KR20020003667A - 후면 투사 스크린 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘트라스트를 향상시킴과 동시에 수평 및 수직 방향에 대한 휘도 및 스크린 게인을 크게 향상시킬 수 있는 후면 투사 스크린에 관한 것이다. 본 발명은 확산제를 함유하는 기재와, 상기 기재의 한 측면에 제공되며, 단면 형상이 거의 삼각형인 돌출부가 반경 방향으로 일정한 간격으로 다수 형성된 프레넬 렌즈와, 그리고 상기 기재의 다른 측면에 제공되며, 관찰자를 향하는 표면에 다수의 글래스 비이드가 도포된 렌티큘러 렌즈를 포함한다.

Description

후면 투사 스크린{REAR PROJECTION SCREEN}

본 발명은 후면 투사 스크린(rear projection screen)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 콘트라스트를 향상시킴과 동시에 수평 및 수직 방향에 대한 휘도 및 스크린 게인을 크게 향상시킬 수 있는 후면 투사 스크린에 관한 것이다.

프로젝터, 즉 투사형 화상 표시장치에는 대화면용 액정 표시 장치(LCD) 등이 있는데, 이러한 대화면 LCD의 박형화가 가능하게 중량을 작게 할 수 있다. 그러나 이러한 LCD는 편광판에 의한 광손실이 크고, LCD를 구동하기 위한 박막트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는데 한계가 있으므로, 광의 효율이 매우 낮다.

따라서, 미국에 소재하는 Aura사는 작동식 밀러 어레이(actuated mirror arrays; AMA)를 이용하는 프로젝터를 개발하였다. AMA를 이용하는 프로젝터는 1차원 AMA를 이용하는 것과 2차원 AMA를 이용하는 것으로 구별된다. 1차원 AMA는 거울면들이 M ×1 어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울면이 M ×N 어레이로 배열되어 있다. 따라서, 1차원 AMA를 이용하는 프로젝터는 주사 거울을 이용하여 M ×1 개의 광선들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 프로젝터는 M ×N 개의 광속들을 투사시켜 M ×N 화소의 어레이를 가지는 영상을 나타내게 된다.

전술한 프로젝터에 사용되고 있는 투사 스크린(projection screen)은 일반적으로 두가지 유형이 있다. 한 가지 유형으로, 영상이 관찰자가 보는 방향과 동일한 방향으로 영상이 스크린 상에 투사되는 전면 투사 스크린이 있다. 다른 한 가지 유형으로, 스크린의 전면 상에 있는 영상을 보는 관찰자와 대향하는 방향으로 스크린의 배면상에 영상을 투사하는 후면 투사 스크린이 있다. 대부분의 경우에,후면 투사 스크린은 다중 패널로 구성되며, 이러한 다중 패널은 연속한 보기 영역을 형성하기 위하여 상호 연결되어 있다. 다중 패널은 여러 개의 영상 또는 하나의 대형 영상을 디스플레하는데 사용될 수도 있다.

이러한 패널의 집합체는 통상 스크린이라 불리우는데, 이 스크린은 기재(10), 프로젝터측을 향하는 기재의 한 측면에 제공된 프레넬 렌즈(Fresnel lens; 12)와, 관찰자측을 향하는 기재의 다른 측면에 제공된 렌티큘러 렌즈(lenticlular lens; 14)를 구비한다(도 1 참조). 또한, 상기 스크린의 기재(10)는 SiO₂, CaCO₃, TiO₃, BaSO₄, ZnO, Al(OH)₃등과 같은 확산제(diffuser; 16)가 첨가된 투명한 수지로 제조된다.

전술한 바와 같이 구성된 후면 투사 스크린에 따르면, 프레넬 렌즈(12)는 프로젝터의 투사 렌즈로부터의 투사 이미지 빔에 대해 필드 렌즈(field lens)의 역할을 하여, 스크린에 투사된 빔을 관찰자 방향으로 집속하게 된다. 이 프레넬 렌즈는 집속 성능의 향상을 위하여 평면형 볼록 렌즈 형태로 제조된다. 프레넬 렌즈를 상방에서 도시하는 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 프레넬 렌즈는 중앙 부분의 원형 보스(22)와, 상기 보스를 중심으로 일정 간격으로 배치된 다수의 원형 절결부(24)로 이루어져 있다. 상기 원형 절결부(24)는 단면 형상이 거의 삼각형이며, 높이 부분이 보스를 향하도록 배치되어 있다.

도 3은 렌티큘러 렌즈를 도시하는 평면도로서, 수직 방향을 따라 평행하게 배열된 다수의 융기부(26)를 구비한다.

스크린에 투사된 투사빔은 프레넬 렌즈에서 집속되어, 기재에 함유된 확산제를 통과하면서 어느 정도 분산되는데, 필요로하는 시준각(angle of field view)에 따라 확산제의 농도나 두께의 조절에 의해 결정된다. 최종 투과 경로인 렌티큘러 렌즈는 전술한 과정에 의해 분산되어 나온 투사 이미지 빔을 수평 방향으로 더욱 분산시키는 역할을 한다. 이러한 과정으로 관찰자는 스크린에 맺힌 투사 이미지 빔을 일정한 수직, 수평 시야각(viewing angle)을 가지면서 관찰할 수 있다.

도 4는 관찰자의 시선 위치에 따른 상기 종래 후면 투사 스크린의 휘도 분포를 도시하는 개략도로서, 관찰자가 스크린의 중심 축선상에서 각기 다른 3개의 시선 위치에서 스크린을 보는 것을 나타낸다. 도 4는 렌티큘러 렌즈의 융기부가 수직 방향으로 배향된 상태에서 휘도를 측정된 것이다.

상기 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 관찰자가 스크린의 중심 축선상의 시선 위치에 있을 때, 즉 관찰자 1의 경우에 중심 범위(B)에서의 휘도가 최대이며, 경계 범위(A, C)에서의 휘도는 중심 범위에서의 휘도보다 낮다. 통상, 이러한 동일 화면 상에서 발생하는 휘도차를 핫 밴드(hot band) 현상이라 불리운다.

관찰자가 중심 축선상의 시선 위치로부터 수직 상방 또는 하방으로 멀어질수록, 예를 들면, 관찰자 2 및 3의 경우에, 관찰자에 가까운 경계 범위(A)에서의 휘도가 가장 밝고 그로부터 멀어질수록 휘도가 감소하는 것을 알 수 있다. 특히, 관찰자 3의 경우 휘도는 관찰자 1 및 2의 그것보다 작다. 따라서, 관찰자 3은 상당히 어두운 스크린 보게 된다.

그러므로, 통상 후면 투사 스크린이 계단식 좌석이 설치된 시청각실에 배치되는 점을 감안하면, 상층부에 있는 관찰자들은 후면 투사 스크린에 결상된 영상을 만족스럽게 볼 수 없다.

또한, 상기 종래 기술에 따르면, 수평 및 수직 시준각에 대한 스크린 게인은 0도(관찰자가 스크린 정면에서 볼 때의 각도)를 100%라 가정할 때 각각 32도 및 12도에서 50%로 급격히 감소한다. 즉, 그 이상의 각도에서는 스크린상에 결상된 영상을 판독하는 것이 거의 곤란하다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 종래 후면 투사 스크린의 문제점을 해결코자 하는 것으로, 특히 스크린 상에 투사된 영상을 만족스럽게 볼 수 있는 후면 투사 스크린을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 수직 방향에 대한 휘도 및 스크린 게인을 대폭 향상시킨 후면 투사 스크린을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 콘트라스트 기능이 향상된 후면 투사 스크린을 제공하는 것이다.

도 1은 종래 후면 투사 스크린의 단면도이다.

도 2는 도 1의 프레넬 렌즈의 평면도이다.

도 3은 도 1의 렌티큘러 렌즈의 평면도이다.

도 4는 도 1에 도시된 후면 투사 스크린에 대한 관찰자의 위치에 따른 휘도 분포를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 후면 투사 스크린의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 110, 210 : 기재

12, 112 : 프레넬 렌즈

14, 114, 224 : 렌티큘러 렌즈

16 : 확산제

26 : 융기부

126 : 글래스 비이드

상기 및 기타 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 확산제를 함유하는 기재; 상기 기재의 한 측면에 제공되며, 단면 형상이 거의 3각형인 돌출부가 반경 방향으로 일정한 간격으로 다수 형성된 프레넬 렌즈; 그리고 상기 기재의 다른 측면에 제공되며, 관찰자를 향하는 표면에 다수의 글래스 비이드가 소정의 두께로 도포된 렌티큘러 렌즈를 포함하는 후면 투사 스크린이 제공된다.

바람직하게는, 상기 기재는 스크린의 콘트라스트를 높이기 위하여 5 내지 15 ppm의 스모그(상표명)를 함유한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배면 투사 스크린의 단면을 도시하는 도면으로서, 이 스크린은 기재(110), 프로젝터측을 향하는 기재의 한 측면에 제공된 프레넬 렌즈(112)와, 관찰자측을 향하는 기재의 다른 측면에 제공된 렌티큘러 렌즈(114)를 구비한다. 스크린의 기재(10)는 SiO₂, CaCO₃, TiO₃, BaSO₄, ZnO, Al(OH)₃등과 같은 확산제(116)가 첨가된 투명한 수지로 제조된다.

본 발명에 따른 실시예는 렌티큘러 렌즈(114)의 표면에 미소 렌즈 기능을 수행하는 글래스 비이드(126)가 소정의 두께로 도포된 것이 종래 기술과 구별된다. 보다 구체적으로 설명하면, 광의 확산을 위하여 종래 후면 투사 스크린의 렌티큘러 렌즈는 수직 방향으로 배열된 융기부를 구비하고 있으나, 본 발명에 따른 후면 투사 스크린의 렌티큘러 렌즈에는 글래스 비이드가 소정의 두께로 도포되어 있다.

따라서, 종래 렌티큘러 렌즈는 광을 어느 한 방향, 통상적으로 수평 방향으로 안내하도록 배열되어 수직 방향에 대한 휘도 및 스크린 게인이 매우 작은 반면, 본 발명에 따른 렌티큘러 렌즈는 수평 방향과 수직 방향 모두에 대하여 거의 동일한 휘도 및 스크린 게인을 갖는다.

본 발명에 따른 배면 투사 스크린의 제조 방법에 따르면, 기재는 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 에폭시, PMMA 수지 등에 적당량의 확산제와 안료 또는 염료를 배합하여 캐스팅 또는 압출 성형법에 의하여 제조된다.

상기 기재에 프레넬 렌즈 시이트를 라미네이팅 접착을 하거나, 투명한 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PET, 실리콘 수지 등으로 만든 금형에 자외선 경화용 수지를 넣고 자외선을 조사하여 경화시켜 성형한다.

프레넬 렌즈가 성형된 기재 뒷면에 스틸 볼 블래스트처리하고, 미소 렌즈 효과를 내기 위하여 투명한 아크릴, 폴리우레탄, 에폭시, 폴리에스테르 등의 접착제에 미소 렌즈를 구현할 수 있는 투명한 구상의 아크릴 비이드, 글래스 비이드 등을 혼합하여 스프레이 도포 방법으로 접착시킨다.

게다가, 후면 투사 스크린의 콘트라스트를 향상시키기 위하여, 기재에 적정량, 예를 들면 5 내지 15ppm의 스모그(상표명)를 혼합하는 것이 바람직하다. 현재 사용되고 있는 프로젝션의 성능은 종래 프로젝션의 성능보다 월등하기 때문에 다소 검은색을 띈 스크린을 사용하더라도, 스크린에 결상되는 이미지에 별다른 영향을 미치지 않는다.

또한, 바람직하게는, 스크린의 렌티큘러 렌즈에는 정전기 발생을 방지하기 위하여 대전 방지제를 배합할 수도 있다.

전술한 구조에 의하면, 렌티큘러 렌즈로부터 광이 전방향으로 방사되기 때문에, 수평 및 수직 방향으로 거의 동일한 량의 휘도가 방사된다. 따라서, 본 발명에 따른 후면 투사 스크린이 계단식 시청각실에 배치된 경우에, 상층에 있는 관찰자는 본 발명에 따른 후면 투사 스크린에 결상된 영상을 만족스럽게 볼 수 있다.

Claims (3)

1. 확산제를 함유하는 기재;

   상기 기재의 한 측면에 제공되며, 단면 형상이 거의 삼각형인 돌출부가 일정한 간격으로 반경 방향으로 배치된 프레넬 렌즈; 그리고

   상기 기재의 다른 측면에 제공되며, 관찰자를 향하는 표면에 구상의 입자가 소정의 두께로 도포된 렌티큘러 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 후면 투사 스크린.
2. 제1항에 있어서, 상기 구상의 입자는 투명한 아크릴 비이드와 글래스 비이드의 혼합물인 것을 특징으로 하는 후면 투사 스크린.
3. 제1항에 있어서, 상기 기재는 검정색상을 갖기 위하여 5 내지 15 ppm의 스모그를 함유하는 것을 특징으로 하는 후면 투사 스크린.