KR20060053069A - 삼원색 컬러 투과 시트를 사용하는 스크린 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 거울, 알루미늄 금속과 같이 반사율이 높은 반사면과 프리즘 시트, 삼원색(Red,Green,Blue) 투과시트, 보호면을 가지는 고휘도 프로젝터 스크린과 영상 장치용 프리즘 시트, 삼원색 프리즘 투과 시트와 그 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 프로젝터 스크린은 프로젝터에서 투사된 광원이 보호시트, 프리즘 시트를 투과하고, 삼원색 투과시트를 거쳐 반사면에 도달하고, 경면을 가지는 반사면에서 반사되고, 다시 삼원색 투과시트, 프리즘 시트, 보호 시트를 투과 산란하여 이미지를 형성한다.

스크린의 반사면은 완전평면 위에 반사율이 높은 거울이나, 알루미늄 소재로 도막 처리되어 있고, 표면에 미세한 경면을 소정의 각도로 형성하여 프로젝터 투사 위치와 시청자의 위치가 다른 대부분의 일반적인 상황에서 프로젝터에서 투사된 광원을 시청자 방향으로 반사하여 밝기와 선명도를 증가 시킬 수 있다.

프로젝터 스크린을 위한 프리즘 시트는 휘도를 높이기 위하여 골의 좌우 위치는 일정하고, 골의 최저점 높이는 골의 좌우 간격 1/4 피치 범위 내에서 불규칙하게 움직이며, 골의 최저점 높이에 따라 산의 위치와 높이가 불규칙하게 변하는 세로 프리즘 패턴으로 표면을 보호하는 보호시트와 함께 고휘도 프로젝터 스크린을 구성하고, 프리즘 시트를 제조하기 위하여 미세 산의 출구를 가진 평면 고온의 압출부와 한 쌍의 동일한 패턴의 저온 압형 롤러를 연속으로 연결하여 산의 형상과 경면을 유지하여 제조한다.

삼원색 투과시트는 주위 백색 광원을 배제하고, 프로젝터에서 투과된 삼원색 광원만을 투과시키는 필터 역할과 반사면에서 반사되는 광원을 흡수하여 색 농도를 증가시키는 역할을 한다.

삼원색 투과시트와 프리즘 시트 기능을 함께 가지는 복합 삼원색 프리즘 투과시트는 휘도 증가와 농도를 증가시키는 두 가지 기능을 한 번에 가능하고, 반사형 스크린과 투과형 영상 장치에도 이용할 수 있다.

스크린, 압형가공, 프리즘시트, 반사면, 삼원색 프리즘 투과시트

Description

프리즘 시트 및 이를 사용하는 프로젝터 스크린과 제조 방법 {The prism sheet and projector screen and making method}

도 1은 본 발명의 프로젝터 스크린 분해 사시도

도 2는 본 발명의 프리즘 시트 산의 입면도

도 3은 본 발명의 프리즘 시트 패턴 설계 좌표

도 4는 본 발명의 프리즘 시트 제조를 위한 압형 롤러

도 5는 본 발명의 프리즘 시트 이미지 예시도

도 6은 본 발명의 삼원색 투과 시트와 삼원색 프리즘 투과 시트

도 7은 본 발명의 반사면 정면과 측면, 반사각 표시도

도 8은 일반적인 프로젝터 투사 위치와 관람자 위치도

도 9는 본 발명의 삼원색 프리즘 투과시트 압출장치

기존의 프로젝터 스크린은 주변 조명이 있는 환경 아래에서는 높은 밝기의 프로젝터가 아니면 시청하기가 매우 어려웠다. 그러나 기존의 프로젝터 스크린 가운데 고휘도를 유지하며 좌우 넓은 시야를 확보할 수 있는 반사형 스크린으로 곡률구면스크린, 광각관시야고휘도스크린 등이 공지되어 있다. 이러한 곡면으로 구성된 스크린의 장점은 휘도가 높고, 좌우 밝기가 고르다. 그러나 단점은 곡면으로 생산성이 떨어지고, 비용이 크고, 일반 벽면에 설치할 경우 앞으로 튀어나와 공간을 차지하는 결점이 있다.

높은 반사율을 가지는 반사체를 구성하는 금속판의 경우 곡면 형태가 아닌 평면 롤 형태로 제작되어 실제 제작 시에 곡면 적용하기는 매우 어렵다. 곡면 반사면 위에 산란과 집광을 위한 층을 형성 할 때 곡면 형태이기 때문에 균일한 형태를 유지하기 매우 어렵고 제조 공정이 매우 어려운 단점이 있다.

따라서, 곡면 스크린을 100인치 이상 초대형으로 제작할 경우 여러 장을 이어 붙여 제작하는 것이 매우 어렵고, 접합 부분의 짙은 음영 현상으로 대형 스크린 제작에 심각한 장애가 되고 있어 대형 화면 구성시 평면이어야 한다.

알루미늄 등을 이용하는 반사형 스크린의 문제점은 높은 반사율로 인한 좌우 밝기 차이가 크게 날 수 있고, 주위 조명 광원 또한 반사하여 색농도가 함께 떨어지는 단점이 있다. 반사형 프로젝터 스크린은 프로젝터에서 투사된 광원이 실제 관람자 방향으로 반사하여 직진할 수 있는 구조로 설계되어야 높은 밝기, 선명한 이미지를 얻을 수 있다. 또, 관람자가 실제 위치하게 되는 범위는 일반적으로 스크린을 중심으로 상하로 넓은 경우보다 좌우 넓게 퍼지게 되어 좌우 시야각은 넓어야 한다.

광원의 산란과 집광을 돕는 프리즘 시트는 LCD 영상장치, BEF에 포함되어 있다. BEF에 사용되는 프리즘 시트는 프리즘 산의 피치가 50 마이크로 미터 이하로 매우 작고 정밀하며, 세로 프리즘과 가로 프리즘 두 장을 90도 교차하여 사용한다. 또, BEF에 포함되는 프리즘 시트는 광원과 프리즘시트 간의 간격이 10mm 이하이고, 휴대폰, 노트북의 LCD 등 사용자가 매우 가까이 두고 보게 되는 특징이 있고 제작 비용이 매우 높고, 60인치 이상 초대형으로 제작하기 매우 어렵다.

삼원색 투과 시트는 섀도마스크방식의 CRT 모니터의 컬러브라운관 내에 빨강, 녹색, 파랑의 형광체를 배열하는 방식으로 컬러 화면을 구성하듯이 삼원색을 순차적으로 배열하나 구조와 기능은 다르게 된다.

본 발명의 기술적 과제는 고휘도 고선명 프로젝터 스크린을 제공하기 위하여 휘도를 개선하는 프리즘 산을 세로로 배열한 프리즘 시트를 제공하고, 삼원색 투과 시트를 프리즘 시트 후면에 배치하여 주위 백색 광원을 차단하고, 프로젝터에서 투사된 광원이 투과, 산란, 반사를 통하여 색농도를 올릴 수 있고, 빛의 직진성으로 인하여 프로젝터에서 투사된 빛이 프리즘 시트를 투과하며 1차로 산란을 하고, 다시 반사 투과되면서 2차 산란을 하게 되는데, 반사된 광원이 관람자의 시야각을 벗어나지 않도록 반사면에 일정 각도 경면을 형성하여 높은 휘도와 높은 농도로 선명한 이미지를 가지는 개선된 프로젝터 스크린과 본 발명에 사용되는 프리즘 시트, 삼원색 프리즘 투과 시트와 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 프로젝터 스크린으로 프로젝터 광원을 반사하는 반사면, 빛의 좌우 시야각을 넓히고 광원의 집광을 도우며, 광원을 시청자가 볼 수 있도록 산란을 돕는 프리즘시트, 주위 백색광원을 배제하고 프로젝터 광원의 삼원색을 투과시키는 삼원색(RGB) 투과 시트, 반사면과 프리즘 시트를 보호하는 보호면, 스크린의 평활도를 유지하고 굽힘과 뒤틀림이 없도록 지지하는 지지면으로 구성되고,

일측 표면에 소정 피치를 가지며 상호 평행하게 형성된 다수의 프리즘산을 갖는 프로젝터 스크린용 프리즘 시트에 있어서, 골의 최저점 높이가 1/4 피치 범위 내에서 불규칙하게 움직이고, 골의 높이 변화에 따라 산의 높이와 위치가 일정 범위 내에서 불규칙하게 형성되고, 소정의 프리즘 산의 경면 각도는 일정한 것을 특징으로 한다.

여기서, 프로젝터 스크린용 프리즘 시트는 세로로 배열된 프리즘 산을 통하여 입사와 반사를 통하여 프로젝터에서 투사된 광원이 2번 투과하게 되고, 프리즘 시트 경면에 형성된 소정의 각을 통하여 빛의 부분 산란과 집광을 통하여 휘도가 개선된다.

삼원색 투과시트는 빨간색(Red), 녹색(Green), 파랑색(Blue)을 가지는 미세한 세로줄무늬 형태로 배열되어 있고, 주위 백색 조명을 배제하고 프로젝터 광원의 삼원색 광원을 받아들여 색농도를 증가 시킨다.

프리즘 시트와 삼원색 투과시트 두 기능을 중첩하여 삼원색 프리즘 투과 시트 한 장으로 사용 가능한데, 제조 방법은 플라스틱, PVC, PET 등 합성수지 소재를 색상별로 가열하여 프리즘 산 출구 형상을 가진 평면 압출부를 색상별로 연속 배열 통과하고, 동일한 형상의 저온 압형 롤러를 통과시켜 본 발명의 프리즘 산의 형태를 만들고, 색상을 유지하여 완성하는 것이다.

일반적으로 프로젝터의 사용에서 프로젝터의 고정 위치와 스크린, 관람자의 위치 사이 각이 25∼30도 내외로 프로젝터 스크린 반사면의 표면에 약 10∼15도 정도 기울임 각이 형성되면 관람자 방향으로 빛이 반사 될 수 있다. 스크린 전체를 일정 각도 기울여 사용하기도 하는데 공간 활용과 관람자의 편의를 위하여 본 발명에서 반사면에 5∼30도 범위 내에서 일정 기울임 각이 형성된 반사 패턴을 성형하여 관람자 방향으로 광원의 반사를 유도하여 밝기를 증가 시킨다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 프로젝터 스크린의 분해사시도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프로젝터 스크린은 보호시트(10), 프리즘 시트(11), 삼원색 투과시트(12), 반사면(13), 지지면(14)으로 구성된다.

프로젝터 스크린용 프리즘 시트는 도 2와 같이 프리즘 산이 소정의 피치(25)와 소정의 경면(21)을 가지고 평행하게 배열되는 형태로, 골의 최저점(20) 높이가 1/4 피치 범위 내에서 불규칙하게 변화하고, 골의 높이 변화에 따라 산의 최고점(22) 높이, 위치가 변화하는 형상이다.

하나의 예로 프리즘의 경면의 각(26)은 45도 이고, 프리즘의 각(27)은 90도로 일정하다. 프리즘 산의 피치(25)는 0.25mm이고, 골의 높이 변화 범위는 0.0625mm 이하가 된다. 프로젝터에서 투사된 광원은 PVC 재질의 프리즘 산을 투과하고, 다시 반사하는 경우(28)와 프리즘 산의 경면에서 반사하여 이웃 산의 경면을 통하여 반사하는 경우(29)가 생겨날 수 있고, 프리즘을 통과하거나 반사한 광원이 정면 휘도를 올리게 된다.

이러한 형상은 프리즘 산의 불규칙성으로 같은 패턴의 반복, 중첩으로 생겨나는 광 간섭 현상을 줄일 수 있고, 투사된 빛의 집광과 부분 산란을 촉진하여 선명한 이미지가 스크린 표면에 맺히도록 한다.

프리즘 산과 골의 위치에 관하여 도 3과 수식으로 표현하면 다음과 같이 정리할 수 있다.

산과 산 사이의 간격(피치)을 p 라고 하면,

y축의 골의 저점 위치가 수식(30)과 같이 표현될때, x, y 축 평면의 프리즘 산의 꼭지점 위치 P의 수식은 도 3의 31과 같고, 좌표축은 도 3의 32와 같다.

따라서, z축을 따라 세로로 프리즘 산을 배열 가공할 때 산의 꼭지점이 불규칙하게 좌우로 움직이고, 산의 높이도 불규칙하게 움직이게 되는 형상이다.

그러나 도 2에서 프리즘 산의 내각(27)과 경면(26)의 각은 일정하게 유지하여 프리즘의 경면을 이용하여 투사된 광원이 투과 되고, 반사면에서 다시 반사 투과될 때 부분 산란과 집광 효과를 높여 고휘도의 선명한 이미지를 제공한다.

위의 프리즘 시트를 제조하기 위한 압형 롤러는 도 4와 같이 위의 수식을 통하여 z 축 방향으로 V자 컷팅을 진행하며 y축 방향으로 1/4 피치 범위 내에서 임의로 운동하며 가공한다.

도 4의 압형 롤러를 통하여 제조한 프리즘 시트의 형상은 도 5와 같이 프리즘 산이 평행하게 배열되어 있지만 산의 경면과 피치만 일정하고, 입체로 볼 때 불규칙한 산맥 패턴이 형성된다.

본 발명의 삼원색(RGB) 투과시트(60)는 프리즘 시트 후면, 거울과 같은 높은 반사율의 반사면 위에 위치하게 된다. 도 6과 같이 1mm 이하 삼원색 세로 줄무늬를 연속으로 배열한 형태로 투과율이 높은 얇은 투명 필름 형태이다.

삼원색 투과시트는 프로젝터 스크린을 사용할 때 주위 조명 백색 광원(63)이 스크린 표면에 닿아 선명도가 떨어지고, 색농도가 감소할 때 백색 광원을 배제하여(64) 색농도를 올리는 역할을 하게 된다. 또, 프로젝터에서 투사된 삼원색(62)으로부터 광원을 받아 들이고(61), 높은 반사율의 반사면에서 반사된 광원을 통하여 색농도가 증가되어 선명한 이미지를 제공한다.

또, 본 발명의 삼원색 투과시트와 프리즘 시트를 결합하여 광의 집광과 산란, 주위 백색 광원을 배제하고 색농도 증가 두 가지 기능을 동시에 가지는 삼원색 프리즘 투과시트(65)로 사용할 수도 있다. 이때, 삼원색 프리즘 투과시트의 프리즘 산은 각각 빨간색, 녹색, 파란색으로 연속 배열되고 구조는 본 발명의 프리즘 시트와 같은 형상이다.

도 1의 프로젝터 스크린용 반사면(13)의 소재는 완전 평면위에 반사율이 높은 거울, 알루미늄 금속 소재나 알루미늄 금속 박막을 증착한 판넬이나 알루미늄 금속 물질을 도장 처리한 판넬 등을 사용한다. 프로젝터 스크린용 반사면의 표면은 도 7과 같이 미세한 구조의 경면 구조를 가져서 프로젝터에서 투사된 광원이 관람자의 눈 방향으로 직접 반사하여 반사효율을 높이고 선명한 화면을 제공할 수 있다. 경면이 없는 경우(72) 광원의 입사각(721)과 반사각(722)은 같고, 미세 경면이 있을 경우 입사각(731)보다 반사각(732)이 좁혀지게 된다.

반사면의 경면 형상은 비대칭 구조로 한쪽 경면은 90도 이상으로 반사가 없고, 다른 쪽 경면은 10-15도 정도의 소정의 경면을 이루게 되어 반사면을 형성하고, 프로젝터에서 투사된 광원이 반사되는 각은 시청자 눈 방향이 된다. 프로젝터 스크린 반사면의 미세 패턴은 프로젝터에서 투사된 최소 픽셀이 100인치에서 대략 3mm 이하 이므로 전체 크기가 3mm 이하로 형성되어야 한다.

프로젝터 스크린의 일반적인 사용 방법의 한 예로 도 8과 같이 프로젝터(82)를 대략 2200mm 높이의 천정에 부착하여 사용하거나 탁자에 두고 사용하게 되는데 프로젝터(82)와 100인치 스크린(80), 관람자(84)의 위치는 관람자를 중심으로 도 8과 같이 위 아래 10∼15도 정도 차이가 나게 된다. 반사면이 포함되는 프로젝터 스크린의 경우 천정면에서 설치된 프로젝터에서 투사되는 광원을 기울임 각 없이 반사할 경우 대략 15도 아래(86)로 반사되어 관람자의 발 위치에서 최적의 밝기를 보이고, 바닥면에 프로젝터를 두고 위로 투사하여 사용할 경우 대략 10도 위로 반사되어 앉은 자세로 볼 경우 관람자의 머리 위의 위치가 최적의 밝기를 보이게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 프로젝터 스크린 전체를 10∼15도 기울여 사용하는 경우도 있는데 설치 공간이 협소하거나, 스크린의 경면 설치에 익숙하지 않는 관람자에게는 선호도가 떨어져 실용성이 없다. 따라서, 반사면의 표면에 미세한 경면 패턴을 음각 처리하고, 음각 경면의 각은 프로젝터가 일반적으로 투사되는 위치를 고려하여 5∼30도 범위 정도가 되는 것이다.

도1의 스크린 지지면(14)은 평면으로 반사면과 프리즘 시트, 삼원색 투과 시트, 보호시트의 변형을 막고 구조적으로 평면을 유지하는 역할을 하게 된다. 또, 프리즘 시트 위에 부착되는 보호시트(10)은 프리즘 시트와 삼원색 투과시트, 반사면을 보호하는 역할을 하게 된다.

본 발명의 삼원색 프리즘 투과시트의 제조방법은 도 9와 같이 플라스틱, PVC, PET 등의 합성수지 소재를 각각 빨간색, 녹색, 파란색을 배합 고온 가열하여 프리즘 산 형상(911)을 가진 평면 압출부를 연속 배열 색상별로 통과시키고, 팽창부(912)에서 각 색상이 접합되어 하나의 시트로 출구를 나오게 된다.

출구를 나온 고온의 삼원색 시트는 프리즘 산의 형상과 동일한 패턴을 가진 저온 압형 롤러(90)를 통과시켜 본 발명의 프리즘 산의 형태를 만들고, 색상을 유지하여 완성하는 것이다.

압출부(911)는 각각의 색상이 연속적으로 배열된 미세 관을 연속적으로 배열하여 출구와 연결시키고, 출구의 프리즘 산의 형태로 분출과 동시에 팽창하여(912) 각기 다른 색상과 연결되고 시트 형상이 된다. 압출부를 통과한 삼원색 시트는 동일한 프리즘 형상을 가진 저온 압형 롤러로 연속 공급되고, 냉각되면서 본 발명의 프리즘 산의 불규칙 형상이 완성된다.

본 발명은 고휘도 스크린으로 상대적으로 낮은 밝기의 프로젝터로 대형 화면을 주위 밝기 영향을 덜 받으며 고휘도로 선명한 영상을 시청할 수 있고, 삼원색 프리즘 투과 시트는 후면 투사 방식의 대형 디스플레이 장치에 응용할 수 있어 초대형 디스플레이 장치, 초대형 프로젝터 스크린의 제작을 쉽게 하여 제조 단가를 대폭 내리고, 대량생산이 가능하고, 비용을 절감할 수 있어 대중화 할 수 있다.

Claims (5)

1. 프로젝터 스크린에서 형태는 평면으로 5∼30도 범위내의 미세 경면 패턴을 표면에 가지는 거울 또는 알루미늄계 금속 반사면과

   골의 최저점 높이가 1/4 피치 범위 내에서 불규칙하게 움직이며, 산의 정상의 위치가 골의 높이에 따라 불규칙하게 움직이며 일정 경면을 가지는 프리즘 산을 가지는 프리즘 시트,

   주위 백색 광원을 배제하고 반사된 광원의 색농도를 증가시키는 미세한 세로 줄무늬 배열의 빨간색, 녹색, 파랑색의 RGB 삼원색 투과 시트를 가지며,

   프로젝터에서 투사된 광원이 보호시트, 프리즘시트, 삼원색 투과시트를 1차로 통과하며 일부 반사, 산란되고, 일부 투과되어 반사면에 도달하고 다시 반사되어 삼원색 투과시트, 프리즘 시트, 보호시트를 차례로 2차 투과 산란하는 프로젝터 스크린
2. 영상 장치용 프리즘 시트에서 골의 최저점 높이가 1/4 피치 범위 내에서 불규칙하게 움직이며, 산의 정상의 위치가 골의 높이에 따라 불규칙하게 움직이며 일정 경면을 가지는 프리즘 산을 가지고 광원의 집광과 산란을 도와 선명한 영상을 제공하는 프리즘 시트
3. 투과형 디스플레이 영상의 장치로 빨간색, 녹색, 파란색의 연속 배열을 가지고, 주위 백색 광원을 배제하고 영상 광원은 흡수하여 색농도 증가가 가능한 삼원색 투과 시트
4. 본 발명의 프리즘 시트와 삼원색 투과 시트 기능을 한 장에 가질 수 있도록 프리즘 시트의 프리즘 산을 각각 빨간색, 녹색, 파란색 순으로 순차 색 배합하여 생성하고, 광원이 삼원색 프리즘을 투과하며 휘도, 농도가 증가할 수 있도록 프리즘 시트와 삼원색 투과 시트 두 장의 기능을 하나로 통합하여 사용하는 삼원색 프리즘 투과 시트
5. 제 4항의 삼원색 프리즘 투과 시트에서

   플라스틱, PVC, PET 등의 합성수지 소재에 각각의 색을 배합하여 삼원색으로 분리 가열하고, 프리즘 산 출구 형상을 가진 고온의 평면 압출부를 분리 통과하며, 팽창부에서 각각의 색상이 팽창하며 이웃하여 연결 시트 형상이 되고, 연속적으로 본 발명의 프리즘 산과 모양을 가지는 시트 가공을 위한 저온 압형 롤러를 냉각 통과시켜 삼원색 프리즘 투과시트를 완성하여 제조하는 방법

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