(57)【要約】【課題】  広い視野角を有するスクリーン及びこれを備えるプロジェクションＴＶを提供する。【解決手段】入射光を近平行光に形成するフレネルレンズシートと、光を水平方向に発散させる垂直方向の円柱レンズが水平方向に並列され、円柱レンズの接続部に垂直方向のブラックストライプが水平方向に並列付着されたレンチキュラーレンズシートと、光を垂直方向に発散させる水平方向の円柱レンズが垂直方向に並列され、前記円柱レンズの接続部に水平方向のブラックストライプが垂直方向に並列付着された光拡散フィルムとを備えるスクリーンである。特に、垂直視野角を拡大し、かつコントラスト比を向上させて高解像度の映像を提供しうる。【選択図】      図３  
2004240429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を近平行光に形成する第１レンズと、
光を水平方向に発散させる垂直方向の円柱レンズが水平方向に並列され、前記円柱レンズの接続部に垂直方向のブラックストライプが水平方向に並列付着された第２レンズと、
光を垂直方向に発散させる水平方向の円柱レンズが垂直方向に並列され、前記円柱レンズの接続部に水平方向のブラックストライプが垂直方向に並列付着された光拡散フィルムとを含むことを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
前記光拡散フィルムの円柱レンズは、半円筒形の球面入射面と平面出射面とを有することを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項３】
前記光拡散フィルムの円柱レンズは、半円筒形の非球面入射面と平面出射面とを有することを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項４】
前記光拡散フィルムは、ＰＥＴまたはＰＣで形成されることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項５】
前記第２レンズの円柱レンズは、円筒形球面であることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項６】
前記第２レンズの円柱レンズは、円筒形非球面であることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項７】
前記第２レンズの円柱レンズは、相異なる曲率を有する半円筒形球面入射面と半円筒形球面出射面とを有することを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項８】
前記第２レンズの円柱レンズは、相異なる曲率を有する半円筒形球面入射面と半円筒形非球面出射面とを有することを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項９】
前記第２レンズの円柱レンズは、相異なる曲率を有する半円筒形非球面入射面と半円筒形球面出射面とを有することを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項１０】
前記第２レンズの円柱レンズは、相異なる曲率を有する半円筒形非球面入射面と半円筒形非球面出射面とを有することを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項１１】
前記第２レンズには、光拡散剤がさらに含まれることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項１２】
前記第２レンズの前方光路上に前記スクリーンを保護する保護フィルターをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項１３】
前記保護フィルターには、反射防止コーティングが形成されたことを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項１４】
前記保護フィルターは、前記光拡散フィルムにラミネートされることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項１５】
前記光拡散フィルムは、前記第１レンズ及び前記第２レンズ間に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項１６】
前記第２レンズは、前記第１レンズ及び前記光拡散フィルム間に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項１７】
光を生成する照明光学系と、
前記照明光学系から出射された光を印加された映像信号によって変調して画像を形成する画像光学系と、
前記画像をスクリーンに投射する投射光学系と、
前記投射光学系から投射された光による画像よりなる映像が現れるスクリーンと、を備え、前記スクリーンは、
入射光を近平行光に形成する第１レンズと、
光を水平方向に発散させる垂直方向の円柱レンズが水平方向に並列され、前記円柱レンズの接続部に垂直方向のブラックストライプが水平方向に並列付着された第２レンズと、
光を垂直方向に発散させる水平方向の円柱レンズが垂直方向に並列され、前記円柱レンズの接続部に水平方向のブラックストライプが垂直方向に並列付着された光拡散フィルムとを含むことを特徴とするプロジェクションＴＶ。
【請求項１８】
前記光拡散フィルムは、前記第１レンズ及び前記第２レンズ間に位置することを特徴とする請求項１７に記載のプロジェクションＴＶ。
【請求項１９】
前記第２レンズは、前記第１レンズ及び前記光拡散フィルム間に位置することを特徴とする請求項１７に記載のプロジェクションＴＶ。
【請求項２０】
前記第１レンズは、フレネルレンズシートを含み、前記第２レンズは、レンチキュラーレンズシートを含むことを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスクリーン及びこれを備えるプロジェクションＴＶに係り、さらに詳細には広い視野角を有するスクリーン及びこれを備えるプロジェクションＴＶに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイ装置は、次第に大画面化、高画質化されており、視聴者の位置、すなわち視野角に関係なく高画質の映像を伝達しようとする研究が進んでいる。
【０００３】
図１は、従来のプロジェクションＴＶのスクリーンを簡略に示す分離斜視図である。図１を参照すれば、従来のプロジェクションスクリーンには、映像源から発散されて入射する光を平行光に集束させるフレネルレンズシート１１と、フレネルレンズシート１１の前方に位置し、光を水平方向に発散させるように水平方向に並列された垂直方向の円柱レンズよりなるレンチキュラーレンズシート１３と、レンチキュラーレンズシート１３を通過した光を透過させ、レンチキュラーレンズシート１３を保護する保護フィルター１５とが設けられる。ここで、水平レンチキュラーレンズ１３の出射面側にある単位円柱レンズ１２間接続部に形成された突出部にはブラックストライプ１４が位置して突出部から発散する光を吸収し、外部から入射する光を遮断することによってコントラスト比を高める。
【０００４】
しかし、従来のプロジェクションスクリーンは、水平方向での視野角を拡大しうるが、垂直方向の視野角は比較的小さく形成される。
【０００５】
図２は、図１に示された従来のプロジェクションスクリーンを使用して最終出射される光の光度を観察者の視野角によって示すグラフである。ここで、ｆ０は、レンチキュラーレンズシートを使用する前の水平方向の角度による光度分布を示し、ｆ１は、レンチキュラーレンズシートを使用する場合に水平方向の角度による光度分布を示し、ｆ２は、垂直方向の角度による光度分布を示す。図２を参照すれば、最高強度の半分程度の光度値を有する視野角は、ｆ０であらわれる標準視野角θ０に比べて、ｆ２の水平方向視野角θＨが大きく、ｆ３の垂直方向視野角θＶが小さな分布を有する。
【０００６】
従来技術では、垂直視野角を拡大するためにレンチキュラーレンズシートに光拡散剤を投入するか、または特許文献１に開示された後面投射スクリーンのように垂直方向に水平方向の円柱レンズを並んで整列させてなる垂直レンチキュラーレンズシートを利用している。
【０００７】
しかし、光拡散剤を使用する方法は、多量の光拡散剤を含有させて散乱が増加するにつれて光量損失が多い短所がある。垂直レンチキュラーレンズシートを利用する方法は、垂直視野角を多少拡散させうるが、光が２枚のレンチキュラーレンズシートを通過しつつ反射または散乱による損失が増加して輝度及びコントラスト比がさらに悪化する恐れがある。また、従来の垂直レンチキュラーレンズシートを形成する方法では、フレネルレンズシート面に形成させるか、または別途の垂直レンチキュラーレンズシートを形成させる方法を使用する。
【特許文献１】韓国公開特許第２０００−１５２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記問題点を改善するためのものであって、垂直方向の視野角を確保すると同時に高コントラスト比を実現できるスクリーン及びこれを採用するプロジェクションＴＶを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を達成するために本発明は、入射光を近平行光に形成する第１レンズと、光を水平方向に発散させる垂直方向の円柱レンズが水平方向に並列され、前記円柱レンズの接続部に垂直方向のブラックストライプが水平方向に並列付着された第２レンズと、光を垂直方向に発散させる水平方向の円柱レンズが垂直方向に並列され、前記円柱レンズの接続部に水平方向のブラックストライプが垂直方向に並列付着された光拡散フィルムとを含むことを特徴とするスクリーンを提供する。
【００１０】
前記第１レンズは、フレネルレンズシートを含み、前記第２レンズは、レンチキュラーレンズシートを含む。
【００１１】
前記レンチキュラーレンズシートには、光拡散剤がさらに含まれることが望ましい。
【００１２】
前記光拡散フィルムの円柱レンズは、半円筒形の球面または非球面入射面と平面出射面とを有する。
【００１３】
前記光拡散フィルムは、光透過率の高いフィルム、例えば、ＰＥＴまたはＰＣで形成されうる。
【００１４】
前記レンチキュラーレンズシートの円柱レンズは、円筒形球面または非球面であり、相異なる曲率を有する半円筒形球面または非球面入射面と半円筒形球面または非球面出射面とを有しうる。
【００１５】
前記レンチキュラーレンズシートの前方光路上に前記スクリーンを保護する保護フィルターをさらに備えうるが、前記保護フィルターには反射防止コーティングが形成されることが望ましい。前記保護フィルターは前記光拡散フィルムにラミネートされることが望ましい。
【００１６】
前記課題を達成するために本発明は、光を生成する照明光学系と、前記照明光学系から出射された光を印加された映像信号によって変調して画像を形成する画像光学系と、前記画像をスクリーンに投射する投射光学系と、前記投射光学系から投射された光による画像よりなる映像が現われるスクリーンと、を備え、前記スクリーンは、入射光を近平行光に形成する第１レンズと、光を水平方向に発散させる垂直方向の円柱レンズが水平方向に並列され、前記円柱レンズの接続部に垂直方向のブラックストライプが水平方向に並列付着された第２レンズと、光を垂直方向に発散させる水平方向の円柱レンズが垂直方向に並列され、前記円柱レンズの接続部に水平方向のブラックストライプが垂直方向に並列付着された光拡散フィルムとを含むことを特徴とするプロジェクションＴＶを提供する。
【００１７】
前記第１レンズは、フレネルレンズシートを含み、前記第２レンズは、レンチキュラーレンズシートを含む。
【００１８】
前記レンチキュラーレンズシートには光拡散剤がさらに含まれることが望ましい。
【００１９】
本発明で提案する前記プロジェクションＴＶで、前記光拡散フィルムの円柱レンズは、半円筒形の球面または非球面入射面と平面出射面とを有する。
【００２０】
前記光拡散フィルムは、光透過率の高いフィルム、例えば、ＰＥＴまたはＰＣで形成されうる。
【００２１】
前記レンチキュラーレンズシートの円柱レンズは、円筒形球面または非球面であり、相異なる曲率を有する半円筒形球面または非球面入射面と半円筒形球面または非球面出射面とを有しうる。
【００２２】
前記レンチキュラーレンズシートの前方光路上に前記スクリーンを保護する保護フィルターをさらに備えるが、前記保護フィルターには反射防止コーティングが形成されることが望ましい。前記保護フィルターは、前記光拡散フィルムにラミネートされることが望ましい。
【００２３】
本発明は、左右方向の円柱レンズが上下に並んで並列され、円柱レンズ間接続部にブラックストライプを並列付着させた光拡散フィルムをフレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシート間またはレンチキュラーレンズシートと保護フィルター間に備えて垂直視野角を確保し、かつ高コントラスト比を実現する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のスクリーンは、垂直及び水平視野角が広く、かつコントラスト比も高いスクリーンを提供して高性能、高画質のプロジェクションＴＶを具現しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施例によるスクリーン及びこれを備えるプロジェクション投射光学系について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図３及び図４は、本発明の第１及び第２実施例によるスクリーンを簡略に示す分解斜視図である。
【００２７】
図３を参照するに、本発明の第１実施例によるスクリーンは、映像源（図示せず）から入射する光を集束して近平行光に出射する第１レンズ３１と、第１レンズ３１から入射する光を左右方向、すなわち水平方向に発散させて水平視野角を大きくする第２レンズ３３と、第２レンズ３３から入射する光を上下方向、すなわち垂直方向に発散させて垂直視野角を大きくする光拡散フィルム３５と、光拡散フィルム３５に前方の光路上に位置してスクリーン全体を保護する保護フィルター３７とを備える。例えば、前記第１レンズは、フレネルレンズ３１を含み、前記第２レンズは、レンチキュラーレンズシート３３を含む。
【００２８】
フレネルレンズシート３１は、ＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）原板に紫外線硬化性樹脂でフレネル酸を形成することによって製造することが望ましい。フレネル酸は、一定ピッチに形成されつつ、多焦点を形成させて視聴距離を制御する。
【００２９】
フレネルレンズシート３１の前方の光路上には、レンチキュラーレンズシート３３が位置する。レンチキュラーレンズシート３３の入射面には垂直方向（ｙ軸方向）に配置された円筒形円柱レンズ３３ａが幾つか設けられて水平方向（ｘ軸方向）に並列されることによってフレネルレンズシート３１から入射する近平行光を水平方向に発散させて水平視野角を拡大すると同時にカラーシフトを減少させる。ここで、円柱レンズ３３ａの入射面の曲率と出射面の曲率とは相異なって形成されうる。
【００３０】
レンチキュラーレンズシート３３の出射面には、円柱レンズ３３ａ間接続部に突出部が水平方向に配列され、突出部の前面にブラックストライプ３３ｂが形成されて外部光を遮断し、レンチキュラーレンズシート３３内で散乱されて出射する光の一部を吸収する。ここで、ブラックストライプ３３ｂは、全面積に対して一定比率を有するように形成されることによって、輝度とコントラストとを適正に調節できる。また、レンチキュラーレンズシート３３には光拡散剤がさらに含まれてフレネルレンズシート３１から入射する光の散乱をさらに大きくすることが望ましい。
【００３１】
レンチキュラーレンズシート３３の前方の光路上には、本発明で提案する光拡散フィルム３５を設けてレンチキュラーレンズシート３３から出射する光を垂直方向に発散させて垂直方向の視野角を拡大する。光拡散フィルム３５は、元フィルムに一定した曲率を有する球面または非球面の半円筒形円柱レンズ３５ａをレンチキュラーレンズシート３３をなす単位円柱レンズ３３ａの整列方向と直交するように垂直方向に並列させる。光拡散フィルム３５の出射面には外光によるコントラスト低下を防止するためにブラックストライプ３５ｂを形成するが、また、光拡散フィルム３５の円柱レンズ３５ａのピッチは、フレネルレンズ３１とモアレ干渉が発生しないようにピッチを調節することが望ましい。
【００３２】
このようなブラックストライプ３５ｂは、インクを印刷する方法で製造しうるが、フォトリソグラフィ工程を利用して形成することがさらに望ましい。すなわち、光拡散フィルム３５の出射面にＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＣ（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）または透過率の高いフィルムを付着した後、その上面にフォトレジストを蒸着する。入射面を通じて水平方向に発散される光が入射すれば、円柱レンズ３５ａによって光が屈折されて進む。フォトレジストは、この光によって背面露光されることによって露光された部分と露光されていない部分とに区分され、現像液を利用して露光された部分を除去すれば、図示されたように露光されていない部分にだけフィルムが残留する。この部分にインクを吸収させてブラックストライプに形成させる。ブラックストライプ３５ｂの面積と位置とは、フレネルレンズ及びレンチキュラーレンズシートの特性によって変わるが、フォトリソグラフィ工程を利用すれば、ブラックストライプ３５ｂの面積を光学的特性に合せて自由に調節しうる。
【００３３】
光拡散フィルム３５と隣接して視聴者が位置する側でスクリーンを保護しつつ静電気防止コーティングと外部スクラッチを防止しうるコーティングとが形成されたスクリーン保護フィルター３７をさらに設けることが望ましい。ここで、保護フィルター３７には無反射のための多層コーティングまたは散乱反射が発生する反グレアコーティングのような反射防止コーティングがさらに形成されることが望ましい。
【００３４】
スクリーン製造工程上、光拡散フィルム３５と保護フィルター３７とをラミネートして形成しうる。ラミネーション工程は、接着剤を利用して行えるが、この工程が常に必要なことではない。ラミネーション工程の長所は、光拡散フィルム３５の屈曲、変形が発生しない剛性を提供でき、光拡散フィルム３５に微細なシワが生じることを防止しうるので、画面の質を向上させうるということである。
【００３５】
図４は、本発明の第２実施例によるスクリーンを簡略に示す分離斜視図である。図３に示されたものとは異なり、光拡散フィルム４５がフレネルレンズシート４１とレンチキュラーレンズシート４３間に位置する。
【００３６】
フレネルレンズシート４１、光拡散フィルム４５、レンチキュラーレンズシート４３及び、保護フィルム４７の構造及び機能についての説明は、前記図３について前述したようである。但し、このような光学的配置では光拡散フィルム４５に光拡散剤がさらに添加されることによって光拡散フィルム４５を出射する光の散乱と発散とを増幅させうる。
【００３７】
ここで、光拡散フィルム４５及びレンチキュラーレンズシート４３の構造は、これに限定されず、光拡散フィルム４５及びレンチキュラーレンズシート４３の形態は、相互代替されうるという点に留意しなければならない。光拡散フィルム４５は、レンチキュラーレンズシート４３の一部領域にだけ形成されるか、または円形多角形のブラックストライプを形成するなど多様な形態に形成されうる。
【００３８】
図５Ａ及び図５Ｂは、各々図３に示された本発明の第１実施例によるスクリーンの平面図と側面図とを簡略に示す図である。
【００３９】
図５Ａを参照するに、フレネルレンズシート３１を通過した光は、屈折されて近平行光に形成される。レンチキュラーレンズシート３３に入射した光は、円柱レンズの入射面３３ａｉを通過しつつ屈折され、再び円柱レンズの出射面３３ａｏを出射しつつ水平方向に発散する。スクリーンを上方視、光の進行に対して光拡散フィルム３５を通過する光は直進するように見え、保護フィルター１７では屈折なしに進行し続けて視聴者に到達する。
【００４０】
図５Ｂを参照すれば、スクリーンを側面視、光の進行に対してレンチキュラーレンズシート３３を通過する光は直進するように見える。フレネルレンズシート３１を出射した光は、レンチキュラーレンズシート３３を通過して光拡散フィルム３５に入射する。光拡散フィルム３５の円柱レンズの入射面３５ａｉで光は屈折され、出射面３５ａｏを通過する光は、図示されたように垂直方向に発散して保護フィルター３７を通過する。
【００４１】
図６は、本発明の実施例によるプロジェクションＴＶを簡略に示す構成図である。図６を参照するに、本発明の実施例によるプロジェクションＴＶ１００は、ハウジング１０７の前面に設置されたスクリーン３０と、ハウジング１０７の内部に設けられた光源を含む照明光学系１０１と、照明光学系１０１から放出された光を印加される映像信号によって変調する画像光学系１０３と、画像光学系１０３から放出された光をスクリーン３０に投射するために拡大する投射光学系１０５と、投射光学系１０５から出射される光の経路を変換させてスクリーン３０に進むように光を反射させるミラー１０７とを備える。ミラー１０７は、光路を変換させることによってプロジェクションＴＶのサイズを小型化しうる。
【００４２】
本発明の実施例によるプロジェクションＴＶ１００は、スクリーン３０として図３Ａまたは図３Ｂに示された本発明の第１及び第２実施例によるスクリーンを採用することを特徴とする。
【００４３】
図７は、従来技術によるスクリーンを採用したプロジェクションＴＶで垂直視野角の角度による輝度分布ｆ１と、本発明の第１実施例によるスクリーンを採用したプロジェクションＴＶで垂直角度による規準化された輝度分布ｆ２とを示すグラフである。ここで、プロジェクションＴＶには単色ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）が映像源として採用され、レッドＰＭＭＡ原板上に紫外線硬化方法で加工され、０.０６８ｍｍ程度のピッチを有するグリーン及びブルー光レンズが配列されたフレネルレンズシート、ＰＭＭＡを圧出加工して０.５２ｍｍ程度のピッチを有するように形成し、４５％程度の面積比率を有するブラックストライプが形成されたレンチキュラーレンズシート、ＰＥＴ元フィルム上に０.１５５ｍｍ程度のピッチを有する円柱レンズが配列され、６０％程度のブラックストライプ比率を有する光拡散フィルム、及び反グレア型のコーティングが形成された保護フィルターが備わる。
【００４４】
図７を参照するに、ｆ１は、角度が大きくなるほど輝度減少が顕著であり、特に６°以上になれば、輝度が５０％（ｃｄ／ｍ２）以下に急減する。一方、ｆ２を参照すれば、垂直視野角の角度の変化に関係なく輝度分布がほぼ一定に現れることが分かる。すなわち、本発明によるスクリーンを採用したプロジェクションＴＶでは、広い視野角領域で均一した光拡散分布を表すことが分かる。
【００４５】
前記説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それらは発明の範囲を限定するものではなく、望ましい実施例の例示として解釈されなければならない。
【００４６】
例えば、当業者なら、本発明の技術的思想によって垂直視野角を拡大させる光拡散フィルムを多様に形成させうる。したがって、本発明の範囲は説明された実施例によって決定されず、特許請求の範囲に記載された技術的思想によって決定されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、視聴者の位置に関係なくスクリーン垂直及び水平視野角が広く、かつ高画質の映像を提供しうるスクリーン及びこれを採用した高性能、高画質のプロジェクションＴＶに適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】従来のスクリーンを簡略に示す分離斜視図である。
【図２】従来のスクリーンで視野角の角度による光度分布を示すグラフである。
【図３】本発明の第１実施例によるスクリーンの分離斜視図である。
【図４】本発明の第２実施例によるスクリーンの分離斜視図である。
【図５Ａ】本発明の第１実施例によるスクリーンの平面図である。
【図５Ｂ】本発明の第１実施例によるスクリーンの側面図である。
【図６】本発明の実施例によるプロジェクションＴＶを簡略に示す構成図である。
【図７】本発明の実施例による垂直視野角の角度による輝度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
３０  クリーン
３１  第１レンズ
３３  第２レンズ
３３ａ，３５ａ  円柱レンズ
３３ｂ，３５ｂ  ブラックストライプ
３５  光拡散フィルム
３７  保護フィルター
【図１】
2004240429.tif 000003
【図２】
2004240429.tif 000004
【図３】
2004240429.tif 000005
【図４】
2004240429.tif 000006
【図５Ａ】
2004240429.tif 000007
【図５Ｂ】
2004240429.tif 000008
【図６】
2004240429.tif 000009
【図７】
2004240429.tif 000010