KR100258057B1 - 렌티큐라렌즈시트와 디스플레이용 전면판 및 투과형 스크린 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기재층(15)과, 이 기재층(15)의 입광면쪽에 볼록형상으로 형성된 렌티큐라렌즈형상의 렌즈부(12) 및, 이 렌즈부(12)의 적어도 입광면 근방에 형성된 착색층(13)을 구비한 렌티큐라렌즈시트에 관한 것으로, 상기 기재층(15)이 착색되지 않거나 또는 착색층(13)보다 옅게 착색되도록 되어 있어서, 외부광의 반사를 억제할 수 있고 화상광의 강도를 그렇게 줄이지 않고서도 콘트라스트를 좋게 할 수 있음과 더불어 화상의 양호한 피칭(pitching)을 가능하게 하도록 된 것이다.

Description

렌티큐라렌즈시트와 디스플레이용 전면판 및 투과형 스크린

본 발명은 액정표시장치(LCD)나 디지털 마이크로-미러장치(DMD)와 같은 셀구조를 가진 화상광원으로부터 공급되는 화상을 투영해서 관찰하기에 적합한 렌티큐라렌즈시트, 디스플레이용 전면판 및 투과형 스크린에 관한 것이다.

종래에도 화상광원으로 적, 록, 청색의 3개의 브라운관(DRT)을 쓰고, 스크린으로는 투과형 투영스크린을 쓴 배면투사형 프로젝션 TV가 알려져 있는바, 이와 같은 투과형 투영스크린은 광을 넓은 범위로 확산하고 외부광의 영향을 작게해야 할 것이 요구되게 된다.

제4도는 종래의 투과형 투영스크린의 일례를 나타낸 것으로, 이 투과형 투영 스크린은 상기와 같은 요구를 만족시키기 위해 입광면(入光面;41)으로 광을 집광하는 렌티큐라렌즈와 같은 렌즈부(42)를 형성하고, 이 렌즈부(42)의 초점부근을 출광면(出光面;44)으로 하고, 이 출광면(44)의 일부에 비출광부(47)을 설치하여 차광부(遮光部;Black stripe(BS);43)가 되도록 함으로써, 광을 확산하도록 함과 동시에 외부광의 영향이 줄여지도록 하는 BS설치 렌티큐라렌즈시트(40)가 사용되고 있다.

또 화상광원으로써 LCD나 DMD를 쓴 프로젝션 TV가 개발되어 있기도 한 데, 이 프로젝션 TV에서도 확산특성의 향상과 외부광반사를 방지하는 관점에서 앞에서 설명된 BS설치 렌티큐라렌즈시트가 사용되고 있다.

그러나, 전술한 LCD나 DMD를 쓰게 되는 프로젝션 TV는, 판넬의 셀구조에 기인하는 격자패턴이 스크린상에 투영되기 때문에, 일정한 피치로 주기적인 구조를 가진 렌티큐라렌즈시트에 화상을 투영해서 관찰하게 되면 렌티큐라렌즈의 샘플링효과로 인해 모아레(moire)가 발생할 가능성이 있게 된다.

이와 같은 모아레의 발생을 방지하기 위해서는, 렌티큐라렌즈의 피치가 투영된 격자패턴의 피치의 1/3.5 이하로 되도록 작아지게 하는 것이 바람직하다고 알려져 있다.

또, LCD나 DMD를 쓴 프로젝션TV는 신티레이션(Scintillation)이라고 하는 영상이 번쩍거리는 섬광현상이 생기게 되나, 렌티큐라렌즈의 피치를 줄이게 되면 이러한 신티레이션을 줄이는 데에도 효과적이다.

한편, 투과형 투영스크린은, 제4도에 도시된 것과 같이 BS설치 렌티큐라렌즈시트를 쓰는 경우에는 광을 40° 이상의 넓은 범위로 확산하게 되고, 동시에 BS를 형성시킬려면 입광렌즈와 출광면 사이의 거리를 렌즈피치의 1.3배 정도가 되도록 해야만 한다. 그 때문에 스크린상에 투영되는 격자패턴과 렌즈피치와의 모아레가 눈에 띄지 않도록 하기 위해서는 렌즈피치가 0.4 mm 이하, 렌즈두께가 0.54 mm 이하가 되어야만 한다.

그러나, 전술한 바와 같이 스크린의 두께를 얇게 하게 되면 스크린의 강성이 낮아져 스크린의 편평도를 유지하기가 어렵게 된다. 또, 이와 같은 얇은 렌즈시트를 압출성형 등으로 정밀하게 성형한다는 것도 대단히 어렵게 된다.

그리고, 투과형 투영스크린은 전술한 이유로 LCD나 DMD를 쓴 프로젝션TV 용으로서는 출광측편면(出光側片面) 렌티큐라렌즈나 입광측편면 렌티큐라렌즈 등을 착색해서 쓰기도 한다.

여기서 상기 출광측편면 렌티큐라렌즈는 단면이 원형이나 타원의 일부형상을 한 것과 전반사를 이용하는 형상을 한 것이 있다. 전자인 단면이 원이나 타원의 일부와 같은 형상을 한 것은, 렌즈형상을 한 끝부분에서 투사광에 대한 렌즈각도가 임계각을 초과해서 전반사를 일으키기 때문에 시야각을 넓힐수가 없게 된다.

한편, 후자인 전반사를 이용하는 형상으로 된 것은, 그 특이한 형상 때문에 압출성형에서는 정확한 몰드전사가 일어나지 않아 생산성이 낮은 주조성형으로 제조해야만 한다는 문제가 있게 된다.

제6도는 입광면편면 렌티큐라렌즈시트의 입광위치의 경사각과 광의 출사각의 관계를 나타낸 것이다. 제6도에서 Φ는 입광렌즈 끝부분에서의 렌즈각도를 나타내고, θ는 렌즈의 끝부분으로 입사된 광의 출사각, h는 입광렌즈의 높이, 1a는 입광점 (즉 렌즈의 끝부분)에서 집광점까지의 거리를 나타낸다. 또, 표 4는 입광렌즈의 끝 부분의 렌즈각도에 대한 광의 출사각과 집광점의 위치를 나타낸다. 그리고, n은 굴절률을 p는 렌즈의 피치를 각각 나타낸다.

[표 4]

여기서 입광측편면 렌티큐라렌즈는 출사각이 40° 이상이 되는 넓은 시야각을 얻기 위해서는, 제6도 및 표 4에 도시된 것과 같이 렌즈형상을 한 각도(Φ)를 60° 이상으로 크게 해야할 필요가 있게 된다.

그러나, 끝부분의 각도를 크게 하면 제3(b)도에 도시된 것과 같이 출광면쪽에서 입사되는 외부광이 입광렌즈에서 전반사되어 출광면에서 다시 출사되어져 관찰되기 때문에 화상의 콘트라스트(contrast)를 현저히 저하시킨다고 하는 문제가 있게 된다.

한편, 대부분의 BS설치 렌티큐라렌즈시트는 대체로 입광렌즈의 집광점위치에 출광면이 형성되어 있기 때문에 입광렌즈와 출광면 사이의 거리가 h + L 로 되지만, 표 4에서 h + L 이, Φ가 60° 일때는 1.41 mm, 70° 인때는 1.25 mm로서 앞에서 설명한 바와 같이 입광렌즈와 출광면 사이의 거리가 렌즈피치의 약 1.3배 정도가 되도록 설계할 필요가 있음을 알 수 있다. 따라서, 렌즈피치를 작게 하면 렌즈두께가 얇아져 강성이 저하됨과 더불어 성형하기도 곤란해지게 된다.

이에 본 발명은, 영상광의 강도를 그렇게 떨어뜨리지 않고도 외부광의 반사를 억제해서 콘트라스트를 높일 수가 있고, 양호한 피칭을 가능하게 하는 렌티큐라렌즈시트와, 디스플레이용 전면판 및, 투과형 스크린을 제공함에 그 목적이 있다.

제1(a)도는 본 발명에 따른 렌티큐라렌즈시트 및 투과형 스크린의 1실시예를 나타낸 개략도.

제1(b)도는 제1(a)도에 도시된 B부분으로 입사되는 외부광을 나타낸 B부분의 확대도.

제2도는 본 발명에 따른 렌티큐라렌즈에 의해 반사되는 외부광의 광선추적도.

제3(a)도는 본 발명의 렌티큐라렌즈시트를 투과하는 광의 경로를 나타낸 도면.

제3(b)도는 종래의 렌티큐라렌즈시트를 투과하는 광의 경로를 나타낸 도면.

제4도는 종래의 BS설치 렌티큐라렌즈시트를 나타낸 도면.

제5도는 본 발명의 1실시예 렌티큐라렌즈시트의 스크린면에 대한 각도를 설명하기 위한 도면.

제6도는 광이 입사된 위치의 렌티큐라렌즈시트의 경사각과 광의 출사각 사이의 관계를 나타낸 도면.

제7도는 본 발명의 1실시예에 따른 투과형 스크린의 투과율과 콘트라스트 사이의 관계를 나타낸 도면.

제8도는 본 발명의 1실시예에 따른 렌티큐라렌즈시트의 착색층 두께의 최적치를 나타낸 도면.

제9도는 본 발명의 1실시예에 따른 렌티큐라렌즈시트의 한 렌즈내에서의 착색층의 두께를 나타낸 도면.

제10도는 착색층이 두께를 일정하게 한 경우와 변하게 한 경우의 광확산특성도.

제11(a)도, 제11(c)도는 각각 본 발명에 따른 렌티큐라렌즈시트의 다른 실시예를 나타낸 도면.

제12도는 본 발명에 따른 투과형 스크린의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기재층(基材層)과 이 기재층의 입사면쪽에 볼록형상으로 형성된 렌티큐라렌즈형상을 한 렌즈부 및, 이 렌즈부의 적어도 입광면 근방에 형성된 착색층을 구비하고서, 상기 기재층이 착색되지 않거나 또는 상기 착색층보다 엷게 착색된 것을 특징으로 하는 렌티큐라렌즈로 되어 있다.

또, 이 렌티큐라렌즈에서 상기 착색층이 렌즈형상을 따른 형상을 하면서, 두께가 상기 렌티큐라형상의 피치에 비해 0.05 ∼ 1.0배로 되어 있는 한편, 상기 채색층의 두께는 렌티큐라렌즈시트 두께의 1/2 이하로 되어 있다. 여기서 상기 렌즈부는 상기 렌티큐라렌즈의 형상이 대체로 타원형을 이루도록 되어 있으면서 그 횡단 직경을 a, 종단직경을 b라 할 때 이 렌티큐라렌즈형상의 꼭대기부분에서의 상기 착색층의 두께는 t₁= b - b²/ (a²+ b²)^1/2로 나타내어질 수 있게 된다.

또한 상기 착색층은, 상기 각 렌즈부의 중심부의 두께를 t₁, 끝부분의 렌즈면에 수직으로 측정한 두께를 t₂라 했을 때, t₁〉 t₂가 되도록 정해지게 된다.

또한, 본 발명 렌티큐라렌즈시트에서는 적어도 채색층에만은 확산제가 첨가되게 되는바, 이 착색층에 혼입되는 확산제농도를 C₁, 상기 기재층에 혼입되는 확산제농도를 C₀라 했을 때 0 ≤ C₀≤ C₁이 성립되도록 되어 있다.

한편, 상기 착색층에 확산제가 혼입되지 않고, 상기 기재층은 착색되지 않거나 상기 착색층보다 엷게 착색되어 있으면서 이들 착색층과 기재층 중간에 확산제가 혼입된 확산층을 구조로 할 수도 있다.

또, 상기 렌티큐라렌즈의 형상은 그 접선이 렌티큐라렌즈시트면에 임계각 이상의 각도로 되는 부분이 포함되도록 되어 있다.

또한, 상기 기재층이 그 출광면이 평평면으로 되면서 전체 렌티큐라렌즈시트의 두께가 1.5mm 이상으로 되어 있다.

한편, 상기 기재층은, 그 출과면에 반사방지층과 저반사층, 편광필터층, 대전 방지층, 눈부심방지처리층 및 하드코팅처리층 중 적어도 1가지 이상의 층이 형성된 구조로 되어 있다.

한편, 본 발명에 따른 디스플레이용 전면판은, 기재층과 이 기재층의 입광면에 볼록형상으로 형성된 렌티큐라렌즈형상을 한 렌즈부를 구비하고서 이 렌즈부의 적어도 입광면 근방에 형성된 착색층을 갖추는 한편, 상기 기재층의 출광면이 편평면을 한 구조로 되어 있다.

이상 설명된 본 발명의 특징적 구성과 장점은 뒤에 설명되는 설명과 첨부되는 첨부도면을 참조하면 보다 잘 이해될 수 있을 것이다.

이하 본 발명을 첨부도면을 참조하고서 실시예를 들어 보다 상세히 상술한다.

제1(a)도와 제1(b)도는 본 발명의 제 1실시예에 따른 렌티큐라렌즈시트와 투과형 스크린을 나타낸 것이고, 제2도는 렌티큐라렌즈시트에 의해 반사된 외부광의 모습을 설명하기 위한 도면이다.

[투과형 스크린에 관한 실시예]

제1(a)도에 도시된 바와 같이, 투과형 스크린(1)은 렌티큐라렌즈시트(10)와 프레스넬렌즈시트(20)를 조합시킨 것으로, 단일렌즈형 LCD프로젝터(projector)의 광원(2)과 함께 배면투사시스템을 구성하도록 되어 있다.

[렌티큐라렌즈시트의 실시예]

제1(b)도에 확대해서 나타내어져 있는 것과 같이, 렌티큐라렌즈시트(10)는 입광면(11)에 볼록형상의 렌티큐라렌즈형상을 한 렌즈부(12)가 형성되고서, 이 렌즈부(12)의 입광면(11) 근방에 착색층(13)이 형성되어 있다. 여기서, 기재층(15)은 이 착색층(13)으로부터 출광면(14)까지의 층을 말하는 것으로, 이 착색층(13)은 입광면편면(入光面片面)의 렌티큐라렌즈시트(10)이면서도 콘트라스트를 높이는 기능을 하게 된다.

(채색층의 기능)

다음에는 본 제 1실시예에 따른 렌티큐라렌즈시트(10)가 양호한 콘트라스트를 이루도록 한다는 것을 종래예에 따른 렌티큐라렌즈시트(60)와 비교하면서 설명한다.

제3(a)도는 본 발명 실시예의 렌티큐라렌즈시트(10)의 입광면착색층(13)의 기능을 나타낸 설명도이고, 제3(b)도는 종래의 예에 따른 몸체착색형 렌티큐라렌즈시트(60)의 기능을 나타낸 설명도이다.

제3(b)도에 도시된 종래의 렌티큐라렌즈시트(60)는 입광면편면 렌티큐라렌즈시트로서 기재층(65)이 전부 착색된 몸체착색형으로 된 것으로, 관찰쪽에서 입사된 외부광(D1)이 입광면(61)에 형성된 렌즈부(62)에 의해 전반사되어 외부광(D4)이 관찰쪽으로 재출사되게 된다. 이때 외부광(Dl)은 렌즈부(62)의 렌티큐라렌즈형상을 따라 반사를 되풀이하게 된다 (D1→D2→D3→D4).

제3(a)도에 도시된 본 발명 실시예의 렌티큐라렌즈시트(10)는 그 전반사광의 경로를 따라 착색층(13)이 형성되어 있기 때문에, 영상광(映像光;A)이 착색층(13)를 지나는 광로(光路)의 길이에 대해 외부광(B)이 착색층(13)를 지나는 광로의 길이가 5 내지 10배가 된다. 한편, 종래의 몸체착색형 렌티큐라렌즈시트(60)의 경우에는 그에 비해 겨우 2 내지 3배 정도 밖에 되지 않는다.

따라서, 본 발명에 따른 렌티큐라렌즈시트(10)는 영상광(A)의 강도를 그렇게 줄이지 않고서도 외부공(B)의 반사를 억제할 수가 있기 때문에 콘트라스트가 양호한 스크린으로 될 수가 있게 된다.

(렌즈부)

본 제 1실시예에서의 렌티큐라렌즈시트(10)는 입광면(11)의 렌즈부(12)에 의해 전반사되는 외부광(B)을 효과적으로 흡수하도록 된 것으로, 렌즈부(12)가 경사져서 제5도에 도시된 스크린면에 대한 각도(Φ)가 적어도 임계각(약 2°) 이상으로 되는 기울기를 가진 부위를 가질 필요가 있고, 그 이하의 기울기 밖에 되지 않는 렌즈 부인 경우에는 제3(b)도에 도시된 몸체착색형 렌티큐라렌즈시트(60)에 대한 우위성을 발휘할 수 없게 된다.

제5도는 렌티큐라렌즈시트에 수직으로 입사된 외부광이 입광렌즈로부터 출사되는 때 또는 입광렌즈에서 전반사될 때의 입사각 Φ이 그 부위의 스크린면에 대한 렌즈각 Φ과 같다는 것을 설명하기 위한 도면이다. 제5도에서 접선 L - L′와 법선 M - M′이 직각으로 교차하면 i - i′가 되므로 Φ = Φ′로 된다.

따라서, 외부광을 입광렌즈면에서 전반사시키기 위해서는, 렌즈각 Φ이 임계각 sin^-1(1/n) [n은 파형렌즈시트의 반사율] 이상의 부위를 입광렌즈가 가져야 한다.

그러나 표 4에 도시된 것과 같이 기울기가 42° 정도에서는 약 25°의 확산각 밖에 얻지 못하기 때문에 통상적으로 확산각이 40° 이상이 되도록 렌즈부(12)의 렌티큐라렌즈형상이 60° 정도 이상의 각도로 되는 부위를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

(착색층 착색방법)

착색층(13)의 특색은 염로나 미세한 안료를 써서 이를 렌티큐라렌즈시트(10)의 성형수지에다 혼합 또는 분산시켜 착색하게 된다.

(착색층의 색)

착색하는 색은, 회색과 같은 무채색이나 광원의 분광특성에 의한 3원색(적, 록 청)의 균형을 조절하도록 특정한 색의 광을 선택적으로 흡수 또는 투과하도록 하는 것을 쓸 수가 있다.

(착색측의 착색농도)

착색층(13)의 착색농도는 착색층(13)이 출광면쪽 부분인 기재층(15)의 착색농도보다 높게 하고, 기재층(15)의 착색농도는 0이나 또는 낮게 유지되도록 하는 것이 광원(2)으로 나오는 투사광의 투과율을 그렇게 손상시키지 않아 외부광의 영향을 억제하기에 좋다.

제7도는 본 제 1실시예의 투과형 스크린의 투과율과 콘트라스트와의 관계를 나타낸 도면이다.

착색농도는 스크린투과율이 40 ∼ 70%가 되는 농도로 하는 것이 바람직하다. 투과율이 70% 보다 높아지도록 착색농도를 낮추면 투과율은 향상되지만, 그와 더불어 렌즈부(12)에서 전반사되어 관찰쪽으로 되돌려지는 외부광의 강도가 강해져 콘트라스트가 나빠지게 된다. 이와 반대로 투과율이 40% 보다 낮아지도록 착색농도를 높히면 영상광의 투과율이 나빠지게 될 뿐이어서 출광면(14)에서의 외부광의 반사가 상대적으로 눈에 띄게 되어 오히려 콘트라스트의 악화를 초래하게 된다.

제7도는 본 발명의 입광면쪽에 얇은 착색층을 설치한 렌티큐라렌즈시트를 착색층의 착색농도를 여러 가지로 달라지도록 분광광도계(일본국 시마쯔 세이사쿠소사제 UV2100)를 가지고 이들의 투과율과 반사율을 측정해서, 투과율에 대한 반사율과, 투과율과 반사율의 비(투과율/반사율)을 도표로 나타낸 것이다. 도면에서 반사율은 왼쪽축에서 투과율과 반사율의 비는 오른쪽축에서 보게 된다.

착색농도를 낮아지게 하면 렌티큐라렌즈시트의 투과율은 증가하지만 반사율은 투과율이 70%를 넘어서면서부터 급격히 상승하게 되는데, 이는 착색농도가 엷어져 착색층이 외부광을 충분히 흡수할 수 없기 때문이다.

한편, 본 발명의 렌티큐라렌즈시트는 관찰측(출광면쪽)에서 반사되는 외부광이 흡수되지 않기 때문에, 착색농도를 진하게 해서 투과율을 낮게 한 경우에도 투과율과 반사율의 비는 감소하게 되어, 투과율과 반사율의 비가 투과율이 50%일 때를 정점으로 해서 양쪽으로 하강하게 된다. 따라서, 투과율이 40 ∼ 70%가 되도록 착색하는 것이 바람직하다.

또, 광원(2)으로서 투과형 LCD광원을 쓰는 경우에는, 이 투과형 LCD광원이 출력이 그렇게 크지 않기 때문에 투과율을 희생하는 데에도 한도가 있어 45 ∼ 60% 의 투과율로 하는 것이 바람직하다.

(착색층의 두께)

착색층(13)은 그 두께(t₁)가 렌티큐라렌즈(12)의 피치(P)의 0.05 ∼ 1.0배로 되는 한편 시트 두께(t₀)의 1/2 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 모두 반사된 외부광이 잘 통과하는 부분에다 착색층(13)을 형성하기에 적합한 조건을 나타내기 위한 것이다.

(착색층의 형상)

제8도는 본 실시예에 따른 렌티큐라렌즈시트의 착색층 두께의 최적치를 설명하기 위한 도면이다. 앞에서 설명한 바와 같이 본 실시예의 렌티큐라렌즈시트(10)는 출광면(관찰측)에서 입사된 외부광이 렌즈부(12)를 따라 나아가는 것을 이용하고 있기 때문에 착색층(13)이 그의 렌즈부(12)를 따르는 형상으로 되는 것이 바람직하다.

이 경우, 착색층(13)은 그 기하광학적 최저두께(t_min)가 렌즈부(12)의 접선(T)의 기울기가 Φ=45°로 되는 곳의 렌즈높이와 같고, 렌즈부(12)의 단면형상이 타원일때는 착색층(13)의 두께(11)가 다음의 식(1)에 의해 계산될 수 있게 된다.

t₁= b - b²(a²+ b²)^1/2.................... (1)

여기서, a는 타원의 가로직경이고(짧은쪽 직경지름), b는 세로직경(긴쪽 직경 지름)인 바, 이때 콘트라스트가 가장 좋아지게 된다. 원추계수가 k = 0.45( = a²/b²- 1)정도, 끝부분의 렌즈각이 60° 정도인 타원형의 렌티큐라렌즈인 경우에, t₁은 렌티큐라렌즈형상의 피치의 약1/10의 값으로 된다.

한편, 착색층(13)이 렌즈형상을 따르지 않는 형상으로 예컨대 제11(a)도에 도시된 것과 같이 착색층(13)과 기재층(15)의 경계면이 평면으로 되어 있는 경우에도, 제3(a)도와 제3(b)도를 비교하면 알 수 있듯이 몸체착색형보다도 양호한 렌티큐라렌즈시트(10A)를 얻을 수 있게 된다.

이 경우, 착색층(13)이 렌즈부(12)쪽으로 가까워지는 효과를 발휘하도록 하기 위해 착색층(B)의 두께를 렌티큐라렌즈형상의 피치 이하 또는 시트두께의 적어도 1/2 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.

(착색층의 끝부분 두께)

제9도는 본 실시예에 따른 렌티큐라렌즈시트의 착색층 두께를 나타낸 도면이다. 착색층(13)은 1개의 렌즈부(12)에서 렌즈부(12)의 정수리부의 두께 (T₁)보다 렌즈끝부분에서의 두께(t₂)가 두께가 얇도록 하는 것이 좋다 (t₁〉 t₂).

이는, 착색층(13)이 균일한 두께로 형성되면, 렌즈부(12)의 정수리부(12a)로부터 입사된 영상광의 착색층(13)내의 광로보다 끝부분(12b)으로 입사된 영상광의 광로쪽이 길어져 보다 많이 흡수되기 때문이다. 그 결과 30 ∼ 40°에서 출사되는 광의 강도도 작아지게 된다.

제10도는 본 실시예에 따른 렌티큐라렌즈시트의 착색층의 끝부분 두께를 얇게 한 경우를, 착색층의 두께를 균일하게 한 경우와 비교해서 나타낸 광확산특성도이다.

이 렌티큐라렌즈시트(10)는 착색층(13)의 끝부분(12b)의 두께를 얇게 함으로써 제10도에 도시된 것과 같이 앞에서 설명된 출사광의 강도가 저하되는 현상을 막을 수 있게 된다.

그리고, 착색층(13)의 두께는 입사광의 광로의 길이에 대응해서 형성시키게 되면 렌즈설계와 같은 착색층(13) 광학산특성이 얻어져 바람직하다.

(광확산층)

렌티큐라렌즈시트(10)에는 적어도 착색층(13)에 광확산제가 첨가되어져 있는 데, 이 광확산제로는 유리 비드(glass beads)나 유기가교폴리머 등이 쓰여지게 된다.

또, 이 광확산제는 렌티큐라렌즈시트(10)의 성형수지에 대해 8중량부 정도가 첨가되어 광원(2)으로 입사되는 투사광의 적절한 수직확산을 행하는 기능을 하는 것이다.

이 광확산제는 렌티큐라렌즈시트(10) 전체에 혼입될 수가 있으나, 착색층(13) 보다 관찰측에 광확산제가 있게 되면 외부광이 그곳에서 확산되어 일부가 착색층(13)에 도달하기 전에 관찰측으로 되돌려지기 때문에 기재층(15)의 확산제는 옅은 것이 바람직하다. 즉, 착색층(13)에 혼입되는 확산제농도를 C₁, 기재층(15)에 혼합되는 확산제농도를 C₀로 했을 때 0 ≤ C₀〈 C₁의 관계에 있도록 하는 것이 바람직하다.

또, 뒤에 설명되는 반사방지층과 편광필터층, 하드코팅형성층 등을 그들의 기능을 가진 필름을 적층시켜 라미네이트형성하는 경우에는 출광면(14)이 평탄면으로 되는 것이 바람직하다. 이 경우에는 기재층(15)에다 확산제를 혼입하지 않는 편이 라미네이트형성하기가 쉬워지게 된다.

또한, 제11(b)도와 제11(c)도에 도시된 것과 같이, 입광면의 착색층(13)에는 확산제를 혼입하지 않고 중간에다 확산제층(중간층)을 형성시켜, 앞에서 설명한 확산제에 의해 반사된 광을 흡수하기 위한 농도가 옅은 착색층을 관찰측에다 형성시킬 수가 있게 된다.

(출광면)

렌티큐라렌즈시트(10)는 그 출광면(14)이 평면 또는 매트면으로 되어 있는데, 평면으로 된 경우에는 화상의 선명도가 향상될 수 있게 된다. 또, 착색층(13)이 입광면(11) 근방에 형성되어 있기 때문에 스크린의 전체면에 투명한 평탄판넬을 배치하는 경우보다 입광면(11)에서의 반사에 의한 흐림현상이 생기지 않기 때문에 좋은 화상이 얻어질 수 있게 된다.

이렇게 출광면(14)이 평탄면으로 한 경우에는 반사방지층이나 저반사층, 편광필터층 등을 설치할 수가 있는데, 이 경우 종래의 광흡수층인 렌티큐라렌즈와 동등한 콘트라스트를 얻을 수 있게 된다.

또, 출광면(14)에는 하드코팅층이나 눈부심방지층, 대전방지층을 형성할 수도 있다.

한편, 출광면(14)이 매트(mat)면으로 된 경우에는 섬광방지면으로 되어 스크린표면에 비치는 현상이 생기지 않는 이점이 있게 된다.

(시트의 두께)

이와 같이 본 실시예의 렌티큐라렌즈시트(10)는 출광면(14)이 평면이어서 여러 가지 기능성층을 형성할 수 있기 때문에, 강성(剛性)을 얻기 위해 두께를 1.5mm 이상이 되도록 하면 종래의 BS설치 렌티큐라렌즈시트를 쓰는 스크린에서 사용되는 전면판을 폐지할 수가 있게 된다.

(광원)

본 실시예의 렌티큐라렌즈시트(10)는 출광면(14)에 광축보정용 렌즈가 형성되어 있지 않기 때문에, 광원(2)이 1개의 렌즈로부터 영상광을 투사하도록 된 단일렌즈형과 단관식(單管式) 프로젝터와 조합시켜 사용하는 것이 좋다.

또, 광원(2)은, 램프의 광을 이색성미러(dichroic mirror)을 써서 광의 3원색으로 분광하여 LCD를 투과시켜 화상정보를 부여하고 나서, 다시 이들 광을 합성해서 투사하는 LCD프로젝터나 DMD프로젝터 등을 쓰면 된다.

(렌티큐라렌즈의 제조방법)

본 발명의 렌티큐라렌즈시트는, 예컨대 렌티큐라렌즈와 반대형상을 한 입광면형상의 롤형상 금형과, 편평 또는 매트형상 표면을 가진 출광면성형용 롤형상금형을 평행하게 배치하고서, 이들 사이의 입광면쪽에다 착색된 수지를 사출하는 한편 출광면쪽에는 투명 또는 착색층보다 옅게 착색된 수지(광확산제를 함유하여도 좋다)를 2개 층으로 압출해서 성형하거나, 또는 마찬가지 금형을 사용해서 이들 사이에 수지를 압출해서 성형함과 동시에 입광면쪽 금형을 따르도록 착색된 필름을 유도해서 착색필름을 적층시켜 라미네이트형성함으로써 제조할 수가 있다.

또, 본 발명의 렌티큐라렌즈시트는 착색된 자외선경화수지를 써서 렌즈층을 필름기재상에다 성형시킬 수도 있다.

[렌티큐라렌즈의 다른 실시예]

제11(a)도 ∼ 제11(c)도는 본 발명에 따른 렌티큐라렌즈시트의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 그 중 제11(a)도에 도시된 렌티큐라렌즈시트(10A)는 착색층(13)이 렌즈현상을 따르지 않는 형상을 한 예이다. 이 렌티큐라렌즈시트(10A)는, 착색층(13)과 기재층(15)의 경계면이 평면으로 된 경우에 있어서도 제3(a)도와 제3(b)도를 비교해보면 알 수 있듯이 몸체착색형식으로 된 것보다도 양호한 렌티큐라렌즈시트가 만들어질 수 있게 된다. 또, 착색층(13)이 렌즈부(12)쪽으로 가까워지도록 하기 위해 착색층(13)의 두께를 렌티큐라렌즈의 피치 이하 또는 시트두께의 적어도 1/2 이하가 되도록 하는 것이 좋다.

제11(b)도에 도시된 렌티큐라렌즈시트(10B)는, 렌즈부(12)를 따라 형성된 착색층(13)과 확산제를 함유하지 않고 옅게 착색된 기재층(15B) 및 이들 착색층(13)과 기재층(15B) 사이에 확산제를 함유한 중간층(확산층;16)이 형성된 것이다.

제11(c)도에 도시된 렌티큐라렌즈시트(10C)는, 렌즈부(12)를 따라 형성된 착색층(13)과, 출광면(14)쪽에 설치되어 확산제를 함유하지 않아 옅게 착색된 기재층(15B), 확산제도 함유하지 않고 착색도 되지 않은 기재층(15C) 및, 상기 착색층(13)과 기재층(15C) 사이에 확산제를 함유한 중간층(확산층;16C)이 형성된 구조로 된 것이다.

상기와 같은 렌티큐라렌즈시트(10B, 10C)에 의하면 확산제와 농도가 옅은 착색층에 의해 반사되는 광을 효과적으로 흡수할 수가 있게 된다.

[투과형 스크린의 다른 실시예]

제12도는 본 발명의 따른 투과형 스크린의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 본 실시예에서의 렌티큐라렌즈시트(10)는 출광측에 프레이넬렌즈가 형성된 프레스넬렌즈시트(20) 또는 필름프레스넬 렌즈시트와 조합시켜 투과형 스크린(1A)을 구성하도록 하는 것이 화상밝기의 균일성을 높이기에 좋다.

이 실시예는 디스플레이용 전면판(30)을 렌티큐라렌즈시트(10)의 관찰측에 설치한 예이다.

[디스플레이용 전면판의 실시예]

이 디스플레이용 전면판(30)은 예컨대 착색된 수직확산용 렌티큐라렌즈(32)가 입사쪽 면에 갖춰져, 이 면에서 외부광이나 기타 신경을 건드리는 불필요한 광을 전부 반사하기 때문에, 전면판 전체에다 균일한 착색을 하는 것보다도 양호한 콘트라스트를 얻을 수 있게 된다.

물론, 이 디스플레이용 전면판(30)은, 기재층(35)의 출광면(34)상에 반사방지층이나 저반사층, 편광필터층, 대전방지층, 눈부심방지층, 하드코팅층과 같은 여러가지의 기능성층을 형성시킬 수가 있다.

다음에는 본 발명의 구성에 대해 보다 더 구체적인 예를 들어 설명한다.

[실시예 1]

렌티큐라렌즈시트(10)는, 굴절율이 1.51인 내충격성 아크릴수지를 써서 렌즈부(12)가 피치 p = 0.2 mm, 렌즈가로직경 a = 0.12 mm, 렌즈세로직경 b = 0.15 mm이고, 시트의 두께 t₀= 1.0 mm, 착색층의 두께 t₁= 0.06 mm가 되도록 형성하였다.

[실시예 2]

실시예 1과 마찬가지로 형성시킨 렌즈부(12)의 출광면에다 반사방지층이 형성된 투명필름을 적층시켜 라미네이트성형하였다.

[비교예 1]

실시예 1과 동일한 형상으로서 거의 같은 스크린이득(screen gain)으로 되는 몸체착색된 편면렌티큐라렌즈시트를 형성하였다.

상기 실시예 1 및 비교예 1의 렌티큐라렌즈시트를, 평균입자직경 30μ인 아크릴비드확산제가 혼입된 프레스넬렌즈시트와 조합시켜, LCD광원을 사용한 배면투사형TV에다 오른쪽에는 실시예 1의 렌티큐라렌즈시트를 왼쪽에는 비교예 1의 렌티큐라렌즈시트를 설치해서 형광등이 점등된 실내에서 비교관찰한 결과 실시예 1의 스크린쪽이 콘트라스트가 양호하였다.

계속해서 실시예 1과 실시예 2, 비교예 1 및 피치 p = 0.72인 BS설치 렌티큐라렌즈시트(BS율45%)를 평균입자직경 30μ인 아크릴비드 확산제가 혼입된 프레스넬렌즈시트와 조합시켜 550 nm에서의 투과율과 반사율을 분광광도계(시마쯔 세이사큐쇼의 UV 2100)으로 측정해서 투과율과 반사율의 비(투과율/반사율)을 계산한 결과, 표 1에 나타내어진 것과 같이 실시예 1은 비교예 1의 2배 이상, 실시예 2는 BS설치 렌티큐라렌즈시트와 같은 값으로 되었다.

[표 1]

[실시예 3]

렌티큐라렌즈시트(10)를, 내충격성 아크릴수지를 가지고 렌즈부(12)가 피치 p = 0.4 mm, 렌즈가로직경 a = 0.12 mm, 렌즈세로직경 b = 0.28 mm이고, 시트의 두께 t₀= 1.0 mm, 착색층(13)의 두께 t₁= 0.06 mm (이상적인 착색층 두께는 0.056 mm)가 되도록 형성하였다. 이 렌티큐라렌즈시트를 분광광도계로 투과율과 반사율을 측정한 결과 투과율이 65 %, 반사율은 7.2 %, 투과율-반사율비는 9.0이었다.

비교예로써, 동일한 형상으로서 착색층 두께가 t₁= 0.10 mm로 성형된 렌티큐라렌즈시트는 투과율이 62 %, 반사율은 8.0 %, 투과율-반사율비는 7.8 이었다.

[실시예 4]

렌티큐라렌즈시트(10)를, 내충격성 아크릴수지(반사율 1.51)를 가지고 렌즈부(12)가 피치 P = 0.14 mm, 렌즈가로직경 a = 0.07 mm, 렌즈세로직경 b = 0.09 mm이고, 시트두께 t₀= 0.9 mm, 착색층(13)의 두께 t₁= 0.04 mm가 되도록 형성하였다.

시료 4-1은 기재층에는 확산제를 혼입하지 않고, 착색층에다 스틸렌비드를 7.5 중량부 혼입하였다.

시료 4-2는, 기재층에 아크릴비드를 0.1중량부를 혼입하는 한편 착색층에는 스틸렌비드를 7.0 중량부로 혼입하였다.

시료 4-3은, 기재층과 착색층 양쪽에 스틸렌비드를 0.9 중량부로 혼입하였다.

표 2에 나타내어진 것과 같이 기재층의 확산성이 작을수록 콘트라스트는 양호해지는 결과로 되었다.

[표 2]

[실시예 5]

기재층과 이 기재층의 입광면쪽에 볼록형상으로 형성된 렌티큐라렌즈형상을 한 렌즈부 및 이 렌즈부의 적어도 입광면 근방에 형성된 착색층을 갖고서, 상기 기재층이 착색되지 않거나 또는 상기 착색층보다도 옅게 착색된 렌티큐라렌즈시트를 메타아크릴재료를 사용해서 2층압출법으로 판두께를 다르게 만들어 2 mm 두께의 프레스넬렌즈시트(Fresnel Lens sheet)에다 인접시켜 4변을 고정용 테이프로 고정해서 조립한다.

그리고 이렇게 조립된 투과형 스크린을 투과형 프로젝션TV에다 설치하여, 실내등 밑에서 스크린을 실내등의 반사에 의한 화면의 흐림상태를 평가하였다.

또, 현재 사용되고 있는 메타아크릴재료로 된 전면판도 비교예로 동시에 평가하였는 바 그 결과를 표 3으로 나타내었다.

[표 3]

*주 1 : 반사상의 평가.

· 반사상이 이그러지지 않음 … ◎

· 시점을 상하로 움직이면 상이 조금 이그러지지만, 시점을 고정하면 이그러짐 없음 … ○

·시점을 고정하더라도 반사상이 이그러짐 … ×

표 3에 나타난 것과 같이 판두께가 1.5 mm 이상인 렌티큐라렌즈시트에서는 반사상의 이그러짐이 인식되지 않아 외관상 양호하였다. 또, 전면판과 비교하더라도 같은 두께에서는 같은 효과가 있었다.

이상으로 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 영상광의 강도를 별로 떨어뜨리지 않고서도 외부광의 반사를 억제해서 콘트라스트를 높힐 수가 있고, 더구나 화상의 양호한 피칭이 가능해지게 된다.

한편, 앞에서 설명한 내용은 본 발명의 렌티큐라렌즈시트와 디스플레이용 전면판 및 투과형 스크린의 바람직한 실시예를 설명한 것으로, 당해 분야의 전문가들로서는 본 발명의 범주내에서 여러 가지로 변형과 수정해서 실시할 수가 가능함을 알 수 있을 것이다.

Claims (18)

1. 표면이 평탄한 출광면(14)을 가진 기재층(15, 35)과, 이 기재층(15, 35)의 입광면쪽에 볼록형상으로 형성된 렌티큐라렌즈형상을 한 렌즈부(12, 32) 및, 이 렌즈부(12, 32)의 적어도 입광면 근방에 형성된 착색층(13, 33)을 구비하고서, 상기 기재층(15, 35)이 착색되지 않거나 또는 상기 착색층(13, 33)보다 옅게 착색된 것을 특징으로 하는 렌티큐라렌즈시트.
2. 제1항에 있어서, 상기 착색층(13)이 렌즈형상을 따른 형상으로 된 것을 특징으로 하는 렌티큐라렌즈시트.
3. 제1항에 있어서, 상기 착색층(13)의 두께가 상기 렌티큐라렌즈형상의 피치의 0.05 ∼ 1.0 배인 것을 특징으로 하는 렌티큐라렌즈시트.
4. 제1항에 있어서, 상기 착색층(13)의 두께가 시트두께의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 렌티큐라렌즈시트.
5. 제1항에 있어서, 상기 렌즈부(12)의 렌티큐라렌즈형상이 대체로 단면 타원단면형을 하고서, 그 가로직경을 a, 세로직경을 b로 했을 때 그 렌티큐라렌즈형상의 정상부에서의 상기 착색층(13)의 두께(t₁)가 대략 t₁= b - b²/ (a²+ b²)^1/2식으로 나타내어지도록 된 것을 특징으로 하는 렌티큐라렌즈시트.
6. 제1항에 있어서, 상기 채색층(13)의 두께가, 상기 각 렌즈부(12)의 중심부의 두께를 t₁, 끝부분의 렌즈면에 수직으로 측정한 두께를 t₂가 했을때 t₁〉 t₂가 되도록 정해진 것을 특징으로 하는 렌티큐라렌즈시트.
7. 제1항에 있어서, 적어도 상기 착색층(13)에 확산제가 혼입된 것을 특징으로 하는 렌티큐라렌즈시트.
8. 제7항에 있어서, 상기 착색층(13)에 혼입되는 확산제의 농도를 C₁, 상기 기재층(15)에 혼입되는 확산제의 농도를 C₀라 했을 때 0 ≤ C₀〈 C₁이 성립되도록 된 것을 특징으로 하는 렌티큐라렌즈시트.
9. 제1항에 있어서, 상기 착색층(13)에 확산제가 혼입되지 않고, 상기 기재층(15)은 착색되지 않거나 또는 상기 착색층(13)보다 옅게 착색되어 있는 한편, 이들 착색층(13)과 기재층(15) 사이에 확산제가 혼입된 확산층(16, 16c)이 형성된 것을 특징으로 하는 렌티큐라렌즈시트.
10. 제1항에 있어서, 상기 렌즈부(12)의 렌티큐라렌즈형상이, 그 접선이 렌티큐라렌즈시트면에 대해 임계각 이상의 각도로 된 부분을 포함하도록 된 것을 특징으로 하는 렌티큐라렌즈시트.
11. 제1항에 있어서, 상기 기재층(15)의 평탄한 출광면이 평면 또는 매트면으로 된 것을 특징으로 하는 렌티큐라렌즈시트.
12. 제1항에 있어서, 렌티큐라렌즈시트의 두께가 1.5 mm 이상인 것을 특징으로 하는 렌티큐라렌즈시트.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 기재층(15)의 출광면에 반사방지층이나 저반사층, 편광필터층, 대전방지층, 눈부심방지층, 하드코팅층 중 한가지 이상이 형성된 것을 특징으로 하는 렌티큐라렌즈시트.
14. 표면이 평탄한 출광면(34)을 가진 기재층(35)과, 이 기재층(35)의 입광면쪽에 볼록형상으로 형성된 렌티큐라형상을 한 렌즈부(32) 및, 이 렌즈부(32)의 적어도 임광면 근방에 형성된 착색층(33)을 구비하고서, 상기 기재층이 착색되지 않거나 또는 상기 착색층(33)보다 옅게 착색되고, 상기 기재층(32)의 출광면(34)에는 반사방지층이나 저반사층, 편광필터층, 대전방지층, 눈부심방지층 및 하드코팅층 중 한가지 이상이 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이용 전면판.
15. 표면이 평탄한 출광면(14)을 가진 기재층(15)과 이 기재층(15)의 입광면쪽에 볼록형상으로 형성된 렌티큐라렌즈형상을 한 렌즈부(12) 및 이 렌즈부(12)의 적어도 입광면 근방에 형성된 착색층(13)을 구비하고서 상기 기재층(15)이 착색되지 않거나 상기 착색층(13)보다 옅게 착색되어 이루어진 렌티큐라렌즈시트(10)와, 이 렌티큐라렌즈시트(10)의 광원쪽에 배치된 프레스넬렌즈시트(20)를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 투과형 스크린.
16. 제15항에 있어서, 상기 렌티큐라렌즈시트(10)의 관찰측에, 출광면(34)이 평면 또는 매트면으로 된 기재층(35)과 이 기재층(35)의 입광면에 볼록형상으로 형성된 렌티큐라렌즈형상을 하고서 적어도 입광면 근방에 착색층(33)을 구비한 렌즈부(32)를 갖추어 이루어진 디스플레이용 전면판(30)이 더 갖춰진 것을 특징으로 하는 투과형 스크린.
17. 제16항에 있어서, 상기 기재층(35)의 출광면(34)에 반사방지층이나 저반사층, 편광필터층, 대전방지층, 눈부심방지층 및 하드코팅층 중 한가지 이상이 형성된 것을 특징으로 하는 투과형 스크린.
18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투과형 스크린에서 전광선투과율이 40 내지 70 %인 것을 특징으로 하는 투과형 스크린.

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