KR20060059889A - 마이크로-렌즈 어레이식 광투과성 스크린 - Google Patents

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KR20060059889A
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데이비드 리드
로버트 피. 프리즈
데일 에스. 월커
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브라이트 뷰 테크놀로지즈, 아이엔씨.
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Abstract

광투과성 스크린은 시야 공간 내에 영상을 투사하기 위한 마이크로-렌즈 어레이로 형성된 확산소자를 포함한다. 상기 스크린은 어레이 내의 적어도 하나의 렌즈의 구조적 특성을, 상기 어레이 내의 다른 렌즈들과 비교하여 광이 다른 방향으로 향하도록 하거나 다른 광학적 특성을 갖도록, 변화시킴으로써 향상된 품질의 영상을 생성한다. 변화된 구조적 특성은 어레이 내의 렌즈들의 크기, 형태, 곡률 또는 간격들 중에서 적어도 하나를 포함한다. 이러한 변화의 결과로서, 상기 스크린은 보다 넓은 시야각, 향상된 스크린 해상도와 이득, 및 종래의 스크린과 비교하여 영상들 내의 에일리어싱이나 다른 영상인공물을 저감하거나 제거하는 보다 뛰어난 성능을 성취한다. 이러한 타입의 광투과성 스크린을 제조하는 방법은 마스터를 기초로한 스탬핑 작업을 이용하여 마이크로-렌즈 어레이를 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 접근 방식을 취함으로써, 상기 스크린은 종래의 방법들과 비교하여 보다 적은 공정 스텝과 보다 적은 비용으로 제조될 수 있다.

Description

마이크로-렌즈 어레이식 광투과성 스크린{Micro-lens array based light transmission screen}
본 발명은 영상을 생성하는 것에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 텔레비전, 컴퓨터 및/또는 다른 디스플레이 장치에서 영상을 투사하기 위한 광투과성 스크린(light-transmission screen)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상술한 타입의 광투과성 스크린을 제조하는 방법에 관한 것이다.
광투사 시스템은 컴퓨터 모니터, 텔레비전 및 다른 형태의 디스플레이 장치들에서 영상을 생성하는 데 사용된다. 현재 두 종류의 광투사 시스템, 즉, 후면 투사 시스템(rear-projection system)과 전면 투사 시스템(front-projection system)이 시장에서 입수 가능하다. 후면 투사 시스템에서, 광의 빔은 각도-변환 스크린(angle-transforming screen)의 후면으로 투사된다. 상기 스크린은 빔에 대응하는 영상을 스크린의 전면으로 투과시키며, 상기 스크린의 전면에서 관찰자가 영상을 볼 수 있다. 반대로, 전면 투사 시스템에서, 광빔은 스크린의 전면으로 향하게 되며, 영상은 상기 스크린의 전면에서 관찰자를 향해 반사된다. 후면 투사 시스템의 스크린은, 그 광학적 특성 때문에, 종종 투과형 스크린으로 불린다.
종래의 후면 투사 디스플레이에서 스크린은 많은 기능을 수행한다. 첫 번째, 상기 스크린은 영상 엔진(image engine)으로부터의 광을 시야 공간(viewing space)으로 분배한다. 그러한 시야 공간의 예는 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있다. 이들 도면에서, 각도 ΦV 및 ΦH는 스크린의 법선(점선으로 표시됨)에 대해 수직 및 수평 방향으로 측정된 시야각(viewing angle)의 범위를 정의한다. 시야각은, 투사된 영상의 강도가 법선 방향에서 갖는 값의 절반으로 떨어지는 위치에 대응하는 빔(1 및 2)에 의해 범위가 정해진다. 종래의 스크린에서, 각도 ΦV 및 ΦH는 통상적으로 각각 15˚ 및 35˚의 작은 값이다. 그 결과, 스크린에 의해 생성된 영상은 좁은 시야 영역으로 투사된다.
두 번째, 후면 투사 스크린은 일정한 최소 해상도를 갖는 영상을 생성해야만 한다.
세 번째, 후면 투사 스크린은 높은 콘트라스트의 영상을 관찰자에게 제공해야만 한다.
네 번째, 후면 투사 스크린은 정상적인 환경의 광 조건에서 편안한 관찰이 가능하도록 충분한 이득(gain)을 제공해야만 한다.
다섯 번째, 후면 투사 스크린은 영상 품질을 악화시키기 쉬운 에일리어싱(aliasing)과 같은 영상인공물(artifact)을 최소화 해야만 한다. 이들 요구사항들의 각각에 대한 정확한 파라미터와 시방(specification)은 각각의 응용에 따라 변화할 것이다.
도 2a는 상술한 기능들을 수행하는 종래의 후면 투사 스크린의 한 종류를 도 시한다. 상기 스크린은 흑색 재료의 스트라이프(4)들에 의해 분리된 렌티큘러 렌즈(3)들의 어레이로 형성되어 있다. 현재의 렌티큘러 렌즈 어레이는 높은 품질의 디지털 영상을 디스플레이 할 목적에는 불충분한 해상도와 콘트라스트를 발생시킨다.
도 2b는 또 다른 종류의 종래의 후면 투사 스크린을 도시한다. 상기 스크린은 블랙 매트릭스(6) 내에 매립된 다수의 유리 비드(5)들을 포함한다. 이러한 종류의 스크린은 종종 니치-타입(niche-type) 장치이며, 많은 이유로 부적절한 것으로 판명되었다. 그 이유의 대부분은 광을 투사하기 위한 광학소자로서 비드들을 사용하는 것에 기인한다. 예컨대, 상기 비드들이 모두 동일한 구형과 곡률을 갖기 때문에, 비드들을 사용하여 수직 및 수평 방향 모두에서 상이한 각도의 광분포 패턴들을 형성하는 것이 곤란하다. 그 결과, 광은 원하지 않는 영역, 예컨대, 관찰자가 없는 천정으로 향하게 된다. 또한, 이러한 종류의 스크린과 관련된 제조의 어려움으로 인해 비드들이 없는("드롭 아웃(drop out)") 영역을 포함하는 비드들의 배치의 불균일성을 가져온다.
상술한 고찰의 관점에서, 종래의 스크린들의 단점들을 극복한 광투과성 스크린, 보다 상세하게는, 종래의 스크린들과 비교하여 더 적은 비용으로 그리고 실질적으로 더 적은 제조 공정으로 투사 광의 제어를 향상시키는 광확산 소자를 이용한 향상된 품질의 영상을 제공하는 광투과성 스크린이 필요하다는 것은 명백하다.
본 발명의 목적은 종래의 스크린들의 단점들을 극복한 광투과성 스크린을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종래의 스크린들에 의해 형성된 영상과 비교하여 향상된 품질의 영상을 생성하는 광투과성 스크린을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수직 및 수평 방향의 시야각을 독립적으로 제어함으로써 영상 품질을 향상시키는 광투과성 스크린을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종래의 스크린들에 의해 얻을 수 있는 것 보다 더 높은 해상도를 달성함으로써 영상 품질을 향상시키는 광투과성 스크린을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종래의 스크린들에 의해 얻을 수 있는 것 보다 더 높은 이득을 달성함으로써 영상 품질을 향상시키는 광투과성 스크린을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종래의 스크린들과 비교하여 에일리어싱 및 다른 영상인공물들을 보다 효과적으로 제거함으로써 영상 품질을 향상시키는 광투과성 스크린을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종래의 스크린들 보다 많은 제어를 통해 광을 시야 영역 내로 투사하는 확산소자를 사용하여 상술한 목적들 중 적어도 하나를 달성하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 일부 렌즈들이 다른 렌즈들과 다른 방향으로 및/또는 다른 광학적 특성으로 광을 투사하도록 개개의 렌즈의 구조적 특성이 변화되는 마이크로 렌즈 어레이를 포함하는 확산소자를 사용하여 이러한 더 많은 제어를 성취하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 목적들 중 적어도 하나를 만족하는 광투과성 스크린을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종래의 스크린들과 비교하여 실질적으로 더 적은 제조 공정을 가지며 구현하기가 보다 경제적인 광투과성 스크린 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상술한 그리고 다른 목적들 및 이점들은, 투명 기판, 다수의 개구들을 구비하는 마스크층, 및 상기 기판 및 개구들을 통해 광을 투사하는 렌즈들의 어레이를 포함하며, 상기 어레이 내의 렌즈들 중 적어도 하나가 비구형 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린을 제공함으로써 달성된다.
다른 실시예에 따르면, 본 발명은 투명 기판, 다수의 개구들을 구비하는 마스크층, 및 상기 기판 및 개구들을 통해 광을 투사하는 렌즈들의 어레이를 포함하며, 상기 어레이 내의 제 1 및 제 2 렌즈들은 상이한 방향으로 광을 투사하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린을 제공한다.
또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 투명 기판, 다수의 개구들을 구비하는 마스크층, 및 상기 기판 및 개구들을 통해 광을 투사하는 렌즈들의 어레이를 포함하며, 상기 어레이 내의 제 1 및 제 2 렌즈들은 상이한 방향으로 광을 투사하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린을 제공한다.
또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 투명 기판, 다수의 개구들을 구비하는 마스크층, 및 상기 기판 및 개구들을 통해 광을 투사하는 렌즈들의 어레이를 포함하며, 상기 어레이 내의 렌즈들 중 적어도 일부는 서로 중첩하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린을 제공한다.
또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 투명 기판, 다수의 개구들을 구비하는 마스크층, 및 상기 기판 및 개구들을 통해 광을 투사하는 렌즈들의 어레이를 포함하며, 상기 어레이 내의 적어도 두 개의 렌즈들은 상이한 표면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린을 제공한다.
또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 투명 기판, 다수의 개구들을 구비하는 마스크층, 및 상기 기판 및 개구들을 통해 광을 투사하는 렌즈들의 어레이를 포함하며, 상기 어레이 내의 렌즈들 중 적어도 두 개의 크기는 상이한 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린을 제공한다.
또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 제 1 렌즈 그룹을 포함하는 제 1 영역, 및 제 2 렌즈 그룹을 포함하는 제 2 영역을 포함하며, 상기 제 1 그룹 내의 렌즈들은 상기 제 2 그룹 내의 렌즈과 구조적으로 상이한 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린을 제공한다.
또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 투명 기판, 다수의 개구들을 구비하는 마스크층, 및 렌즈들의 어레이를 포함하며, 상기 어레이 내의 렌즈들 중 적어도 두 개는 기판 및 대응하는 개구를 통해 광을 투사하도록 구성되고, 상기 어레이 내의 렌즈들 중 적어도 두 개는 상이한 형태와 크기를 가지며 및/또는 소망하는 스크린 방향성(directionality), 시야각, 이득, 해상도 및/또는 콘트라스트를 얻기 위해 상기 어레이 내의 다른 렌즈들과 상이하게 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린을 제공한다.
또한, 본 발명은 앞서 언급한 실시예들 중 적어도 하나를 조합한 광투과성 스크린을 제공한다. 예컨대, 상기 스크린은, 소망하는 시야각 및 스크린 해상도를 달성하기 위해 렌즈들의 간격 및 형태가 서로에 대해 변화하는 마이크로-렌즈 어레이를 포함할 수 있다. 다른 조합들도 역시 가능하다. 더욱이, 스크린의 상이한 영역들에 있는 렌즈들은 서로에 대해 집합적으로 변화할 수 있다. 예컨대, 스크린의 주변을 따라 위치하는 렌즈들은 여러 모양들을 가질 수 있으며, 따라서 스크린의 중심부에 있는 렌즈들과 비교하여 상이한 방향들로 광을 투사할 수 있다. 이는 스크린의 다른 영역들에서도 동일하다.
본 발명은 또한 상술한 특징들 중 적어도 하나를 갖는 광투과성 스크린을 제조하는 방법이다. 한 실시예에 따르면, 상기 방법은 투명 기판을 제공하는 단계, 상기 기판의 표면을 마스크층으로 코팅하는 단계, 상기 마스크 위에 마이크로-렌즈 어레이를 형성하는 단계, 및 상기 마스크 내에 개구(aperture)들을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 개구들의 각각은 상기 어레이 내의 적어도 하나의 렌즈들로부터 광을 수광하도록 정렬되어 있는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에 따르면, 본 발명은 마스크층과 렌즈 어레이가 기판의 상이한 면들에 형성된다는 점을 제외하고 상술한 방법과 유사한 광투과 장치 제조 방법을 제공한다.
다른 실시예에 따르면, 본 발명은 투명 기판 위에 마이크로-렌즈 어레이를 형성하는 단계, 상기 렌즈 어레이 반대쪽의 기판 표면을 접착제로 코팅하는 단계, 예컨대 UV 광으로 상기 접착제를 경화시키는 단계, 그리고 상기 접착제 위에 마스크층을 형성하는 단계를 포함하는 광투과 장치 제조 방법을 제공한다. UV 광에 의해 조사된 접착제의 일부는 제거되지만, 상기 광에 노출되지 않은 일부는 잔류한다. 그 결과, 마스크층은 접착제층의 노광되지 않은 일부 위에만 형성되어 개구들을 형성한다.
도 1a는 종래의 광투과성 스크린에 의해 수직 방향으로 형성된 시야 공간의 도면이고, 도 1b는 종래의 광투과성 스크린에 의해 수평 방향으로 형성된 시야 공간의 도면이다.
도 2a는 렌티큘러 렌즈 어레이를 포함하는 종래의 광투과 장치의 도면이다.
도 2b는 블랙 매트릭스 내에 매립된 유리 비드들을 포함하는 종래의 광투과 장치의 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들 중 하나에 따른 마이크로-렌즈 어레이를 포함할 수 있는 광투과성 스크린의 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 마이크로-렌즈 어레이 내의 렌즈들의 형성을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로-렌즈 어레이 내의 렌즈들의 형성을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로-렌즈 어레이 내의 렌즈들의 형성을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로-렌즈 어레이 내의 렌즈들의 형성을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로-렌즈 어레이 내의 렌즈들의 형성을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로-렌즈 어레이 내의 렌즈들의 형성을 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로-렌즈 어레이 내의 렌즈들의 형성을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로-렌즈 어레이 내의 렌즈들의 형성을 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로-렌즈 어레이 내의 렌즈들의 형성을 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 마이크로-렌즈 어레이를 형성하기 위한 기초로서 사용될 수 있는 프로파일 곡선을 도시하는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 광투과성 스크린에 의해 성취된 수평 방향으로의 시야 범위(viewing range)의 한 예를 도시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 광투과성 스크린에 의해 성취된 수직 방향으로의 시야 범위의 한 예를 도시하는 도면이다.
도 16은 본 발명에 따른 광투과성 스크린의 한 실시예의 도면이다.
도 17은 본 발명의 한 실시예에 따른 개구-대-화소(aperture-to-pixel) 배열을 도시하는 도면이다.
도 18은 광투과성 스크린을 제조하기 위한 본 발명의 방법의 한 실시예에 포함된 공정들을 도시하는 흐름도이다.
도 19a-e는 도 18의 방법의 여러 공정들에서 얻은 결과들을 도시하는 도면이다.
도 20은 본 발명에 따른 광투과성 스크린의 다른 실시예의 도면이다.
도 21은 광투과성 스크린을 제조하기 위한 본 발명의 방법의 다른 실시예에 포함된 공정들을 도시하는 흐름도이다.
도 22a-d는 도 21의 방법의 여러 공정들에서 얻은 결과들을 도시하는 도면이다.
도 23은 광투과성 스크린을 제조하기 위한 본 발명의 방법의 다른 실시예에 포함된 공정들을 도시하는 흐름도이다.
도 24a-d는 도 23의 방법의 여러 공정들에서 얻은 결과들을 도시하는 도면이다.
본 발명은 종래의 광투과성 스크린과 비교하여 향상된 품질의 영상을 생성하는 광투과성 스크린이다. 상기 스크린은 특히 텔레비전 및 컴퓨터 모니터들과 같은 후면 투사 시스템들에서 영상을 생성하는 데 적당하며, 상술된 목적들과 관련하여 이하에서 기술될 것이다. 그러나, 본 발명의 스크린은, 이에 한정되지 않고, 대면적에 걸쳐 광을 균일하게 확산시키는 확산기(diffuser) 및 다른 회절 광학계와 태양 전지판들을 포함하는 다른 응용들에서 사용될 수도 있다.
도 3은 소정의 시야 영역 내에 영상을 투사하기 위한 다수의 렌즈(100)들을 포함하는 광투과성 스크린을 도시한다. 상기 렌즈들은, 그 구조에 대해 이하에서 보다 상세하게 설명할 마이크로-렌즈 어레이 내에 형성되어 있다. 상술한 목적들을 위하여, 상기 렌즈들은 다섯 개의 영역들로 그룹지어 있다: 영역(101 및 102)들은 스크린의 측면들을 따라 위치하고 있으며, 두 개의 영역(103 및 104)들은 스크린의 상부 및 하부를 따라 위치하고 있고, 하나의 영역(105)은 스크린의 중앙부에 위치하고 있다. 단지 다섯 개의 영역들이 도시되어 있지만, 본 기술분야의 당업자는, 관찰자에게 완전한 영상을 제공하기 위하여 전체 스크린이 렌즈들로 채워질 수도 있다고 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 투사된 영상의 품질을 향상시키고, 스크린의 유효 시야 범위을 확대하고, 영상인공물(artifact)들을 감소시키고, 또는 다른 많은 목적들 중 어느 하나를 달성하기 위하여, 상기 스크린 렌즈들은 구조적으로 변화될 수도 있다. 상기 구조적인 변화들은 스크린의 한 영역 또는 다른 영역들에 있는 렌즈들 중에서 또는 그 사이에서 일어날 수 있다. 각각의 구조적인 변화는 본 발명의 스크린의 다른 실시예에 대응하도록 개별적으로 선택될 수 있다. 또한, 이러한 변화들은 앞서 언급한 품질, 범위 또는 영상인공물-방지의 목적들 중 적어도 하나를 달성하기 위하여 결합될 수 있다.
도 4는 본 발명의 광투과성 스크린의 한 실시예에 따라 렌즈들이 구조적으로 변화될 수 있는 방법을 도시한다. 본 실시예에서, 적어도 두 개의 렌즈들은 비구형의 모양을 갖는다. 도시된 예에서, 렌즈(120 및 122)들은 실질적으로 타원형이지 만, 상기 렌즈들은 소망한다면 다른 비구형 모양들이나 곡면들을 가질 수도 있다. 또한, 상기 비구형 렌즈들은 서로 인접할 수도 있고, 동일한 또는 다른 형태를 갖는 적어도 하나의 렌즈에 의해 분리될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 스크린의 다른 실시예에 따라 렌즈들이 구조적으로 변화될 수 있는 방법을 도시한다. 본 실시예에서, 적어도 두 개의 렌즈들은 비구형 모양을 가질 뿐만 아니라, 비대칭이기도 하다. 상기 비대칭성은 적어도 하나의 축을 따라 일어날 수도 있으며, 상기 렌즈들은 모양이 불규칙하도록 완전하게 비대칭일 수도 있다. 도시된 예에서, 렌즈(130 및 132)들은 실질적으로 계란 모양이고, 따라서 렌즈를 통과하는 수평축에 대해서 비대칭이다. 또한, 상기 비대칭 렌즈들은 서로 인접할 수도 있고, 동일한 또는 다른 형태를 갖는 적어도 하나의 렌즈에 의해 분리될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 스크린의 다른 실시예에 따라 렌즈들이 구조적으로 변화될 수 있는 방법을 도시한다. 본 실시예에서, 적어도 하나의 렌즈는 구형 또는 반구형 모양을 가지며, 적어도 하나의 다른 렌즈는 비구형 모양 또는 비구형이면서 비대칭인 모양을 가진다. 도시된 예에서, 렌즈(140)는 반구형 모양을 가지며, 렌즈(142)는 단지 하나의 축을 따라서만 비대칭인 모양을 갖는다. 대신에, 상기 렌즈들은 불규칙하도록 완전히 비대칭일 수도 있다. 상기 렌즈들은 서로 인접할 수도 있고, 동일한 또는 다른 형태를 갖는 적어도 하나의 렌즈에 의해 분리될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 스크린의 다른 실시예에 따라 렌즈들이 구조적으로 변화될 수 있는 방법을 도시한다. 본 실시예에서, 모든 렌즈들은 구형 또는 반구형 모양이 지만, 이들의 곡률 반경들은 상이하다. 도시된 예에서, 렌즈(145 및 149)들은 렌즈(146 및 147)들의 반경 R2 보다 큰 반경 R1을 갖는다. 이러한 렌즈들은 서로 인접할 수도 있고, 동일한 또는 다른 곡률을 갖는 렌즈들에 의해 분리될 수도 있다. 반구형 렌즈(148)는, 단일한 마이크로-렌즈 어레이 내에서 변화하는 곡률 반경을 갖는 렌즈들의 간격 또한 변화될 수 있음을 보이기 위해 제공된 것이다.
도 8은 본 발명의 스크린의 다른 실시예에 따라 렌즈들이 구조적으로 변화될 수 있는 방법을 도시한다. 본 실시예에서, 적어도 두 개의 렌즈들은 상이한 크기 및/또는 모양들을 갖는다. 크기의 차이들은, 예컨대, 반경, 높이 및/또는 두께에 관한 것일 수 있다. 도시된 예에서, 렌즈(150, 151 및 152)들은 그들의 세 개의 치수들이 모두 상이하다. 렌즈(153, 154 및 155)들은 렌즈들의 모양이 달라질 수 있는 방법의 예를 도시한다. 렌즈(153, 154 및 155)들은 각각 정방형, 삼각형 및 다각형 모양이다. 상기 렌즈들은 서로 인접할 수도 있으며, 동일한 또는 다른 형태를 갖는 적어도 하나의 렌즈들에 의해 분리될 수도 있다.
도 9는 본 발명의 스크린의 다른 실시예에 따라 렌즈들이 구조적으로 변화될 수 있는 방법을 도시한다. 본 실시예에서, 소망하는 효과를 성취하기 위하여 패킹 배열(packing arrangement)이 선택된다. 예컨대, 소망하는 효과를 성취하기 위하여 적어도 하나의 방향으로 간격이 변화할 수 있다. 도시된 예에서, 렌즈(161-163)들은 서로에 대해 접하는 관계에 있고, 렌즈(163 및 164)들은 거리 D 만큼 떨어져 있다. 소망한다면, 소망하는 패킹 배열을 성취하기 위해 상기 렌즈들은 수평 및 수직 방향으로 변화될 수 있다. 육각형 배열이 바람직한 것으로 알려졌지만, 정방형 또는 오각형 패킹 배열과 같은 다른 배열들도 가능하다.
도 10은 본 발명의 스크린의 다른 실시예에 따라 렌즈들이 구조적으로 변화될 수 있는 방법을 도시한다. 본 실시예에서, 렌즈들은 균일하게 또는 랜덤하게 중첩한다. 도시된 예에서, 렌즈들(171-173)은 일정한 양 만큼, 예컨대, 10% 만큼 중첩하고 있다.
도 11은 렌즈들의 또 다른 중첩 패턴을 도시한다. 이 패턴은 세 개의 렌즈 행들을 포함한다. 제 1 및 제 2 렌즈 행(180 및 181)들은 서로 접하지만 중첩하지 않는 구형 또는 반구형 모양의 렌즈들을 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 행들에서 렌즈들의 중심은 Xp 만큼 떨어져 있을 수 있다. 제 3 렌즈 행(182)은 상기 제 1 및 제 2 행들과 소정의 양 만큼 중첩한다. 바람직하게는, 제 2 행의 렌즈들의 각각은 제 1 행의 두 렌즈들 및 제 2 행의 두 렌즈들과 같은 양 만큼 중첩한다. 중첩의 정도, 균일성 및 패턴은 어떠한 소망하는 효과를 발생시키기 위하여 변경될 수 있다. 구형 또는 반구형 렌즈들의 사용이 바람직하지만, 소망한다면, 비구형 및/또는 비대칭형 렌즈들이 중첩 패턴에 사용될 수도 있다. 또한, 상기 렌즈들은 95% 이상의 채움 계수(fill factor)를 갖는 육각형 패킹 방식에 따라 배열될 수도 있다.
도 12는 렌즈들의 또 다른 중첩 패턴을 도시한다. 이 예에서, 중첩하는 렌즈들은 매트릭스(190)의 형태로 배열되어 있다. 상기 매트릭스에서, 렌즈들은 적어도 하나의 방향으로 그리고 어떤 경우에는 두 방향으로 서로 랜덤하게 중첩한다. 이는, 적어도 하나의 축을 따른 렌즈간 간격의 소정 양(예컨대, 20%)까지 렌즈들의 중심이 이동하도록 함으로써 달성될 수 있다. 다음의 단계들은 그러한 랜덤한 렌즈 패턴을 형성하기 위해 선택될 수 있다.
첫 번째, 초기 파라미터들은 어레이 내의 렌즈들의 개수 뿐만 아니라, 어레이 내의 각각의 렌즈의 크기 및 초기 간격을 포함하여 선택된다. 예컨대, 렌즈들의 각각은 직경이 60 마이크론일 수 있고, 그들의 중심들이 수평 방향으로 50 마이크론 떨어지고 수직 방향으로 30 마이크론 떨어지도록 서로 이격될 수 있다. 또한, 상기 렌즈들은, 예컨대, 20×20 매트릭스로 배열될 수 있다.
두 번째, 각각의 렌즈의 중심에 대한 벡터가 계산된다. 벡터의 수평 성분은 -10 마이크론 내지 +10 마이크론 범위 내의 임의의 수일 수 있고, 수직 성분은 -6 마이크론 내지 +6 마이크론 범위 내의 임의의 수일 수 있다. 그런 다음, 계산된 벡터를 기초로 각 렌즈의 중심이 원래의 위치로부터 이동될 수 있다.
세 번째, 새로이 계산된 렌즈들의 중심들이 마스터를 패터닝하기 위한 기초로서 사용된다. 그런 후, 이하에서 보다 상세하게 논의될 방식으로 마이크로-렌즈 어레이를 형성하는 데 상기 마스터가 사용된다. 여기서, 상기 어레이는 20×20 패턴의 중첩 렌즈들에 대한 적어도 하나의 복제를 포함한다. 상기 초기 파라미터들은, 다른 방식으로 중첩하거나 또는 전혀 중첩하지 않는 렌즈들을 포함하여, 소망하는 렌즈들의 어떠한 패턴을 실제로 제조하기 위하여 변경될 수도 있다. 또한, 상기 패턴의 크기는 상술한 20×20 패턴에 한정되지는 않는다. 그런 다음, 상기 패턴은, 예컨대, 소비자의 요구를 만족시키기 위하여 마이크로-렌즈 어레이가 소망하는 양으로 대량 생산될 수 있도록, 마스터 롤러 위에 형성될 수 있다.
도 13은 본 발명에 따라 25 마이크론 반경의 렌즈에 대한 비구형 렌즈 설계를 구성하기 위한 가이드로서 사용될 수 있는 프로파일 곡선을 제공하는 그래프이다. 상기 그래프에서, 렌즈의 높이는 곡면의 렌즈 반경에 대해서 표시되고 있으며, 다음의 표 1은 그 곡선을 따라 놓여 있는 값들을 나타낸다. 렌즈가 반경 방향으로 대칭이기 때문에, 프로파일 정보만이 주어졌다. 렌즈 전체의 형상을 그리기 위하여, 상기 프로파일 곡선은 y-축을 중심으로 회전할 수 있다. 상기 그래프에 있는 프로파일 곡선을 사용함으로써, 마이크로-렌즈 어레이는, 예컨대, x-방향으로 35 마이크론 y-방향으로 22 마이크론의 렌즈 간격을 갖는 매트릭스의 형태로 구성될 수 있다. 그러한 매트릭스는 렌즈들의 중심들이 ±20%의 랜덤화된 계수를 갖는 변형된 육각 패킹 배열을 가질 수도 있다. 그러한 계수는 렌즈들이 적어도 한 방향으로 중첩되는 매트릭스를 생산할 수 있다.
[표 1]
높이(㎛) 구조의 반경(㎛)
25.0 1.0
24.9 2.0
24.7 3.0
24.5 4.0
24.2 5.0
23.7 6.0
23.1 7.0
22.4 8.0
21.4 9.0
20.2 10.0
18.6 11.0
16.7 12.0
14.3 13.0
11.4 14.0
7.9 15.0
3.5 16.0
0.0 17.0
본 발명의 스크린의 상술한 실시예들은 소망하는 어떠한 방식으로도 결합될 수 있다. 예컨대, 렌즈들의 형태, 곡률, 간격 및/또는 크기의 변형이, 영상 품질을 향상시키기 위한, 시야각을 확대하기 위한, 적어도 한 방향(예컨대, 수직 및 수평 방향)으로 시야각을 독립적으로 제어하기 위한, 그리고 에일리어싱이나 다른 원하지 않는 영상인공물들을 제어하기나 감소시키거나 제거하기 위한 기초로서 사용될 수 있다. 일부 특정한 예들이 이하에서 제공될 것이다.
도 14는 렌즈들의 곡률이 스크린의 중심으로부터 가장자리로 수평 방향을 따라 감소하는 광투과성 스크린의 예를 도시한다. 이러한 렌즈 패턴을 통해, 넓은 시야각 θH가 수평 방향으로 달성될 수 있다. 상기 각도는, 예컨대, 스크린에 수직한 법선으로부터 ±70°까지 확장되는 데, 이는 종래의 투과성 스크린들에 의해 성취될 수 있는 시야 범위 보다 실질적으로 넓은 것이다. 소망한다면, 렌즈들의 곡률은 수직 방향으로 적게 변화될 수 있다. 예컨대, 법선으로부터 ±15°까지 확장되는 시야각 θH가 달성될 수 있다(도 15). 대안으로서, 스크린의 중심으로부터 주변으로의 렌즈 곡률의 점진적인 변화 대신에, 스크린의 중심 영역에 위치한 렌즈들이 모두 동일한 구조적 설계를 가질 수 있다. 이 경우, 외측의 렌즈들(예컨대, 가장자리를 따라 배치된 렌즈들)은 증강된 시야각을 얻기 위해 곡률이 변화될 수 있다.
다른 향상들을 성취하기 위한 구조적인 변화들도 또한 가능하다. 예컨대, 스크린 렌즈들의 구조는 시야 영역 내에서 소정의 이득(gain)을 달성하도록 변화될 수 있다. 상기 이득이라는 용어는 완전확산 스크린(Lambertian screen)으로서 알려진 효과에 기초한 광의 세기(intensity)의 비율을 말한다. 완전확산 스크린 효과는, 스크린 내의 작은 영역에서 광의 세기가 모든 각도로 균일하게 분포할 때 발생한다. 스크린 이득은 관찰자가 위치한 임의의 점에서의 광의 세기와 그 점에서의 완전확산 스크린의 비를 나타낸다. 본 기술분야의 당업자는 상기 이득이 1 보다 크거나 작을 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 스크린의 적어도 하나의 영역들에 있는 렌즈들은, 시야 영역 내에서 소망하는 이득을 달성할 방식 및/또는 방향으로 빔을 투사하기 위하여 구조적으로 변화될 수 있다. 이는, 예컨대, 스크린의 어느 한 특정 방향으로 다른 방향 보다 더 큰 세기의 광이 향하도록 렌즈들을 형성함으 로써 달성될 수 있다. 이러한 구조 변화를 통해, 예컨대, 후면 투사 시스템 내에 포함된 광투과성 스크린은, 다양한 주변의 광 조건들 속에서 디지털 영상 엔진들로부터의 투사 영상들의 편안한 관찰을 제공하기에 충분한 이득을 갖도록 설계될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 스크린의 적어도 하나의 영역들에 있는 렌즈들은 수평 및/또는 수직 방향으로 적당한 반치각(half-power half-angle)으로 광을 분포시키도록 변화될 수 있다. 이는, 예컨대, 영상 엔진으로부터의 광의 각도 분포를 소망하는 방향으로 형성하는 비구형 및/또는 비대칭형 렌즈들을 사용하여 달성될 수 있다. 이러한 종류의 렌즈들을 사용함으로써, 광은 상이한 방향들로 상이하게 분포될 수 있다.
도 16은 상술한 구조적인 변화들 중 어느 하나를 갖는 마이크로-렌즈 어레이를 포함하는 투과성 스크린의 단면도를 도시한다. 상기 스크린은, 적어도 실질적으로 평행하며 에어갭(204) 만큼 이격되어 있는 제 1 및 제 2 광학층(200 및 202)들을 포함한다. 상기 제 1 광학층은 프레넬 렌즈(201) 형태의 콜리메이터(collimator)를 포함한다. 상기 렌즈는 영상 엔진(208)으로부터의 입사광(206)을 콜리메이팅 된 빔(210)으로 변환한다. 프레넬 렌즈(201) 대신에 홀로그래픽 광학소자들과 같은 다른 종류의 광 콜리메이터들이 사용될 수도 있다.
상기 제 2 광학층은 입사면을 따라 위치하는 다수의 렌즈(221-227)들을 포함하는 확산기(212)이다. 상기 렌즈들은 다양한 투명 물질들 중 어느 하나로 제조될 수 있다. 다수의 개구(aperture)(255)들을 갖는 마스크층(250)이 기판의 광-출사측 위에 형성된다. 상기 마스크층은 블랙 마스크(black mask)일 수 있으며, 상기 개구들은 상기 렌즈들 중 대응하는 하나의 사출동공(exit pupil)과 정확하게 일치하도록 정렬되는 것 바람직하다. 이러한 방식으로 개구들을 배치하는 것은, 콘트라스트를 증가시키고, 반사광을 감소시키며, 투사 시스템 내부로부터 관찰자로의 산란광(stray light)의 투과를 방지할 수 있기 때문에 유리하다. 또한, 도시된 바와 같이, 상기 마이크로-렌즈 어레이는, 소망하는 바에 따라, 구형/반구형, 비구형, 및 비대칭형 렌즈들의 조합으로 형성될 수 있으며, 뿐만 아니라 곡률반경, 직경, 간격 및 그 외에 크기의 차이들의 변화를 갖는 렌즈들을 구비할 수 있다.
소망하는 해상도를 달성하기 위하여, 도 17은 상기 마스크층 내의 다수의 개구(255)들을 통과하는 광이 스크린 내의 하나의 화소와 대응하도록 스크린이 제조될 수 있음을 도시하고 있다. 화소 당 렌즈들의 개수를 변경함으로써, 종래의 스크린들과 비교하여 향상된 품질의 영상을 형성하는 소망하는 스크린 해상도가 달성될 수 있다. 또한, 화소 당 렌즈들 또는 개구들의 개수는, 투사되고 있는 디지털 영상에 대한 오버 샘플링(oversampling)을 달성하도록 선택될 수 있다. 이러한 오버 샘플링은 결과적인 영상에서 에일리어싱 효과를 방지하도록 나이퀴스트 율(Nyquist rate)로 또는 그 이상으로 수행하는 것이 바람직하다. 한 예시적인 실시예에 따르면, 오버 샘플링은 나이퀴스트 율의 2배 또는 3배로 수행된다. 10배의 오버 샘플링 스크린에서는, 화소 당 100개의 렌즈들이 제공될 것이다.
상술한 제어 기술들에 추가하여 또는 그 대안으로서, 스크린 해상도는 렌즈들의 크기에 의해 조절될 수 있다. 디지털 영상 엔진들의 경우, 20 마이크론 정도 의 반경을 갖는 구형 또는 반구형 렌즈들이 사용될 수 있다. 또한, 렌즈의 크기는 에일리어싱 효과를 제거하도록 선택될 수 있으며, 렌즈 어레이는 다른 종류의 영상인공물들을 제거하도록 랜덤화 될 수 있다.
후면 투사 텔레비전 또는 모니터 제품들에서, 스크린의 설계된 시야각 보다 넓은 각도로 일부의 광을 진행시키는 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 후면 투사 스크린이 ±70°의 수평 시야각을 갖도록 설계되어 있다고 하더라도, 상기 스크린이 ±70°보다 큰 각도로 일부의 광을 진행시켜, 관찰자가 ±70°보다 큰 각도에 위치하는 경우에도 텔레비전 또는 모니터가 켜져 있는지를 분간할 수 있도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 설계된 시야각 보다 큰 각도로 진행하는 광의 양은 단지 텔레비전 또는 모니터가 켜져 있는지를 관찰자에게 경고하는 데 요구되는 만큼만이 필요할 뿐이다. 본 발명의 스크린의 개별적인 렌즈들은 이러한 결과를 달성하기 위하여, 상술한 기술들을 이용하여 구성될 수 있다.
도 18은, 예컨대, 도 16에 도시된 것과 같은 투과성 스크린을 제조하는 방법에 포함된 공정들을 도시하는 흐름도이다. 따라서, 동일한 참조부호들이 여기서 적용될 수 있다. 또한, 상기 방법의 여러 공정들이 도 19a-e에 도시되어 있다. 상기 방법은, 소망하는 수준의 기계적인 안정성을 제공하는 데 충분한 두께의, 예컨대, 폴리카보네이트(polycarbonate) 또는 아크릴 플라스틱(acrylic plastic)으로 된 기판(240)을 제공하는 것을 초기 단계로서 포함한다(블록(380) 및 도 19a).
제 2 단계는 블랙 마스크 재료의 박막층(320)을 상기 기판의 제 1 면(310)에 코팅하는 것을 포함한다(블록(381) 및 도 19b). 상기 층의 두께는 사용되는 재료에 따라 변할 수 있지만, 250nm 정도가 바람직한 것으로 확인되었다. 코팅 기술은 전자빔 진공 증착(e-beam vacuum deposition), 스퍼터링(sputtering), 화학기상증착(chemical vapor deposition) 뿐만 아니라, 다른 박막 증착 기술들을 포함한다.
제 3 단계는 마이크로-렌즈 어레이가 복제될 재료(360)를 마스크층 위에 도포하는 것을 포함한다(블록(382)). 상기 재료는, 예컨대, 포토폴리머 에폭시(photo polymer epoxy), 폴리카보네이트(polycarbonate) 또는 PMMA 또는 다른 수지일 수 있다. 그런 후, 재료층(360)은 어레이 내에 개별적인 렌즈들을 형성하도록 패터닝 된다(블록(383) 및 도 19c). 이러한 패터닝 단계는 다양한 방법들 중 어느 하나에 의해 수행될 수 있다. 예컨대, 상기 패터닝 단계는 렌즈 패턴을 포함하는 마스터에 의해 수행되는 스탬핑 작업(stamping operation)에 따라 수행될 수 있다. 여기서 사용된 "스탬핑"은, 포토폴리머 위에 형상을 형성하고 상기 포토폴리머 재료를 경화시키는 공정을 널리 포괄하고, "스탬퍼(stamper)"는 그러한 형상들을 형성하는 데 사용되는 어떠한 도구(tool)도 널리 포괄한다. 이러한 타입의 스탬핑 작업은, 그 내용이 여기서 참조로서 통합되는 미국 특허출원 제10/120,785호에 기재되어 있다. 또한, 엠보싱(embossing)을 포함하는 다른 방법들이 상기 재료층(360)을 패터닝 하는 데 채용될 수 있다. 이러한 방식으로 패턴을 형성함으로써, 소망하는 스크린 해상도 또는 영상 품질을 달성하고, 에일리어싱을 방지하고, 소망하는 시야 범위를 정의하는 등을 달성하기 위하여 여기서 설명된 기술들에 따라, 어레이 내에 있는 적어도 두 개의 렌즈들이 구조적으로 변화될 수 있다.
제 4 단계는 상기 마스크층 내에 개구(370)들을 형성하는 것을 포함한다(블 록(384) 및 도 19e). 이는 렌즈의 만곡된 표면을 통해 펄스 레이저 방사광(pulsed laser radiation)(375)(도 19d)을 진행시킴으로써 수행될 수 있다. 상기 레이저 방사광은, 렌즈의 다른 특성들을 손상시키거나 기판을 지지하지 않고 마스크층 내에 소망하는 폭의 홀(hole)을 형성하는 데 충분한 에너지로 펄스화 되어 있다. 바람직하게는, 상기 레이저는 10mJ 정도의 에너지로 펄스화 되어 있다.
선택적인 제 5 단계는 기판의 반대쪽 표면(395) 위에 반사방지 코팅(390)을 형성하는 것을 포함한다(블록(385) 및 도 19e).
도 20은 상술한 구조적인 변화들 중 어느 하나를 갖는 마이크로-렌즈 어레이를 포함하는 또 다른 투과성 스크린의 단면도를 도시한다. 상기 스크린은, 마스크층(400)과 렌즈 어레이(410)가 투명 기판(420)의 대향하는 면들에 제공된다는 점을 제외하고는 도 15에 도시된 스크린과 유사하다. 상기 마스크층 내의 개구(430)들은 렌즈들 중 적어도 하나로부터의 광을 투사하기 위하여, 앞서 설명된 바와 같이 정렬될 수 있다.
도 21은 도 20에 도시된 것과 같은 투과성 스크린을 제조하는 방법에 포함된 공정들을 도시하는 흐름도이다. 상기 방법에서, 마스크층(400)과 렌즈(410)들은 기판(420)의 대향하는 면들에 형성되어 있다. 도 22a-d는 상기 방법의 여러 단계들에서 얻은 결과를 도시한다. 상기 방법의 초기 단계는, 소망하는 수준의 기계적인 안정성을 제공하는 데 충분한 두께의, 예컨대, 폴리카보네이트 또는 아크릴 플라스틱으로 된 기판(420)을 제공하는 것을 포함한다(블록(500) 및 도 22a).
제 2 단계는 마이크로-렌즈 어레이가 복제될 재료(440)를 투명 기판의 표면 (430) 위에 도포하는 것을 포함한다(블록(510)). 상기 재료는, 예컨대, 포토폴리머 에폭시, 폴리카보네이트 또는 PMMA 수지일 수 있다. 그런 후, 재료층(440)은 어레이 내에 개별적인 렌즈들을 형성하도록 패터닝 된다(블록(520) 및 도 22a). 이러한 패터닝 단계는 다양한 방법들 중 어느 하나에 의해 수행될 수 있다. 바람직하게는, 상기 패터닝 단계는 렌즈 패턴을 포함하는 마스터에 의해 수행되는 스탬핑 작업에 따라 수행된다. 이러한 타입의 스탬핑 작업은, 그 내용이 여기서 참조로서 통합되는 미국 특허출원 제10/120,785호에 기재되어 있다. 이러한 방식으로 패턴을 형성함으로써, 소망하는 스크린 해상도 또는 영상 품질을 달성하고, 에일리어싱을 방지하고, 소망하는 시야 범위를 정의하는 등을 달성하기 위하여 여기서 설명된 기술들에 따라, 어레이 내에 있는 적어도 두 개의 렌즈들이 구조적으로 변화될 수 있다.
제 3 단계는 블랙 마스크 재료의 박막층(460)을 상기 기판의 제 2 표면(450)에 코팅하는 것을 포함한다(블록(530) 및 도 22b). 상기 층의 두께는 사용되는 재료에 따라 변할 수 있지만, 250nm 정도가 바람직한 것으로 확인되었다. 코팅 기술은 전자빔 진공 증착, 스퍼터링, 화학기상증착 뿐만 아니라, 다른 박막 증착 기술들을 포함한다.
제 4 단계는 상기 마스크층 내에 개구(470)들을 형성하는 것을 포함한다(블록(540) 및 도 22d). 이는 렌즈의 만곡된 표면을 통해 펄스 레이저 방사광(480)(도 22c)을 진행시킴으로써 수행될 수 있다. 상기 레이저 방사광은, 렌즈의 다른 특성들을 손상시키거나 기판을 지지하지 않고 마스크층 내에 소망하는 폭의 홀을 형성하는 데 충분한 에너지로 펄스화 되어 있다. 바람직하게는, 상기 레이저는 10mJ 정 도의 에너지로 펄스화 되어 있다.
선택적인 제 5 단계는, 렌즈 스크린에 기계적인 안정성을 제공하기 위하여, 폴리카보네이트 또는 다른 재료로 된 투명층(490)을 상기 마스크층에 부착하는 것을 포함한다.
도 23은 도 20에 도시된 것과 같은 투과성 스크린을 제조하는 또 다른 방법에 포함된 공정들을 도시하는 흐름도이고, 도 24a-d는 이러한 방법의 여러 단계들에서 얻은 결과를 도시하고 있다. 상기 방법은, 그 내용이 여기서 참조로서 통합되는 미국 특허출원 제10/120,785호에 기재되어 있는 타입의 스탬핑 작업을 사용하여 렌즈 어레이(610)를 형성하는 것을 초기 단계로서 포함한다(블록(600) 및 도 24a).
제 2 단계는, 예컨대, UV-경화성일 수 있는 광경화성 접착제(photocurable adhesive)(630)로 어레이의 반대쪽 표면(620)을 코팅하는 것을 포함한다(블록(610) 및 도 24b). 상기 광경화성 접착제는, 바람직하게는, UV-광에 노광되어 그 접착 특성이 영향을 받는 것, 적당하게는, UV-광에 노광될 때 비접착성으로 되는 광경화성 접착제이다.
제 3 단계는 상기 렌즈 어레이를 통해 광빔(630)을 진행시키는 것을 포함한다. 소정의 주파수 및 세기를 갖는 광에 노광되어 비접착성으로 되는 광경화성 접착제(630)가 사용된다면, 광빔은 상기 광빔에 노광되는 접착제층의 일부분들이 비접착성으로 되기에 충분한 주파수(예컨대, UV-광)와 세기를 갖는다(블록(620) 및 도 24c).
제 4 단계는 상기 접착제층 위에 블랙 마스크 재료의 층(650)을 도포하는 것 을 포함한다. 제 3 단계의 결과, 마스크 재료는 조사되지 않은 위치들에만 접착될 것이고, 그럼으로써 마스크층 내에 개구들이 남게 된다(블록(630) 및 도 24d).
본 발명에 따른 방법의 상술한 모든 실시예들에서, 렌즈들과 개구들 사이의 일대일 대응이 설명되었다. 즉, 각각의 개구는 각각의 렌즈들 중 어느 하나로부터의 광빔을 방출시키는 것으로 설명되었다. 증강된 스크린 해상도를 달성하고, 및/또는 에일리어싱 효과 또는 다른 영상인공물들을 제거하기 위하여, 각각의 개구가 다수의 렌즈들로부터의 광을 방출하도록 상기 렌즈들과 개구들이 형성될 수도 있다.
상술한 설명으로부터 본 발명에 대한 다른 변형과 변화들이 본 기술분야의 당업자에게는 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 특정한 실시예들만이 여기서 상세하게 기술되었더라도, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 수 많은 변형들이 이루어질 수 있음은 명백할 것이다.
본 발명은 텔레비전, 컴퓨터 및/또는 다른 디스플레이 장치에서 영상을 투사하기 위한 광투과성 스크린에 관한 것이다.

Claims (57)

  1. 투명 기판;
    다수의 개구들을 구비하는 마스크층; 및
    상기 기판과 개구들을 통해 광을 투사하는 렌즈들의 어레이;를 포함하며,
    상기 어레이 내의 렌즈들 중 적어도 하나는 비구형의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 어레이 내의 렌즈들 중 적어도 하나는 다면체, 피라미드, 삼각형, 정방형 또는 렌티큘러의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  3. 제 1 항에 있어서,
    비구형의 형태를 갖는 상기 렌즈들 중 적어도 하나는 비대칭의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈들의 어레이와 마스크층은 상기 기판의 제 1 면에 결합되는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 면의 맞은편인 기판의 제 2 면에 형성된 반사방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈들의 어레이는 상기 기판의 제 1 면에 결합되고, 상기 마스크층은 상기 제 1 면의 맞은편인 기판의 제 2 면에 결합되는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 어레이 내의 렌즈들 중 적어도 일부는 제 1 세기의 광을 제 1 방향에 제 1 각도로 투사하고, 제 2 세기의 광을 제 2 방향에 제 2 각도로 투사하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 각도는 반각(half-angle)인 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 방향은 각각 수평 및 수직 방향을 포함하는 것을 특징으 로 하는 광투과성 스크린.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈들의 어레이의 소정의 영역 내에 있는 적어도 두 개의 렌즈들은 상이한 방향으로 광을 투사하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  11. 투명 기판;
    다수의 개구들을 구비하는 마스크층; 및
    상기 기판과 개구들을 통해 광을 투사하는 렌즈들의 어레이;를 포함하며,
    상기 어레이 내의 제 1 및 제 2 렌즈는 상이한 방향으로 광을 투사하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 어레이 내의 렌즈들 중 적어도 하나는 다면체, 피라미드, 삼각형, 정방형 또는 렌티큘러의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 렌즈들의 어레이와 마스크층은 상기 기판의 제 1 면에 결합되는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 면의 맞은편인 기판의 제 2 면에 형성된 반사방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 렌즈들의 어레이는 상기 기판의 제 1 면에 결합되고, 상기 마스크층은 상기 제 1 면의 맞은편인 기판의 제 2 면에 결합되는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  16. 투명 기판;
    다수의 개구들을 구비하는 마스크층; 및
    상기 기판과 개구들을 통해 광을 투사하는 렌즈들의 어레이;를 포함하며,
    상기 어레이 내의 렌즈들 중 적어도 일부는 서로 중첩하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 렌즈들 중 일부는 적어도 하나의 방향으로 서로 중첩하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 렌즈들 중 일부는 적어도 두 개의 방향으로 서로 중첩하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 렌즈들 중 일부는 랜덤한 방식으로 서로 중첩하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 렌즈들의 어레이와 마스크층은 상기 기판의 제 1 면에 결합되는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 면의 맞은편인 기판의 제 2 면에 형성된 반사방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  22. 제 16 항에 있어서,
    상기 렌즈들의 어레이는 상기 기판의 제 1 면에 결합되고, 상기 마스크층은 상기 제 1 면의 맞은편인 기판의 제 2 면에 결합되는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  23. 투명 기판;
    다수의 개구들을 구비하는 마스크층; 및
    상기 기판과 개구들을 통해 광을 투사하는 렌즈들의 어레이;를 포함하며,
    상기 어레이 내의 적어도 두 개의 렌즈들은 상이한 표면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 어레이 내의 렌즈들 중 적어도 하나는 다면체, 피라미드, 삼각형, 정방형 또는 렌티큘러의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 렌즈들의 표면 형상은 적어도 하나의 방향으로 적어도 하나의 시야각을 정의하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 두 개의 렌즈들 중 적어도 하나는 비구형의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 렌즈들은 비구형의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 광 투과성 스크린.
  28. 제 23 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 렌즈들 중 적어도 하나는 비대칭의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  29. 제 23 항에 있어서,
    상기 렌즈들의 어레이와 마스크층은 상기 기판의 제 1 면에 결합되는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 제 1 면의 맞은편인 기판의 제 2 면에 형성된 반사방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  31. 제 23 항에 있어서,
    상기 렌즈들의 어레이는 상기 기판의 제 1 면에 결합되고, 상기 마스크층은 상기 제 1 면의 맞은편인 기판의 제 2 면에 결합되는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 렌즈들의 어레이, 상기 기판의 제 1 면 및/또는 상기 기판의 제 2 면에 형성된 반사방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  33. 투명 기판;
    다수의 개구들을 구비하는 마스크층; 및
    상기 기판과 개구들을 통해 광을 투사하는 렌즈들의 어레이;를 포함하며,
    상기 어레이 내의 렌즈들 중 적어도 두 개의 크기는 상이한 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  34. 제 33항에 있어서,
    상기 어레이 내의 렌즈들 중 적어도 하나는 다면체, 피라미드, 삼각형, 정방형 또는 렌티큘러의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 렌즈들은 상이한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  36. 제 33 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 렌즈들의 크기는, 상기 렌즈들 각각이 서로 상이한 각각의 시야각을 따라 광을 투사하도록 하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  37. 제 33 항에 있어서,
    상기 렌즈들의 어레이와 마스크층은 상기 기판의 제 1 면에 결합되는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 제 1 면의 맞은편인 기판의 제 2 면에 형성된 반사방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  39. 제 33 항에 있어서,
    상기 렌즈들의 어레이는 상기 기판의 제 1 면에 결합되고, 상기 마스크층은 상기 제 1 면의 맞은편인 기판의 제 2 면에 결합되는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 렌즈들의 어레이, 상기 기판의 제 1 면 및/또는 상기 기판의 제 2 면에 형성된 반사방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  41. 제 1 렌즈 그룹을 구비하는 제 1 영역; 및
    제 2 렌즈 그룹을 구비하는 제 2 영역;을 포함하며,
    상기 제 1 그룹 내의 렌즈들은 상기 제 2 그룹 내의 렌즈들과 구조적으로 상이한 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  42. 제 41 항에 있어서,
    각각의 렌즈 그룹들을 구비하는 적어도 하나의 제 3 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  43. 제 41 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹 내의 렌즈들은 비구형의 형태이고, 상기 제 2 그룹 내의 렌즈들은 구형 또는 반구형의 형태인 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹 내의 렌즈들은 또한 비대칭형인 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  45. 제 43 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹 내의 렌즈들은 상이한 비구형의 형태들을 갖는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  46. 제 43 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 스크린의 주변부를 따라 위치하며, 상기 제 2 영역은 스크린의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 내부는 스크린의 중심부에 해당하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  48. 제 41 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹 내의 렌즈들과 상기 제 2 그룹 내의 렌즈들은 비구형의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  49. 제 41 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹 내의 렌즈들은 상기 제 2 그룹 내의 렌즈들과 상이한 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  50. 제 41 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹 내의 렌즈들은 상기 제 2 그룹 내의 렌즈들과 상이한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  51. 제 41 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹 내의 렌즈들과 제 2 그룹 내의 렌즈들은 상이하게 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  52. 제 41 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹과 제 2 그룹 중 적어도 하나의 그룹 내의 렌즈들은 상이하게 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  53. 제 41 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹 내의 렌즈들은 상기 제 2 그룹 내의 렌즈들과 상이하게 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  54. 제 41 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹과 제 2 그룹 중 적어도 하나의 그룹 내의 렌즈들은 중첩 패턴으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 패턴에서 렌즈들은 랜덤하게 중첩되어 있는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  56. 제 43 항에 있어서,
    투명 기판; 및
    다수의 개구들을 구비하는 마스크층;을 더 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 렌즈 그룹들은 상기 마스크층 내의 개구들을 통해 광을 투사하는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
  57. 투명 기판;
    다수의 개구들을 구비하는 마스크층; 및
    렌즈들의 어레이;를 포함하며,
    상기 어레이 내의 렌즈들 중 적어도 두 개는 상기 기판을 통해 그리고 대응하는 개구를 통해 광을 투사하도록 구성되어 있으며, 상기 어레이 내의 렌즈들 중 적어도 두 개는, 소망하는 스크린 방향성, 시야각, 이득, 해상도 및/또는 콘트라스트를 얻기 위하여, 상기 어레이 내의 다른 렌즈들과 상이한 형태, 크기를 가지며 및/또는 상이하게 이격되는 것을 특징으로 하는 광투과성 스크린.
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