KR970001629B1

KR970001629B1 - 이미지 디스플레이 장치의 배면 투영 스크린

Info

Publication number: KR970001629B1
Application number: KR1019930015518A
Authority: KR
Inventors: 케이 맥클레란드 산드라; 에우겐 맥코이 랜달; 쥬니어 도미니크 스테픈 로사티
Original assignee: 알씨에이 톰슨 라이센싱 코오포에이숀; 데니스 에이치. 어얼백
Priority date: 1992-08-14
Filing date: 1993-08-11
Publication date: 1997-02-11
Also published as: US5289311A; CN1083597A; CA2103657A1; CN1031962C; DE4327123A1; CA2103657C; KR940005146A; DE4327123C2; MX9304932A; JPH06186637A

Abstract

내용 없음.

Description

이미지 디스플레이 장치의 배면 투영 스크린

제1도는 본 발명은 이용한 배면 투영 이미지 디스플레이 장치의 단면도.

제2도는 본 발명에 따른 신종 배면 투영 이미지 디스플레이 장치의 사시도.

제3도는 신종 투영 스크린 제조용 장치의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 배면 투영 스크린 7 : 투사형 음극선관

8 : 투영 렌즈 9 : 커플러

10 : 투사광 11 : 반사경

12 : 하우징

본 발명은 영상 디스플레이 장치의 배면 투영 스크린(rear projection screen)과 같은 광학 소자에 관한 것으로, 특히 필름에 도포되어 지지부재에 부착되는 종래의 열가소성 재료 또는 자외선 경화성 수지(UV curable resin)보다 덜 수축하고 지지부재에 대한 향상된 부착력을 갖는 자외선 경화성 수지로 만들어진 프레넬 렌즈를 갖는 스크린에 관한 것이다.

1983년 11월 8일에 K. E. Conley씨에게 허용된 미합중국 특허 제 4,414,316호에는 비교적 얇고 가요성의 프레넬 렌즈용 및 투영 스크린용 양각 패턴 박판(relief patterned sheets)을 제조하는 여러가지 종래 방법들이 서술되고 있다. 상기 방법중 한 방법에는 플래튼 프레스(platen press)로 스탬핑(stamping)하거나 엠보싱(embossing)하는 공정이 포함된다. 상기 방법은 소망하는 양각 패턴에 부합하는 무늬가 새겨진 표면을 갖는 플래튼 프레스에 역가소성 재료를 배치하는 공정을 포함한다. 플랜튼 프레스는 닫혀지고 가열 사이클(heating cycle)에 의해 가열되어 열가소성 재료를 연하게 하며 이로써 열가소성 재료가 플래튼 프레스의 조판면과 일치하게 된다. 그 다음에 플래튼 프레스는 냉각 사이클을 거쳐 열가소성 재료를 냉각하여 단단하게 하며, 이로써 열가소성 재료는 자신의 형상을 유지하고 프레스로부터 제거될 수 있게 된다. 요구되는 가열 및 냉각 사이로 인해, 플래튼 프레스 방법은 공정 속도가 느리고 비교적 비용이 많이 든다. 또한, 프래튼 프레스는 거품을 발생시키는 경향이 있다. 기타 다른 방법들이 연속 길이 형태로 양각 패턴을 생성하기 위해 적용된다. 일반적으로, 상기 연속적인 방법들은 무늬가 새겨진 롤(roll)을 이용하고, 양각 패턴은 연화 또는 주조 상태중에 열가소성 재료를 롤 엠보싱 함으로써 형성된다. 그러나, 상기 공정은 프레넬 렌즈 제조에는 이용될 수 없는데, 이는 상기 렌즈가 롤위의 패턴과 맞물리는 톱니 구조를 갖기 때문이다. 열가소성 재료의 탄성 특성과 엠보싱 롤에 의해 제공되는 내부 응력으로 인해, 상기 방법에 의해 엠보싱되어 생성된 박판은 원래 패턴으로 복원되려는 경향이 있어 형태면에서 별의미가 없게된다. 그러므로, 박판에 형성된 특수 렌즈와 동일하거나 또는 그밖의 다른 구성은 그들의 원래 소망하는 형태로부터 형상이 변경되고, 따라서 그것들의 원하는 광학 특성에 약간의 손실을 가져온다. 또한, 상기 방법에 의해 생성된 박판은 제조 과정동안 스트리킹(streaking)에 매우 민감하고, 그 결과로서 냉각시에 박판상에 응축(condensation)을 가져온다. 덧붙여서, 상기 박판은 롤스피드와 웨브응력(webtension)이 정확히 유지되지 않는 한, 엠보싱 기기에 의한 치수왜곡을 받기 쉽다.

이와 같은 문제점은 열가소성 중합체 보다는 열경화성 중합체를 이용하여 극복될 수 있다. 경화된 열경화성 중합체는 열 또는 습도량에 따른 치수 왜곡 또는 변화를 일으키지 않고 양각 패턴 생성시에 제공된 탄성 기억으로부터 유발된 형상을 변화시키는 경향도 나타내지 않는다. 바람직한 열경화성 재료는 자외선 또는 전자빔방사 및 열경화와 같은 화학선 방사(actinic radiation)에 의해 경화될 수 있는 재료이다. 상기 인용된 미합중국 특허 제4,414,316호에는 내부에 소망의 렌즈형상 패턴이 형성된 주조표면을 구비하고 있고 유동성 있게 미경화된 열경화성 수지로 코팅되어진 베이스 필름을 포함하는 합성 박판의 제조방법이 기술되어 있다. 베이스 필름과 열경화성 수지층 간의 점착력을 향상시키기 위해, 프라이머(primer) 또는 점착 촉진물이 수지를 도포하기전에 필름의 전면에 도포된다. 그 다음, 상기 수지는 열적으로 또는 화학선 방사에 의해 경화되어 딱딱하게 된다. 양각 패턴화된 열경화성 중합체층은 베이스 필름에 영구적으로 접착된다. 합성 박판 재료는 이와 같은 형태로 이용될 수 있거나 추가의 코팅층 또는 적층판(lamination)이 적층되어 이용될 수 있다. 합성 박판은 약 0.15 내지 0.76mm 범위의 두께를 갖는다. 기타 다른 응용을 위하여 합성 박판 재료는 박판의 양표면에 형성된 소정의 양각 패턴을 갖는 박판 재료 생성시에 중간 생성물로서 이용될 수도 있다. 상기 응용에 있어서, 양각 패턴화된 열경화성 중합체층은 비교적 약한 접착력으로 베이스 필름에 접착되어 열경화성 중합체층의 다음 공정을 위해 베이스 필름이 열경화성 중합체층으로부터 스트립핑 되는 것을 가능케 한다. 그러나, 결과적인 구조체는 비교적 얇고 가요성이 있는 것으로서 설명되며 따라서 적절한 뒷받침판(backing plate)에 합성 박판을 접착하지 않고는 투명 스크린에 이용하는 것이 부적절하다.

1991년 11월 19일자로 T.Yoshida 씨등에게 허용된 미합중국 특허 제5,066,099호에는 배면 투영 스크린 및 이의 생성 방법이 기술되어 있다. 상기 특허의 구조체에서, 자외선 경화성 재료는 상기 스크린의 렌티큘러 방사면(lenticular emergence surfuce)상으로 유동 코팅되어 밑에 있는 박판 재료보다 더욱 견고한 산광기를 형성한다. 상기 특허에는 자외선 경화성 재료들이 스크린의 어떠한 렌즈 소자들을 만들기 위해 패턴화되는 것에 대한 어떠한 제시도 없다.

따라서 적층판 또는 추가적인 프라이머 또는 점착 촉진물을 이용함이 없이 좌외선 경화성 재료들이 딱딱하고 투명한 재료상에서 렌즈 소자를 형성하는데 이용될 수 있는 간단한 구조체 및 방법이 필요하다.

본 발명에 따른 광학 소자는 실질적으로 단단한 박판부재를 구비하는데, 상기 박판부재는 대향되어 배치된 주표면들을 갖고 상기 주표면들중 하나는 방사선 경화성 재료로 형성된 렌즈를 갖는다.

제1도는 배면 투영 이미지 디스플레이 장치의 단면도인데, 도시된 바와 같이, 상기 장치는 배면 투명 스크린(1), 비디오 소오스로서의 투사형 CRT(7), 투영 렌즈(8), CRT(7)를 렌즈(8)에 결합시키는 커플러(9), 투사광속, 즉 투사광(10), 광반사용 반사경(11) 및 하우징(12)을 포함하고 있다.

상기 며면 투영 스크린(1)의 사시도가 제2도에 도시되어 있다. 상기 스크린(1)은 단단하고 투명한 제1박판부재(2)와 단단한 제2박판부재(3)를 포함하는데, 상기 제2박판부재(3)는 투명하지만 그 안에 또는 표면상에 발광재료를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2박판부재(2,3)는 그들의 단부에서 서로 접착되어 있다(도시생략). 각각의 박판부재는 약 3.18mm의 두께를 갖는다. 상기 제1박판부재(2)는 제1주표면(21)과 반대쪽에 위치한 제2주표면(22)을 포함하는데, 상기 주표면들은 보디(2B)에 의해 분리되어 있다. 상기 제1주표면(21)은 CRT(7)로부터 방사된 상기 투사광(10)에 대한 입사면을 제공한다. 상기 제2주표면(22)은 상기 광에 대한 방사면을 제공한다. 오목 렌즈형상 어레이(23)는 상기 제1주표면(21)상에 제공된다. 상기 제1박판부재(2)의 제1주표면(21)상의 렌티큘러 렌즈들은 수직 관찰각을 확장시키는 기능을 갖는다. 프레넬 렌즈(24)는 상기 제1박판부재(2)의 제2주표면의 방사선상에 후술되는 새로운 방법에 의해 제공된다. 상기 프레넬 렌즈(24)는 CRT(7)로 부터의 광이미지를 변환시켜 평행광선을 형성하여 제2박판부재(3)에 입사시킨다.

제2박판부재(3)는 제1주표면(31)과, 반대쪽에 위치한 제2주표면(32)을 포함하는데, 상기주표면들은 보디(3B)에 의해 분리되어 있다. 상기 제1주표면(31)은 상기 제2박판부재(3)에 투사될 평행 광선의 입사면을 제공한다. 렌티큘러 어레이(33)는 상기 제1주표면(31)상에 제공되는데, 여기서 렌티큘러 렌즈들의 길이방향은 수직으로 배열된다. 상기 제2박판부재(3)의 방사면을 제공하는 제2주표면(32)에는 마찬가지로 렌티큘러 렌즈들(35)의 어레이가 제공되고 상기 제1주표면(31)상의 렌즈들(33)의 방향을 따라 정렬된다.

상기 제2박판(3)의 상기 제1 및 제2주표면(31,32)상의 렌티큘러 렌즈들은 상기 제1박판부재(2)의 제1주표면(21)상의 입사면상에 형성된 렌티큘러 렌즈들(23)에 각각 직각을 이룬다. 제2박판(3)상의 렌티큘러 렌즈 어레이(33,35)는 배면 투영 이미지 디스플레이 장치의 박판부재(2,3)를 통해 차례로 투과된 광의 수평관찰각을 확장시킨다. 렌티큘러 렌즈들(35)의 경계부에서 광 비투과 영역(3N)은 광흡수층(36)이 제공되는 평면을 갖는다.

각각의 제1 및 제2부재의 보디(2B, 3B)는 한장의 아크릴 또는 폴리카보네이트 열가소성 수지로 형성된다. 박판부재(3)의 제1 및 제2주표면(31,32)상의 렌티큘러 렌즈 어레이(33,35)는 종래 방법으로 형성된다. 예를 들면, 박판(3)은 가열 상태에서, 제1주표면(31)의 렌티큘러 렌즈 어레이(33)의 매트릭스 구조를 갖는 롤과 제2주표면(32)의 렌티큘러 어레이(35)의 매트릭스 구조를 갖는 롤사이를 통과한다. 이와 같은 동작에 의해, 렌티큘러 렌즈 어레이가 형성된다. 또한, 박판(3)은 가열되고 각각 제1 및 제2주표면(31,32)의 렌티큘러 렌즈 어레이(33,35)의 행렬 구조가 제공된 플레이트를 이용한 플래튼 프레스에 의해 압박된다. 박판부재(3)는 상기 인용된 미합중국 특허 제5,066,099호에 기술된 방식으로 내부에 적절한 양의 발광제를 포함할 수 있고 그 일부분에 도포될 수 있다.

박판부재(2)도 예를 들어 상술된 종래 수단중 한 수단에 의해 상기부재(2)의 제1주표면(21)상에 형성된 볼록형 렌즈 어레이(23)를 갖는 열가소성 재료로 형성된다. 그러나, 프레넬 렌즈(24)는 종래의 고온 프레싱 공정에 의해 형성되지 않는데, 이는 상기 공정이 렌즈를 변색하기 쉽고 냉각시에 프레넬 렌즈 역시 렌즈의 탄성 복원력으로 인해 치수면에서 왜곡과 변화가 발생되기 쉽기 때문이다. 프레넬 렌즈(24)는 아래에 기술될 새로운 공정에 의해 만들어진다.

본 발명에 따른 제1박판부재(2)를 준비하기 위해, 제1표면(21)상에 형성된 렌티큘러 렌즈 어레이(23)를 갖는 박판부재가 제3도에 도시된 바와 같이 장치(42)의 지지면(40)과 접촉하여 렌티큘러 렌즈 어레이(23)와 함께 배치된다. 지지면(40)은 유리나 플라스틱 같은 편평하고 투명한 재료이다. 프레임(46)내에서 지지되고 가요성 몰드(44 : mold)의 한 표면(47)에 제공된 프레넬 렌즈의 음각 패턴(도시생략)을 갖는 가요성 몰드(44)는 처음에 장치(42)의 보충 지지면(48)상에 상부 표면 패턴화되어 배치된다. 가요성 몰드(440는 프레넬 렌즈 패턴을 갖는 영구 마스터 몰드(도시생략)로부터 주조된다. 미국, 오하이오주, 웨스트 체스터에 소재하는 Three Bond사의 Three Bond 3001; 미국, 뉴저어지주, 뉴 브룬스위크에 소재하는 Norland products Inc.의 Norland UV재; 미국, 델라웨어주, 윌밍톤에 소재하는 Hercules Inc.의 Hercales UV재; 또는 미국, 펜실바니아주, 에리에 소재하는 Lord corp.의 Lode photoglaze UV재와 같은 미리 혼합된 수지와 촉매를 포함하는 적절량의 광학적으로 투명한 자외선 경화 아크릴 재료는 가스가 제거되어 호스(50)를 통해 가요성 몰드(44)의 패턴화된 표면(47)에 제공된다. 바람직하게도, 한 라인의 자외선 재료는 몰드(44)의 한 에지를 따라 형성되고 패턴화된 표면(47)에 제공된다. 바람직하게도, 한 라인의 자외선 재료는 몰드(44)의 한 에지를 따라 형성되고 패턴화된 표면(47)에 불균일하게 퍼져 프레넬 렌즈 패턴 압박을 제공하여 미경화된 코팅부(52)를 형성한다. 그 다음, 몰드 프레임(46)은 호 A-A로 회전하여 가요성 몰드가 박판(2)의 제2주표면(22)상의 돌출면에 인접하여 자외선 재료의 미경화된 코팅부(52)와 함께 반전된다. 롤러(54)는 가요성 몰드를 균일하게 평탄화하고 박판(2)의 제2주표면 상에 코팅부(52)를 평탄화한다. 다음, 코팅부(52)는 자신을 투명 지지면(40) 아래에 위치된 광원(56)으로부터 자외선 광 형태의 화학선 방사에 노출시킴으로써 경화된다. 자외선광은 자외선 코팅부(52)의 가열을 피하고 이로써 프레넬 렌즈의 결점을 유발하는 거품 형성을 방지하기 위해 펄스를 이용하는 것이 좋다. 코팅부를 경화함에 따라, 코팅부는 제1박판부재(2)의 제2주표면(22)의 방사면 상에 직접 프레넬 렌즈(24)를 형성한다. 프레넬 렌즈(24)가 제2주표면(22)에 일체 성형되고 렌즈(24)를 상기 주표면(22)에 확실하게 점착하기 위해 요구되는 어떤 프라이머나 점착물도 필요 없기 때문에, 본 발명에 따르면 제작된 투영 스크린에 부가적인 감광층(light attenuating layer)이 필요없게 되고, 투과된 광의 밝기의 감소되 없게 된다. 또한, 프레넬 렌즈(24)가 열적경화 보다는 자외선 경화에 의해 형성되기 때문에, 최종 렌즈의 왜곡, 수축, 변색 또는 탄성복원력 이완이 없게 된다. 이로써 비디오 소오스(7)로부터 광을 투과할 시에 보다 큰 정확도를 제공해준다. 코팅부(52)가 경화된 후에, 가요성 몰드는 제2박판 부재(2)로부터 벗겨져서 프레넬 렌즈(24)를 왜곡함이 없이 몰드를 균일하게 제거할 수 있다. 최종적으로, 박판 부재(2)는 장치(42)의 지지면(40)으로부터 제거된다. 제1박판 부재(2)와 제2박판 부재(3)는 제2도에 도시된 바와 같이 이격 관계로 조립되어 배면 투영 스크린(1)을 형성한다.

특정 자외선 경화 재료들이 본문에 기술되었지만 이들 이외의 자외선 경화성 중합체, 이합체 밀 시아노 아크릴산염 재료들도 사용가능하다.

Claims

광이 순차적으로 투과되는 제1주표면과 제2주표면을 각각 갖는 최소한 두개의 단단한 제1 및 제2박판부재를 포함하는데, 상기 제1박판부재는 자신의 제2주표면에 형성된 프레넬 렌즈를 포함하고 상기 제2박판부재는 자신의 제1 및 제2주표면에 렌티큘러렌즈 어레이를 포함하는, 이미지 디스플레이 장치의 배면 투영 스크린에 있어서, 상기 프레넬 렌즈(24)는 UV 경화성 재료로 형성되고, 상기 제1박판부재(2)의 상기 제2주표면(22)과 일체로된 것을 특징으로 하는 배면 투영 스크린.
제1항에 있어서, 상기 제1박판부재(2)의 제1주표면(21)은 렌티큘러 렌즈 어레이(23) 형태이며, 이 어레이의 배열 방향은 상기 제2박판부재(3)상의 렌티큘러 렌즈 어레이(33,35)의 배열 방향과 직각인 것을 특징으로 하는 배면 투영 스크린.