KR101152094B1

KR101152094B1 - 프레넬 렌즈 시트, 투과형 스크린 및 배면 투사형 표시장치

Info

Publication number: KR101152094B1
Application number: KR1020067006067A
Authority: KR
Inventors: 히로시 세끼구찌
Original assignee: 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
Priority date: 2004-04-26
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2012-06-11
Also published as: JP2005309275A; WO2005103815A1; CN1839347B; CN1839347A; KR20070001053A; US7453638B2; US20070002439A1; JP4043454B2

Abstract

본 발명은 투영 영상의 왜곡이 발생하기 어려운 프레넬 렌즈 시트 등을 제공하는 것이다. 프레넬 렌즈 시트에 있어서는 입사면과 그 입사면으로부터 입사하는 영상광의 일부 또는 전부를 전반사하여 원하는 방향으로 편향하는 전반사면을 갖는 단위 전반사 프레넬 렌즈가 입광측에 복수 배열되어 있다. 이와 같은 프레넬 렌즈 시트에 있어서, 프레넬 렌즈 시트의 수직 방향의 길이를 H₁(㎝), 프레넬 렌즈 시트의 수평 방향의 길이를 L₁(㎝), 프레넬 렌즈 시트의 두께를 T₁(㎝), 프레넬 렌즈 시트의 탄성 계수를 E₁(kgf/㎠)로 하였을 때, H₁ × H₁/(10 × E₁ × T₁ × T₁)≤ 3L₁/2000의 관계를 만족시키도록 구성한다. 또한, 프레넬 렌즈 시트를 단위 전반사 프레넬 렌즈가 형성된 프레넬 렌즈 형성 시트와, 그 출광면측에 접합된 보조 시트로 구성함으로써, 프레넬 렌즈 시트의 제조 시에 있어서의 금형으로부터의 형 분리 작업의 효율화를 달성한다.

프레넬 렌즈 형성 시트, 보조 시트, 전반사면, 확산제, 렌티큘러 렌즈

Description

프레넬 렌즈 시트, 투과형 스크린 및 배면 투사형 표시 장치{FRESNEL LENS SHEET, TRANSMISSION SCREEN AND REAR PROJECTION DISPLAY}

본 발명은 투영 영상에 왜곡이 발생하기 어려운 프레넬 렌즈 시트, 투과형 스크린 및 배면 투사형 표시 장치에 관한 것이다.

배면 투사형 표시 장치인 프로젝션 텔레비전에는 광원으로부터 발생된 영상광을 확대 투영하는 투과형 스크린이 설치되어 있다. 이 투과형 스크린은 일반적으로 광원으로부터 확대 투사되는 영상광을 평행광 또는 대략 평행광으로 굴절시켜 관찰자측으로 출광시키는 프레넬 렌즈 요소와, 이 프레넬 렌즈 요소로부터 출광된 평행광 또는 대략 평행광을 산란시켜 넓은 범위의 관찰자를 향해 영상을 제공하는 렌티큘러 렌즈 요소로 구성되어 있다. 이와 같은 배면 투사형 표시 장치의 광원으로서는, 종래 삼원색의 광이 각각의 관으로부터 투사되는 3관 방식의 CRT 광원이 일반적이었지만, 최근, LCD나 DLP를 이용한 단일관 방식의 광원도 사용되어 오고 있다.

도16에 도시한 바와 같이, 종래형의 배면 투사형 표시 장치(52)에 있어서는 단일관 방식의 광원(8)으로부터 발생한 영상광(5)을 미러(53)에 의해 반사시킨 후에 투과형 스크린(10)의 중심에 대해 수직 또는 대략 수직으로 영상광(5)을 입사시 키는 방식이 일반적이었다. 그로 인해, 도17에 도시한 바와 같이, 투과형 스크린(10)의 위치가 영상광(5)의 입사 방향에 관하여 광원(8)의 방향에 근접하거나, 멀어지거나 해도 투영 영상에 영향을 미치는 일은 없었다.

그러나, 최근, 투과형 스크린(10)의 중심에 대해 비스듬히 영상광(5)을 입사시킴으로써 종래에 비해 대폭적인 박형화를 도모한 배면 투사형 표시 장치가 제안되어 있다. 즉, 도5에 도시하는 배면 투사형 표시 장치(51)와 같이 광원(8)으로부터 발생한 영상광(5)을 미러(53)에 의해 반사시킨 후에 투과형 스크린(10)의 중심에 대해 비스듬히 영상광(5)을 입사시키는 방식이 제안되어 있다. 또한, 이와 같은 배면 투사형 표시 장치(51)의 투과형 스크린(10)에 있어서는 전반사 타입의 프레넬 렌즈(전반사 프레넬 렌즈)가 형성된 프레넬 렌즈 시트(도12b 참조)의 사용이 제안되어 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 소61-208041호 공보를 참조).

그런데, 도5에 도시한 바와 같은 배면 투사형 표시 장치(51)[투과형 스크린(10)의 중심에 대해 비스듬히 영상광(5)을 입사시키는 방식의 박형의 배면 투사형 표시 장치(51)]에 있어서, 투과형 스크린(10)이 갖는 프레넬 렌즈 시트는 그 주변이 프레임에 지지되어 설치되어 프레넬 렌즈 시트의 4변이 동일한 평면 상에 유지되는 것이므로, 프레넬 렌즈 시트 자신의 하중에 의해 프레넬 렌즈 시트에 휨이 생기는 일이 있다. 그리고, 그 결과로서, 투과형 스크린(10)에 팽창이나 부유가 생기는 경우에는 프레넬 렌즈 시트에 포함되는 프레넬 렌즈의 위치가 광원(8)의 방향(즉, 시트의 두께 방향)으로 근접하거나 멀어지거나 하게 된다. 그로 인해, 특히 프레넬 렌즈 시트의 중앙 부근에서는 표시되는 영상의 높이 방향의 위치가 변화되게 된다. 또한, 예를 들어 프레넬 렌즈 시트에 휨이 생기는 경우에는, 프레넬 렌즈 시트의 중심부의 프레넬 렌즈의 위치가 시트의 두께 방향으로 변화되지만, 주변부의 프레넬 렌즈의 위치는 그다지 변화되지 않으므로, 투과형 스크린에 표시되는 영상에 왜곡이 생기게 된다. 예를 들어, 수평인 직선의 영상을 투과형 스크린 상에 표시한 경우에는 수평 방향에 관하여 그 직선의 영상이 구부러져 보이는 일이 있다.

특히 최근, 배면 투사형 표시 장치에 대해서는 한층 박형화가 요청되고 있으므로, 전반사 프레넬 렌즈가 배열된 프레넬 렌즈 시트의 중심에서의 영상광의 입사각이 보다 커지는 경향에 있고, 그로 인해 투과형 스크린에 표시되는 영상의 왜곡의 문제도 보다 현저해질 것으로 예상된다. 그러나, 종래에 있어서는 이와 같은 문제에 대해 전혀 고려되어 있지 않았다는 실정이 있다.

또한, 전술한 전반사 프레넬 렌즈가 형성된 프레넬 렌즈 시트는 프레넬 렌즈 시트 형성용 평면 형상의 금형에 성형 수지를 도포하여 상기 성형 수지를 경화시킨 후, 그 금형으로부터 프레넬 렌즈 시트를 형 분리함으로써 제조되어 있다. 그러나, 특히 전반사 프레넬 렌즈가 형성된 프레넬 렌즈 시트의 제조에 있어서는, 예를 들어 도12b에 도시한 바와 같은 프레넬 렌즈 시트(1)의 프레넬 렌즈 요소[입사면(3) 및 전반사면(4)으로 이루어지는 단위 전반사 프레넬 렌즈(2)가 영상광(5)의 입사 방향을 향해 소정의 각도로 기운 것]와 금형(도시하지 않음)이 맞물려 있으므로, 프레넬 렌즈 시트의 두께가 두꺼운 경우에는 시트의 유연성이 저하되어 매우 형 분리하기 어려운 상황이 된다는 문제가 있었다. 그로 인해, 전술한 바와 같이, 투영 영상의 왜곡이 발생하기 어려운 프레넬 렌즈 시트를 제공한다는 요청 외에, 프레넬 렌즈 시트의 제조 시에 있어서의 금형으로부터의 형 분리 작업의 효율화를 달성할 수 있는 프레넬 렌즈 시트를 제공한다는 요청도 강하게 존재하고 있다.

본 발명은 이와 같은 배경 하에서 이루어진 것이며, 그 제1 목적은 투영 영상의 왜곡이 발생하기 어려운 프레넬 렌즈 시트 및 그와 같은 프레넬 렌즈 시트를 구비한 투과형 스크린 및 배면 투사형 표시 장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 제2 목적은 전술한 제1 목적에 부가하여 프레넬 렌즈 시트의 제조 시에 있어서의 금형으로부터의 형 분리 작업의 효율화를 달성할 수 있는 프레넬 렌즈 시트 및 그와 같은 프레넬 렌즈 시트를 구비한 투과형 스크린 및 배면 투사형 표시 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명자는 전술한 바와 같은 문제에 대해 예의 연구를 거듭한 결과, 프레넬 렌즈 시트의 휨의 정도에 대해 실용상 문제가 없는 레벨을 발견하고, 그것을 실현하기 위해 필요해지는 프레넬 렌즈 시트의 사이즈(수직 방향의 길이 × 수평 방향의 길이) 및 두께와 물성치(탄성 계수)의 관계를 발견하여 본 발명에 도달하였다.

즉, 전술한 제1 목적을 달성하는 본 발명의 프레넬 렌즈 시트는 입사면과 상기 입사면으로부터 입사하는 영상광의 일부 또는 전부를 전반사하여 원하는 방향으로 편향하는 전반사면을 갖는 단위 전반사 프레넬 렌즈가 입광측에 배열된 프레넬 렌즈 시트에 있어서, 프레넬 렌즈 시트의 수직 방향의 길이를 H(㎝), 프레넬 렌즈 시트의 수평 방향의 길이를 L(㎝), 프레넬 렌즈 시트의 두께를 T(㎝), 프레넬 렌즈 시트의 탄성 계수를 E(kgf/㎠)로 하였을 때, H × H/(10 × E × T × T)≤ 3L/2000의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 본 명세서에서는 탄성 계수의 단위로서 kgf/㎠를 이용하고 있는데, 1 kgf/㎠는 약 9.8 N/㎠이다.

여기서, 프레넬 렌즈 시트가 전반사 프레넬 렌즈를 구비한 단일 구조로 이루어지는 것인 경우에는, 그와 같은 프레넬 렌즈 시트의 수직 방향의 길이를 H₁(㎝), 프레넬 렌즈 시트의 수평 방향의 길이를 L₁(㎝), 프레넬 렌즈 시트의 두께를 T₁(㎝), 프레넬 렌즈 시트의 탄성 계수를 E₁(kgf/㎠)로 하였을 때, H₁ × H₁/(10 × E₁ × T₁ × T₁)≤ 3L₁/2000의 관계를 만족시킨다.

또한, 프레넬 렌즈 시트가 기재(基材)와 상기 기재 상에 형성된 프레넬 렌즈 요소 부분이 되는 복합 형태의 것인 경우에는 기재의 수직 방향의 길이를 H₂(㎝), 기재의 수평 방향의 길이를 L₂(㎝), 기재의 두께를 T₂(㎝), 기재의 탄성 계수를 E₂(kgf/㎠)로 하였을 때, H₂ × H₂/(10 × E₂ × T₂ × T₂)≤ 3L₂/2000의 관계를 만족시킨다.

이와 같은 본 발명의 프레넬 렌즈 시트에 따르면, 프레넬 렌즈 시트가 상기한 관계를 만족시키고 있으므로, 프레넬 렌즈 시트에 휨이 생기기 어렵고, 투영 영상의 왜곡이 발생하기 어렵다. 또한, 상기한 관계식을 만족시키도록 프레넬 렌즈 시트의 재질에 따른 사이즈 및 두께를 설계하거나, 프레넬 렌즈 시트의 사이즈 및 두께로부터 재질을 선정할 수 있으므로, 설계 비용이나 제조 비용의 대폭적인 삭감을 기대할 수 있다.

전술한 제2 목적을 달성하는 본 발명의 프레넬 렌즈 시트는 전술한 본 발명의 프레넬 렌즈 시트에 있어서, 단위 전반사 프레넬 렌즈가 형성된 프레넬 렌즈 형성 시트와, 이 프레넬 렌즈 형성 시트의 출광면측에 접합된 보조 시트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 프레넬 렌즈 시트에 따르면, 프레넬 렌즈 시트를 프레넬 렌즈 형성 시트와 보조 시트로 구성하므로, 프레넬 렌즈 형성 시트의 두께를 한층 얇게 할 수 있다. 그로 인해, 프레넬 렌즈의 전사 형상이 형성되어 있는 금형으로부터 얇고 유연한 프레넬 렌즈 형성 시트를 용이하게 형 분리할 수 있으므로, 프레넬 렌즈 시트 제조의 효율화를 달성할 수 있다. 또한, 프레넬 렌즈 시트의 전체적으로는 상기한 관계를 만족시키기 때문에, 휨이 생기기 어렵고 투영 영상의 왜곡이 발생하기 어려운 동시에, 금형으로부터의 형 분리 작업의 효율화를 달성할 수 있는 프레넬 렌즈 시트를 제공하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 프레넬 렌즈 시트에 있어서, 보조 시트는 렌티큘러 렌즈가 형성된 렌티큘러 렌즈 시트인 것이 바람직하다. 이 경우에는 프레넬 렌즈 형성 시트와 렌티큘러 렌즈 시트를 일체화한 프레넬 렌즈 시트를 매우 효율적으로 제작할 수 있다.

또한, 본 발명의 프레넬 렌즈 시트에 있어서, 프레넬 렌즈 형성 시트와 보조 시트는 같은 재질인 것이 바람직하다. 이 경우에는 프레넬 렌즈 형성 시트와 보조 시트가 같은 재질이기 때문에, 휨이 생기기 어렵고, 투영 영상의 왜곡이 발생하기 어렵다. 그 결과, 평면성의 악화를 최소한으로 억제한 프레넬 렌즈 시트를 제공하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 프레넬 렌즈 시트에 있어서, 프레넬 렌즈 시트는 광을 확산시키는 확산제를 함유하고 있거나, 광을 흡수하도록 착색되어 있거나, 광을 흡수하는 광흡수층을 갖고 있거나 하는 것이 바람직하다. 이 경우에는 전반사 프레넬 렌즈를 갖는 프레넬 렌즈 시트에 발생하기 쉬운 미광을 확산 또는 흡수할 수 있으므로, 미광을 기초로 하여 발생하는 2중 상(像)의 문제를 해결할 수 있다. 그 결과, 투영 영상의 왜곡이 발생하기 어려운 동시에, 2중 상도 발생하기 어려워진다.

또한, 본 발명의 프레넬 렌즈 시트에 있어서, 프레넬 렌즈 시트의 한쪽면 또는 양면에는 반사율을 저하시키는 반사율 저하층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우에는 반사광에 의해 영상의 콘트라스트가 저하되는 것을 억제할 수 있다.

본 발명의 투과형 스크린은 전술한 프레넬 렌즈 시트 자체에 의해 구성해도 좋고, 전술한 프레넬 렌즈 시트의 출광면에 광을 확산시키는 렌티큘러 렌즈를 형성함으로써 구성해도 좋다. 또한, 본 발명의 투과형 스크린은 전술한 프레넬 렌즈 시트의 출광면측에 광을 확산시키는 렌티큘러 렌즈를 갖는 렌티큘러 렌즈 시트를 배치함으로써 구성해도 좋다. 이에 의해, 프레넬 렌즈 요소와 렌티큘러 렌즈 요소를 구비하는 투과형 스크린이 제공된다.

또한, 본 발명의 투과형 스크린에 있어서, 투과형 스크린의 한쪽면 또는 양면에는 반사율을 저하시키는 반사율 저하층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우에는 반사광에 의해 영상의 콘트라스트가 저하되는 것을 억제할 수 있다.

본 발명의 배면 투사형 표시 장치는 전술한 투과형 스크린과, 투과형 스크린에 대해 비스듬히 영상광을 입사시키는 광원을 구비한 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 프레넬 렌즈 시트 및 투과형 스크린에 따르면, 투영 영상의 왜곡이 발생하기 어렵다. 또한, 상기한 관계식을 만족시키도록 프레넬 렌즈 시트의 재질에 따른 사이즈 및 두께를 설계하거나, 프레넬 렌즈 시트의 사이즈 및 두께로부터 재질을 선정할 수 있으므로, 설계 비용이나 제조 비용의 대폭적인 삭감을 기대할 수 있다.

또한, 본 발명의 프레넬 렌즈 시트 및 투과형 스크린에 따르면, 프레넬 렌즈 시트를 프레넬 렌즈 형성 시트와 보조 시트로 구성하여 프레넬 렌즈 형성 시트의 두께를 한층 얇게 할 수 있으므로, 프레넬 렌즈의 전사 형상이 형성되어 있는 금형으로부터 얇고 유연한 프레넬 렌즈 형성 시트를 용이하게 형 분리할 수 있다. 그 결과, 전술한 효과 외에, 프레넬 렌즈 시트의 제조의 효율화를 달성할 수 있다.

또한, 본 발명의 배면 투사형 표시 장치에 따르면, 이와 같은 투영 영상의 왜곡이 발생하기 어려운 본 발명의 프레넬 렌즈 시트를 구비하였으므로, 대폭적인 박형화를 달성하는 것이 가능해진다.

도1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 프레넬 렌즈 시트(전반사 프레넬 렌즈를 구비한 단일 구조로 이루어지는 프레넬 렌즈 시트)의 일예를 나타내는 단면도이 다.

도2는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 프레넬 렌즈 시트(기재와 상기 기재 상에 형성된 프레넬 렌즈 요소 부분이 되는 복합 형태의 프레넬 렌즈 시트)의 일예를 나타내는 단면도이다.

도3은 본 발명에 관한 프레넬 렌즈 시트를 구비한 투과형 스크린 상에 수평인 직선을 비췄을 때에 생기는 영상의 왜곡(직선의 굽힘)을 설명하기 위한 개략도이다.

도4는 본 발명에 관한 프레넬 렌즈 시트에 생기는 휨을 설명하기 위한 개략도이다.

도5는 본 발명에 관한 프레넬 렌즈 시트(투과형 스크린)를 구비한 박형의 배면 투사형 표시 장치(단일관 방식의 광원을 이용한 것)의 구성을 도시하는 개략도이다.

도6은 본 발명에 관한 프레넬 렌즈 시트(투과형 스크린)를 구비한 박형의 배면 투사형 표시 장치에 있어서, 프레넬 렌즈의 위치가 변화함으로써 영상의 위치의 변화를 설명하기 위한 개략도이다.

도7은 프레넬 렌즈 시트에서 생기는 미광을 설명하기 위한 광선 추적도이다.

도8a는 본 발명에 관한 프레넬 렌즈 시트가 광을 확산시키는 확산제를 함유하고 있는 형태의 일예를 나타내는 단면도이다.

도8b는 본 발명에 관한 프레넬 렌즈 시트가 광을 흡수하도록 착색되어 있는 형태의 일예를 나타내는 단면도이다.

도9는 본 발명에 관한 프레넬 렌즈 시트가 광을 흡수하는 광흡수층을 갖고 있는 형태의 일예를 나타내는 단면도이다.

도10은 본 발명에 관한 프레넬 렌즈 시트의 출광면에 원호 형상(원기둥 형상)의 수직 렌티큘러 렌즈를 형성함으로써 투과형 스크린을 구성한 형태를 도시하는 개략도이다.

도11은 본 발명에 관한 프레넬 렌즈 시트의 출광면에 사다리꼴 형상(사다리꼴 기둥 형상)의 수직 렌티큘러 렌즈를 형성함으로써 투과형 스크린을 구성한 형태를 도시하는 개략도이다.

도12a는 본 발명에 관한 프레넬 렌즈 시트의 표면에 반사율을 저하시키는 반사율 저하층이 형성되어 있는 형태의 일예를 나타내는 단면도이다.

도12b는 본 발명에 관한 프레넬 렌즈 시트가 갖는 전반사 프레넬 렌즈의 형태의 일예를 나타내는 단면도이다.

도13의 A 및 도13의 B는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 프레넬 렌즈 시트를 도시하는 단면도이다.

도14는 도13의 A 및 도13의 B에 도시하는 프레넬 렌즈 시트가 구비하는 프레넬 렌즈 형성 시트를 금형으로부터 박리하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도15는 본 발명에 관한 프레넬 렌즈 시트를 구비한 투과형 스크린의 일예를 나타내는 개략도이다.

도16은 종래형의 배면 투사형 표시 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.

도17은 종래형의 배면 투사형 표시 장치에 있어서, 프레넬 렌즈의 위치가 변 화함으로써 영상의 위치의 변화를 설명하기 위한 개략도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 관한 프레넬 렌즈 시트, 투과형 스크린 및 배면 투사형 표시 장치의 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 첨부한 도면 내에 있어서의 각종 구성 요소의 형상이나 치수 등은 발명의 이해를 쉽게 하기 위해 적절하게 과장하여 도시하고 있다.

(프레넬 렌즈 시트의 기본 구성)

우선, 본 발명에 관한 프레넬 렌즈 시트의 기본적인 구성에 대해 설명한다.

본 발명에 관한 프레넬 렌즈 시트는 광원으로부터 확대 투사되는 영상광을 평행광 또는 대략 평행광으로 굴절시켜 관찰자측으로 출광시키는 것이고, 도1에 도시하는 프레넬 렌즈 시트(1)와 같이 입사면(3)과 그 입사면(3)으로부터 입사하는 영상광(5)의 일부 또는 전부를 전반사하여 원하는 방향으로 편향하는 전반사면(4)을 갖는 단위 전반사 프레넬 렌즈(2)가 입광측에 복수 배열된 것이다. 또한, 도1에 도시하는 프레넬 렌즈 시트(1)는 전반사 프레넬 렌즈(2)를 구비한 단일 구조로 이루어지는 것이지만, 도2에 도시하는 프레넬 렌즈 시트(1')와 같이 기재(11)와 그 기재(11) 상에 형성된 프레넬 렌즈 요소 부분(12)이 되는 복합 형태의 것이라도 좋다.

그리고, 본 발명의 특징은 이들 프레넬 렌즈 시트(1, 1')에 있어서, 프레넬 렌즈 시트(1) 또는 기재(11)의 수직 방향의 길이를 H(㎝), 프레넬 렌즈 시트(1) 또는 기재(11)의 수평 방향의 길이를 L(㎝), 프레넬 렌즈 시트(1) 또는 기재(11)의 두께를 T(㎝), 프레넬 렌즈 시트(1) 또는 기재(11)의 탄성 계수를 E(kgf/㎠)로 하였을 때, H × H/(10 × E × T × T)≤ 3L/2000의 관계를 만족시키는 데 있다. 또한, 본 명세서에서는 필요에 따라서 도1에 나타내는 형태의 프레넬 렌즈 시트(1)의 각 특성치를 H₁, L₁, T₁ 및 E₁로 나타내고, 도2에 나타내는 형태의 기재(11)의 각 특성치를 H₂, L₂, T₂ 및 E₂로 나타낸다.

이렇게 하여, 본 발명에 관한 프레넬 렌즈 시트(1, 1')는 H × H/(10 × E × T × T)≤ 3L/2000의 관계식을 만족시키기 때문에, 프레넬 렌즈 시트(1, 1')를 투과한 영상광(7)(도1 참조)에 왜곡이 생길 정도의 변형(휨에 의한 변형의 것)이 프레넬 렌즈 시트(1, 1')에 일어나지 않는다. 그 결과, 프레넬 렌즈 시트(1, 1')의 중심에 대한 영상광(5)의 입사각(θ)이 큰 경우에 있어서도 프레넬 렌즈 시트(1, 1')를 투과한 영상광(7)에 현저한 왜곡이 생기지 않으므로, 최근의 배면 투사형 표시 장치의 박형화 및 고품질화에 기여할 수 있다. 한편, H × H/(10 × E × T × T)＞ 3L/2000이 되는 경우에는 프레넬 렌즈 시트(1, 1')를 투과한 영상광(7)에 왜곡이 생길 정도의 변형(휨에 의한 변형의 것)이 일어나는 일이 있다. 그 결과, 프레넬 렌즈 시트(1, 1')를 투과한 영상광(7)에 현저한 왜곡이 생기는 일이 있다.

여기서, 본 발명에 관한 프레넬 렌즈 시트(1, 1')가 만족되어야 할 관계식을 H × H/(10 × E × T × T)≤ 3L/2000으로 한 이유에 대해 상세하게 설명한다.

배면 투사형 표시 장치의 스크린 사이즈로서는 대각 50 인치(어스팩트비 4 : 3, 세로 76.2 ㎝ × 가로 101.6 ㎝) 정도 또는 그것보다 큰 것이 일반적이므로, 그 크기의 스크린에 비치는 영상이 왜곡되어도, 그 왜곡의 정도에 따라서는 관찰자가 왜곡의 존재를 인식할 수 없는 일이 있다.

즉, 투과형 스크린을 구성하는 실제 프레넬 렌즈 시트에 있어서는 프레넬 렌즈 시트가 대략 역ㄷ자형의 프레임에 넣어져 지지되어 프레넬 렌즈 시트의 4변이 동일한 평면 상에 보유 지지되지만, 프레넬 렌즈 시트 자신의 하중에 의해 프레넬 렌즈 시트에 휨이 생기는 일이 있어, 평면성이 저하된다. 여기서,「휨이 있다」라 함은, 프레넬 렌즈 시트의 중심부에서 그 위치가 화면에 대해 수직인 방향(화면의 법선 방향)으로 어긋난다는 것이다. 이와 같은 어긋남이 생기면, 표시되는 화상의 높이 방향(수직 방향)의 위치가 어긋나게 된다. 프레넬 렌즈 시트는 프레임에 의해 보유 지지되어 있으므로, 프레넬 렌즈 시트의 외주부(주변부)의 위치는 변화되지 않고 화상의 높이 방향의 위치도 변화되지 않는다. 따라서, 프레넬 렌즈 시트에 휨이 생기면, 도3에 도시한 바와 같이 수평인 직선(9)을 투과형 스크린(10) 상에 표시한 경우에 직선이 구부러져 보이는 게 되어 영상에 왜곡이 생긴다. 이와 같은 영상의 왜곡에 대해 본 발명자가 다양한 영상으로 상세하게 검토한 결과, 영상의 왜곡을 허용할 수 있는 한계는 단위 길이에 대해 천분의 3 정도인 것을 발견하였다. 예를 들어, 도3에 도시한 바와 같이 수평인 직선(9)을 투과형 스크린(10) 상에 표시한 경우에 있어서, 투과형 스크린(10)의 수평 방향의 길이(L)(㎝)와 같은 길이의 직선(9)을 표시한 경우에 있어서, 직선(9)의 굽힘(9)이 상하 방향에서 천분의 3L(＝3L/1000) 이내이면, 그 굽힘(9)을 관찰자가 인식하는 것은 매우 곤란한 것 을 발견하였다.

한편, 프레넬 렌즈 시트의 중심에 대해 비스듬히 영상광이 입사하는 최근의 박형의 배면 투사형 표시 장치의 경우, 프레넬 렌즈 시트의 중심부에 입사하는 영상광의 입사 각도(θ)는 60 내지 65°가 된다. 본 발명자의 지견에 따르면, 이와 같은 박형의 배면 투사형 표시 장치에 있어서, 직선(9)의 굽힘(9)이 상하 방향에서 천분의 3L 이내가 되도록 영상의 왜곡을 억제하고자 한 경우, 프레넬 렌즈 시트가 그 시트의 두께 방향으로 어긋나는 것이 허용되는 길이(Q)(도6을 참조)는 2000분의 3L 이내가 된다.

따라서, 왜곡이 눈에 띄지 않는 영상을 얻기 위해서는 프레넬 렌즈 시트(1, 1')의 휨량(W)(도4를 참조)을 3L/2000 이내로 하면 된다.

다음에, 본 발명자는 전술한 바와 같은 3L/2000 이내의 휨량으로 하기 위해서는 어떠한 프레넬 렌즈 시트로 하면 좋을지에 대해 상세하게 검토하였다.

프레넬 렌즈 시트를 프레임에 보유 지지시킨 경우에는, 프레넬 렌즈 시트의 휨량은 프레넬 렌즈 시트의 탄성 계수(E), 프레넬 렌즈 시트의 사이즈[높이(H) 및 폭(L)] 및 프레넬 렌즈 시트의 두께(T)에 의해 결정된다. 이 중, 프레넬 렌즈 시트의 사이즈에 대해서는 높이(H)와 횡폭(L)이라는 2개의 변수가 있지만, 스크린의 경우에는 화면의 높이(H)와 횡폭(L)의 비가 4 : 3 또는 16 : 9의 2개로 한정되므로, 2개의 변수 중, 휨량에 관계되는 변수로서는 높이(H)를 채용할 수 있다.

본 발명자는 이들 변수와 휨량과의 관계에 대해 다양한 사이즈, 두께 및 탄성 계수로 이루어지는 프레넬 렌즈 시트를 대략 역ㄷ자형의 프레임에 넣어 휨량을 측정하고, 그 측정 결과를 상세하게 검토하였다. 그 결과, 프레넬 렌즈 시트의 휨량이 0.1 내지 0.3 ㎝로 적은 경우에는, 대강 휨량(W)은 H × H/(10 × E × T × T)인 것을 발견하였다. 전술한 검토에서 명백해진 바와 같이 허용할 수 있는 휨량(W)은 3L/2000 이내이므로, 프레넬 렌즈 시트(1, 1')가 만족되어야 할 관계식은 H × H/(10 × E × T × T)≤ 3L/2000이 된다.

또한, 이상에 있어서, 도1에 도시하는 프레넬 렌즈 시트(1)의 수직 방향의 길이(H₁)는 프레넬 렌즈 시트(1)의 종폭으로 정의되고, 도2에 도시하는 프레넬 렌즈 시트(1')를 구성하는 기재(11)의 수직 방향의 길이(H₂)는 기재(11)의 종폭으로 정의된다. 또한, 도1에 도시하는 프레넬 렌즈 시트(1)의 수평 방향의 길이(L₁)는 프레넬 렌즈 시트(1)의 횡폭으로 정의되고, 도2에 도시하는 프레넬 렌즈 시트(1')를 구성하는 기재(11)의 수평 방향의 길이(L₂)는 기재(11)의 횡폭으로 정의된다. 또한, 도1에 도시하는 프레넬 렌즈 시트(1)의 두께(T₁)는 프레넬 렌즈 요소 이외의 두께로 정의되고(도1을 참조), 도2에 도시하는 프레넬 렌즈 시트(1')를 구성하는 기재(11)의 두께(T₂)는 기재(11) 그 자체의 두께로 정의된다(도2를 참조). 또한, 전술한 관계식에 있어서, 두께(T)를 프레넬 렌즈 시트(1)의 프레넬 렌즈 요소 이외의 두께, 또는 도2에 도시하는 프레넬 렌즈 시트(1')를 구성하는 기재(11) 그 자체의 두께로 정의한 이유는, 프레넬 렌즈 요소 부분은 프레넬 렌즈 요소 이외의 부분에 비해 1/10 또는 그 이하의 두께이므로, 프레넬 렌즈 시트(1, 1')의 휨의 발생에 거의 영 향을 미치지 않기 때문이다.

도1에 도시하는 프레넬 렌즈 시트(1)의 탄성 계수(E₁)는 프레넬 렌즈 시트(1)의 탄성 계수로 정의되고, 도2에 도시하는 프레넬 렌즈 시트(1')를 구성하는 기재(11)의 탄성 계수(E₂)는 기재(11)의 탄성 계수로 정의된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 보조 시트가 접합되어 프레넬 렌즈 시트가 구성되는 경우(도13의 A 및 도13의 B를 참조)이면, 그 탄성 계수(E)는 보조 시트와 기재 등의 다른 시트가 같은 것이면, 어느 한쪽의 시트의 탄성 계수로 정의된다.

또한, 보조 시트와 기재 등 외의 시트가 다른 것인 경우의 탄성 계수(E)는, 보조 시트에 의해 프레넬 렌즈 시트 전체의 강성을 얻을 수 있다고 생각되는 경우에는 보조 시트의 탄성 계수로 정의된다. 한편, 보조 시트와 기재 등의 다른 시트로 프레넬 렌즈 시트 전체의 강성을 얻을 수 있다고 생각되는 경우에는 보조 시트의 탄성 계수와 기재의 탄성 계수 또는 기재 이외의 다른 시트의 탄성 계수와의 평균치로 정의된다. 또한, 보조 시트에 의해 프레넬 렌즈 시트 전체의 강성을 얻을 수 있다고 생각되는 경우라 함은, 예를 들어 프레넬 렌즈 시트 전체의 두께의 80 ％ 이상이 보조 시트인 경우이고, 이 경우에는 기재 등의 다른 시트가 프레넬 렌즈 시트 전체의 강성에 영향을 거의 미치지 않기 때문이다. 또한, 보조 시트와 기재 등의 다른 시트로 프레넬 렌즈 시트 전체의 강성을 얻을 수 있다고 생각되는 경우라 함은, 보조 시트의 두께가 프레넬 렌즈 시트 전체의 두께의 80 ％ 미만일 때이다. 즉, 보조 시트의 두께가 프레넬 렌즈 시트 전체의 두께의 80 ％ 미만일 때에 는 기재 등의 다른 시트는 프레넬 렌즈 시트 전체의 강성에 관여하고 있기 때문이고, 이 경우에는 보조 시트의 탄성 계수와 기재 등의 다른 시트의 탄성 계수와의 평균치를 프레넬 렌즈 시트의 탄성 계수로 하는 것이 바람직하다.

또한, 도1에 도시하는 프레넬 렌즈 시트(1), 도2에 도시하는 프레넬 렌즈 시트(1')를 구성하는 기재(11), 보조 시트 등의 탄성 계수(E)는, 1종류의 재료에 의해 제작되어 있는 경우에는 그 재료의 탄성 계수이지만, 확산제나 다른 물질이 포함되어 있는 경우에는 프레넬 렌즈 시트(1), 기재(11), 보조 시트 등의 탄성 계수를 측정한 값인 것이 바람직하다. 이 탄성 계수는, 예를 들어 프레넬 렌즈 시트(1), 기재(11), 보조 시트 등으로부터 일부를 채취하여 시험 부재로 하고, 그 시험 부재에 대해「JIS K 7113 플라스틱의 인장 시험 방법」에 따라서 측정하였다.

이상에 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 프레넬 렌즈 시트(1, 1')는 프레넬 렌즈 시트(1) 또는 기재(11)의 수직 방향의 길이(H)(㎝), 프레넬 렌즈 시트(1) 또는 기재(11)의 수평 방향의 길이(L)(㎝), 프레넬 렌즈 시트(1) 또는 기재(11)의 두께(T)(㎝) 및 프레넬 렌즈 시트(1) 또는 기재(11)의 탄성 계수(E)(kgf/㎠)가 H × H/(10 × E × T × T)≤ 3L/2000의 관계를 만족시키기 때문에, 프레넬 렌즈 시트(1, 1')를 투과한 영상광(7)에 왜곡이 생길 정도의 변형(휨에 의한 변형의 것)이 프레넬 렌즈 시트(1, 1')에 일어나지 않는다. 그 결과, 프레넬 렌즈 시트(1, 1')의 중심에 대한 영상광(5)의 입사 각도(θ)가 큰 경우에 있어서도 프레넬 렌즈 시트(1, 1')를 투과한 영상광(7)에 현저한 왜곡이 생기지 않으므로, 최근의 배면 투사형 표시 장치의 박형화 및 고품질화에 기여할 수 있다.

이하, 전술한 구성으로 이루어지는 프레넬 렌즈 시트의 구체적인 실시 형태에 대해 설명한다.

(제1 실시 형태)

우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프레넬 렌즈 시트에 대해 설명한다.

도1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프레넬 렌즈 시트(1)는 전반사 프레넬 렌즈(2)를 구비한 단일 구조로 이루어지는 프레넬 렌즈 시트이다. 즉, 프레넬 렌즈 시트(1)는 입사면(3)과 그 입사면(3)으로부터 입사하는 영상광(5)의 일부 또는 전부를 전반사하여 원하는 방향으로 편향하는 전반사면(4)을 갖는 단위 전반사 프레넬 렌즈(2)가 입광측에 복수 배열되어 있는 일체형의 프레넬 렌즈 시트이고, 또한 전술한 관계식을 만족시키는 것이다.

여기서, 프레넬 렌즈 시트(1)를 형성하는 투명 수지로서는 스틸렌 수지, 아크릴-스틸렌 공중합체 수지, 폴리카보네이트 수지 등이 바람직하게 이용된다. 프레넬 렌즈 시트(1)는 프레넬 렌즈의 역형상을 갖는 금형을 이용하여 전술한 수지를 프레스 성형, 사출 성형 또는 캐스팅 성형 등에 의해 성형함으로써 제조된다.

또한, 전술한 투명 수지로서는 섞인 것이 없어 균일한 것을 이용할 수 있지만, 미광을 없애기 위한 각종 수단을 적용하는 것이 바람직하다.

여기서, 프레넬 렌즈 시트(1)에서 생기는 미광에 대해 설명한다. 도7에 도시한 바와 같이, 미광(20)은 단위 전반사 프레넬 렌즈(2)의 입사면(3)으로부터 입사한 영상광(5) 중 전반사면(4)에 입사하지 않는 광에 기인하여 생기는 것이다. 또한, 이 미광(20)은 프레넬 렌즈 시트(1)에 대한 영상광(5)의 입사 각도(θ)가 작 을 때에 발생하는 것이고, 프레넬 렌즈 시트(1)의 하단부 부근에서 발생하기 쉽다. 그리고, 이와 같이 하여 프레넬 렌즈 시트(1)에서 생긴 미광(20)은 출광면(6)에서 반사되고, 다시 프레넬 렌즈 요소 부분[단위 전반사 프레넬 렌즈(2)]에 입광하여 굴절을 반복한 후에 다시 출광한다. 이때에 출광하는 광(25)은 전반사면(4)에서 반사하여 출광하는 정규의 영상광(7)과는 출광하는 위치가 다른 것이고, 이와 같은 출광 위치의 상이에 의해 2중 상이 발생한다.

이와 같은 프레넬 렌즈 시트(1)에 있어서는 이하의 수단에 의해 미광에 의한 2중 상의 발생을 억제하는 것이 바람직하다.

제1 수단으로서는 프레넬 렌즈 시트(1) 내에 광을 확산시키는 확산제를 함유시키는 수단을 들 수 있다. 도8a는 프레넬 렌즈 시트(1)가 광을 확산시키는 확산제(15)를 함유하고 있는 형태의 일예를 나타내고 있다. 확산제(15)로서는 프레넬 렌즈 시트(1)를 형성하는 수지의 종류에 따라서 그 굴절률차를 고려하여 선정되지만, 예를 들어 스틸렌 수지 미립자, 실리콘 수지 미립자, 아크릴 수지 미립자, MS 수지 미립자 등의 유기계 미립자나, 황산바륨 미립자, 글래스 미립자, 수산화알루미늄 미립자, 탄산칼슘 미립자, 실리카(이산화 규소) 미립자, 산화티탄 미립자 등의 무기계 미립자를 들 수 있고, 이들 1종 또는 2종 이상이 수지 중에 배합된다. 입자 형상에 대해서는 진구(眞球) 형상, 대략 구형상, 부정형상 등의 각종의 것을 사용할 수 있다. 이와 같은 프레넬 렌즈 시트(1)에 있어서, 광로 길이가 긴 미광(20)은 프레넬 렌즈 시트(1) 내에서 굴절을 반복하여 진행하지만, 프레넬 렌즈 시트(1) 중에 포함되는 확산제(15)에 의해 확산되므로, 2중 상이 눈에 띄지 않게 된 다.

제2 수단으로서는 프레넬 렌즈 시트(1)를 착색하여 광을 흡수시키는 수단을 들 수 있다. 도8b는 프레넬 렌즈 시트(1)가 착색제(60)에 의해 광을 흡수하도록 착색되어 있는 형태의 일예를 나타내고 있다. 착색제(60)로서는 흑색의 염료, 안료, 카본블랙 등을 들 수 있다. 또한, 구체적인 착색 방법으로서는 착색제(60)와 수지를 섞어 캐스팅 성형하거나, 압출 성형하거나 하는 방법 등을 들 수 있다. 이와 같은 프레넬 렌즈 시트(1)에 있어서, 광로 길이가 긴 미광(20)은 설계대로 출광하는 광로 길이가 짧은 영상광(7)에 비해 착색된 프레넬 렌즈 시트(1) 내에서 대폭으로 흡수되므로, 2중 상이 눈에 띄지 않게 된다.

제3 수단으로서는 프레넬 렌즈 시트(1)에 광을 흡수하는 광흡수층을 형성하는 수단을 들 수 있다. 도9는 프레넬 렌즈 시트(1)가 광을 흡수하는 광흡수층(16)을 갖고 있는 형태의 일예를 나타내고 있다. 광흡수층(16)은 프레넬 렌즈 시트(1)의 출광면(6)측의 표면으로부터 내부를 향해 형성된 홈 형태를 나타내는 것이다. 이와 같은 광흡수층(16)은 프레넬 렌즈 시트(1)의 출광면(6)측으로부터 평면에서 보았을 때, 예를 들어 두께 약 10 ㎛이고 깊이 약 100 ㎛인 가는 홈을 광의 진행 방향에 대해 평행하고 또한 등간격으로 배열한 후에, 그 가는 홈에 와이핑법에 의해 흑색 잉크를 매립함으로써 형성된다. 이와 같은 프레넬 렌즈 시트(1)에 있어서, 광로 길이가 긴 미광(20)은 프레넬 렌즈 시트(1) 내에 설치된 광흡수층(16)으로 흡수되므로, 2중 상이 눈에 띄지 않게 된다.

제4 수단으로서는 프레넬 렌즈 시트(1)에 광을 확산시키는 렌티큘러 렌즈 요 소나 루버(louver) 등을 형성하는 수단을 들 수 있다. 여기서, 도10은 프레넬 렌즈 시트(1)의 출광면(6)에 원호 형상(원기둥 형상)의 수직 렌티큘러 렌즈(17)를 형성한 형태를 나타내고 있다. 또한, 도11은 프레넬 렌즈 시트(1)의 출광면(6)에 사다리꼴 형상(사다리꼴 기둥 형상)의 수직 렌티큘러 렌즈(18)를 형성한 형태를 나타내고 있다. 도10에 도시하는 프레넬 렌즈 시트(1)에서는 원호 형상의 수직 렌티큘러 렌즈(17)가 광을 수평 방향으로 확산시키기 때문에, 미광도 확산되어 2중 상이 눈에 띄지 않게 된다. 또한, 도11에 도시하는 프레넬 렌즈 시트(1)라도 사다리꼴 형상의 수직 렌티큘러 렌즈(18)가 사다리꼴의 경사면(19)에서 미광을 전반사시키는 구성으로 되어 있으므로, 미광을 눈에 띄지 않게 할 수 있다. 또한, 이와 같이 하여 프레넬 렌즈 시트(1)에 렌티큘러 렌즈(17, 18)를 형성함으로써, 1매 구성의 투과형 스크린을 구성할 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 프레넬 렌즈 시트(1)의 출광면측(관찰측)에 프레넬 렌즈 시트(1)와는 별개의 렌티큘러 렌즈 시트(광을 확산시키는 렌티큘러 렌즈를 갖는 렌티큘러 렌즈 시트)를 배치함으로써, 2매 구성의 복합형의 투과형 스크린을 구성하도록 해도 좋다(도15를 참조).

이상과 같이 하여, 프레넬 렌즈 시트(1)에 있어서는 전술한 각 수단을 적용함으로써 발생하는 미광의 영향을 최대한 억제할 수 있다.

또한, 프레넬 렌즈 시트(1)에 있어서는, 도12a에 도시한 바와 같이 그 중 어느 한쪽의 표면, 즉 한쪽면 또는 양면에 반사율을 저하시키는 반사율 저하층(61)을 형성해도 좋다. 반사율 저하층(61)은 저굴절률의 재질로 형성되는 것이 바람직하고, 예를 들어 불소계 수지나 실리콘계 수지가 바람직하게 이용된다. 또한, 반사 율 저하층(61)을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 디핑법(dipping), 플로우 코팅법(flow coating) 등의 코팅법 등을 들 수 있다. 반사율 저하층(61)은 프레넬 렌즈 시트(1)의 출광면(6)측에 바람직하게 설치되지만, 양면에 설치하면 보다 효과적이다. 이와 같은 프레넬 렌즈 시트(1)에 있어서, 반사율 저하층(61)은 반사 방지 효과를 발휘하므로, 표면의 반사광에 의한 화상의 콘트라스트의 저하가 억제된다. 또한, 전술한 바와 같은 렌티큘러 렌즈를 구비한 프레넬 렌즈 시트로 이루어지는 1매 구성의 투과형 스크린이나, 프레넬 렌즈 시트와 렌티큘러 렌즈 시트가 조합된 2매 구성의 복합형의 투과형 스크린에 대해서도 전술한 바와 마찬가지로 반사율 저하층(61)을 형성할 수 있다(도10 및 도15를 참조).

상술한 바와 같이 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프레넬 렌즈 시트(1)에 따르면, 프레넬 렌즈 시트(1)가 상기한 관계식(H₁ × H₁/(10 × E₁ × T₁ × T₁)≤ 3L₁/2000을 만족시키기 때문에, 프레넬 렌즈 시트(1)를 투과한 영상광(7)에 왜곡이 생길 정도의 변형(휨에 의한 변형의 것)이 프레넬 렌즈 시트(1)에 일어나지 않는다. 그 결과, 프레넬 렌즈 시트(1)의 중심에 대한 영상광(5)의 입사 각도(θ)가 큰 경우에 있어서도 프레넬 렌즈 시트(1)를 투과한 영상광(7)에 현저한 왜곡이 생기지 않으므로, 최근의 배면 투사형 표시 장치의 박형화 및 고품질화에 기여할 수 있다.

(제2 실시 형태)

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 프레넬 렌즈 시트에 대해 설명한 다.

도2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 프레넬 렌즈 시트(1')는 기재(11)와 그 기재(11) 상에 형성된 프레넬 렌즈 요소 부분(12)으로 이루어지는 복합 형태의 프레넬 렌즈 시트이다. 즉, 프레넬 렌즈 시트(1')는 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 입사면(3)과 그 입사면(3)으로부터 입사하는 영상광(5)의 일부 또는 전부를 전반사하여 원하는 방향으로 편향하는 전반사면(4)을 갖는 단위 전반사 프레넬 렌즈(2)가 입광측에 복수 배열되어 있는 프레넬 렌즈 시트이고, 또한 전술한 관계식을 만족시키는 것이다.

여기서, 프레넬 렌즈 시트(1')를 구성하는 기재(11)를 형성하는 투명 수지로서는 스틸렌 수지, 아크릴-스틸렌 공중합체 수지, 폴리카보네이트 수지 등이 바람직하게 이용된다. 또한, 프레넬 렌즈 시트(1')의 프레넬 렌즈 요소 부분(12)은 기재(11)에 비해 매우 얇기 때문에, 일반적으로 이용되는 아크릴계의 UV 수지 등을 바람직하게 이용할 수 있다.

즉, 이와 같은 프레넬 렌즈 시트(1')는, 도2에 도시한 바와 같이 시트의 강성을 담당하는 기재(11)의 부분과, 기재(11) 상에 형성된 미소한 전반사 프레넬 렌즈(2)를 형성한 프레넬 렌즈 요소 부분(12)으로 구성되어 있으므로, 프레넬 렌즈 요소 부분(12)을 UV 경화 수지로 형성할 수 있다. 이로 인해, 렌즈의 형성이 용이하고, 제조 비용을 저감시킬 수 있다는 효과가 있다.

또한, 이와 같은 프레넬 렌즈 시트(1')의 구성에 있어서, 프레넬 렌즈 시트(1')의 휨의 정도를 결정하는 것은 기재(11)이므로, 기재(11)의 특성이 전술한 바 와 같은 본 발명의 특징적인 관계식을 만족시키면 된다. 즉, 프레넬 렌즈 요소 부분(12)은 기재(11)에 비해 1/10 또는 그 이하의 두께이므로, 프레넬 렌즈 시트(1')의 휨의 발생에 거의 영향을 미치지 않는다.

또한, 이와 같은 제2 실시 형태에 있어서도 전술한 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로 프레넬 렌즈 시트(f)에 대해 확산제를 함유시키거나, 출광측에 렌티큘러 렌즈 요소나 루버 등을 형성하는 등 하여 미광의 영향을 억제하거나, 콘트라스트의 저감을 억제할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 프레넬 렌즈 시트(1')에 따르면, 프레넬 렌즈 시트(1')가 상기한 관계식[H₂ × H₂/(10 × E₂ × T₂ × T₂)≤ 3L/2000]을 만족시키기 때문에, 프레넬 렌즈 시트(f)를 투과한 영상광(7)에 왜곡이 생길 정도의 변형(휨에 의한 변형의 것)이 프레넬 렌즈 시트(1')에 일어나지 않는다. 그 결과, 프레넬 렌즈 시트(1')의 중심에 대한 영상광(5)의 입사 각도(θ)가 큰 경우에 있어서도 프레넬 렌즈 시트(1')를 투과한 영상광(7)에 현저한 왜곡이 생기지 않으므로, 최근의 배면 투사형 표시 장치의 박형화 및 고품질화에 기여할 수 있다.

(제3 실시 형태)

다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 프레넬 렌즈 시트에 대해 설명한다.

도13의 A에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 프레넬 렌즈 시트(41)는 프레넬 렌즈 형성 시트(13)와, 프레넬 렌즈 형성 시트(13)의 출광면측에 접합된 보조 시트(14)로 이루어지는 복합 형태의 프레넬 렌즈 시트이다. 즉, 프레넬 렌즈 시트(41)는 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 입사면(3)과 그 입사면(3)으로부터 입사하는 영상광(5)의 일부 또는 전부를 전반사하여 원하는 방향으로 편향하는 전반사면(4)을 갖는 단위 전반사 프레넬 렌즈(2)가 입광측에 복수 배열되어 있는 프레넬 렌즈 시트이고, 또한 프레넬 렌즈 시트(41) 전체적으로 전술한 관계식을 만족시키는 것이다. 또한, 프레넬 렌즈 시트(41)에 있어서는 프레넬 렌즈 형성 시트(13)가 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 전반사 프레넬 렌즈(2)를 구비한 단일 구조인 점에 특징이 있다.

이와 같은 프레넬 렌즈 시트(41)는 보조 시트(14)의 두께에 비해 프레넬 렌즈 형성 시트(13)의 두께가 얇다. 그로 인해, 보조 시트(14)를 형성하는 투명 수지로서는 스틸렌 수지, 아크릴-스틸렌 공중합체 수지, 폴리카보네이트 수지 등이 바람직하게 이용된다. 그리고, 프레넬 렌즈 시트(41)의 전체적으로 전술한 관계식을 만족시키도록 구성함으로써, 투영 영상의 왜곡의 발생을 억제하여 평면성의 악화를 최소한으로 억제할 수 있다.

한편, 프레넬 렌즈 형성 시트(13)는 보조 시트(14)에 비해 얇기 때문에, 전술한 제2 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 영상의 왜곡에 그다지 영향을 미치지 않는다. 그로 인해, 통상은 일반적으로 이용되는 아크릴계의 UV 수지 등이 이용된다. 단, 보조 시트(14)와 같은 수지로 형성할 수도 있다.

또한, 프레넬 렌즈 형성 시트(13)는, 도14에 도시한 바와 같이 프레넬 렌즈 의 역형상을 갖는 금형(42)을 이용하여 전술한 수지를 프레스 성형, 사출 성형 또는 캐스팅 성형 등에 의해 성형하여 금형(42)으로부터 형 분리함으로써 제작할 수 있다.

또한, 프레넬 렌즈 형성 시트(13) 및 보조 시트(14)를 형성하기 위한 투명 수지로서는 섞인 것이 없어 균일한 것을 이용할 수 있지만, 미광을 잃기 때문에 전술한 각종 수단을 적용하는 것이 바람직하다.

프레넬 렌즈 형성 시트(13)와 보조 시트(14)는 에폭시계의 투명한 접착제나 아크릴계의 투명한 점착제로 접합할 수 있고, 또한 UV 경화 수지를 도포하여 적층한 후에 UV 조사에 의해 접합해도 좋다. 이때의 접착제층 또는 점착제층 등의 두께는 약 10 내지 100 ㎛인 것이 바람직하다.

또한, 보조 시트(14)를 렌티큘러 렌즈가 형성된 렌티큘러 렌즈 시트로 하는 것도 가능하다. 프레넬 렌즈 형성 시트(13)에 렌티큘러 렌즈 시트로서의 보조 시트(14)를 접합하여 일체화함으로써, 렌티큘러 렌즈를 갖는 프레넬 렌즈 시트를 매우 효율적으로 제작할 수 있다.

또한, 프레넬 렌즈 시트(41)의 두께에 대해서는 전술한 관계식을 만족시킬 수 있는 두께인 것이 필요하지만, 통상 0.2 내지 0.6 ㎝인 것이 바람직하다. 또한, 프레넬 렌즈 형성 시트(13)의 두께에 대해서는, 특히 프레넬 렌즈 요소의 선단부각(a)이 약 40°정도(예를 들어 36 내지 44°)로 매우 예각인 경우에 있어서는 양호한 이형성의 관점으로부터 통상 0.05 내지 0.2 ㎝인 것이 바람직하고, 0.1 내지 0.2 ㎝인 것이 보다 바람직하다. 또한, 보조 시트(14)의 두께에 대해서는 통상 0.2 내지 0.4 ㎝인 것이 바람직하다.

또한, 이와 같은 제3 실시 형태에 있어서도 전술한 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로 프레넬 렌즈 시트(41)에 대해 확산제를 함유시키거나, 출광측에 렌티큘러 렌즈 요소나 루버 등을 형성하는 등 하여 미광의 영향을 억제하거나, 콘트라스트의 저감을 억제할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 프레넬 렌즈 시트(41)에 따르면, 프레넬 렌즈 형성 시트(13)의 두께를 한층 얇게 할 수 있으므로, 프레넬 렌즈의 전사 형상(역형상)이 형성되어 있는 금형(42)(도14를 참조)으로부터 얇고 유연한 프레넬 렌즈 형성 시트(13)를 용이하게 형 분리할 수 있다. 그 결과, 프레넬 렌즈 시트(41)의 제조의 효율화를 달성할 수 있다. 또한, 프레넬 렌즈 시트(41)는 전체적으로 상기한 관계식을 만족시키기 때문에, 투영 영상의 왜곡이 발생하기 어렵고, 금형으로부터의 형 분리 작업의 효율화를 달성할 수 있는 프레넬 렌즈 시트를 제공하는 것이 가능해진다.

(제4 실시 형태)

다음에, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 프레넬 렌즈 시트에 대해 설명한다.

도13의 B에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 프레넬 렌즈 시트(41')는 프레넬 렌즈 형성 시트(13')와, 프레넬 렌즈 형성 시트(13')의 출광면측에 접합된 보조 시트(14)로 이루어지는 복합 형태의 프레넬 렌즈 시트이다. 즉, 프레넬 렌즈 시트(41')는 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 입사면(3)과 그 입사 면(3)으로부터 입사하는 영상광(5)의 일부 또는 전부를 전반사하여 원하는 방향으로 편향하는 전반사면(4)을 갖는 단위 전반사 프레넬 렌즈(2)가 입광측에 복수 배열되어 있는 프레넬 렌즈 시트이고, 또한 프레넬 렌즈 시트(41') 전체적으로 전술한 관계식을 만족시키는 것이다. 또한, 프레넬 렌즈 시트(41')에 있어서는 프레넬 렌즈 형성 시트(13')가 전술한 제2 실시 형태와 마찬가지로 기재(11)와 그 기재(11) 상에 형성된 프레넬 렌즈 요소 부분(12)이 되는 복합 형태이다.

즉, 이와 같은 프레넬 렌즈 시트(41')는, 도13의 B에 도시한 바와 같이 프레넬 렌즈 형성 시트(13')가 시트의 강성을 담당하는 기재(11)의 부분과, 기재(11) 상에 형성된 미소한 전반사 프레넬 렌즈(2)를 형성한 프레넬 렌즈 요소 부분(12)으로 이루어지는 복합 형태이다.

이와 같은 프레넬 렌즈 시트(41')는 보조 시트(14)의 두께에 비해 프레넬 렌즈 형성 시트(13')의 두께가 얇고, 또한 프레넬 렌즈 형성 시트(13')에 있어서는 기재(11)에 비해 프레넬 렌즈 요소 부분(12)의 두께가 매우 얇게 형성되어 있다. 그로 인해, 보조 시트(14)를 형성하는 투명 수지로서, 스틸렌 수지, 아크릴-스틸렌 공중합체 수지, 폴리카보네이트 수지, 유리판 등이 바람직하게 이용된다. 그리고, 프레넬 렌즈 시트(41')의 전체적으로 전술한 관계식을 만족시키도록 구성함으로써, 투영 영상의 왜곡의 발생을 억제하여 평면성의 악화를 최소한으로 억제할 수 있다.

한편, 프레넬 렌즈 형성 시트(13')는 보조 시트(14)에 비해 얇기 때문에, 전술한 제2 실시 형태에서 설명한 바와 같이 영상의 휨에 그다지 영향을 미치지 않는다. 그로 인해, 통상은 일반적으로 이용되는 UV 수지 등이 이용된다. 단, 보조 시트(14)와 같은 수지로 형성할 수 있다.

여기서, 프레넬 렌즈 형성 시트(13')는 시트의 강성을 담당하는 기재(11)의 부분과, 기재(11) 상에 형성된 미소한 전반사 프레넬 렌즈(2)를 형성한 프레넬 렌즈 요소 부분(12)으로 구성되어 있으므로, 프레넬 렌즈 요소 부분(12)을 UV 경화 수지로 형성할 수 있다. 이로 인해, 렌즈의 형성이 용이하고, 제조 비용을 저감시킬 수 있다는 효과가 있다. 또한, 프레넬 렌즈 형성 시트(13')를 구성하는 기재(11)를 보조 시트(14)와 같은 수지로 형성하여 프레넬 렌즈 요소 부분(12)을 UV 수지로 형성할 수도 있다.

이와 같은 프레넬 렌즈 형성 시트(13')는, 도14에 도시한 바와 같이 프레넬 렌즈의 역형상을 갖는 금형(42)을 이용하여 프레넬 렌즈 요소 부분(12)을 형성하기 위한 투명 수지를 프레스 성형, 사출 성형 또는 캐스팅 성형 등에 의해 기재(11) 상에 성형함으로써 제작된다.

또한, 프레넬 렌즈 형성 시트(13')[기재(11) 및 프레넬 렌즈 요소 부분(12)] 및 보조 시트(14)를 형성하기 위한 투명 수지로서는, 섞인 것이 없어 균일한 것을 이용할 수 있지만, 미광을 잃기 때문에 전술한 각종 수단을 적용하는 것이 바람직하다.

또한, 프레넬 렌즈 형성 시트(13')와 보조 시트(14)의 접합에 대해서도 전술한 제3 실시 형태에서 설명한 것과 마찬가지이다. 또한, 보조 시트(14)를 렌티큘러 렌즈가 형성된 렌티큘러 렌즈 시트로 하는 것도 전술한 제3 실시 형태와 마찬가지로 가능하고, 같은 효과를 발휘한다. 또한, 프레넬 렌즈 시트(41')의 두께, 프 레넬 렌즈 형성 시트(13')의 두께 및 보조 시트(14)의 두께에 대해서도 전술한 제3 실시 형태와 마찬가지로 하는 것이 가능하고, 같은 효과를 발휘한다.

이와 같은 프레넬 렌즈 시트(41')의 구성에 있어서, 프레넬 렌즈 시트(41)의 휨의 정도를 결정하는 것은 프레넬 렌즈 형성 시트(13')를 구성하는 기재(11) 및 보조 시트(14)이므로, 기재(11)와 보조 시트(14)로 이루어지는 프레넬 렌즈 시트(41') 전체의 특성이 전술한 본 발명의 특징적인 관계식을 만족시키면 된다. 즉, 프레넬 렌즈 요소 부분(12)은 프레넬 렌즈 시트(41') 전체의 두께에 비해 1/10 또는 그 이하의 두께이므로, 프레넬 렌즈 시트(41')의 휨의 발생에 거의 영향을 미치지 않는다.

또한, 이와 같은 제4 실시 형태의 경우에 있어서도 전술한 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 프레넬 렌즈 시트(41')에 대해 확산제를 함유시키거나, 출광측에 렌티큘러 렌즈 요소나 루버 등을 형성하는 등 하여 미광의 영향을 억제하거나, 콘트라스트의 저감을 억제할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 프레넬 렌즈 시트(41')에 따르면, 프레넬 렌즈 형성 시트(13')의 두께를 한층 얇게 할 수 있으므로, 프레넬 렌즈의 전사 형상(역형상)으로 형성되어 있는 금형(42)(도14를 참조)으로부터 얇고 유연한 프레넬 렌즈 형성 시트(13')를 용이하게 형 분리할 수 있다. 그 결과, 프레넬 렌즈 시트(41')의 제조의 효율화를 달성할 수 있다. 또한, 프레넬 렌즈 시트(41')는 전체적으로 상기한 관계식을 만족시키기 때문에, 투영 영상의 왜곡이 발생하기 어렵고, 금형으로부터의 형 분리 작업의 효율화를 달성할 수 있는 프레넬 렌 즈 시트를 제공하는 것이 가능해진다.

(투과형 스크린 및 배면 투사형 표시 장치)

또한, 전술한 제1 내지 제4 각 실시 형태에 관한 프레넬 렌즈 시트(1, 1', 41, 41')는 그 자체로 1매 구성의 투과형 스크린을 구성할 수 있는 것 외에(도10 및 도11을 참조), 프레넬 렌즈 시트와 렌티큘러 렌즈 시트를 조합하여 2매 구성의 복합형의 투과형 스크린을 구성해도 좋다. 구체적으로는, 도15에 도시한 바와 같이 프레넬 렌즈 시트(1)와 렌티큘러 렌즈 시트(31)를 조합하고, 또한 필요에 따라서 전방면 시트 등을 더함으로써 투과형 스크린(30)을 구성할 수 있다. 또한, 렌티큘러 렌즈 시트(31)는 수직 렌티큘러 렌즈(32)와, 광확산제를 포함하고 또한 수직 렌티큘러 렌즈(32)의 렌즈 표면을 따른 부분에만 설치된 광흡수층(33)을 갖고 있다. 또한, 결국 본 발명에 관한 투과형 스크린은 전술한 관계식을 만족시키는 프레넬 렌즈 시트를 구비하고 있는 것이다. 또한, 이와 같이 하여 구성되는 프레넬 렌즈 시트로 이루어지는 1매 구성의 투과형 스크린이나, 프레넬 렌즈 시트와 렌티큘러 렌즈 시트가 조합된 2매 구성의 복합형의 투과형 스크린에 대해서도 전술한 것과 마찬가지로 반사율 저하층(61)을 형성할 수 있다(도10 및 도15를 참조).

또한, 전술한 제1 내지 제4의 각 실시 형태에 관한 프레넬 렌즈 시트(1, 1', 41, 41')를 구비한 투과형 스크린은 도5에 도시한 바와 같은 배면 투사형 표시 장치(51)에 조립할 수 있다. 여기서, 도5에 도시하는 배면 투사형 표시 장치(51)는 투과형 스크린(10)의 중심에 대해 비스듬히 영상광(5)을 입사시키는 광원(8)을 구비하고 있고, 광원(8)으로부터 발생한 영상광(5)을 미러(53)에 의해 반사시킨 후에 투과형 스크린(10)에 대해 비스듬히 영상광(5)을 입사시킴으로써 종래에 비해 대폭적인 박형화를 도모할 수 있다.

또한, 이상에 있어서, 본 발명의 실시 형태를 몇 가지 설명하였지만, 본 발명의 특징을 만족시키고, 또한 본 발명의 소기의 목적을 달성할 수 있는 한, 전술한 본 발명의 각 실시 형태에 관한 프레넬 렌즈 시트, 투과형 스크린 및 배면 투사형 표시 장치에는 종래 공지의 다른 구성을 부가해도 좋다.

(실시예)

이하, 전술한 제1 내지 제4의 각 실시 형태에 관한 프레넬 렌즈 시트, 투과형 스크린 및 배면 투사형 표시 장치의 구체적 실시예에 대해 서술한다.

(제1 실시예)

영상광이 후방으로부터 비스듬히 투사되는 배면 투사형 표시 장치로서, 화면 사이즈가 50 인치(어스팩트비 16 : 9, 세로 62.3 ㎝ × 가로 110.7 ㎝), 프레넬 렌즈 시트로부터 프로젝터(광원)까지의 수평 거리가 25 ㎝, 화면 하단부로부터 프로젝터를 포함하는 수평면까지의 수직 거리가 17 ㎝, 화면 중심에서의 영상광의 입사각이 62.6°가 되도록 구성한 것을 준비하였다.

프레넬 렌즈 시트는 아크릴 수지로 형성하고, 두께(T)가 0.35 ㎝, 렌즈 피치가 0.011 ㎝가 되도록 형성하였다. 이 프레넬 렌즈 시트의 탄성 계수는 30000 kgf/㎠였다. 탄성 계수는「JIS K 7113 플라스틱의 인장 시험 방법」에 의해 측정하였다. 또한, 이 프레넬 렌즈 시트에는 확산제가 프레넬 렌즈 시트 전체의 0.1 중량 ％ 포함되어 있었다.

이들의 값을 H × H/(10 × E × T × T)≤ 3L/2000에 대입하면, H × H/(10 × E × T × T)＝ 0.106, 3L/2000 ＝ 0.166이므로, 0.106 ≤ 0.166이 되었다.

이와 같은 프레넬 렌즈 시트를 갖는 제1 실시예에 관한 투과형 스크린에서는 왜곡이 없는 양호한 영상을 얻을 수 있었다.

또한, 이와 같은 프레넬 렌즈 시트의 출광면측에 프레넬 렌즈 시트와는 별개의 부재인 렌티큘러 렌즈 시트를 배치하여 투과형 스크린을 구성하였다(도15를 참조). 그 렌티큘러 렌즈 시트는 두께 0.1 ㎝이고 피치 0.014 ㎝인 수직 렌티큘러 렌즈와, 광확산제를 포함하고 또한 수직 렌티큘러 렌즈의 렌즈 표면을 따른 부분에만 설치된 광흡수층을 갖는 렌티큘러 렌즈 시트(피크 게인 : 4, αH : 25°, αV : 8°)이다. 여기서, 게인이라 함은, 스크린의 후방으로부터 광선을 입사하여 전방으로 나오는 광의 휘도의 각도 분포를 측정하여 스크린에 있어서의 조도와 각각의 휘도로부터 게인(G) ＝ π × 휘도(cd/㎡)/조도(lx)의 관계식에 의해 구한 것이다. 또한, 피크 게인이라 함은, 스크린 속에서 최대의 게인치의 것이고, 여기서는 스크린의 중심을 스크린의 정면에서 관찰하였을 때의 게인의 최대치를 나타낸다. 또한, αH는 수평 방향의 피크 게인의 절반값각의 것이고, αV는 수직 방향의 피크 게인의 절반값각을 나타내는 것이다. 이와 같이 별개의 렌티큘러 렌즈 시트를 갖는 투과형 스크린에 있어서도 왜곡이 없는 양호한 영상을 얻을 수 있었다.

(제2 실시예)

영상광이 후방으로부터 비스듬히 투사되는 배면 투사형 표시 장치로서, 화면 사이즈가 60 인치(어스팩트비 16 : 9, 세로 74.7 ㎝ × 가로 132.8 ㎝), 프레넬 렌 즈 시트로부터 프로젝터(광원)까지의 수평 거리가 23 ㎝, 화면 하단부로부터 프로젝터를 포함하는 수평면까지의 수직 거리가 20 ㎝, 화면 중심에서의 영상광의 입사각이 68°가 되도록 구성한 것을 준비하였다.

프레넬 렌즈 시트는 폴리카보네이트 수지로 형성하여, 두께(T)가 0.45 ㎝, 렌즈 피치가 0.011 ㎝가 되도록 형성하였다. 이 프레넬 렌즈 시트의 탄성 계수는 25000 kgf/㎠였다. 탄성 계수는「JIS K 7113 플라스틱의 인장 시험 방법」에 의해 측정하였다. 또한, 이 프레넬 렌즈 시트에는 확산제가 프레넬 렌즈 시트 전체의 0.05 중량 ％ 포함되어 있었다.

이들의 값을 H × H/(10 × E × T × T)≤ 3L/2000에 대입하면, H × H/(10 × E × T × T)＝ 0.11, 3L/2000 ＝ 0.213이므로, 0.11 ≤ 0.213이 되었다.

이와 같은 프레넬 렌즈 시트를 갖는 제2 실시예에 관한 투과형 스크린에서는 왜곡이 없는 양호한 영상을 얻을 수 있었다.

또한, 이와 같은 프레넬 렌즈 시트의 출광면측에 프레넬 렌즈 시트와는 별개의 렌티큘러 렌즈 시트를 배치하여 투과형 스크린을 구성하였다. 그 렌티큘러 렌즈 시트, 두께 0.1 ㎝이고 피치 0.014 ㎝인 수직 렌티큘러 렌즈와, 광확산제를 포함하고 또한 수직 렌티큘러 렌즈의 렌즈 표면을 따른 부분에만 설치된 광흡수층을 갖는 렌티큘러 렌즈 시트(피크 게인 : 4, αH : 25 °, αV : 8°)이다. 이와 같이 별개의 렌티큘러 렌즈 시트를 갖는 투과형 스크린에 있어서도 왜곡이 없는 양호한 영상을 얻을 수 있었다.

(제3 실시예)

제3 실시예에 있어서는 제1 실시예와 대략 같은 투사계 및 프레넬 렌즈 시트를 이용하였다. 단, 제3 실시예에 있어서는 프레넬 렌즈 시트의 출광면측에 렌티큘러 렌즈를 형성하였다. 그 렌티큘러 렌즈는 피치가 0.014 ㎝이고, 일부 전반사면을 포함하는 수직 렌티큘러 렌즈이고, 내부에 확산 특성 그래프의 절반값각(αV)이 10°인 양의 확산제를 함유시키고, 또한 투과율이 50 ％가 되도록 광흡수제를 함유시켰다. 그 결과, 피크 게인 : 2, αH : 40°, αV : 10°의 광학 특성을 갖는 투과형 스크린을 얻을 수 있다.

이 투과형 스크린은 1매 구성이므로, 취급도 용이하고, 왜곡이 없는 양호한 영상을 얻을 수 있었다.

(제4 실시예)

제4 실시예에 있어서는 제2 실시예와 같은 투사계 및 프레넬 렌즈 시트를 이용하였다. 단, 제4 실시예에 있어서는 두께(T)가 0.45 ㎝인 폴리카보네이트 기판 상에 UV 경화 수지에 의해 피치 0.011 ㎝의 프레넬 렌즈를 형성하였다. UV 경화 수지의 두께를 0.02 ㎝로 하였다.

이들의 값을 H × H/(10 × E × T × T)≤ 3L/2000에 대입하면, 제2 실시예와 마찬가지로 0.11 ≤ 0.213이 되었다.

이 프레넬 렌즈 시트를 갖는 제4 실시예에 관한 투과형 스크린에서는 왜곡이 없는 양호한 영상을 얻을 수 있었다.

또한, 상기한 프레넬 렌즈 시트의 출광면측에 프레넬 렌즈 시트와는 별개의 렌티큘러 렌즈 시트를 배치하여 투과형 스크린을 구성하였다. 그 렌티큘러 렌즈 시트는 두께 0.1 ㎝이고 피치 0.014 ㎝인 수직 렌티큘러 렌즈 시트와, 광확산제를 포함하고 또한 수직 렌티큘러 렌즈의 렌즈 표면을 따른 부분에만 설치된 광흡수층을 갖는 렌티큘러 렌즈 시트(피크 게인 :4, αH : 25°, αV : 8°)이다. 이와 같이 별개의 렌티큘러 렌즈 시트를 갖는 투과형 스크린에 있어서도 왜곡이 없는 양호한 영상을 얻을 수 있었다.

(제5 실시예)

영상광이 후방으로부터 비스듬히 투사되는 배면 투사형 표시 장치로서, 화면 사이즈가 70 인치(어스팩트비 4 : 3, 세로 106.7 ㎝ × 가로 142.2 ㎝), 프레넬 렌즈 시트로부터 프로젝터(광원)까지의 수평 거리가 32 ㎝, 화면 하단부로부터 프로젝터를 포함하는 수평면까지의 수직 거리가 30 ㎝, 화면 중심에서의 영상광의 입사각이 69°가 되도록 구성한 것을 준비하였다.

프레넬 렌즈 시트로서는 아크릴-스틸렌 공중 합체로 형성한 두께 0.2 ㎝의 프레넬 렌즈 형성 시트와, 아크릴판으로 형성한 두께 0.35 ㎝의 보조 시트를 아크릴계 접착제로 접합함으로써 제작된 두께 0.55 ㎝, 렌즈 피치 0.011 ㎝의 프레넬 렌즈 시트를 사용하였다.

또한, 이 프레넬 렌즈 시트의 제작에 있어서는 도14에 도시한 바와 같은 금형(42)으로부터의 프레넬 렌즈 형성 시트(13)의 형 분리 작업을 수반하였지만, 이 형 분리 작업은 매우 용이하고, 작업성의 개선이 도모되었다.

프레넬 렌즈 시트의 탄성 계수는 프레넬 렌즈 형성 시트가 33000 kgf/㎠이고 보조 시트가 30000 kgf/㎠이므로, 이들 평균치인 31500 kgf/㎠였다. 또한, 이들 프레넬 렌즈 형성 시트 및 보조 시트는 확산제 등을 포함하지 않는 것이다. 이들의 값을 H × H/(10 × E × T × T)≤ 3L/2000에 대입하면 H × H/(10 × E × T × T)＝ 0.12, 3L/2000 ＝ 0.213이므로, 0.12 ≤ 0.213이 되었다.

이와 같은 프레넬 렌즈 시트를 갖는 제5 실시예에 관한 투과형 스크린에서는 왜곡이 없는 양호한 영상을 얻을 수 있었다. 또한, 이와 같은 프레넬 렌즈 시트의 출광면측에 제1 실시예와 같은 렌티큘러 렌즈 시트를 배치하여 투과형 스크린을 구성하였다. 이와 같이 하여 구성된 투과형 스크린에 있어서도 왜곡이 없는 양호한 영상을 얻을 수 있었다.

(제6 실시예)

제6 실시예에 있어서는 제2 실시예와 같은 투사계에서 제2 실시예와 같은 두께(0.45 ㎝)의 프레넬 렌즈 시트를 이용하였다. 단, 제6 실시예에 있어서는 폴리카보네이트로 형성한 두께 0.2 ㎝의 프레넬 렌즈 형성 시트와, 그 시트와 동일 재질인 폴리카보네이트로 형성한 두께 0.25 ㎝의 보조 시트를 투명한 아크릴계 점착제로 접합함으로써 제작된 프레넬 렌즈 시트를 사용하였다.

또한, 이 프레넬 렌즈 시트의 제작에 있어서, 도14에 도시한 바와 같은 금형(42)으로부터의 프레넬 렌즈 형성 시트(13)의 형 분리 작업을 행하였지만, 이 형 분리 작업은 매우 용이하고, 작업성의 개선이 도모되었다. 또한, 프레넬 렌즈 형성 시트와 보조 시트의 재질이 같기 때문에, 환경 변화에 대한 영향을 받기 어렵고, 평면성도 저하되지 않았다.

프레넬 렌즈 시트의 탄성 계수는 프레넬 렌즈 형성 시트와 보조 시트의 재질 이 같기 때문에, 제2 실시예와 같은 25000 kgf/㎠였다. 따라서, H × H/(10 × E × T × T)≤ 3L/2000에 대해서도 제2 실시예와 마찬가지로 0.11 ≤ 0.213이 되었다.

이와 같은 프레넬 렌즈 시트를 갖는 제6 실시예에 관한 투과형 스크린에서는 왜곡이 없는 양호한 영상을 얻을 수 있었다. 또한, 이와 같은 프레넬 렌즈 시트의 출광면측에 제2 실시예와 마찬가지로 렌티큘러 렌즈 시트를 배치하여 투과형 스크린을 구성하였다. 단, 제6 실시예에 있어서는, 렌티큘러 렌즈 시트는 내부에 확산 특성 그래프의 절반값각(αV)이 10°인 양의 확산제를 함유시키고, 또한 투과율이 50 ％가 되도록 광흡수제를 함유시킨 것을 이용하였다. 이와 같이 하여 구성된 투과형 스크린에 있어서도 왜곡이 없는 양호한 영상을 얻을 수 있었다.

(제7 실시예)

제7 실시예에 있어서는, 제1 실시예와 같은 투사계에서 제1 실시예와 같은 프레넬 렌즈 시트를 이용하였다. 단, 제7 실시예에 있어서는 두께(T)가 0.025 ㎝인 폴리에스테르 기판 상에 두께 0.02 ㎝의 UV 경화 수지에 의해 피치 0.011 ㎝의 프레넬 렌즈 형성 시트를 형성하였다. 그리고, 이 프레넬 렌즈 형성 시트를 두께 0.2 ㎝의 유리판의 보조 시트에 아크릴계 접착제로 접합하였다.

또한, 이 프레넬 렌즈 시트의 제작에 있어서, 도14에 도시한 바와 같은 금형(42)으로부터의 프레넬 렌즈 형성 시트(13)의 형 분리 작업을 행하였지만, 이 형 분리 작업은 매우 용이하고, 작업성의 개선이 도모되었다.

프레넬 렌즈 시트의 탄성 계수는 70000 kgf/㎠였다. 또한, 보조 시트인 유 리판의 두께가 프레넬 렌즈 시트 전체의 두께의 80 ％ 이상인 동시에 유리판에는 확산제가 포함되어 있지 않았으므로, 프레넬 렌즈 시트의 탄성 계수는 유리판의 탄성 계수로 하였다. 따라서, H × H/(10 × E × T × T)≤ 3L/2000은 H × H/(10 × E × T × T)＝ 0.0139, 3L/2000 ＝ 0.166이므로, 0.0139 ≤ 0.166이 되었다.

이와 같은 프레넬 렌즈 시트를 갖는 제7 실시예에 관한 투과형 스크린에서는 왜곡이 없는 양호한 영상을 얻을 수 있었다. 또한, 이와 같은 프레넬 렌즈 시트의 출광면측에 제1 실시예와 같은 렌티큘러 렌즈 시트를 배치하여 투과형 스크린을 구성하였다. 이와 같이 하여 구성된 투과형 스크린에 있어서도 왜곡이 없는 양호한 영상을 얻을 수 있었다.

(제1 비교예)

제1 비교예에 있어서는 제1 실시예와 같은 투사계에서 프레넬 렌즈 시트의 두께(T)를 0.2 ㎝로 한 것 이외에는 제1 실시예와 같이 구성하였다.

이와 같은 프레넬 렌즈 시트에 대해 H × H/(10 × E × T × T)≤ 3L/2000은 H × H/(10 × E × T × T)＝ 0.323, 3L/2000 ＝ 0.166이므로, H × H/(10 × E × T × T)≤ 3L/2000의 관계를 만족시키지 않았다.

이와 같은 프레넬 렌즈 시트를 갖는 제1 비교예에 관한 투과형 스크린에서는 화상이 어긋나 양호한 영상을 얻을 수 없었다.

(제2 비교예)

제2 비교예에 있어서는 제2 실시예와 같은 투사계에서 프레넬 렌즈 시트로서, 두께(T)가 0.25 ㎝인 폴리에스테르 기판 상에 두께 0.02 ㎝의 UV 경화 수지에 의해 피치 0.011 ㎝의 프레넬 렌즈를 형성한 것을 이용한 것 이외에는 제1 실시예와 같이 구성하였다.

이와 같은 프레넬 렌즈 시트에 대해 H × H/(10 × E × T × T)≤ 3L/2000은 H × H/(10 × E × T × T)＝ 0.357, 3L/2000 ＝ 0.213이므로, H × H/(10 × E × T × T)≤ 3L/2000의 관계를 만족시키지 않았다.

이와 같은 프레넬 렌즈 시트를 갖는 제2 비교예에 관한 투과형 스크린에서는 화상이 어긋나 양호한 영상을 얻을 수 없었다.

Claims

입사면과 상기 입사면으로부터 입사하는 영상광의 일부 또는 전부를 전반사하여 원하는 방향으로 편향하는 전반사면을 갖는 단위 전반사 프레넬 렌즈가 입광측에 배열된 프레넬 렌즈 시트에 있어서,

프레넬 렌즈 시트는 단일층으로 이루어지고,

프레넬 렌즈 시트의 수직 방향의 길이를 H(㎝), 프레넬 렌즈 시트의 수평 방향의 길이를 L(㎝), 프레넬 렌즈 시트의 두께를 T(㎝), 프레넬 렌즈 시트의 탄성 계수를 E(kgf/㎠)로 하였을 때,

H × H/(10 × E × T × T)≤ 3L/2000 (상기 두께 T는, 프레넬 렌즈 시트에서 입사면과 전반사면을 갖는 단위 전반사 프레넬 렌즈 부분을 제외한 두께임)

의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈 시트.
입사면과 상기 입사면으로부터 입사하는 영상광의 일부 또는 전부를 전반사하여 원하는 방향으로 편향하는 전반사면을 갖는 단위 전반사 프레넬 렌즈가 입광측에 배열된 프레넬 렌즈 시트에 있어서,

상기 프레넬 렌즈 시트는, 기재와, 이 기재 상에 설치된 프레넬 렌즈 요소 부분이며 상기 단위 전반사 프레넬 렌즈를 포함하는 프레넬 렌즈 요소 부분으로 이루어지고, 기재의 수직 방향의 길이를 H(cm), 기재의 수평 방향의 길이를 L(cm), 기재의 두께를 T(cm), 기재의 탄성 계수를 E(kgf/cm²)로 하였을 때,

H × H/(10 × E × T × T)≤ 3L/2000

의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈 시트.
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제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프레넬 렌즈 시트가 광을 확산시키는 확산제를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈 시트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프레넬 렌즈 시트가 광을 흡수하도록 착색되어 있는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈 시트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프레넬 렌즈 시트가 광을 흡수하는 광흡수층을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈 시트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프레넬 렌즈 시트의 한쪽면 또는 양면에 반사율을 저하시키는 반사율 저하층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈 시트.
제1항 또는 제2항에 기재된 프레넬 렌즈 시트를 구비한 투과형 스크린.
제10항에 기재된 투과형 스크린과,

상기 투과형 스크린에 대해 비스듬히 영상광을 입사시키는 광원을 구비한 것을 특징으로 하는 배면 투사형 표시 장치.
제1항 또는 제2항에 기재된 프레넬 렌즈 시트와,

상기 프레넬 렌즈 시트의 출광면에 형성된, 광을 확산시키는 렌티큘러 렌즈를 구비한 것을 특징으로 하는 투과형 스크린.
제12항에 있어서, 상기 투과형 스크린의 한쪽면 또는 양면에 반사율을 저하시키는 반사율 저하층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투과형 스크린.
제12항에 기재된 투과형 스크린과,

상기 투과형 스크린에 대해 비스듬히 영상광을 입사시키는 광원을 구비한 것을 특징으로 하는 배면 투사형 표시 장치.
제1항 또는 제2항에 기재된 프레넬 렌즈 시트와,

상기 프레넬 렌즈 시트의 출광면측에 배치된, 광을 확산시키는 렌티큘러 렌즈를 갖는 렌티큘러 렌즈 시트를 구비한 것을 특징으로 하는 투과형 스크린.
제15항에 있어서, 상기 투과형 스크린의 한쪽면 또는 양면에 반사율을 저하 시키는 반사율 저하층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투과형 스크린.
제15항에 기재된 투과형 스크린과,

상기 투과형 스크린에 대해 비스듬히 영상광을 입사시키는 광원을 구비한 것을 특징으로 하는 배면 투사형 표시 장치.