팅에 확산 입자층이 형성된 경우, 또는 미세 확산 구조가 투명 필름의 표면에 형성되고 저반사 코팅 또는 무반사 코팅이 습식 또는 건식으로 유전체막 또는 유전체 다층막의 도포를 통해 막의 표면에 더 형성된 경우는, 헤이즈값을 더 감소시킬 수 있게 된다.

또는, 표면 확산층(4)을 구성하는 투명필름이 400㎛ 이상의 두께를 가지면, 표면 확산층(4)은 외력, 습도, 손때 등으로부터 지향성 확산층(1)의 표면을 보호하는 보호기재로서도 작용할 수 있게 된다. 보호기재가 스크린의 양면에 필요한 경우, 표면 확산층(4)과 동일한 표면 확산층이 등방성 확산층의 표면에 부가적으로 접합될 수 있다.

(제4구체예)

이 구체예에서는, 표면 확산 구조는 도 1에 도시된 구성에서 지향성 확산층(1)의 표면에 미세 요철을 제작하여 형성된다. 상기 미세 요철 구조는 그 배면이 보호시트로 덮혀진 상태에서 지향성 확산층(1)을 메틸알콜에 담가서 표면에 형성한 다. 이러한 방법에 의해, 지향성 확산층(1)을 구성하는 미세 구조의 고굴절율 영역의 표면이 저굴절율 영역의 표면 보다 일찍 용출되므로, 고굴절율 영역 표면이 오목한 요철구조를 형성할 수 있게 된다. 여기서, 용매에 담그는 시간을 조절함으로써 요철의 깊이를 변화시킬 수 있다. 지향성 확산층(1)의 표면에 미세 요철을 형성함으로써, 제3구체예와 같이 발생하는 핫스폿과 같은 외부광의 영향을 방지할 수 있게 된다.

메틸 알콜을 제외하고, 표면에 요철 구조를 형성하기 위해 사용되는 용매로서, 지향성 확산층을 용해하는 에틸 알콜 또는 이소프로필 알콜과 같은 저분자 알콜, 아세톤과 같은 케톤 등을 사용할 수 있다.

(제5구체예)

이 구체예에서는, 제4구체예에서와 같이, 지향성 확산층(1)의 표면에 미세 요철을 제작하여 표면 확산 구조가 형성된다. 이 예에서는, 투명 구형 비드를 자외선 경화 접착제에 혼합하고 이 혼합물을 지향성 확산층(1)의 표면에 도포하여, 자외선 광의 조사를 통해 접착제를 경화시킴으로써 표면의 미세 요철 구조가 형성된다. 여기서, 5㎛의 입경을 갖는 아크릴 비드가 자외선 경화 접착제에 혼합된다. 또한, 비드의 혼합 농도를 조절하여 표면 확산에 대한 헤이즈 값을 대략 5 내지 55%로 설정한다.

이 예에서는, 1 내지 20㎛의 입경을 갖는 구형 비드를 사용할 수 있다. 또한, 구형 비드로서, 아크릴 비드를 제외하고, 스티렌 비드와 같은 투명 폴리머 비드 또는 실리카 비드 또는 티타니아 비드와 같은 무기 산화물 비드를 사용할 수 있 다.

(제6구체예)

도 4에 본 발명에 따른 스크린의 제6구체예가 도시되었다. 이 예에서의 구성은 확산 입자(11)가 지향성 확산층(1)내로 혼합된다는 점에서 제1구체예와 다르다. 이 예에서 사용되는 확산 입자는 60㎚ 내지 20㎛의 평균 입경을 가진 입자이고 지향성 확산층의 재료와 상이한 굴절율을 갖는다. 입자의 형상으로서, 부정형의 형상, 봉 형상, 구형 비드 등을 사용할 수 있다. 특히, 졸겔법(sol-gel method)으로 제조된 구형 비드의 입경이 양호하게 제어되고 다양한 굴절율을 갖는 재료를 선택할 수 있게 되어, 스크린 특성을 제어하는 것이 용이해진다.

도 11은 이 구체예에 따른 스크린의 지향성 확산층 측의 확산 특성의 측정 결과를 도시한다. 특성을 측정하기 위해 사용되는 방법은 도 9의 경우와 같으므로, 그 설명은 생략한다. 도 9에서의 곡선(22)과 비교하여, 피크 휘도는 낮지만, 시야각이 큰 영역에서의 휘도는 향상된다.

또한, 확산 입자(11)로서 투명 입자를 사용함으로써, 확산 입자의 흡수에 의한 광 손실을 방지하여 효율적으로 프로젝터 화상을 디스플레이할 수 있게 된다. 확산 입자로서 투명 입자를 반드시 사용할 필요는 없으며, 대신에 반투명 입자를 사용할 수 있다. 입자의 재료가 투명할 때에도, 입자의 표면에 요철이 존재하거나 입자가 다공성 입자이면, 반투명 입자로 간주할 수 있다. 이러한 반투명 입자가 사용되는 경우에도, 광 이용 효율의 낮아지는 정도는 작다.

또한, 확산입자로서 티타니아 비드를 사용하고 그 평균 입경이 20㎚에서 20 ㎛까지 변화하는 시료를 제조하고, 제1구체예와 같이 측정각을 30도로 설정하여 수행된 게인 측정의 결과를 도 12에 도시한다. 도면에서, 특성 곡선(26)은 티타니아 비드의 혼합 밀도가 800으로 설정된 경우의 특성을 도시하고, 특성 곡선(27)은 혼합 밀도가 1200로 설정된 경우의 특성을 도시한다. 혼합 밀도에 상관없이, 티타니아 비드의 평균 입경이 대략 60㎚로 증가되면 게인이 상승하기 시작하고 평균 입경이 1㎛를 초과하면 광 확산이 급격히 증가함을 도 12로부터 알 수 있다. 평균 입경이 대략 10㎛를 초과하면, 확산 특성은 포화하기 시작한다.

상술한 결과로부터, 확산 입자의 평균 입경이 증가하고 확산 입자의 혼합 밀도가 증가할수록, 확산 특성이 증가되고 따라서 시야각 특성이 향상됨을 알 수 있다.

확산 입자가 기둥 형상 렌즈의 렌즈 직경의 1/5 보다 큰 시료의 경우에 광경화에 의한 제조가 안정하지 못하고, 평균 입경이 대략 1/5 이하인 확산 입자가 혼합되면 안정한 시료 제조가 가능해진다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 고지향성 및 고휘도의 화상 투영면과 광시야각의 자연스러운 화상을 얻을 수 있는 화상 투영면 모두를 구비한 경량의 취급이 용이한 스크린을 제공한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 용도에 따라, 지향성 및 고휘도를 갖는 밝은 투영 화상, 및 광시야각 및 자연관을 갖는 투영 화상 중에서 선택할 수 있게 된다. 따라서, 하나의 스크린을 다용도로 사용할 수 있다는 효과가 제공된다. 즉, 조명광이 턴온된 상태에서도 선명한 스크린 화상을 관찰할 수 있도록 스크린의 지향성 확산 표면이 사용된다. 또한, 휘도가 낮은 프로젝터에서도 밝은 화상을 얻을 수 있게 되어, 프로젝터 생성시 열설계 및 광원설계의 부담을 줄일 수 있다. 한편, 스크린의 등방성 확산 표면이 어두운 실내에서 사용되어 고휘도, 광시야각, 및 자연관을 갖는 화상을 투영할 수 있게 한다. 상술한 바와 같이, 화상 투영 환경 및 소망하는 투영 화질에 관계없이 좋은 화질을 갖는 화상을 투영할 수 있게 된다.

Claims

투영된 광화상을 디스플레이하는 스크린에 있어서,

입사각이 특정 각 범위내인 광을 산란 및 투과하고, 입사각이 상기 특정 각 범위를 벗어난 광을 직선적으로 투과하는 지향성 확산층;

광을 그 입사각에 상관없이 대략 등방적으로 확산하는 등방성 확산층; 및

상기 지향성 확산층과 상기 등방성 확산층 사이에 제공된 광반사층을 포함하는, 스크린.
제 1 항에 있어서, 상기 특정 각 범위는 스크린 면의 부위에 따라 상이한, 스크린.
제 1 항에 있어서, 상기 지향성 확산층은 두께 방향으로 연속하여 형성된 고굴절율 영역과 저굴절율 영역이 교대로 배열된 층상 렌즈 시트인, 스크린.
제 3 항에 있어서, 상기 고귤절율 영역과 저굴절율 영역이 서로 접촉하여 두께 방향으로 스크린의 부위에 따라 상이한 경사각을 형성하는 경계면을 갖는, 스크린.
제 1 항에 있어서, 상기 지향성 확산층은 주위 영역 보다 높은 굴절율을 갖 는 영역이 두께 방향으로 연속하여 형성되고 면내에 배열되는 복수의 기둥 형상 구조를 포함하고, 두께 방향으로 광을 도입하는 기능을 갖는 기둥 형상 렌즈 시트인, 스크린.
제 5 항에 있어서, 상기 높은 굴절율을 갖는 영역은 지향성 확산층의 표면의 수직선에 대해 스크린의 부위에 따라 상이한 각을 형성하는 중심축을 포함하는, 스크린.
제 1 항에 있어서, 상기 등방성 확산층은 가스가 폴리머막에 감싸진 구조를 갖는 응고된 중공 폴리머를 포함하는, 스크린.
제 1 항에 있어서, 상기 등방성 확산층은 폴리머 재료내에 복수의 기포를 포함하는 등방성 확산 시트인, 스크린.
제 8 항에 있어서, 상기 등방성 확산 시트는 그 안에 혼합된 폴리머 재료보다 높은 반사율을 갖는 미립자를 포함하는, 스크린
제 9 항에 있어서, 상기 미립자는 백색 안료로 만들어진 필러인, 스크린.
제 8 항에 있어서, 상기 등방성 확산 시트는 그 적어도 하나의 표면에 제공 된 보호층을 갖는, 스크린.
제 11 항에 있어서, 상기 보호층은 반사 필러를 포함하는 폴리머 기재인, 스크린.
제 1 항에 있어서, 상기 지향성 확산층은 그 표면에 형성된 표면 확산층이 제공된, 스크린
제 13 항에 있어서, 상기 표면 확산층은 상기 지향성 확산층의 표면에 형성된 확산 구조를 갖는, 스크린.
스크린; 및

상기 스크린에 광화상을 투영하는 광화상 프로젝터를 포함하고,

상기 스크린은: 입사각이 특정 각 범위내인 광을 산란 및 투과하고, 입사각이 상기 특정 각 범위를 벗어난 광을 직선적으로 투과하는 지향성 확산층; 광을 그 입사각에 상관없이 대략 등방적으로 확산하는 등방성 확산층; 및 상기 지향성 확산층과 상기 등방성 확산층 사이에 제공된 광반사층을 포함하는, 화상 투영 시스템.
제 15 항에 있어서, 상기 광화상 프로젝터는 상기 특정 각 범위내에 포함된 시야각으로 광을 투영하는, 화상 투영 시스템.
제 15 항에 있어서, 상기 특정 각 범위는 상기 광 화상 프로젝터로부터의 투영 광의 중심을 향하는 중심선을 포함하는, 화상 투영 시스템.
제 15 항에 있어서, 상기 광 화상 프로젝터는 상기 특정 각 범위를 벗어난 각도로 상기 지향성 확산층에 입사하는 광을 투영하는, 화상 투영 시스템.
제 15 항에 있어서, 상기 특정 각 범위는 스크린 표면의 수직선에 대해 광 화상 프로젝터로부터의 투영 광속의 중심선과 대략 대칭인 중심선을 포함하는, 화상 투영 시스템.