JP2002517800A

JP2002517800A - 背面投射システム

Info

Publication number: JP2002517800A
Application number: JP2000553865A
Authority: JP
Inventors: チョウ，シン−シン; エー．トーマス，パトリック; エム．ブレナー，コリーン; シー．チャン，ジェフリー; エス．モシュレフザデ，ロバート
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1999-05-24
Publication date: 2002-06-18
Also published as: US6163402A; KR20010052719A; US6515798B1; CN1305607A; EP1084450A1; WO1999064928A1; AU4095699A

Abstract

(57)【要約】拡散体と偏光子とを含む背面投射スクリーンが記載される。拡散体は、バインダ内に分散した粒子を有する。粒子とバインダとは、異なる屈折率を有し、拡散体が当初偏光状態の光を円錐角度に拡散しながら光の当初偏光状態を実質的に保存するように、選択される。拡散体は、拡散体に側方向に散乱される光の一部を実質的に偏光解消もする。偏光子は、拡散体を通って透過された光を受け取るように配置される。偏光子は、当初偏光状態の光を透過しながら、異なる偏光状態を有する側方向散乱光の一部を吸収する。スクリーンアセンブリ全体の解像度は、スクリーンアセンブリの他の特性を改良しながら、より高く作ることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】背景本発明は、透過型スクリーンに関し、特に、背面投射システムに使用するのに
適切な透過型スクリーンに関する。

【０００２】背面投射スクリーンは一般に、スクリーンの背面に投射された画像を視覚空間
に透過するように設計される。投射システムの視覚空間は、比較的大きくてもよ
く（たとえば、背面投射テレビ）、または比較的小さくてもよい（たとえば、背
面投射データモニタ）。背面投射スクリーンの性能は、スクリーンの様々な特性
に関して記載することができる。スクリーンの性能を記載するのに使用される典
型的なスクリーン特性として、ゲイン、視角（観察角）、解像度、コントラスト
、色およびスペックル（斑点模様）等の望ましくないアーチファクトの存在など
が挙げられる。高解像度、高コントラストおよび大ゲインを有する背面投射スク
リーンを有することが一般に望ましい。スクリーンが光を大きな視覚空間に広げ
ることも望ましい。残念ながら、下記により詳しく記載されるように、１つのス
クリーン特性が改良されると、１つ以上の他のスクリーン特性が劣化することが
多い。たとえば、同一のスクリーン構造物を使用してスクリーンのゲインを増加
するためには、スクリーンを容易に見ることができる視角を減少しなければなら
ない。結果として、特定の背面投射ディスプレイ用途のため、全体的に受容可能
な性能を有するスクリーンを製造するために、スクリーン特性および性能に一定
の妥協がなされる。

【０００３】高解像度を必要とする背面投射ディスプレイ用途は、より顕著になる。たとえ
ば、高鮮明度およびデジタルテレビフォーマットは、比較的高い解像度必要条件
を有する。結果として、そのような背面投射テレビに使用されるスクリーンは、
より高い解像度の画像を分解することができなければならない。背面投射デスク
トップデータモニタも高解像度要求条件を有する。より高い解像度に適合するよ
うに典型的な背面投射スクリーンを修正するときに、上述の妥協が、スクリーン
の他の性能特性を劣化する傾向がある。したがって、スクリーンが使用される背
面投射ディスプレイ用途に必要な最小性能基準に合致しながら、性能全体を改良
したスクリーンが必要である。

【０００４】概要一般に、本発明は、背面投射スクリーンに関する。１つの特定の実施態様にお
いて、スクリーンアセンブリは、拡散体と偏光子とを含む。拡散体は、バインダ
内に分散した粒子を有する。粒子とバインダとは、異なる屈折率を有し、拡散体
が当初偏光状態の光を円錐の角度に広げながら、光の当初偏光状態を実質的に保
存するように、選択される。拡散体は、拡散体に側方向に散乱する光の一部から
実質的に偏光を取り除きもする。偏光子は、拡散体を通って透過した光を受け取
るように配置される。偏光子は、異なる偏光状態を有する側方向散乱光の一部を
吸収しながら当初偏光状態の光を透過する。

【０００５】本発明の別の実施態様において、拡散体を出る拡散光の変調の深さが偏光子を
通って透過した後の拡散光の変調の深さよりも少ないように、拡散体と偏光子と
がスクリーンアセンブリ内で組み合わされる。そのような実施態様において、ス
クリーンアセンブリ全体の解像度は、スクリーンアセンブリの他の特性も改良し
ながら、より高く作ることもできる。

【０００６】別の実施態様において、全体的に高性能なスクリーン特性を有し、拡散体と偏
光子とを含むスクリーンアセンブリを作ることができる。そのようなスクリーン
は、少なくとも約０．５のゲインを有し、シンチレーションをわずかに呈するか
またはシンチレーションをまったく呈さず、少なくとも５０度の視角を有し、少
なくとも約０．８０の変調の深さを有する。

【０００７】さらに別の実施態様において、スクリーンアセンブリは、バインダ内に分散さ
れた粒子を有する拡散体と、拡散体にラミネートされた偏光子と、スクリーンア
センブリの観察者の側で偏光子にラミネートされたガラスシートと、ガラスシー
トの外側に反射防止コーティングとを含む。スクリーンアセンブリは、少なくと
も約６５度の視角と、少なくとも約０．６５のピークゲインと、少なくとも約０
．９０の変調の深さとを有してもよい。スクリーンアセンブリは、せいぜいわず
かに観察可能であるシンチレーションのみをさらに有してもよい。

【０００８】改良された投射システムは、本発明のさらに別の実施態様において提供される
。投射システムは、ピクセルから構成される偏光された画像を生成するのに使用
されるプロジェクタを含む。バルク拡散要素が、投射された画像を受け取りこれ
を所与の視角に拡散するために配置される。異なるピクセルに対応する位置で拡
散体を出るように、拡散体によって側方向に散乱される投射されたピクセルに対
応する光の偏光状態を維持するよりも大きい程度に、投射されたピクセルに対応
する位置で光が拡散体を透過するときに、拡散要素は、画像の投射されたピクセ
ルに対応する光の偏光状態を維持する。システムはまた、光路内の拡散体に従う
吸収偏光子を含む。偏光子は、投射されたピクセルに対応する位置で拡散体を透
過する投射されたピクセルに対応する光を通るように、配向される。

【０００９】上記の本発明の概要は、本発明の各例示された実施態様またはすべての実施を
記載することは意図されていない。下記の図面および詳細な説明が、これらの実
施態様をより詳しく説明する。

【００１０】詳細な説明本発明は、一般に多数のスクリーンアセンブリに適用可能であり、特に、背面
投射システムに使用されるスクリーンアセンブリに適切である。そのようなスク
リーンアセンブリの特定の実施例は下記に提供されて本発明の様々な態様の説明
を容易にするが、本発明は実施例の特定のものに限定されることを意図しない。

【００１１】図１を参照して、本発明の１つの特定の実施態様による背面投射スクリーン１
００が記載される。背面投射スクリーン１００は、拡散要素１０１と吸収偏光子
要素１０３とを含む。下記により詳しく記載されるように、拡散要素１０１は、
プロジェクタ１０５から投射されスクリーン１００の背面に入射する偏光画像の
光を、スクリーンの観察者の側の所望の視角１０７へ広げる。視角は、所望の用
途によって対称的でも非対称でもよい。吸収偏光要素１０３は、下記に詳しく説
明されるように、多くの機能を果たす。吸収偏光子要素１０３の１つの機能は、
スクリーン１００が周囲光１０９の存在下で使用されるときにスクリーン１００
のコントラストを改良することである。コントラストは、スクリーンの観察者の
側に入射する周囲光（偏光されていない）の一部を吸収することによって改良さ
れるが、これは、そうでなければスクリーンによって反射され、画像コントラス
トを低下することになる。偏光子要素１０３の通過方向は、投射された画像が偏
光子要素１０３によって吸収されるのを最小にするために、投射された画像の偏
光方向に整合される。認識されるように、スクリーンアセンブリ１００を通って
透過された画像を大幅に吸収せず、周囲光のおよそ半分を吸収することが、周囲
光の存在下で測定したときにスクリーンのコントラストを高める。

【００１２】以下に検討されるように、偏光要素１０３によって吸収された画像光の量は、
一部はスクリーンの偏光保存能力による。したがって、拡散要素１０１によって
拡散されこれを通って透過されるときに画像光を大幅に偏光解消しない拡散要素
１０１を使用することが一般に好ましい。１つの実施態様において、バインダ内
に分散された粒子から構成される偏光保存バルク拡散体を使用する。使用される
粒子の型、および、粒子がバインダ内に分散される方法は、各々、拡散体の偏光
保存特性に影響を及ぼす。良好な偏光保存を達成するために、粒子は球形であり
、拡散体は薄く、バインダ内の粒子荷重は低いことが一般に望ましい。拡散体厚
さおよび粒子荷重も、拡散体のゲインおよび視角に影響を与え、そのような影響
は拡散体を設計するときに考慮に入れなければならない。

【００１３】以下にさらに記載されるように、スクリーンの特性全体を改良することができ
る方法で、拡散要素１０１および吸収偏光要素１０３は、一緒に組み合わせられ
ることが有利である。本発明の１つの実施態様によると、拡散要素１０１は選択
的に一定の光を偏光解消するように選ばれることが認識される。選択的に偏光解
消される光が、そうでなければ画像を劣化する光である場合に（たとえば、隣接
するピクセルから側方向に散乱されるため）、スクリーンアセンブリ１００の観
察者の側に到達するそのような光の量は、偏光要素１０３による実質的な吸収の
ため大幅に減少する。さらに、下記に詳しく記載されるように、スクリーンアセ
ンブリを通って透過された望ましくない光の選択的な偏光解消および吸収は、拘
束をゆるめるが、これは、そうでなければ、スクリーンにかけられて、望ましく
ない光による画像劣化を防ぐ。ゆるめられた拘束を使用して、スクリーンの他の
特性を改良することができる。

【００１４】本発明のスクリーンアセンブリは、偏光された画像源を使用する投射システム
に使用されるのに特に適切である。本発明の１つの実施態様によると、たとえば
、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）系プロジェクタを投射システムに使用して、本発
明に記載される型のスクリーンアセンブリに偏光された画像を投射することがで
きる。投射システムは、サイズが、比較的小型なデータモニタから大型スクリー
ンＴＶおよびビデオウォールまで変化してもよい。投射システムは、ヨーロッパ
特許出願第ＥＰ７８３１３３号、発明の名称「投射画像（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｎｇ
Ｉｍａｇｅｓ）」に記載された様々な投射システム等の屈曲画像投射に依存し
てもよく、この特許出願は、その内容を本願明細書に引用したものとする。下記
の記載から認識されるように、そのようなシステムは、本明細書に記載の様々な
スクリーンアセンブリの使用によって特に利益がある。投射システムが、第ＥＰ
７８３１３３号に記載されているように偏光感知鏡を使用する場合、スクリーン
アセンブリに使用される吸収偏光子を加えることは、投射システムの性能をさら
に高める。スクリーンアセンブリの吸収偏光子は、たとえば、イメージャー（た
とえばＬＣＤ）、偏光感知ビームスプリッターおよび鏡、リターダー等を含む投
射システムの他の部品のクリーンアップ偏光子としても作用することができる。

【００１５】より良好な性能特性を有するスクリーンアセンブリを作ることができる方法で
、拡散要素および吸収偏光子要素がどのように組み合わせることができるかをさ
らに理解するのを容易にするために、様々なスクリーン特性のより詳しい記載が
下記に提供される。１つの重要なスクリーン特性がゲインである。スクリーンの
ゲインは、視角の関数としてスクリーンの明度を表す。ゲインの較正は一般に、
理想的ランベルト反射器を使用して行われるが、理想的ランベルト標準のゲイン
は、すべての角度で１に設定される。スクリーン（またはスクリーン要素）のピ
ークゲインは、いくつかの角度で最高のゲインに対応する。たとえば、バルク拡
散体スクリーンのピークゲインは一般に、スクリーンの表面に直角の角度でスク
リーンを通って透過された光のために観察される。

【００１６】別の重要なスクリーン特性は視角である。本明細書で使用されるスクリーンの
視角は、スクリーンのゲインがピークゲインの半分に落ちる角度である。バルク
拡散を使用して所望の視角に光を広げるスクリーンにおいて、視角は一般に、透
過された画像の強度がスクリーン表面に直角に透過された光の強度の半分に落ち
る角度に対応する。

【００１７】スクリーン性能の別の尺度はコントラストである。コントラストは一般に、投
射された白画像の照度の、投射された黒画像の照度に対する比率である。そのよ
うであるため、数値的コントラスト数は、光源および画像形成オプチクスに依存
する。コントラスト比率は、スクリーン明度が上がると上がる傾向があり、投射
された黒画像はより黒くなる。１つの例において、コントラストはシステムの動
的範囲として表される。動的範囲は、周囲光がない場合のコントラスト比率の測
度である。投射ディスプレイが周囲光の存在下で使用されるときに、スクリーン
から反射される周囲光もある。反射した光は一般に、正反射部分と拡散部分との
両方を有する。反射は、スクリーンのコントラストを減少する傾向がある。した
がって、スクリーンが周囲光の存在下で使用される場合、コントラスト比率も、
周囲光を吸収するスクリーンの能力に依存する。スクリーンによる拡散反射が、
スクリーンのコントラストの低下により寄与する傾向があるため、スクリーンか
ら拡散反射の量を減少することが特に望ましい。拡散レフレクタンスの量は、ス
クリーン性能の別の有用な尺度を提供する。

【００１８】スクリーンの別の特性は、色を維持し、局所的な色変化またはシフトの導入を
防止するかまたは最小にする能力である。一定のスクリーンにおいて、色は、ス
クリーン上の異なる色ピクセル様スポットの無作為なパターンとして観察される
ことが可能である。そのような色アーチファクトは一般に波長依存散乱から生じ
、そこで波長は異なる方向に散乱するかまたは異なる効率で散乱する。波長の散
乱依存の結果として、異なる色が物理的に分離されて、投射スクリーンの見る側
で観察可能である。観察者がいずれの色分解を分析することができなくなるまで
スクリーンの厚さを増大することによって、バルク拡散体を使用してスクリーン
上の色アーチファクトを減少することができる。

【００１９】一定の背面投射スクリーンで観察される別のアーチファクトは、スペックルで
ある。スペックルは、目のわずかな動きで動くように見える無策に配向されたパ
ターンとして観察される。スペックルは、一般にコヒーレントインターフェアラ
ンスに関係し、より典型的には投射されたビームがほぼコヒーレントである高倍
率システムでスクリーンが使用されるときに観察される。照明ビームのコヒーレ
ンスを破壊すると、スペックルは減少する。たとえば、拡散の量および／または
拡散体の厚さを増加することによって、スペックルを減少するかまたは排除する
ことができる。下記により詳しく記載されるように、拡散体の厚さを増加して色
またはスペックルを減少するかまたは排除することは、スクリーン解像度および
ゲインを減少するという不利点を有する。

【００２０】スクリーン上の色およびスペックルのアーチファクトは、シンチレーションと
してひとまとめにして観察されることが多い。一般に、色およびスペックルは同
一の傾向に従う（たとえば、色の量が減少するとスペックルが減少する）。シン
チレーションを定量化する１つの方法は、ピクセルサイズのレベルで明度均一度
を測定することである。シンチレーションの結果として生じる非均一性は、標準
偏差として表すことができる。シンチレーションの存在は定性的にも表すことが
できる。目は効果的にシンチレーションを検出することができるため、定性評価
は重要である。下記の第Ｉ表は、シンチレーションを特徴づける従来の方法を表
す。

【００２１】

【表１】

【００２２】上記のように、背面投射ディスプレイ用途はますます高い解像度を備えたスク
リーンを必要とするため、背面投射スクリーンの解像度はより重要になっている
。スクリーンの解像度は一般に、スクリーンに投射された画像で識別されること
ができる最小詳細の測度として規定される。解像度を測定する１つの方法は、暗
い線と明るい線との一連のセットを累進的に小さくなるスペースに表すスクリー
ンに画像を投射して、解像することができる１ミリメートル当たりの線の限定数
を突きとめることによって達成される。この方法を使用して、スクリーンの解像
度は、異なる空間周波数で水平バーおよび／または垂直バーを解像する能力とし
て、定量化することができる。

【００２３】スクリーンの解像度は、図２Ａ、図２Ｂの方法でスクリーンの変調の深さ（Ｍ
Ｄ）を測定することによって定量化することができる。図２Ａに例示されるよう
に、変調の深さは、スクリーンを通って透過された明るい画像２０５と暗い画像
２０７とを繰り返すパターン２０１を調べることによって測定される。パターン
２０１は、バーに直交な線２０３に沿って走査される。走査は、走査線２０３に
沿った位置の関数として光の強度を測定する。そのような走査の結果は、図２Ｂ
に例示されるように、走査線２０３に沿った位置の関数として強度をプロット化
することによってグラフで表すことができる。

【００２４】走査された強度を使用して、相互特性コントラスト（ＩＣＣ）値を計算するこ
とができる。ＩＣＣは、下記関係による強度の比率である：ＩＣＣ＝Ｉ_max／Ｉ_min ただし、Ｉ_maxは走査の最大強度２１１であり、Ｉ_minは走査の最小強度２１３
である。

【００２５】スクリーンの変調の深さは、標準化された値を表す下記関係によるＩＣＣから
計算される：

【数１】認識されるように、いずれの測定された要素変調の深さは、０と１との間にあり
、１が完全解像度であり、０は解像することができない画像である。ＩＣＣが高
くなればなるほど変調の深さは高くなると、一般に理解される。スクリーンアセ
ンブリの変調の深さは、スクリーンの性能を決定し且つ異なるスクリーンおよび
スクリーン要素の相対性能を比較するために、特に有用な測度を提供する。

【００２６】本発明の１つの実施態様によると、スクリーンアセンブリの拡散要素は、バル
ク拡散体（すなわち、バルク媒体に分散された散乱粒子を含む拡散体）である。
バルク拡散を使用して、スクリーンの解像度を大幅に下げずに比較的広い視角を
有するスクリーンを得ることは、一般に困難である。スクリーンの視角を上げる
１つの方法は、拡散体を厚くすることである。上述のように、拡散体をより厚く
すると色およびスペックルも低下する。しかし、拡散体を厚く作ると、スクリー
ンを通って透過される光の大部分が、スクリーン内で側方向に散乱する。１つの
ピクセルが、別のピクセルに対応する位置で拡散体を出るように側方向に散乱す
ることができるように、ピクセルから作られた画像が拡散体を通って投射される
ときに、結果として解像度が低下する。この現象は、ブルーミングとも称される
。図２Ａに例示されたパターンにおいて、側方向に散乱した光が、パターン２０
７の暗い区域の領域内に散乱し、その区域の走査の最小強度を上げ、且つ明るい
区域の最大強度を下げる。したがって、側方向散乱光の結果として、バルク拡散
体のＩＣＣおよび変調の深さ（ＭＤ）が実質的に劣化する可能性がある。

【００２７】側方向散乱光に関連した解像度劣化の量を減少する１つのアプローチは、拡散
体のバルク媒体に吸収粒子を提供することである。これらの吸収粒子は、拡散体
内の側方向散乱光の経路長がより長いため、側方向散乱光を選択的に吸収する。
しかし、吸収粒子は、側方向に散乱しない光の一部も吸収する。これが、結果と
して、スクリーンの低いゲインおよび拡散透過になる。

【００２８】本発明の１つの特定の実施態様によると、入射偏光画像の偏光を実質的に保存
する拡散体を使用して、同時に実質的に側方向散乱光を偏光解消することができ
ることが発見された。そのような拡散体を吸収偏光子と組み合わせると、偏光子
が、偏光解消の結果として、側方向散乱光の大部分を吸収する。したがって、そ
のようなスクリーンアセンブリにおいて、拡散体は、スクリーンの他の特性を改
良するために、比較的多量の側方向散乱光を有することができる（たとえば、拡
散体は比較的厚く作ることができる）。拡散体自体が受け入れがたく低い変調の
深さを有することもある。スクリーンアセンブリの吸収偏光子を組み合わせると
、スクリーンアセンブリ全体は、依然として比較的高い変調の深さを有すること
ができる。

【００２９】拡散体内の側方向散乱における拘束をゆるめることによって（すなわち、拡散
体は比較的多量の側方向散乱を有することができる）、拡散体は他の特性を改良
するように設計することができる。さらに、スクリーンアセンブリは、側方向散
乱光の選択的な偏光解消および吸収により、拡散体内の側方向散乱によって典型
的に導入された解像度における損失を取り戻すことができるため、スクリーンの
他の特性が高められた高解像度スクリーンを作ることができる。側方向散乱にお
ける拘束をゆるめることは、スクリーンアセンブリ全体の変調の深さと拡散要素
自体の変調の深さとの間の差によって記載することができる。言い換えると、拡
散要素をそれ自体によって検査すると、これが組み込まれた完全なスクリーンア
センブリよりも低い変調の深さを有する。これは、偏光解消された光の吸収なし
では、側方向散乱光は可視であり、拡散体の解像度を低下するからである。

【００３０】本発明の１つの実施態様によるスクリーンアセンブリは、拡散要素と吸収偏光
子とを有するとして記載されることができ、この組み合わせは、拡散要素自体よ
りも高い変調の深さを有する。言い換えると、拡散要素を出る拡散された光の変
調の深さは、偏光子による透過後の拡散された光の変調の深さよりも少ない。拡
散要素とスクリーンアセンブリとの間の変調の深さの差は、用途によって変動す
る。この差は、変調の深さ全体がスクリーンの用途に適切な解像度を提供する限
り、比較的大きくてもよい。一般に、変調の深さの差が大きくなればなるほど、
スクリーンの他の特性を改良するのがより自由になる。拡散要素が側方向散乱光
を効果的に偏光解消するときに、高解像度全体を維持しながら、より大きな変調
の深さの差が一般に可能である。一定の場合に、変調の深さの差は、約０．０４
より大きくてもよい。場合によっては、変調の深さの差が約０．０５より大きな
スクリーンを作ることができる。変調の深さの差は、約０．１０から０．１５を
超える範囲まで大きくてもよい。そのような変調の深さの差は、少なくとも約０
．７０の全体的な変調の深さで得ることができる。一定の場合に、全体的な変調
の深さは、少なくとも約０．８０である。さらに別の実施態様において、全体的
な変調の深さは、約０．９０〜０．９９より高くてもよい。

【００３１】本発明の別の実施態様において、側方向散乱光の一定の量は、拡散体のバイン
ダに分散された吸収粒子によって吸収されてもよく、追加の部分が偏光子によっ
て偏光解消され吸収される。拡散体の吸収粒子がすべての偏光状態の光を吸収す
るときに、解像度をさらに高めながら、スクリーンアセンブリのコントラストを
高めるように作用することもできる。

【００３２】上記のように、拡散要素の側方向散乱における拘束をゆるめることによって、
拡散要素の性能を他の特性で改良することができる。たとえば、色およびスペッ
クルと側方向散乱光との間の相互作用を考えてみるとよい。側方向散乱を低下す
る１つの方法は、拡散体要素の厚さを減少することである。しかし、拡散要素の
厚さを減少すると、望ましくない色およびスペックルのアーチファクトのレベル
が上がる。拡散体がより厚く作られるときには、光源の干渉性が多くの散乱事例
により非干渉になるため、スペックルが減少する。色分解も、分解がより細かく
なるため、厚い拡散体では解像することができない。所与の配合物用に、本明細
書では閾値厚さと称される最小厚さがあり、これを超えると、拡散体は、所与の
画像システムにまったく色を表示せず、スペックルはまったくないかまたは無視
できるほどである。しかし、拡散体が色およびスペックルを実質的に縮小するほ
ど十分に厚く作られると、そのような拡散体内に存在する側方向散乱の量は、拡
散体解像度（変調の深さ）を大幅に劣化させる可能性がある。

【００３３】本発明の１つの態様によると、側方向散乱光がスクリーンアセンブリの偏光要
素によって選択的に偏光解消され吸収される拡散体を使用することによって、側
方向散乱における拘束をゆるめることができる。この拘束をゆるめることによっ
て、より厚い拡散体を使用することができる。したがって、高解像度（ＭＤ）を
有するスクリーンは、低い色およびスペックルを有しても作ることができる。大
部分の偏光解消側方向散乱を意図的に可能にすることによって、少なくとも閾値
厚さほど厚い配合物を選択することがより容易になる。拡散要素は、そうでなけ
れば拡散した光の偏光を実質的に保持するが、吸収偏光子と組み合わされると、
高解像度の、アーチファクトのない投射された偏光画像を表示する背面投射スク
リーンとして使用することができる。

【００３４】上述のように、ゆるめられた側方向散乱の拘束を使用して、色またはスペック
ルがほとんどないかまたはまったくない高解像度（たとえばＭＤ）のスクリーン
を作ることができる。しかし、ゆるめられた拘束を使用して、色またはスペック
ルに加えてまたはその代わりに、１つ以上のスクリーンの他の特性を最適化する
ことができる。図３Ａ〜図３Ｆは、様々なスクリーン特性の異なる関係を示し、
特に、変調の深さの変化（ΔＭＤ）とスクリーン特性との間の関係に焦点を当て
る。変調の深さ（ΔＭＤ）は、吸収偏光子を含むスクリーンアセンブリの変調の
深さが拡散体のみの変調の深さに対して増加する量を表す。変調の深さは、各測
定で同一の透過輝度を使用して、比較のために測定される（たとえば、同一の明
度がスクリーンアセンブリの見る側に透過されるように投射源を調節することに
よってか、または測定されている部品によって）。

【００３５】図３Ａ〜図３Ｆは、様々な関係の傾向を例示する。この傾向は、粒子がバイン
ダに分散された共通の一般拡散体配合物を有するスクリーンに対応する。粒子は
、直径がおよそ５ミクロンであり、屈折率はおよそ１．５４であった。バインダ
の屈折率はおよそ１．４８であった。バインダ内の粒子の荷重は、およそ３３％
であった。拡散体は、比較的低い複屈折を有するポリカーボネート基板に塗布さ
れた。

【００３６】図３Ａは、ピークゲイン（ＰＧ）のカーブ３０１と視角（ＶＡ）のカーブ３０
３とを例示し、各々は拡散体厚さの関数である。例示されたピークゲインおよび
視角は、線状偏光子と組み合わせてスクリーンアセンブリを形成する上述の型の
拡散体のためのものである。厚さが増えると、ピークゲインは下落し、視角は上
昇する。これらのグラフから、より高い視角のスクリーンが求められるときには
、拡散体をより厚くする必要があることが理解される。より厚い拡散体は増加し
た側方向散乱を有する傾向があるものの、本発明の１つの特定の実施態様による
と、吸収偏光子を使用して側方向散乱光を選択的に吸収することによって、高視
角も有する高解像度スクリーンを作ることができる。

【００３７】図３Ｂにおいて、カーブ３０５は、変調の深さの変化（ΔＭＤ）とスクリーン
特性との間の関係を例示する。例示されたデータは、２５０ルクスの周囲光源の
存在下で測定された。線状偏光子が入射周囲光の多くを吸収するため、変調の深
さは線状偏光子を含むスクリーンアセンブリで増加する。

【００３８】図３Ｃのカーブ３０７は、拡散体厚さの関数として変調の深さの変化（ΔＭＤ
）を例示する。データ点は、暗室で測定され、周囲光のないところでのスクリー
ンの性能を示した。拡散体厚さが減少すると、変調の深さの変化（ΔＭＤ）が減
少することに注意されたい。変調の深さの変化は一般に、上述の、偏光要素内の
拡散体によって偏光解消された光の吸収から生じる。厚さが増えると光の側方向
散乱およびその偏光解消が増加するため、変調の深さの変化（ΔＭＤ）は、厚さ
とともに増加することもある。

【００３９】図３Ｄは、周囲光のないところで測定されたピークゲインの関数として変調の
深さの変化（ΔＭＤ）のカーブ３０９を例示する。上記の記載から予想されるよ
うに、ピークゲインが減少すると変調の深さの変化（ΔＭＤ）は減少する。この
現象は、高ピークゲインのスクリーンアセンブリにおけるより低い散乱によると
理解することができる。

【００４０】図３Ｅのカーブ３１１は、視角の関数として変調の深さの変化（ΔＭＤ）を示
す。データ点は、周囲光のないところで測定された。拡散体の増加した散乱のた
め視角が大幅に増加するときに、変調の深さの変化（ΔＭＤ）は増加する。図３
Ｆにおいて、スクリーンアセンブリからの拡散体レフレクタンスの関数として変
調の深さの変化（ΔＭＤ）がカーブ３１３によって示された。データ点は、周囲
光のないところで測定された。拡散体の散乱が増加するため拡散体レフレクタン
スの増加とともに、変調の深さの変化（ΔＭＤ）は増加する。

【００４１】図４Ａ、図４Ｂは、変調の深さの変化（ΔＭＤ）とスクリーン厚さの変化との
間の関係が、異なるスクリーン構造でどのように変化するかを例示する。この関
係はスクリーンの厚さに対して例示されるが、全体的傾向は、スクリーンの厚さ
に対応する他の関係（たとえば、スクリーン厚さが増加すると視角が増加しゲイ
ンが減少する、図３Ａ）に適用されると理解される。図４Ａのカーブ４０１、４
０３は、１．５４の屈折率を有する粒子が、それぞれ３３％および４０％の荷重
で１．４８の屈折率を有するバインダに分散された拡散体配合物を表す。図４Ｂ
のカーブ４１１、４１３は、１．５９の屈折率を有する粒子が、それぞれ１０％
および２０％の荷重で１．４８の屈折率を有するバインダに分散された拡散体配
合物を表す。

【００４２】図４Ａ、図４Ｂのカーブは、厚さの関数としての変調の深さの変化（ΔＭＤ）
が、粒子のより高い荷重を有する拡散体配合物が使用されるときに、より顕著で
あることを例示する。場合によっては、変調の深さは、吸収偏光子の添加によっ
て少なくとも補正される方法でより高い荷重へ変えることによって衝撃を与えら
れる。言い換えると、より高い荷重を使用することによって生じる変調の深さの
変化（ΔＭＤ）がより大きいと、そうでなければより高い荷重を使用することに
関連する変調の深さのいずれの減少を少なくとも相殺する。他のすべてのことが
等しいとすると、所望のスクリーン性能を得るためにより高い荷重を有する配合
物を使用することが望ましいことが多い。これは、そのような配合物は、より少
ない材料を使用して、一般により薄く作ることができ、より速い塗布速度で塗布
することができ、加工がより容易であるからである。これらの要因は、拡散要素
の製造コストを下げる傾向がある。

【００４３】上記のように、本発明の１つの特別な利点は、スクリーンアセンブリに吸収偏
光子と拡散体とを組み合わせて得られる解像度（たとえば、変調の深さ）の上昇
である。さらに、周囲光がないところでさえも解像度が上昇する。吸収偏光子を
使用すると、吸収周囲光のさらなる利点を提供し、明るい部屋のコントラストを
改良するが、本発明は、スクリーンが周囲光の存在下で使用されるこれらの適用
に限定されない。解像度の改良は、拡散体の厚さおよび／または粒子荷重が増加
するときに、より顕著である。改良された解像度の利点は、投射スクリーンを使
用するほとんどすべての用途にとって重要である（たとえば、長視距離用途およ
び短視距離用途）。

【００４４】本発明の１つの態様によると、スクリーンの性能は、側方向散乱光を選択的に
偏光解消することを利用しながら、調整することができる。最初にスクリーンア
センブリ全体の所望の変調の深さを選択することもできる。次いで、解像度要求
条件およびスクリーンアセンブリの他の必要な特性（たとえば、視角、コントラ
スト等）に合致する拡散体設計を選択することもできる。次いで、設計された拡
散体および吸収偏光子を使用するスクリーンアセンブリの解像度を突きとめて、
変調の深さが変化する量を決定することができる。次いで、完全スクリーンアセ
ンブリ構造物が所望の変調の深さを有する点まで側方向散乱の拘束をゆるめるこ
と（すなわち拡散体解像度）を使用して、拡散体設計を修正することができる。
これを使用して、スクリーン性能の他の特性を高めることができる。そのような
スクリーンは一般に、側方向散乱またはブルーミングが拡散体内で最小化される
スクリーンアセンブリよりも、良好な全体的性能を呈する。

【００４５】拡散体設計は、投射された画像を劣化する光は実質的に偏光解消するが、投射
された画像の解像度を劣化しない光は実質的に偏光解消しないことが好ましいと
理解される。したがって、拡散体は一般に、高吸光率（ＥＲ）を有するべきであ
る。ＥＲは、平行な偏光子と交差した偏光子との間に拡散体を置き、各場合に透
過強度を測定することによって測定することができる。一般に、少なくとも４〜
５の吸光率を有することが望ましい。場合によっては、少なくとも５〜１０の吸
光率を有することが望ましい。さらに別の場合では、少なくとも１０〜１５また
はそれ以上の吸光率を有することが望ましい。そのようなスクリーンにおいて、
拡散体が側方向散乱光を偏光解消する量は、線状偏光子がスクリーンアセンブリ
に加えられるときに、変調の深さの変化（ΔＭＤ）によって反映される。

【００４６】上記のように、スクリーン特性のいくつかは、互いに対して逆に作用する。ス
クリーンの用途によって、異なる特性が最適化される。本発明の１つの態様によ
ると、より良好な全体的性能および／またはより低いコストを有するスクリーン
を作ることができる。たとえば、短視距離用途のために、視角が少なくとも約５
０〜８０度であり、色またはスペックルがほとんどまたはまったくなく（約０〜
１未満のシンチレーション）、少なくとも約０．６５〜０．９５の暗室変調深さ
で、少なくとも約０．４５〜０．９のピークゲインを呈するスクリーンを作るこ
とができる。短視距離用途に使用するのに特に適切な１つのスクリーンアセンブ
リは、視角が少なくとも約６５度、ピークゲインが少なくとも約０．６５、周囲
光のないところで変調深さは少なくとも約０．９０であり、多くてもわずかなシ
ンチレーションを呈するだけである。

【００４７】別の実施態様において、より長い視距離のためのスクリーンを作ることができ
る。そのようなスクリーンでは、いくらかの色およびまたはスペックルは受容可
能である（たとえば、約３以下のシンチレーション）。そのようなスクリーンは
、少なくとも約０．９０〜０．９９の変調の深さで少なくとも約２〜５のピーク
ゲインを呈するように作ることができる。視角は、１５〜３０度のオーダである
。たとえば背面投射テレビジョン等の多くの長視距離用途において、さらなるレ
ンズ構造物を加えて、異なる水平視角および垂直視角を提供することができる（
たとえば、３０〜５０度の水平視角、および１０〜２０度の垂直視角）。

【００４８】図５は、本発明の実施態様による別のスクリーンアセンブリ５００を例示する
。スクリーンアセンブリ５００は、拡散体基板５０２に塗布された拡散要素５０
１を含む。拡散体基板５０２は、光学接着剤５０３によって線状偏光子５０４に
接着される。線状偏光子５０４は、光学接着剤５０５によって剛性サポート基板
５０６に接着される。サポート基板５０６は、基板５０６の表面から正反射を減
少するために、任意にＡＲコーティング５０７で処理されてもよい。外側表面（
見る側）も、汚れ防止コーティング５０８で処理されてもよい。図５に示された
スクリーンアセンブリ５００の様々な要素は任意であり、省略されてもよいと理
解される。さらに、従来のスクリーンアセンブリまたはラミネート構造物で一般
に使用される他の要素が、スクリーンアセンブリに組み込まれてもよい。

【００４９】拡散要素５０１は、本明細書に記載したタイプであり、一般に高程度の偏光保
護を有する。拡散要素５０１は、画像の全体的解像度を劣化する光（たとえば、
側方向散乱光）から選択的に偏光を除去する。拡散体基板５０２は、拡散体の製
造を容易にするのに適切ないずれの基板であってもよい。１つの実施態様におい
て、拡散体は樹脂として基板に塗布され、その後、硬化される。様々な基板がそ
のような過程にふさわしい。拡散体基板５０２は、拡散体基板５０２を通るとき
に光の偏光状態を変えないように低複屈折を呈することも望ましい。適切な基板
として、等方性ポリカーボネート、セルローストリアセテート（ＣＴＡ）、ポリ
メチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアリレート、アクリル、セルロースア
セテートブチレート（ＣＡＢ）、ガラス等である。

【００５０】部品を一緒にラミネートするのに使用される接着剤５０３、５０５は、高光学
性能を有するべきであり、偏光変更特性があってはならない。接着剤を使用して
接着された要素の範囲全般に接着剤の屈折率を有することも望ましい。

【００５１】偏光子５０４は吸収偏光子である。偏光子の１つの機能は、スクリーンの観察
者の側からスクリーンアセンブリ５００に入射した周囲光を吸収することである
。偏光子の第２の機能は、全体的なスクリーンの解像度および性能を改良するた
めに、選択的に偏光除去された光を吸収することである。偏光子５０４として、
市販の線状偏光子のいずれを使用してもよい。スクリーンアセンブリの全体な透
過を大幅に劣化しないように、通過方向に偏光された光のために比較的高い透過
を有する吸収偏光子５０４を使用することが望ましい。偏光子のコントラストを
犠牲にしてより高い透過が来ると、吸収偏光子５０４は、異なる偏光状態の光を
分析するために使用されないため、比較的低いコントラストの偏光子は、より高
い通過状態透過を得るために一定の用途では受容可能である。

【００５２】サポート構造物５０６は、とりわけ、スクリーンアセンブリ５００に構造的安
定性を提供する。剛性ポリマー光学シート（たとえば、ポリカーボネート、プラ
スチック等）、ガラスシート等を含む様々な基板を使用して、構造的安定性を提
供してもよい。剛性サポート基板は透明であってもよく、または、基板に組み入
れられた吸収特性を有してもよい。たとえば、基板は中性濃度または他のスペク
トル吸収特性を有してもよい。たとえば、反射防止（ＡＲ）塗布ガラスまたは他
の剛性基板が剛性サポート５０６として使用されてもよい。汚れ防止層を使用す
るならば、市販の様々なコーティングであってもよい。１つの特に適切な汚れ防
止層は、同時係属出願の米国特許出願第０８／９０２，６６６号、発明の名称「
反射防止表面用汚れ防止コーティングおよび調製方法（Ａｎｔｉｓｏｉｌｉｎｇ
ＣｏａｔｉｎｇｓｆｏｒＡｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅＳｕｒｆａｃｅ
ａｎｄＭｅｔｈｏｄｓｏｆＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎ）」、１９９７年７
月３０日出願、および、米国特許出願第０９／０１４，３１４号、発明の名称「
反射防止表面用汚れ防止コーティングおよび調製方法（Ａｎｔｉｓｏｉｌｉｎｇ
ＣｏａｔｉｎｇｆｏｒＡｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅＳｕｒｆａｃｅ
ａｎｄＭｅｔｈｏｄｓｏｆＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎ）」、１９９８年１月
２７日出願、本願と同譲受人、に記載されており、これらの特許出願は、その内
容を本願明細書に引用したものとする。

【００５３】図６は、本発明の実施態様による別のスクリーンアセンブリを例示する。図６
において、吸収偏光子６０４、剛性サポート基板６０６、接着剤層６０３、６０
５、ＡＲコーティング層６０７および汚れ防止層６０８は、上述のものに類似す
る。拡散要素６０１は、光学接着剤６０３によって線状偏光子６０４に直接、接
着される。この場合、拡散基板６０２は、スクリーンアセンブリの投射側に面す
る（すなわち、画像が投射されるスクリーンアセンブリの側である）。図５と比
較すると、拡散要素６０１と拡散基板６０２との位置は、逆になっている。

【００５４】図５、図６に例示された実施態様の各々において、画像が投射される表面は、
正表面反射を減少するように処理されることが望ましいことがある。１つの実施
態様において、拡散体５０１（図５）または拡散基板６０２（図６）の後部表面
が、艶消し模様を有するように処理されている。艶消し表面は、正反射を減少す
る傾向がある。１つの実施態様において、スクリーンアセンブリに投射された画
像の正反射を減少する代替方法または追加方法としてＡＲコーティングが表面に
加えられてもよい。

【００５５】スクリーンアセンブリのさらに別の実施態様が図７に示される。図７のスクリ
ーンアセンブリは、基板に塗布され次に硬化される拡散体７０１を含む。そのよ
うな実施態様において、拡散体７０１は吸収偏光子７０２（たとえば線状偏光子
）に直接塗布され、次に硬化される。このようにして、吸収偏光子７０２は拡散
体基板としても機能する。偏光子は、上述のようにスクリーンアセンブリの他の
要素（たとえば、接着剤７０３によって剛性サポート７０４）にラミネートされ
てもよい。剛性サポート７０４は、その観察者の側にＡＲコーティング７０５、
および、上述のような要素を有してもよい。

【００５６】図７に示されたスクリーンアセンブリの１つの特別な利点は、拡散体７０１用
の別個の拡散体基板の排除である。別個の拡散体基板を排除すると、たとえば、
拡散体基板の複屈折による性能のいずれの劣化を排除する。別の実施態様におい
て、図７に示された構造物は、まず拡散体７０１をトランスファー基板（図示せ
ず）に塗布し、次に拡散体７０１を硬化することによって作られてもよい。トラ
ンスファー基板とは反対側の硬化した拡散体７０１の側は、次いで、接着剤（図
示せず）によって偏光要素７０２にラミネートされてもよい。トランスファー基
板を除去すると、別個の拡散体基板を組み込まないスクリーンアセンブリが得ら
れる。トランスファー基板は、拡散体が形成される構造化表面（たとえば、微構
造化エンボス表面）を有してもよい。構造化表面は、トランスファー基板の除去
時に、拡散体に艶消し仕上げまたは他の微構造化表面を与える。

【００５７】本発明のさらに別の実施態様が図８に例示される。拡散要素８０１は拡散接着
剤８０３によって吸収偏光子８０２にラミネートされる。拡散接着剤８０３はさ
らなる拡散を提供し、それによって、同一全体レベルを得ながら拡散要素の厚さ
を減少することができる。これによって、完全なスクリーンアセンブリの厚さを
減少することができる。スクリーンアセンブリの他の光学要素は図８に例示され
ないが、上述の目的のため所望のように提供されてもよいと理解される。図８に
おいて、拡散要素８０１は拡散体基板８０４を含む。個別の拡散体基板を有さな
いスクリーンアセンブリは、図７に関連して記載した方法で作ることができると
理解される。拡散接着剤を使用して、拡散要素８０１を偏光子８０２に貼付する
こともできる。拡散接着剤８０３を使用するときには、その拡散特性は、拡散要
素８０１の拡散特性に匹敵するものでなければならない。たとえば、拡散体接着
剤８０３は光から実質的に偏光を除去すべきではない。そのような拡散接着剤の
１つは、公開されたＰＣＴ特許出願第ＷＯ９７／０１６１０号、発明の名称「光
拡散接着剤（ＬｉｇｈｔＤｉｆｆｕｓｉｎｇＡｄｈｅｓｉｖｅ）」に記載さ
れており、その内容を本願明細書に引用したものとする。

【００５８】図９において、本発明の別の実施態様によるスクリーンアセンブリが例示され
る。スクリーンアセンブリは、拡散要素９０１と吸収線状偏光子９０２とを含む
。偏光子９０２と拡散要素９０１との間に、１／４波リターダー９０３が配置さ
れる。第２の１／４波リターダー９０４が拡散要素の反対側に置かれる。接着剤
（図示せず）を使用して部品を一緒にラミネートすることができる。図９は追加
スクリーン要素を示さないが、そのような要素は、示されたスクリーン要素に関
連して設けられてもよい。拡散体基板が示されないことにも注意されたい。基板
を使用することができる一方、１つの実施態様において、拡散要素９０１は、１
／４波リターダーフィルム９０３、９０４の一方に直接塗布されてもよく、これ
は次いで拡散体基板としても機能する。

【００５９】１／４波リターダーフィルムは、周囲光除去を高めるために設けられる。これ
は、周囲光線９０５を調べることによって理解することができる。周囲光は、偏
光子９０２に対して透過偏光状態と吸収偏光状態との両方を含む。周囲光が偏光
子９０２を通って透過するときに、吸収偏光状態の光が吸収される。１／４波リ
ターダーフィルム９０３は、光の偏光状態を回転し、これはリターダーを通って
透過し、９０度でスクリーンアセンブリの見る側に向けて反射し戻る。偏光子９
０２は、次いで回転された光を吸収する。そのようなシステムにおいて、偏光子
９０２によって吸収される周囲光の量は大幅に増加する。

【００６０】第２の１／４波リターダー９０４は、投射スクリーンの背面に投射された画像
を有する光の偏光状態を偏光子９０２の通過方向で整合するために設けられる。
理解されるように、そのような光は、偏光子９０２のブロック状態に対応する状
態に投射される。光が２つの１／４波リターダーフィルム９０３、９０４を通る
ときに、偏光子９０２の通過方向に対応するように、光の偏光状態は９０度回転
する。拡散要素９０１を通過する側方向に散乱した円形に偏光した光が選択的に
偏光解消されるため、拡散要素９０１と偏光子９０２とを組み合わせた上述の利
点は、図９のスクリーンアセンブリで得られる。したがって、スクリーンアセン
ブリは周囲光除去を改良しながら、本発明の１つの態様によって得ることができ
るスクリーン特性の利点（たとえば、高い変調の深さ）を依然として維持する。

【００６１】上記のように、本発明を使用して、異なる用途のために様々な異なるスクリー
ンアセンブリを製造することができる。下記の第II表は、本発明にしたがって作
られた異なる用途（たとえば、ＴＶ、データモニタ等）およびその性能特性のた
めに設計された多くの異なるスクリーンアセンブリを挙げる。スクリーンアセン
ブリに使用される拡散体の構造は、バインダ樹脂および屈折率（樹脂、率）、呼
称粒子サイズおよび屈折率（粒子サイズ、率）、バインダ内の粒子の荷重パーセ
ンテージ（荷重％）および拡散要素の厚さ（Ｄ）によって表される。樹脂名称２
２０は、実施例１に関して下記に述べたタイプの組成物である。挙げられた特性
は、シンチレーションの比率（シンチ）、拡散体の吸光率の測度（拡散体ＥＲ）
、ピークゲイン（ＰＧ）、視角（ＶＡ）、拡散反射のパーセンテージ（ＤＲ）お
よび暗室での変調の深さ（ＭＤ暗）および２５０ルクス周囲光での変調の深さ（
ＭＤ２５０）を含む。挙げられた変調の深さは、１．６ライン／ｍｍの空間周波
数でＩＣＣを使用して測定された。他の空間周波数を使用して特定の用途に依存
する性能を特徴づけることができる。

【００６２】

【表２】

【００６３】様々な拡散体配合物を使用するスクリーンアセンブリを示すいくつかの実施例
が下記に設けられる。そのような配合物を使用するスクリーンアセンブリのスク
リーン特性のいくつかも設けられる。これらの様々な実施例は、拡散要素内の側
方向散乱における拘束をゆるめることによってスクリーン性能全体を改良するこ
とができる方法を例示する。比較的高い解像度（たとえば、ＭＤ）が様々なスク
リーンアセンブリで維持される。

【００６４】実施例１実施例１は、本発明の１つの実施例による拡散要素と、線状偏光子との組み合
わせによって得られる変調の深さにおける対応する増加とを例示する。図１の実
施例において、バインダは、等重量の３種類の樹脂要素、すなわち、ペンシルバ
ニア州エクストン、サートマー社（ＳａｒｔｏｍｅｒＣｏｍｐａｎｙ）が販売
のＳＲ９００３、ＳＲ３３５およびＣＮ９６６Ｈ９０、および、総樹脂質量に対
して２重量％荷重のフォトイニシエータ（ニューヨーク州タリータウンのチバガ
イギー社が販売のＤａｒｏｃｕｒ４２６５）の組成物として作られた。上記樹脂
の屈折率はおよそ１．４８であった。屈折率が１．５４であり、ポリスチレンと
エチルメタクリレートとのコポリマーから構成された粒子が樹脂バインダ内に分
散された。様々な屈折率を有する上述の型の粒子は、ニューヨーク州ニューヨー
クのナガセ・アメリカン社（ＮａｇａｓｅＡｍｅｒｉｃａｎＣｏｒｐ．）が
販売している。上記混合物は、ポリカーボネート基板に塗布され、厚さおよそ２
４０μｍ（９．７５ミル）になった。拡散要素のみが、およそ０．８８のピーク
ゲイン、およそ７３度の視角、およびおよそ２９．４％の拡散レフレクタンスを
有した。暗室における拡散体の変調の深さは０．８６と測定された。上記拡散体
は次いで線状偏光子にラミネートされた。線状偏光子へのラミネート時に、スク
リーンアセンブリの変調の深さは０．９２７に増加した。

【００６５】実施例２本発明の別の実施態様は、実施例１に記載の混合物を使用して作られた。この
場合、混合物は直接、線状偏光子に塗布されて硬化された。結果として得られた
スクリーンアセンブリは、上記のものに匹敵する性能を有し、同様に変調の深さ
は増加した。

【００６６】実施例３実施例３において、基板は、トランスファー基板の使用によって排除された。
トランスファー基板は、ゼネラルエレクトリック社が販売のＧＥ８Ｂ３５であり
、強艶消し仕上げを含んだ。実施例１に記載のものに類似した型の拡散体配合物
が、ミネソタ州セントポールの３Ｍ社が販売の２％（ＩＰＡ内）Ｒ２２７５４シ
リコーンポリ尿素溶液を塗布されたトランスファー基板の艶消し側に塗布された
。ケイ素ポリウレタン溶液は低表面エネルギを呈し、拡散体を塗布する前に７０
℃で乾燥された。拡散体が基板の艶消し側に塗布されて硬化された後に、この組
み合わせが、拡散体側を下にして、線上偏光子およびガラスサポート基板にラミ
ネートされた。艶消しトランスファー基板の除去時に、艶消し仕上げは拡散体要
素に残った。艶消し表面は、拡散体要素からの減少した正反射を例示した。拡散
体のスクリーン特性全体は、実施例１に関連して記載したものに匹敵した。

【００６７】実施例４実施例４は、ポリカーボネート基板に直接塗布され、厚さおよそ１７２μｍ（
７ミル）に硬化された実施例１の配合物を使用した。硬化に続いて、上述の型の
拡散接着剤を使用して、拡散体／ポリカーボネート基板の組み合わせがガラスに
ラミネートされた。拡散接着剤は全体的視角を増加した。このようにして、より
厚い拡散体の視角に匹敵する視角を有するスクリーンアセンブリが、さらなる拡
散を与える拡散接着剤の使用によって得られた。

【００６８】実施例５実施例５は、線状偏光子と側方向散乱光を選択的に偏光解消する拡散体とを組
み合わせて、スクリーンアセンブリの解像度にあまり悪影響を与えずに色および
スペックルを減少することができる方法を例示する。拡散要素は、実施例１に記
載された樹脂の３３％粒子荷重を使用して作られた。拡散体は、ポリカーボネー
ト基板上におよそ２３２．５ミクロン（９．３ミル）の厚さに塗布され、ＵＶ硬
化された。拡散体は、およそ０．５（少量）のシンチレーション等級と０．８７
の変調の深さを有した。シンチレーション等級をゼロにするために、コーティン
グ厚さを２９０ミクロン（１１．６ミル）に増加することによって第２の拡散体
が作られた。上記の実施例において、拡散体のみの変調の深さが０．８７から０
．８１へ減少した。しかし、側方向散乱光を吸収する線状偏光子にスクリーンア
センブリがラミネートされたときに、スクリーンアセンブリ全体の変調の深さは
０．８６に増加した。

【００６９】実施例６実施例６は、視角および解像度を変えずに厚さを減少することによって拡散要
素を修正することができる方法を例示する。上記のように、厚さが減少すると、
結果として製造コストがより低くなる。実施例６において、第１の拡散体は、３
３％粒子荷重および厚さ２８２．５ミクロン（１１．３ミル）で作られた。拡散
体は、ポリカーボネート基板に塗布された。この拡散体は線状偏光子にラミネー
トされ、結果として約０．９０の変調の深さで７４度の視角を有するスクリーン
アセンブリが得られた。第２の拡散要素は、４０％の増加粒子荷重で作られた。
より薄い拡散体を使用することによって、使用される原料の量が減少し、製造過
程がより容易になり、塗布に必要な時間が減少する。より高い荷重の拡散体は、
およそ１３０ミクロン（５．２ミル）のコーティング厚さで７５度の視角を有し
た。より厚い拡散体に比較すると、拡散体のみの変調の深さは約０．８２から約
０．７８へ減少した。しかし、より薄い拡散体が線状偏光子にラミネートされる
と、変調の深さは０．９０へ増加した（すなわち、より厚い拡散体を使用するス
クリーンアセンブリの変調の深さに等しい変調の深さである）。

【００７０】実施例７実施例７は、高解像度を呈する比較的広いスクリーンアセンブリを得ることが
できる方法を例示する。この実施例において、第１の拡散体は、２０％の粒子荷
重および１．５９粒子屈折率でポリカーボネート基板に塗布された。塗布された
拡散体の厚さはおよそ１８７．５ミクロン（７．５ミル）であった。線状偏光子
にラミネートされた拡散体の視角は、０．９１の変調の深さでおよそ６５度であ
った。第２の拡散体は、およそ８０度の視角を有するように設計され作られた。
第２の拡散体は２６５ミクロン（１０．６ミル）の厚さで塗布された。拡散体の
みの変調の深さはおよそ０．８１から０．６４へ減少したが（およそ０．１７の
差）、偏光子にラミネートされたときに、全体的変調の深さは、そのような大き
な視角を有するスクリーンのわりには、比較的高い（０．７９）ままであった。
６５度スクリーンアセンブリ（偏光子を備えた）の変調の深さ（０．９１）と８
０度スクリーンアセンブリ（偏光子を備えた）の変調の深さ（０．７９）との差
（０．１２）は、拡散体サンプルのみの間の変調の深さの差（０．１７）よりも
小さいことに注意することが重要である。本発明を使用することによって、比較
的高い解像度（たとえば変調の深さ）を有するより高い視角を有するスクリーン
を得ることができることが理解される。

【００７１】上記実施例において、特定のバインダ樹脂および粒子が使用された。本発明の
他の実施態様にしたがって、他のタイプのバインダおよび粒子も使用することが
できることを理解するべきである。たとえば、上記樹脂を異なる比率で使用して
、異なるバインダ特性を得ることができる。他の適切なバインダ材料として、ア
クリレート、メタクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステル等、および
異なる材料の組み合わせが挙げられる。他の粒子を様々なバインダと組み合わせ
て使用することができる。適切な粒子は、有機物質および無機物質を含み、不規
則な形状かまたは球形かのいずれであってもよい。上記のように、球形の粒子を
有する拡散体は、より良好な全体的偏光保存特性を有する傾向がある。特定の実
施例は、炭酸カルシウム、シリカ、ポリスチレン、ＰＭＭＡ、テフロン（登録商
標）、ケイ酸ジルコニウム、酸化マグネシウム、ポリエチレン、酸化アルミニウ
ム、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、硫
酸バリウム、ケイ酸アルミニウム、中空ガラス、クレー、および他のポリマービ
ーズ等から作られるビーズを含む。

【００７２】本発明は、様々な実施態様および実施例に関連して上記のように記載されてき
たが、実施態様および実施例の特定の記載に限定されるべきではない。むしろ、
添付の特許請求の範囲に述べられたように本発明を完全にカバーするように意図
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施態様による投射スクリーンアセンブリである。

【図２Ａ】本発明の１つの実施態様によるスクリーンアセンブリの解像度の説明図である
。

【図２Ｂ】本発明の１つの実施態様によるスクリーンアセンブリの解像度の説明図である
。

【図３Ａ】スクリーン特性の間の関係を示すグラフである。

【図３Ｂ】スクリーン特性の間の関係を示すグラフである。

【図３Ｃ】スクリーン特性の間の関係を示すグラフである。

【図３Ｄ】スクリーン特性の間の関係を示すグラフである。

【図３Ｅ】スクリーン特性の間の関係を示すグラフである。

【図３Ｆ】スクリーン特性の間の関係を示すグラフである。

【図４Ａ】スクリーン構造物のスクリーン特性の間の関係を示すグラフである。

【図４Ｂ】スクリーン構造物のスクリーン特性の間の関係を示すグラフである。

【図５】本発明の１つの実施態様による背面投射スクリーンアセンブリの説明図である
。

【図６】本発明の別の実施態様による背面投射スクリーンアセンブリの説明図である。

【図７】本発明の１つの実施態様によるさらに別の背面投射スクリーンアセンブリの説
明図である。

【図８】本発明の別の実施態様による背面投射スクリーンアセンブリの説明図である。

【図９】本発明のさらに別の実施態様による背面投射スクリーンアセンブリの説明図で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者トーマス，パトリックエー．アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427，セントポール，ピー．オー．ボックス 33427 (72)発明者ブレナー，コリーンエム．アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427，セントポール，ピー．オー．ボックス 33427 (72)発明者チャン，ジェフリーシー．アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427，セントポール，ピー．オー．ボックス 33427 (72)発明者モシュレフザデ，ロバートエス．アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427，セントポール，ピー．オー．ボックス 33427 Ｆターム(参考） 2H021 BA26 BA27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】投射スクリーンアセンブリであって、バインダ内に分散した粒子を含む拡散体であって、該粒子と該バインダとは異
なる屈折率を有し、該拡散体は、該拡散体に入射しこれを通って透過される当初
偏光状態の光を円錐角度に拡散しながら該拡散された光の当初偏光状態を実質的
に保存し、該拡散体はさらに、該拡散体に側方向に散乱される光の一部を少なく
とも部分的に偏光解消し、該側方向に散乱された光は該当初偏光状態とは異なる
偏光状態の光の要素を伴い、該拡散体を通って透過されるようにする拡散体と、該拡散体を通って透過された光を受け取るように配置された偏光子であって、
該当初偏光状態の光を実質的に透過し、該異なる偏光状態の光を実質的に吸収す
る偏光子と、を具備する投射スクリーンアセンブリ。
【請求項２】前記拡散体を通って透過された光は、シンチレーションをわ
ずかに呈するかまたはシンチレーションを呈さない請求項１記載の投射スクリー
ンアセンブリ。
【請求項３】拡散体基板をさらに具備する請求項１記載の投射スクリーン
アセンブリ。
【請求項４】前記拡散体基板は、光が該基板を通るときに光の前記偏光状
態を実質的に維持する請求項３記載の投射スクリーンアセンブリ。
【請求項５】前記円錐角度は、少なくとも３０度の視角からなる請求項１
記載の投射スクリーンアセンブリ。
【請求項６】前記拡散体は実質的にスペックルを有さない請求項１記載の
投射スクリーンアセンブリ。
【請求項７】前記拡散体は少なくとも０．５のピークゲインを有する請求
項１記載の投射スクリーンアセンブリ。
【請求項８】投射スクリーンアセンブリであって、バインダ内に分散した粒子を含む拡散体であって、該粒子の屈折率は該バイン
ダの屈折率とは異なる拡散体と、該拡散体を通って透過され且つ該拡散体によって拡散された光を受け取るよう
に配置された偏光子であって、該拡散体の変調の深さは該スクリーンアセンブリ
の変調の深さよりも少ない偏光子と、を具備する投射スクリーンアセンブリ。
【請求項９】前記拡散体の変調の深さと前記スクリーンアセンブリの変調
の深さとの間の変調の深さの差は、少なくとも約０．０４である請求項８記載の
投射スクリーンアセンブリ。
【請求項１０】前記変調の深さの差は、少なくとも約０．０５である請求
項９記載の投射スクリーンアセンブリ。
【請求項１１】前記変調の深さの差は、少なくとも約０．１０である請求
項９記載の投射スクリーンアセンブリ。
【請求項１２】前記変調の深さの差は、少なくとも約０．１５である請求
項９記載の投射スクリーンアセンブリ。
【請求項１３】前記変調の深さの差は、少なくとも約０．９である請求項
９記載の投射スクリーンアセンブリ。
【請求項１４】投射スクリーンアセンブリであって、バインダ内に分散した粒子を含む拡散体であって、該粒子の屈折率は該バイン
ダの屈折率とは異なる拡散体と、該拡散体を通って透過され且つ該拡散体によって拡散された光を受け取るよう
に配置された偏光子であって、該スクリーンアセンブリは少なくとも約０．５の
ピークゲインを有し、シンチレーションをわずかに呈するかまたはシンチレーシ
ョンを呈さないかであり、光を少なくとも５０度の視角に拡散し、少なくとも約
０．８０の変調の深さを有する偏光子と、を具備する投射スクリーンアセンブリ。
【請求項１５】投射スクリーンアセンブリであって、バインダ内に分散した粒子を含む拡散体と、該拡散体にラミネートされた偏光子と、該偏光子にラミネートされ、該スクリーンアセンブリの観察者の側にある剛性
シートと、該偏光子とは反対側の該剛性シートの側に配置された反射防止コーティングで
あって、該スクリーンアセンブリは、少なくと約６５度の視角と、少なくとも約
０．６５のピークゲインと、少なくとも約０．９０の変調の深さとを有し、該ス
クリーンアセンブリは多くてもわずかに観察可能であるシンチレーションのみを
有する反射防止コーティングと、を具備する投射スクリーンアセンブリ。
【請求項１６】投射システムであって、複数のピクセルから構成される偏光した画像を投射するプロジェクタと、該投射された画像を受け取り且つ該画像を所与の視角に拡散するために配置さ
れるバルク拡散要素であって、該拡散要素は、異なるピクセルに対応する位置へ
前記拡散体によって側方向に散乱される該投射されたピクセルに対応する光より
も大きい程度に、該投射されたピクセルに対応する位置で該拡散体を通って透過
される画像の投射されたピクセルに対応する光の偏光状態を維持するバルク拡散
要素と、該拡散体を通って透過された光を受け取るように配置され、該投射されたピク
セルに対応する該位置で該拡散体を通って透過された該投射されたピクセルの光
に対応する偏光状態の光を通るように配向される吸収偏光子と、を具備する投射システム。