KR100396556B1 - 프로젝션 텔레비전 스크린 - Google Patents

Abstract

프로젝션 텔레비전 스크린에 관해 개시되어 있다. 개시된 본 발명은 프레넬 렌즈 및 렌티큘러 렌즈를 구비하는 프로젝션 텔레비전의 스크린에 있어서, 상기 프레넬 렌즈는 베이스 기판 및 상기 베이스 기판의 일면과 접촉된 렌즈부를 포함하고, 상기 렌즈부의 상기 렌티큘러 렌즈와 마주하는 면에 톱니를 닮은 패턴들을 구비하되, 상기 패턴들의 상기 톱니의 뾰족한 부분에 해당되는 부분은 소정의 곡률을 갖도록 가공된 곡면인 것을 특징으로 하는 프로젝션 텔레비전 스크린를 제공한다.

Description

프로젝션 텔레비전 스크린{Screen for projection television}

본 발명은 프로젝션 텔레비전에 관한 것으로써, 자세하게는 고휘도를 구현한 프로젝션 텔레비전의 스크린에 관한 것이다.

정보산업이 발전하면서 대화면을 갖는 영상표시매체에 대한 필요성이 대두되었으나, 기존의 주 영상표시매체였던 텔레비젼의 직시형 음극선관을 대형화하는데는 기술적 한계가 있다. 따라서 대화면의 영상을 제공하기 위하여 소형 음극선관 또는 액정표시소자로부터 영상을 발생시키고 그 영상을 광학렌즈로 확대하여 대형 스크린에 투사하는 형식의 영상투사 시스템이 개발되었고 널리 사용되고 있다. 이러한 영상 시스템은 프로젝션 텔레비전이나 비디오 프로젝터 등으로 알려져 있다.

영상투사시스템은 영상을 투사하는 방식에 따라 크게 두 가지로 나뉘어진다. 그 하나는 스크린 전면에 영상을 직접 투사하는 전면투사방식이고, 다른 하나는 스크린 배면에 영상을 투사하는 배면투사방식이다. 표시된 영상의 밝기는 전면투사방식에 비해 배면투사방식이 월등하다.

도 1을 참조하면, 종래의 프로젝션 텔레비전 스크린은 영상원으로부터 나온 광선을 수신하여 각각의 광선을 편향시켜 넓은 시야각에 걸쳐 거의 균일한 휘도로 영상을 표시하기 위하여 투사장치에 마련된 투사렌즈로부터의 발산광을 평행광으로 바꾸어주는 프레넬 렌즈(Fresnel Lens:11)를 구비한다. 이 프레넬 렌즈(11)의 전면에 상기 프레넬 렌즈(11)로부터 출사되는 평행광을 확산시켜 영상을 형성하는 광확산(Light spread)수단으로, 렌티큘러 렌즈(Lenticular lens:12)가 근접되게 배치되어 있다. 렌티큘러 렌즈(12)는 연속적으로 이루어진 복수의 기둥 형상의렌즈요소(13)로 구성되어 있다. 렌티큘러 렌즈(12)의 전면 즉, 관찰자가 위치하는 쪽에 아크릴재 등으로 된 스크린 보호 판넬(미도시)이 구비되어 있다. 상기 스크린 보호 판넬의 배면과 접하는 렌티큘러 렌즈(12) 전면의 각 렌즈요소의 접속부에 렌즈요소(13)의 볼록부(13a)에서 발산되어 나가는 광의 일부를 흡수하기 위하여 소정 높이의 돌출부(14)가 형성되어 있다. 돌출부(14)의 끝단부에 흑색 잉크 등으로 도색된 블랙 스트라이프(black stripe:14a)가 형성되어 있다. 따라서 렌티큘러 렌즈(12)의 전면에 형성되는 영상의 콘트라스트를 높일 수 있도록 되어 있다.

한편, 도 2는 도 1에 도시된 종래 기술에 의한 상기 스크린을 구성하는 요소들 중에서 프레넬 렌즈(11)를 그 중심을 지나도록 세로 방향으로 절개한 단면을 개략적으로 도시한 것으로써, 이를 참조하면, 렌티큘러 렌즈(12)와 마주하는 면의 표면 형상은 톱니 형상의 파선형 구조인 것을 알 수 있다. 도 2에서 A 부분을 확대하여 도시한 도 3을 참조하면, 이와 같은 구조에서 입사광 중의 일부 광, 특히 톱니의 뾰족한 부분(20)에 내부 전반사의 임계각보다 큰 각으로 입사되는 광(22)은 내부 전반사에 의해 프레넬 렌즈(11)를 통과하지 못하거나 통과하더라도 내부 전반사 후에 다른 면을 통해서 정해진 방향과 전혀 다른 방향으로 진행하게 되어 영상 투영에 사용되지 못하게 된다.

이와 같이 종래 기술에 의한 스크린의 경우, 프레넬 렌즈에서의 광 손실로 인해 광 효율이 낮아져서 스크린의 전체적인 휘도가 낮아지게 된다.

따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 프레넬의 표면 형태로부터 기인하는 광 손실을 최소화하여 고휘도를 갖는 프로젝션 텔레비전 스크린을 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 프로젝션 텔레비전 스크린의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 2는 도 1에서 프레넬 렌즈를 그 중심을 지나도록 세로로 절개한 개략적 단면도이다.

도 3은 도 2의 일부를 확대 도시한 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 프로젝션 텔레비전 스크린의 프레넬 렌즈 단면도이다.

도 5는 도 4에 도시한 프레넬 렌즈를 적용한 스크린을 구비하는 프로젝션 텔레비전의 휘도 개선 정도를 스크린의 각 영역별로 나타낸 휘도 개선 분포도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*

36:프레넬 렌즈 38:렌티큘러 렌즈

40:베이스 기판 42:렌즈부

44:영상원으로부터 베이스기판에 입사되는 광

46:곡면부 42a, 42b, 42c:패턴들

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 투사장치에 마련된 영상원으로부터 입사되는 광을 평행광으로 바꾸어주는 프레넬 렌즈와, 기둥 형상의 렌즈요소가 연속적으로 다수개 병렬 배치되어 형성되며 상기 프레넬 렌즈쪽에서 입사되는 평행광으로부터 영상을 형성하고 확산시키는 렌티큘러 렌즈와, 상기 렌티큘러 렌즈의 전면에 설치되어 상기 렌티큘러 렌즈를 보호하는 보호판넬을 포함하는 프로젝션 텔레비전의 스크린에 있어서, 상기 프레넬 렌즈는 베이스 기판; 및 상기 베이스 기판의 일면과 접촉된 렌즈부를 포함하고, 상기 렌즈부의 상기 렌티큘러 렌즈와 마주하는 면에 톱니를 닮은 패턴들을 구비하되, 상기 패턴들의 상기 톱니의 뾰족한 부분에 해당되는 부분은 소정의 곡률을 갖도록 가공된 곡면인 것을 특징으로 하는 프로젝션 텔레비전 스크린을 제공한다.

상기 곡면부는 구면 또는 비구면이다.

상기 베이스 기판과 상기 렌즈부의 굴절률은 다르다.

이러한 특징을 갖는 본 발명에 의한 프로젝션 텔레비전의 스크린을 이용하면, 프로젝션 텔레비전의 휘도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 스크린 전체에서 휘도 분포를 균일하게 할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 프로젝션 텔레비전 스크린을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 프로젝션 텔레비전의 스크린은 투사장치의 영상원으로부터 입사되는 광을 평행광으로 바꾸어주는 프레넬 렌즈(36)와, 기둥 형상의 렌즈요소가 연속적으로 다수개 병렬 배치되어 형성되며 상기 프레넬 렌즈쪽에서 입사되는 평행광으로부터 영상을 형성하고 확산시키는 렌티큘러 렌즈(38)와, 상기 렌티큘러 렌즈의 전면에 설치되어 상기 렌티큘러 렌즈를 보호하는 보호판넬(미도시)을 구비한다. 프레넬 렌즈(36)는 베이스 기판(40) 및 베이스 기판(40)의 일면과 접촉된 렌즈부(42)를 구비한다. 베이스 기판(40) 및 렌즈부(42)를 통과하는 광의 경로 변화를 크게 하기 위해, 베이스 기판(40)의 재질과 렌즈부(42)의 재질은 다르게 하는 것이 바람직하다. 곧, 베이스 기판(40)과 렌즈부(42)의 굴절률은 다르게 하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, CRT나 LCD 또는 다른 영상표시소자 등과 같은 영상원으로부터 방출된 광(44)은 베이스 기판(40)에 입사되면서 스넬의 법칙에 따라 소정의 방향으로 1차 굴절된다. 상기 1차적으로 굴절된 광은 렌즈부(42)에 입사되면서 스넬의 법칙에 따라 소정의 방향으로 2차 굴절된다.

이와 같이, 상기 영상원으로부터 방출된 광(44)이 베이스 기판(40) 및 렌즈부(42) 각각에 의해 순차적으로 굴절되어, 그 광 경로가 크게 달라짐으로써, 렌즈부(42)의 줄사면에 입사되는 광의 입사각은 종래에 비해 작아진다. 곧, 상기 출사면에 입사되는 광의 입사각은 내부 전반사가 시작되는 임계각보다 작게되어 렌즈부(42)에 입사되는 광의 대부분은 정해진 방향으로 렌즈부(42)를 투과하게 된다. 이것은 렌즈부(42)를 통과하면서 내부 전반사에 의한 광 손실의 최소화됨을 의미한다. 이러한 결과를 얻기 위해서는 렌즈부(42)의 굴절률이 베이스 기판(40)의 굴절률보다 큰 것이 바람직하다.

한편, 렌티큘러 렌즈(38)와 마주하는 렌즈부(42)의 표면에는 톱니를 닮은 패턴들(42a, 42b, 42c)이 형성되어 있는데, 도 4에 도시한 프레넬 렌즈(36)의 단면이 프레넬 렌즈(36)의 중심을 통과하는 절개면인 것을 감안할 때, 상기 톱니를 닮은 패턴들(42a, 42b, 42c)은 동심원 상으로 형성된 것을 알 수 있다. 상기 패턴들(42a, 42b, 42c) 각각은 모두 동일한 형상이기 때문에, 상기 패턴들(42a, 42b, 42c) 중 하나의 패턴(이하, 대표 패턴이라 함)에 대한 특징 설명으로써 전체 패턴들에 대한 특징 설명을 대신한다.

상기 대표 패턴으로써, 참조부호 42b로 나타낸 패턴을 선택한다. 대표 패턴(42b)의 형상은 전체적으로 톱니를 닮았지만, 도 3에 도시한 종래의 프레넬 렌즈(11)와 비교함으로써, 대표 패턴(42b)에서 톱니의 뾰족한 부분(도 3의 20참조)에 해당하는 부분(46)은 소정의 곡률을 갖도록 가공된 곡면인 것을 알 수 있다. 이때, 대표 패턴(42b)의 톱니의 뾰족한 부분에 해당하는 부분(46, 이하 '곡면부'라 함)은 곡면부(46)를 통과하는 광의 수차 등을 고려할 때, 타원면이나 포물면 등과 같은 비구면인 것이 바람직하다. 하지만, 구면이라도 무방하다.

이렇듯, 프레넬 렌즈(36)가 굴절률이 서로 다른 베이스 기판(40)과 렌즈부(42)를 포함하도록 구성함과 아울러 렌즈부(42)의 렌티큘러 렌즈(38)와 마주하는 면에 곡면부(46)를 갖는 소정의 패턴들을 동심원 상으로 구비함으로써, 영상원으로부터 베이스 기판(40)에 입사된 광(44)은 렌즈부(42)로 굴절되는 과정에서내부 전반사가 최소화되도록 굴절될 것이며, 상기 광(44)이 렌즈부(42)의 종래의 톱니의 뾰족한 부분(도 3의 20)에 대응되는 부분을 향해 굴절되더라도, 상기 대응되는 부분은 내부 전반사가 일어나지 않도록 가공된 곡면부(46)이기 때문에, 상기 광(44)은 내부 전반사에 의한 손실없이 렌즈부(42)를 통과하게 된다. 이렇게 해서, 프로젝션 텔레비전 스크린의 각 부분의 휘도는 종래에 비해 크게 개선된다.

도 5는 상기한 본 발명의 실시예에 의한 스크린을 프로젝션 텔레비전에 적용하였을 때, 스크린(48)의 각 부분 별 휘도가 어느 정도로 개선되었는지를 나타낸 휘도 개선 분포도로써, 스크린(48)의 중앙에서 외각으로 갈수록 휘도 개선 정도가 높아지는 것을 알 수 있다. 특히, 스크린(48)의 네 모서리에서의 휘도는 종래에 비해 13% 정도 더 밝아진 것을 알 수 있다.

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 스크린에서 베이스 기판(40)을 굴절률이 순차적으로 증가하는 복층으로 구성할 수도 있을 것이며, 스크린의 특정 부분의 휘도 개선을 위해 렌즈부(42)의 렌티큘러 렌즈(38)와 마주하는 면에 형성된 패턴들을 동심원이 아니게 또는 동심원이라도 동심원 패턴들간의 간격을 다르게 할 수도 있을 것이다. 이처럼 본 발명을 다양하게 적용할 수 있기 때문에, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 프로젝션 텔레비전 스크린은 내부 전반사를 최소화하기 위해, 굴절률이 서로 다른 베이스 기판과 렌즈부를 구비하고 톱니를 닮았으되, 톱니의 뾰족한 부분에 해당하는 부분이 소정의 곡률을 갖도록 가공된 패턴들을 상기 렌즈부의 렌티큘러 렌즈와 마주하는 면에 구비한다. 따라서 본 발명에 의한 프로젝션 텔레비전의 스크린을 이용함으로써, 프로젝션 텔레비전의 휘도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 스크린 전체에서 휘도 분포를 균일하게 할 수 있다.

Claims (4)

1. 영상원으로부터 입사되는 광을 평행광으로 바꾸어주는 프레넬 렌즈와, 기둥 형상의 렌즈요소가 연속적으로 다수개 병렬 배치되어 형성되며 상기 프레넬 렌즈쪽에서 입사되는 평행광으로부터 영상을 형성하고 확산시키는 렌티큘러 렌즈와, 상기 렌티큘러 렌즈의 전면에 설치되어 상기 렌티큘러 렌즈를 보호하는 보호판넬을 포함하는 프로젝션 텔레비전의 스크린에 있어서,

   상기 프레넬 렌즈는,

   베이스 기판; 및

   상기 베이스 기판의 일면과 접촉된 렌즈부를 포함하고,

   상기 렌즈부의 상기 렌티큘러 렌즈와 마주하는 면에 톱니를 닮은 패턴들을 구비하되,

   상기 패턴들의 상기 톱니의 뾰족한 부분에 해당되는 부분은 소정의 곡률을 갖도록 가공된 곡면인 것을 특징으로 하는 프로젝션 텔레비전 스크린.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 기판과 상기 렌즈부의 굴절률은 서로 다른 것을 특징으로 하는 프로젝션 텔레비전 스크린.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 곡면은 구면 또는 비구면인 것을 특징으로 하는 프로젝션 텔레비전 스크린.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 비구면은 타원면 또는 포물면인 것을 특징으로 하는 프로젝션 텔레비전 스크린.