JPWO2003050612A1 - スクリーンおよびその製造方法ならびに画像表示システム - Google Patents

Abstract

基板上に赤色反射用の微粒子層、緑色反射用の微粒子層および青色反射用の微粒子層を順番に積層して投射用のスクリーンを構成する。各微粒子層においては微粒子を規則配列、たとえば最密構造で１１周期積層する。赤色反射用の微粒子の直径は約２８０ｎｍ、緑色反射用の微粒子の直径は約２３５ｎｍ、青色反射用の微粒子の直径は約２１２ｎｍとする。各微粒子層は自己組織化技術により堆積させる。基板としては、赤、緑、青の三原色以外の波長の光を吸収可能なものを用いる。

Description

技術分野
この発明は、スクリーンおよびその製造方法ならびに画像表示システムに関し、各種の画像の投射に用いて好適なものである。
背景技術
従来、投射用のスクリーンは、可視波長領域のほとんどの光を散乱または反射することができる白地のスクリーンが基本である。この場合、画像に関係のない外部の光がスクリーンに入射したときにも同様に散乱または反射されてしまうので、画像のコントラストが劣化してしまう。このため、暗室で投射する方法が一般的である。
しかしながら、暗室で投射しても、外部からの漏れ光や暗室内部での画像と無関係な光があると、画像のコントラストが劣化するとともに、黒が沈まないことになる。
また、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどの一般に普及しているディスプレイにおいては、各三原色光のスペクトル半値幅（ＦＷＨＭ）が広く、色度図上の色再現範囲が狭い上に、純粋な色を表現しにくい。更に、液晶またはＣＲＴプロジェクター型ディスプレイにおいても、スクリーンから散乱または反射される画像を形成する光は同様にスペクトルの半値幅が広く、色度図上の色再現性が狭い上に、純粋な色を表現しにくい。
したがって、この発明が解決しようとする課題は、外部から画像に関係ない光が入射したときでも画像のコントラストが劣化することがなく、黒の沈んだ綺麗な画像を得ることができるスクリーンおよびその製造方法ならびにこのスクリーンを用いた画像表示システムを提供することにある。
この発明が解決しようとする他の課題は、必ずしも暗室で投射する必要がなく、たとえば通常の蛍光灯の下や屋外でも画像のコントラストが劣化しないスクリーンおよびその製造方法ならびにこのスクリーンを用いた画像表示システムを提供することにある。
この発明が解決しようとする更に他の課題は、半導体レーザや発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光スペクトルの半値幅が狭くて色純度の良い光を投射することで画像を形成する場合に、効率良く選択的に画像の光だけを反射して他の波長の光をカットすることで高コントラストを維持することができるとともに、黒を沈ませることができるスクリーンおよびその製造方法ならびにこのスクリーンを用いた画像表示システムを提供することにある。
この発明が解決しようとする更に他の課題は、たとえ液晶プロジェクターなどのディスプレイの各三原色のスペクトル半値幅が広い光を投射しても、色度図上の色再現範囲を広くすることができるとともに、純粋な色を表現することができるスクリーンおよびその製造方法ならびにこのスクリーンを用いた画像表示システムを提供することにある。
発明の開示
上記課題を解決するために、この発明の第１の発明は、
大きさが１μｍ以下の微粒子を規則的に配列した構造を有することを特徴とするスクリーンである。
この発明の第２の発明は、
フォトニック結晶を用いて特定の波長の光を反射するように構成されていることを特徴とするスクリーンである。
ここで、フォトニック結晶とは、屈折率（誘電率）が互いに大きく異なる透明な媒質（たとえば、二種類の透明媒質）を光の波長程度の周期、たとえば数百〜１０００数百ｎｍの周期で規則正しく配置した人工結晶であり、周期構造を持つ次元数に応じて、一次元フォトニック結晶、二次元フォトニック結晶、三次元フォトニック結晶と呼ばれる。このフォトニック結晶は、周期構造を有し、光を反射する機能を有する点で、上記の微粒子の規則配列構造と同等である。言い換えれば、微粒子の規則配列構造はフォトニック結晶の一種と考えることができる。
この発明の第３の発明は、
誘電体多層膜を用いて特定の波長の光を反射するように構成されていることを特徴とするスクリーンである。
ここで、誘電体多層膜は、一次元フォトニック結晶と考えることができる。
この発明の第４の発明は、
大きさが１μｍ以下の微粒子を規則的に配列した構造を有するスクリーンの製造方法であって、
微粒子を自己組織化により配列するようにした
ことを特徴とするスクリーンの製造方法である。
ここで、自己組織化とは、一般的には、外界の情報構造に合わせて自律的に自己を組織化することを言うが、ここでは、微粒子を堆積させる系（たとえば、液相）において、その系を特徴付けるパラメータに応じて自律的に微粒子が堆積して規則的に配列することを言う。
この自己組織化による微粒子の堆積は、典型的には、次のようにして行われる。
すなわち、この発明の第５の発明は、
大きさが１μｍ以下の微粒子を規則的に配列した構造を有するスクリーンの製造方法であって、
２重量％以上の微粒子溶液中に基板を浸漬する第１の工程と、
基板を気相中に３０μｍ／ｓ以上の速度で引き上げることによりその表面を微粒子溶液で濡らす第２の工程と、
微粒子溶液で濡れた基板を気相中で乾燥させる第３の工程とを有する
ことを特徴とするものである。
ここで、最も好適には、微粒子の規則配列構造、すなわち微粒子層について、必要な光学特性が得られるまで、あるいは必要な厚さが得られるまで、第１の工程から第３の工程を繰り返す。また、第１の工程から第３の工程を１回だけ行っただけでは、基板面内で微粒子層の厚さの均一性を得ることができないことが多いことから、好適には、基板の浸漬前、浸漬中（引き上げ前）または引き上げ直後のいずれかの時に基板をその面内で回転させることにより基板の向きを変える。この場合、基板の乾燥後に基板面内の微粒子層の厚さを調べ、それに合わせて基板の向きを制御しても良い。また、微粒子溶液の濃度は、通常は２重量％以上であれば微粒子層の形成を支障なく行うことができるが、微粒子層を効率的に堆積させる観点からはより高くするのが好ましく、一方、微粒子の材料にもよるが、５０重量％より高くなると良好な微粒子層の形成に支障が生じるため、５０重量％以下とするのが好ましい。更に、基板の引き上げ速度は、通常は３０μｍ／ｓ以上であれば微粒子層の付着を支障なく行うことができるが、引き上げ速度が速いと付着する微粒子層の厚さが増加する傾向があるため、微粒子層を効率的に堆積させる観点からはより速くするのが好ましく、これには基本的には上限が存在しないと考えられるが、実用的な観点からは、一般的にはたとえば３ｍ／ｓ以下である。
この発明の第６の発明は、
フォトニック結晶を用いて特定の波長の光を反射するように構成されているスクリーンと、
特定の波長の光を発光する半導体発光素子からなる投射用光源とを有することを特徴とする画像表示システムである。
この発明の第７の発明は、
大きさが１μｍ以下の微粒子を規則的に配列した構造を有するスクリーンと、
微粒子の大きさおよび配列により決まる特定の波長の光を発光する半導体発光素子からなる投射用光源とを有することを特徴とする画像表示システムである。
この発明の第８の発明は、
誘電体多層膜を用いて特定の波長の光を反射するように構成されているスクリーンと、
特定の波長の光を発光する半導体発光素子からなる投射用光源とを有することを特徴とする画像表示システムである。
この発明において、スクリーンに用いる微粒子の大きさを１μｍ以下としたのは、微粒子の大きさとこの微粒子により反射される光の波長とはほぼ比例関係にあるところ、画像形成に寄与する可視光を反射するためには、微粒子の大きさを少なくとも１μｍ以下とする必要があるためである。特に、微粒子が最密構造で配列している場合、三原色の光を反射するためには、この微粒子の大きさは、典型的には約１５０ｎｍ以上約３２０ｎｍ以下である。
スクリーンに用いる微粒子は、規則配列構造を形成することができれば、基本的にはどのような方法により堆積させても良いが、典型的には、自己組織化技術を用いて容易に堆積させることができる。この微粒子は、典型的には、最密構造に配列される。ここで、最密構造とは、微粒子が面心立方格子を形成するように配列した立方最密構造または微粒子が六方最密格子を形成するように配列した六方最密構造である。
典型的には、赤、緑および青の三原色に対応した波長の光を同時に反射することができるようにするために、微粒子の直径またはフォトニック結晶または誘電体多層膜の周期は３種類存在する構造とする。微粒子としては種々のものを用いることが可能であり、必要に応じて選ぶことができるが、好適には、シリカまたはシリカと同じ屈折率を持つ微粒子が用いられる。ここで、シリカの屈折率は、形成時の条件などにもよるが、一般には１．３６〜１．４７の範囲にある。この場合、典型的には、微粒子の材料によらず、微粒子の屈折率をｎとすると、赤色反射用として２６９×（１．３６／ｎ）ｎｍ以上３１４×（１．３６／ｎ）ｎｍ以下の直径の微粒子、緑色反射用として２２４×（１．３６／ｎ）ｎｍ以上２５１×（１．３６／ｎ）ｎｍ以下の直径の微粒子、青色反射用として２０２×（１．３６／ｎ）ｎｍ以上２２４×（１．３６／ｎ）ｎｍ以下の直径の微粒子が用いられ、より典型的には、赤色反射用として２７８×（１．３６／ｎ）ｎｍ以上３０５×（１．３６／ｎ）ｎｍ以下の直径の微粒子、緑色反射用として２２４×（１．３６／ｎ）ｎｍ以上２３７×（１．３６／ｎ）ｎｍ以下の直径の微粒子、青色反射用として２０８×（１．３６／ｎ）ｎｍ以上２１７×（１．３６／ｎ）ｎｍ以下の直径の微粒子が用いられる。ただし、これらの赤色反射用の微粒子、緑色反射用の微粒子および青色反射用の微粒子は、必要に応じて、互いに異なる材料のものを用いても良い。赤、緑および青の三原色に対応した波長の光を同時に反射することができるようにするためには、基板上に、縦方向に赤色反射用、緑色反射用および青色反射用のフォトニック結晶または微粒子層を積層する。これらのフォトニック結晶または微粒子層の積層順序は基本的には任意であるが、たとえば、基板上に赤色反射用、緑色反射用および青色反射用のフォトニック結晶または微粒子層を順番に積層したり、これと積層順序を逆にしたりすることができる。前者の場合にはレイリー散乱による影響を最小限に抑えることができる点で有利であり、後者の場合は特に微粒子層の結晶性を良好にすることができる点で有利である。この場合、各色用のフォトニック結晶または微粒子層の積層周期は、波長の選択性を高めるために、好適には８以上１５以下とする。
赤色反射用、緑色反射用および青色反射用のフォトニック結晶または微粒子層は基板上に横方向に配列しても良く、この場合も、各色用のフォトニック結晶または微粒子層の積層周期は波長の選択性を高めるために好適には８以上１５以下とする。ここで、これらの赤色反射用、緑色反射用および青色反射用の微粒子層は、たとえば、ストライプ状、長方形または正方形の形状を有し、これらの微粒子層が基板上に所定の配列パターンで配列される。また、これらの赤色反射用、緑色反射用および青色反射用のフォトニック結晶または微粒子層の配列順序は、基本的には任意である。
フォトニック結晶または微粒子層または誘電体多層膜を通って抜け出る、赤、緑および青の三原色以外の波長の可視光を吸収するために、スクリーンは、好適にはその可視光の吸収が可能な層またはバルク基板を有する。最も好適には、この層またはバルク基板は、すべての波長域の可視光を吸収するものである。この可視光を吸収する層またはバルク基板は、好適には、フォトニック結晶または微粒子または誘電体多層膜の下（スクリーンの観察方向から見てそれらの裏側）に設けられる。基板として、透明基板の裏面に可視光を吸収する層を設けたものを用いても良い。基板の材料としては、種々のものを用いることができ、具体的には、たとえば、カーボンその他の無機材料や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）その他の高分子材料あるいは樹脂材料のような有機材料、更には無機材料と有機材料との複合材料を用いることができる。基板上に液相で微粒子層またはフォトニック結晶を形成する場合、基板の種類によっては必ずしも濡れ性が十分でない場合もあるので、そのような場合には、好適には、微粒子層またはフォトニック結晶を形成する前に、基板表面の濡れ性を向上させる処理が施される。具体的には、たとえば、基板表面に粗面化処理を施して凹凸を形成したり、ＳｉＯ_２膜その他の膜で表面をコーティングしたり、薬液で表面を処理したりする。更に、特に基板上に微粒子層を液相で堆積させる場合には、濡れ性を向上させるために、好適には、基板上にあらかじめ微粒子からなるバッファ層を形成する。このバッファ層としての微粒子層の微粒子の直径は、上記の青色反射用の微粒子の直径、すなわち２０８×（１．３６／ｎ）ｎｍ以上２１７×（１．３６／ｎ）ｎｍ以下の直径より小さく選ばれ、具体的には、２０８×（１．３６／ｎ）ｎｍより小さく選ばれる。基板の厚さは、基板材料にもよるが、一般的には２０μｍ以上あればスクリーンの強度として十分なものが得られ、破れにくいという利点が得られ、一方、５００μｍ以下であるとスクリーンのフレキシビリティーが高くなり、巻き取りや運搬時などの取り扱いが便利になるという利点がある。スクリーンに誘電体多層膜を用いる場合、その周期構造は、波長選択性を高めるために、好適には１０周期以上とする。
回折効果により反射光を広げるためには、好適には、フォトニック結晶または微粒子の集合体の横方向の大きさを２２周期より小さくする。あるいは、斜めの面とそれとは異なる角度を持つ面とを併せ持つフォトニック結晶または微粒子の集合体または誘電体多層膜を用いる。この場合、好適には、斜めの面の角度θは７０°≦θ≦９０°の範囲とする。あるいは、フォトニック結晶または微粒子の集合体または誘電体多層膜に曲面を持たせる。更には、フォトニック結晶または微粒子の集合体または誘電体多層膜の結晶軸を光の入射方向に対して７７．４°≦α≦９０°の範囲の角度α傾けるようにしても良い。また、スクリーンで反射される光の指向性を緩和する観点より、フォトニック結晶または微粒子の集合体または誘電体多層膜にうねりを持たせても良い。更に、上記の基板表面への凹凸の形成は、この光の指向性の緩和にも資するものである。
フォトニック結晶または微粒子層または誘電体多層膜上には、スクリーンで反射される光の指向性を緩和するとともに、スクリーン全体に均一な輝度を持たせる観点より、好適には、光拡散媒体がコーティングその他の手法により設けられる。光拡散媒体は、具体的には、高分子物質などにより形成された拡散フィルム、マイクロレンズフィルム、マイクロプリズムフィルムなどである。スクリーンの機械的強度の向上の観点からは、微粒子の間の隙間が高分子物質などからなる結合剤（バインダー）により埋められる。この場合、微粒子を空洞としても良い。
この発明の第９の発明は、
特定の波長の電磁波を反射する規則的に配列された微粒子を有することを特徴とするスクリーンである。
この発明の第１０の発明は、
第１の波長の電磁波を反射する規則的に配列された第１の微粒子と、
第１の波長と異なる第２の波長の電磁波を反射する規則的に配列された第２の微粒子とを有し、
第１の微粒子の直径と第２の微粒子の直径とが互いに異なることを特徴とするスクリーンである。
この発明の第９および第１０の発明において、電磁波は、典型的には可視光であり、この場合、その性質に反しない限り、この発明の第１〜第８の発明に関連して述べたことが成立し得る。
上述のように構成されたこの発明によれば、フォトニック結晶あるいは微粒子あるいは誘電体多層膜により、特定の波長の光だけを選択的に反射することができ、更には、吸収層などを用いることによりその他の波長の光を吸収することもできる。
また、自己組織化により微粒子を規則的に配置することにより、所望の微粒子層を容易に形成することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明の実施形態について説明する。なお、実施形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
第１図Ａおよび第１図Ｂに示すように、反射板と光吸収層との組み合わせにより特定の波長の光だけを反射して他の波長の光を吸収することで、黒を沈ませるスクリーンを実現することができる。ここで、第１図Ａに示すものは波長の選択性が高いという特徴があり、第１図Ｂに示すものは構造が簡単であるという特徴がある。
特定の波長の光だけを反射するための構造の具体例を第２図Ａおよび第２図Ｂに示す。第２図Ａに示す構造は、基板上に、大きさがあらかじめ最適化された微粒子を規則的に配列したもので、ブラッグ条件（λ＝２ｎΛ／ｍ、λ：入射光の波長、ｎ：モード屈折率、Λ：構造の周期、ｍ：次数）を満たす波長の光のみが選択的に反射される。第２図Ｂに示す構造は、基板上に、屈折率がｎ_１の膜とｎ_２（≠ｎ_１）の膜とを交互に積層して多層膜を形成したもので、干渉効果により特定の波長の光のみが選択的に反射される。
まず、多層膜の反射スペクトルを有効フレネル係数法で見積もった結果を説明する。この多層膜は、互いに屈折率が異なる二種類の誘電体膜をそれらの屈折率ｎに対してｍλ_０／４ｎの厚さで交互に積層したものである。ただし、ｍは一般には１以上の整数であるがここでは１とし、λ_０は特定の光の波長である。結果を第３図に示す。ここでは、一方の誘電体膜の屈折率をｎ＝１．２、他方の誘電体膜の屈折率をｎ＝１．８とし、λ_０＝５２０ｎｍとして計算を行っている。この結果から、多層膜の周期を１から５まで増加させることで、反射率が増加し、５周期で９０％以上の反射率が得られるのが判る。一方で、そのピークの半値幅が〜２００ｎｍと広いことも判る。
次に、５周期の条件で３原色の波長λ_０＝４９０ｎｍ（青色）、λ_０＝５２０ｎｍ（緑色）、λ_０＝６５０ｎｍ（赤色）について計算した結果を第４図に示す。この結果から、３原色のいずれの波長の場合でもピークの半値幅が広いためにピーク同士が重なり合うが、ある程度特定の波長の光だけを反射することができることが判る。
一方、形成方法は後に詳細に説明するが、自己組織化により最密構造で規則的に配列されたシリカ微粒子（直径Ｄ＝２８０ｎｍ）について反射スペクトルを測定した結果を第５図に示す。ただし、この測定では、白色光を微粒子層に垂直に入射して垂直に反射した光を測定している。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察から、微粒子は自己組織化により、第６図Ａ、第６図Ｂおよび第６図Ｃに示されるような面心立方格子か、あるいは最密六方格子の最密構造になっていると考えられる。第５図より、波長６２５ｎｍ付近にピークが見られるのが判る。更に、その最大反射率は〜５４％と比較的高く、ピークの半値幅は〜３０ｎｍと狭いことが判る。この反射は規則的に配列した微粒子によるブラッグ反射である。このように可視光の波長オーダーと同じ大きさ（＜１μｍ）の周期構造体により、このようなブラッグ反射が生じる。
上述のブラッグ反射についてより詳細に説明する。
最密構造には、第６図Ａに示すように、Ａ、Ｂ、Ｃの三つの配列パターンが存在するが、面心立方格子の場合には、第６図Ｂに示すように、ＡＢＣＡＢＣ・・・の順番に積み上がることになる。このとき微粒子の直径をＤ＝２８０ｎｍとすると、その周期はΛ＝７２７．５ｎｍとなる。これに対して、六方最密格子の場合には、第６図Ｃに示すように、ＡＢＡＢ・・・の順番に積み上がるので、その周期はΛ＝４８５．０ｎｍとなる。これらのことからブラッグ条件（λ＝２ｎΛ／ｍ）を満たす波長を計算で見積もると、表１に示すようになる。ただし、モード屈折率ｎは〜１．３とした。

これらの計算結果から、６２５ｎｍに近い値として、二つ候補が挙げられる。すなわち、反射スペクトルにおいて観察された強いピークは、面心立方格子の３次のブラッグ反射か、あるいは六方最密格子の２次のブラッグ反射であることが示される。以上により、自己組織化によって堆積された微粒子の規則配列によりブラッグ反射が確認されたことになる。
次に、上述の微粒子層による散乱光のスペクトルを測定するためにサンプル表面を２０°傾けて散乱光を測定した結果を第７図に示す。この場合、６２５ｎｍ付近の波長の光が、ほとんど反射しなくなるような逆パターン（ディップ構造）となるのが判る。これは、強いブラッグ反射のために散乱光が抑えられていることを意味する。この現象は次のように説明される。すなわち、第８図に示すように、波長６２５ｎｍ付近の光は微粒子層の表面近くで強いブラッグ反射を受けるため、それよりも奥側に光が進まない。そのために散乱が弱く、ブラッグ反射だけを強く受けることになる。一方、６２５ｎｍ以外の波長の光はブラッグ反射を受けないためにそれより奥側に進むので、結果として散乱される。
更に、上述の最密構造で配列した微粒子について、光の反射が強くなるような波長域をマスクウェル方程式による光場計算によって見積もった。ただし、実際の微粒子は第９図Ａに示すように○形状であるが、第９図Ｂに示すようにそれをほぼ正方形の□形状に近似して計算を行った。ここでは、□形状粒子の横方向（ｘ）および縦方向（ｙ）の粒子間隔を○形状粒子のそれらと同じ間隔にして計算している（ｘ＝２４２ｎｍ、ｙ＝２８０ｎｍ）。また、充填率も０．７４と、両者とも同じにして計算している。微粒子の屈折率をｎ＝１．３６とし、またサンプルの厚さを考慮して積層周期を３０周期（第１０図）として計算を行った。その結果を第１１図〜第１９図に示す。ここでは、図中左側から微粒子層に光を入射して進行方向（図中左から右、「ＦＯＲＷＡＲＤ」とも表す）に進む光と逆方向（図中右から左、「ＢＡＣＫＷＡＲＤ」とも表す）に進む光とに分けて光密度分布が計算されている。ただし、これらの光密度分布図は、カラープリンタで印刷されたカラー図面を複写機で白黒コピーして作成したものであり、濃さは必ずしも光密度に対応していない（以下同様）。また、紙面の都合上、横方向を縮めて示されている。これらの結果から、波長が４７０ｎｍ、５００ｎｍ、５２５ｎｍ、５４０ｎｍ、５８０ｎｍ、６００ｎｍ、６４５ｎｍ、６７５ｎｍの光では、進行方向のみが強く存在して微粒子層の右端まで光が到達し、その表面から右側に光が出射しているのが判る。それに比べて逆方向の光はバルク内部のみでしか存在せず、微粒子層の左端まで到達していてもほとんどその表面から左側に光が出射していないのが判る。ところが、第１７図に示すように、６２５ｎｍの波長の光では、逆方向に進む光が表面近くで強く生じており、その表面から左側へ光が強く出射しているのが判る。また、逆方向に進む光が強いため、進行方向の光は表面から８〜１５周期分までしか進入していないことも判る。特に１１周期あたりがその境界と見られる。これらの結果は、実験において６２５ｎｍ付近の波長の光で強い反射が起こっていることと一致している。更に、この６２５ｎｍの前後の波長で詳細に調べた結果を第２０図〜第３１図に示す。これらの結果から、波長６０５〜６３２ｎｍの範囲で反射が起きていることが判る。これらの結果は、実験において反射率のピークの半値幅が〜３０ｎｍ（第５図）と狭いことと良く一致する。このように多層膜に比べて微粒子で反射率のピークの半値幅が狭くなる理由としては、微粒子では横方向にもブラッグ反射が起きているために強い閉じ込め効果が起こることが関係していると考えられる。また、ブラッグ反射が起きている波長６２５ｎｍでは、表面からわずか８〜１５周期だけしか光が進入しておらず、これは散乱光が抑制されていることと合致する。
次に、緑色および青色の光を反射させることについて述べる。微粒子の直径Ｄとこの微粒子により反射される光の波長λとはほぼ比例関係にあるので、反射させたい光の波長をλ_０とすると、Ｄ＝２８０ｎｍに対してλ_０＝６２５ｎｍの関係から、緑色（λ_０＝５２５ｎｍ）や青色（λ_０＝４７５ｎｍ）ではそれぞれＤ＝２３５ｎｍ、Ｄ＝２１２ｎｍとなる。それぞれの場合について同様に光場の計算を行った。緑色反射のモデルを第３２図に、計算結果を第３３図〜第３９図に示す。また、青色反射のモデルを第４０図に、計算結果を第４１図〜第４７図に示す。これらの結果から、緑色反射と青色反射とでは、それぞれ５２５ｎｍと４７５ｎｍの波長のときだけに強い反射が生じていて、赤色反射と同様にほぼ８〜１５周期まで光が進行しているのが判る。
以上のように、微粒子の直径Ｄと波長λとはほぼ比例関係にあることから、第４８図に示すような関係になる。この図から、青色反射ではＤ＝２０２〜２２４ｎｍ、緑色反射ではＤ＝２２４〜２５１ｎｍ、赤色反射ではＤ＝２６９〜３１４ｎｍとなる。とりわけ色度図上で純粋な三原色として、青色反射ではλ_０＝４７５±１０ｎｍでＤ＝２０８〜２１７ｎｍとなり、緑色反射ではλ_０＝５１５±１５ｎｍでＤ＝２２４〜２３７ｎｍとなり、赤色反射ではλ_０＝６５０±３０ｎｍでＤ＝２７８〜３０５ｎｍとなる。
以上の結果から、たとえば、基板上に赤色反射用の微粒子層１１周期を積層し、その上に緑色反射用の微粒子層１１周期を積層し、更にその上に青色反射用の微粒子層１１周期を積層すれば、三原色の光だけを反射させてその他の波長の光は透過すると考えられる。これらについて同様に光場の計算で見積もった。このときのモデルを第４９図に、計算結果を第５０図〜第５４図に示す。これらの結果から、波長が４７５ｎｍ、５２５ｎｍ、６２３ｎｍのときにそれぞれの青色反射用、緑色反射用、赤色反射用微粒子層のところで強い反射が生じており、それ以上奥に進まないのが判る。それに対して、５９０ｎｍや５５５ｎｍなど三原色以外の波長では、反射がほとんど起こっていないので赤色反射用微粒子層の右端まで光が到達し、そこから更に右側に光が出射しているのが判る。したがって、これより奥側に光を吸収する材料を置くことで、たとえば基板として光を吸収する材料を置くことで、三原色以外の光を効率良くカットすることができる。
そこで、この発明の第１の実施形態においては、スクリーンを第５５図に示す断面構造を有するように構成する。すなわち、基板１上に赤色反射用のＤ＝２８０ｎｍの微粒子層２を１１周期積層し、その上に緑色反射用のＤ＝２３４．５ｎｍの微粒子層３を１１周期積層し、更にその上に青色反射用のＤ＝２１２ｎｍの微粒子層４を１１周期積層してスクリーンを構成する。微粒子層２〜４のいずれにおいても、微粒子５が最密構造で配列している。これらの微粒子層２〜４の微粒子５としては、たとえばシリカ微粒子が用いられる。また、基板１としては、三原色以外の波長の光を吸収することができるものが用いられ、具体的にはたとえばカーボン製の黒い基板が用いられる。この基板１の厚さは、２０μｍ以上５００μｍ以下に選ばれ、具体的にはたとえば５０μｍ程度に選ばれる。基板１の厚さがこのように５０μｍ程度であると、スクリーンが破れにくく、しかもフレキシビリティーが高いためスクリーンの巻き取りもしやすい。また、スクリーンの面積は用途に応じて適宜選ばれる。
この第５５図に示すスクリーンは、たとえば、自己組織化技術を用いることにより容易に製造することができる。すなわち、たとえば、第５６図に示すように、微粒子５が分散された水溶液６を用い、この水溶液６中で微粒子５をゆっくり堆積させることにより、微粒子５が自己組織化により規則的に配列する。そこで、この自己組織化技術を用いて、基板１上に微粒子層２〜４を順次、規則配列で積層することができ、これによってスクリーンを製造することができる。
このスクリーンの製造方法についてより詳細に説明する。一般に、この種のスクリーンの製造方法としては、自然沈降法（たとえば、増田ほか（２００１）マテリアルインテグレーション１４、３７−４４）および浸漬引き上げ単粒子膜作製法（単粒子膜引き上げ法）（たとえば、永山（１９９５）粉体工学３２、４７６−４８５）が考えられる。自然沈降法では、低濃度の微粒子溶液を基板上に滴下するか、低濃度の微粒子溶液中に基板を立てる。このとき、基板上に沈降した微粒子が溶媒の蒸発によって基板上に自己組織的に結晶化する。自然沈降法はこの工程を通して基板上に微粒子の三次元結晶の薄膜を得る方法である。この方法の問題点は、溶媒の蒸発に数時間以上必要であるため、基板の乾燥に長時間を要すること、基板上から溶媒が面内に均等に蒸発しないため、数ｃｍ^２以上の大面積の結晶の薄膜を作製する際には、その薄膜が面内に厚さむらを生じることである。一方、単粒子膜引き上げ法は、低濃度の微粒子溶液中に浸漬した基板を気相中に引き上げることにより微粒子単層の二次元結晶の薄膜を得る工程を利用した方法である。この工程を繰り返すことにより、微粒子単層の薄膜を積層し、任意の厚さの三次元結晶の薄膜を得る。この方法の問題点は、単粒子膜の積層によるため、工程が複雑であり、作製に長時間を要すること、面内で均一な二次元結晶化を行わせるために、引き上げ速度を低速に制御する必要があることである。数ｃｍ^２以上の大面積の薄膜作製では長時間にわたって気液界面のメニスカスが乱れないように制御する必要があり、容易ではない。
そこで、自然沈降法による三次元結晶の作製と単粒子膜引き上げ法による面内の厚さむらの軽減とを両立させ、更に、作製時間を大幅に短縮させる方法として、引き上げ回転法を用いる。単粒子膜引き上げ法では、一度の浸漬と引き上げの工程で単層の二次元結晶薄膜しか得られないのに対して、引き上げ回転法では高濃度の微粒子溶液を用いることによって、単粒子膜引き上げ法と同様の一度の浸漬と引き上げの工程で三次元結晶薄膜を得ることができる。これにより、自然沈降法と同様に三次元結晶を得ることができる。そして、基板の回転により、単粒子膜引き上げ法のように、面内の厚さむらを軽減することができる。また、作製工程に要する時間を大幅に減らすことができる。
この引き上げ回転法では、高濃度の微粒子溶液中に基板を浸漬し、気相中へ引き上げを行うと、乾燥が遅く溶液の濡れ量が多い部分に微粒子が集積することによって厚さむらが生じる。この厚さむらは、基板の鉛直方向下方および水平方向左右端から生じる。そこで、浸漬前、浸漬中、引き上げ直後のいずれかの時に基板を面内で回転させることにより濡れ量を制御したところ、面内の厚さむらが減少し、厚さが面内で均一な薄膜が得られた。
第５７図〜第６０図を参照してこの引き上げ回転法を具体的に説明する。
第５７図Ａに示すように、溶液槽７中に高濃度（たとえば、２重量％以上５０重量％以下）の微粒子溶液８を入れたものを用意する。次に、第５７図Ｂに示すように、溶液槽７の上方から基板１を下降させて微粒子溶液８中に浸漬する。次に、第５７図Ｃに示すように、基板１を高速（たとえば、３０μｍ／ｓ以上３ｍ／ｓ以下）で引き上げた後、第５７図Ｄに示すように、気相中にて自然乾燥させる。
これらの工程において、基板１に付着してくる微粒子溶液８は、乾燥すると同時に重力によって下方に移動するため、微粒子の分布は基板１の下方に偏り、乾燥後には鉛直方向に関して下方が厚く、上方が薄いという、面内分布を持った薄膜が得られる。この鉛直方向に関しては、下記の通りに工程を行うことによって、面内の厚さむらを抑えることができる。
すなわち、第５８図Ａに示すように、第５７図Ｄに示す工程で乾燥を行った基板１をその面内で１８０°回転させて上下を逆にする。次に、第５８図Ｂに示すように、溶液槽７の上方から基板１を下降させて微粒子溶液８中に浸漬する。この後、上述と同様に、基板１の高速引き上げ（第５８図Ｃ）および気相中自然乾燥（第５８図Ｄ）を行う。この結果、微粒子層の厚さは基板１の下方が厚く、上方が薄いという面内分布を持つが、先に積層した微粒子層の厚さの面内分布とは逆になるため、鉛直方向に関して、基板１全体での面内分布は均一となる。なお、この基板１の上下の回転は、浸漬前ではなく、浸漬中や引き上げ直後に行っても同様な効果を得ることができる。
水平方向に関しても基板１全体での微粒子層の厚さの面内分布を均一とするために、第５７図および第５８図と同様な工程を行う。
すなわち、第５９図Ａに示すように、第５８図Ｄに示す工程で乾燥を行った基板１をその面内で時計方向に９０°回転させる。次に、上述と同様に、基板１の微粒子溶液８中への浸漬（第５９図Ｂ）、基板１の高速引き上げ（第５９図Ｃ）および気相中自然乾燥（第５９図Ｄ）を行う。
次に、第６０図Ａに示すように、第５９図Ｄに示す工程で乾燥を行った基板１をその面内で１８０°回転させて上下を逆にする。この後、上述と同様に、基板１の微粒子溶液８中への浸漬（第６０図Ｂ）、基板１の高速引き上げ（第６０図Ｃ）および気相中自然乾燥（第６０図Ｄ）を行う。
以上の方法により、短時間で、面内むらが観測されない結晶化した大面積の微粒子薄膜を得ることができる。
なお、基板１を水平にし、基板１の濡れ量を面内に均一にし、乾燥させることにより面内の厚さむらを減少させる手法を考えることはできるが、実際にやって見た範囲内では、濡れ量を均一に保つことはできず、面内に厚さむらを生じた。
ここで、自然沈降法により作製した微粒子薄膜と上述の引き上げ回転法により作製した微粒子薄膜との間の厚さむらの比較結果について説明する。
ここでは、微粒子として直径２８０ｎｍのシリカ微粒子（品名ＫＥ−Ｐ３０、（株）日本触媒製）、溶媒として純水、基板として市販のアルミ（アルミニウム）箔（大きさ：短辺２６ｍｍ、長辺７６ｍｍの長方形）をプラズマ洗浄したものを用いた。
まず、自然沈降法によるサンプルの作製においては、基板上に２０重量％シリカ水溶液を２０μｌ滴下し、基板表面に広げた。そして、基板を水平に保ち、樹脂製の試料ケース内で３日間乾燥させた。
一方、引き上げ回転法によるサンプルの作製においては、２０重量％シリカ水溶液中に基板をその長辺方向が鉛直方向となるようにして浸漬し、そのまま速度１０ｍｍ／ｓで垂直に引き上げ、乾燥させた。乾燥後、基板の上下を逆にし、同様に浸漬、引き上げ、乾燥を行った。次に、基板をその面内で９０°回転させてその短辺方向が鉛直方向となるようにして浸漬し、そのまま速度１０ｍｍ／ｓで垂直に引き上げ、乾燥させた。乾燥後、基板の上下を逆にし、同様に浸漬、引き上げ、乾燥を行った。このようにして、計４回の浸漬、引き上げ工程を実施した。
両サンプルについて目視での比較を行った結果、自然沈降法に比べて引き上げ回転法では厚さむらが小さかった。また、両者ともブラッグ反射を示し、シリカの微粒子が三次元結晶を形成していることが確認された。
基板の両短辺の中心を結ぶ線上の５点（中心点、中心点から両方向に１０ｍｍおよび２０ｍｍ離れた点）で、作製した薄膜の膜厚を測定した。膜厚は基板のアルミ箔の表面と作製した薄膜の表面との鉛直距離として光計測により測定した。結果は次のとおりであった。
自然沈降法：平均値１４．８μｍ、標準偏差３．１μｍ
引き上げ回転法：平均値９．９μｍ、標準偏差０．６μｍ
これらの標準偏差の違いから、自然沈降法に比べて、引き上げ回転法での膜厚のばらつきが格段に小さいことが確認された。引き上げ回転法の４回の工程により、厚さむらの小さい３５層程度の三次元結晶のシリカ薄膜を作製することができた。
以上のように、この第１の実施形態によれば、特定の三原色の光だけを反射して残りの波長の光を基板１側で吸収させることが可能となることにより、黒を沈ませるスクリーンを得ることができる。この場合、画像に関係ない外部の光がスクリーンに入射した場合にも、波長が異なるためにカットされるため、コントラストが劣化するのが防止される。特に、半導体レーザやＬＥＤなどの発光ピークの半値幅が狭くて色純度の良い光で画像を形成している場合には、効率良く選択的に画像の光だけを反射して他の波長の光をカットすることで、高コントラストを維持することができるとともに、黒を沈ませることができる。したがって、暗室でなくとも画像の劣化が起こらない。また、液晶プロジェクターなどスペクトル半値幅が広い光を投影しても、波長を選択的に狭くするので、色度図上の色再現範囲が広くなり、色純度も良くなる。
次に、回折効果により反射光の遠視野像（ＦＦＰ；Ｆａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅｒｎ）を広げる方法について説明する。
第６１図に示すように、一般に、光の入射方向に垂直な方向の物体のサイズを十分に小さくすることにより、その物体により光は回折されて広がる。そこで、この第１の実施形態のようにスクリーンを微粒子の集合体により形成することで、微粒子による回折効果で反射光のＦＦＰに広がりを持たせることができると考えられる。これは逆格子空間上で格子点を横方向に伸ばすことに対応する。そこで、横方向のサイズを２２周期、１６周期、１１周期とした場合の反射波を広い面積（１００μｍ×３０μｍ）で計算した。その結果を第６２図〜第６５図に示す。この結果から、横方向の周期数が小さくなるほど、ＦＦＰが広くなることが判る。より詳細には、２２周期ではＦＦＰ〜８°と狭いが、周期をより小さくしていくほどＦＦＰは広がり、１６周期でＦＦＰ〜１１°、１１周期ではＦＦＰ〜１７°まで広がることが判った。
映画館などの大きな会場でスクリーンに画像を表示する場合には比較的視野角が狭くても良く、むしろ明るさが求められる。この場合には、ＦＦＰが１０〜１７°程度と比較的狭くして指向性を持たせ、それによって光密度を高く、すなわち明るくすることが可能である。
次に、屈折で反射光のＦＦＰを広げる方法について説明する。
屈折で反射光のＦＦＰに広がりを持たせるためには、第６６図に示すように、微粒子の集合体を水平面と斜面とを持つ構造とするか、第６７図に示すように、微粒子の集合体の表面を曲面構造とすることが考えられる。第６６図に示す例では特定の方向だけに斜めに反射光が出射されるが、第６７図に示す例では曲面に対応して任意の方向に反射光が出射される。
第６８図に示すように、微粒子の集合体について垂直方向（結晶軸の方向）に対する斜面の角度θを変えて計算を行った。ただし、入射光の波長は６２５ｎｍで、微粒子の直径は２８０ｎｍとした（ここでは水平面（第６８図中左側の端面）に垂直入射する場合にはブラッグ反射が起こる条件である）。その結果を第６９図〜第７３図に示す。この結果より、θ＝１４．４°、５８．２°の斜面に光が入射してもブラッグ反射がほとんど起きておらず、光が透過しているのが判る。それに対して、θ＝７０．２°、７５．７°、７８．９°の斜面では反射が生じているのが判る。
更に、広い反射側においてＢＡＣＫＷＡＲＤの結果を第７４図および第７５図に示す。この結果より、θ＝１４．４°、５８．２°では斜めの反射が生じていないが、θ＝７０．２°、７５．７°、７８．９°では斜めの反射が生じていることが判る。その結果をＦＦＰとして示したグラフが第７６図である。この結果より、３５°付近にピークが出現しているのが判る。これらの結果から、屈折の方法ではθ＝９０〜７０°の範囲に斜面を形成すれば、ＦＦＰに７０°まで広がりを持たせることができることが判る。
次に、第７７図に示すように、光の入射方向に対して結晶軸を傾けた場合について説明する。この場合、ブラッグ条件を満たす波長がずれることになる。その波長は、垂直入射（入射方向が結晶軸と平行）のときの波長をλ_０とすると、λ（θ）＝λ_０ｓｉｎθとなる。これは、第７８図に示すように、光の入射方向がずれてくるために逆格子空間において格子点が原点を中心に回転することにより、同じエワルド球（１／λを半径とした球）の面上にその格子点が乗らなくなることを意味する。この効果を考慮して計算した結果を第７９図に示す。この結果より、スペクトルの半値幅が３０ｎｍである場合、θ＝７７．４〜９０°の範囲内であればブラッグ反射が生じることになる。θ＝７７．４°の場合には、垂直方向から２θ＝２５．６°の角度で反射されることになるが、反対方向、すなわちθ＝−７７．４°にも軸を傾斜させると合計でＦＦＰ＝５１．６°となる。
以上のように、屈折を用いる方法や結晶軸を傾ける方法は、家庭などの狭い空間でスクリーンに投影する場合に適する。この場合、指向性が強いと、見る場所によって画像が見えなくなるからである。
この指向性を緩やかにするためには、第８０図に示すように、微粒子の集合体９にうねりを持たせるようにしても良い。
次に、スクリーンの波長の選択性について説明する。
波長の選択性も逆格子空間を用いて説明することができる。すなわち、第８１図に示すように、光の入射方向のサイズが小さい場合、逆格子空間での格子点はその方向に伸びる。その結果、格子点と交差するエワルド球が多数存在することとなり、結果としてブラッグ条件を満たす波長λの範囲が広がることになる。ここで、５層と１０層の場合の誘電体多層膜の反射スペクトルについて、有効フレネル係数法で計算を行った。その結果を第８２図および第８３図に示す。この結果から、５層では半値幅が２００ｎｍ程度あるのに対して１０層構造では半値幅が５０ｎｍと狭くなっているのが判る。ただし、波長の選択性を良くしようとして、単純に層数を増やすだけでは不十分であり、光にとっての実効的なサイズを大きくする必要がある。数層のみでは１００％反射されるものを１００層ほど積層しても、実効的なサイズは数層のみで波長の選択性は悪いままである。したがって、微粒子による個々の回折格子の反射効率をなるべく下げて、多層にわたって回折が生じるような構造にするのが望ましい。
上述のように、この第１の実施形態によるスクリーンを使用することで各三原色のスペクトルの半値幅が狭くなるが、これによって色純度が良くなり、色度図上の再現範囲が広がることを以下に説明する。
第８４図〜第８７図および第８８図〜第９１図はそれぞれ液晶（ＬＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）プロジェクターおよびＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プロジェクターから出射した光のスペクトルを測定した結果である。ここで、第８４図、第８８図は白色を、第８５図、第８９図は青色を、第８６図、第９０図は緑色を、第８７図、第９１図は赤色を表示したときのスペクトルである。色フィルターを用いて波長の選択を行っているため、ＬＣＤプロジェクター、ＤＬＰプロジェクターともに各三原色のスペクトル半値幅が６０〜１００ｎｍと広いことが判る。このとき通常のスクリーンを用いると光が反射されても半値幅に変化がないために、このスペクトルの半値幅で色再現性が決定されることになる。これに対し、この第１の実施形態によるスクリーンを用いた場合、プロジェクターから出射した光の各三原色のスペクトル半値幅が広くても、スクリーンで反射されるときに波長が選択されて半値幅が３０ｎｍまで狭くなる。このとき、色度図上の色再現範囲が広がるとともに色再現性が良くなる。第９２図は色度図上でそのことを表している。ＤＬＰやＬＣＤでは色再現範囲が狭いのに対し、この第１の実施形態によるスクリーンを用いた場合、その範囲が広がるとともに色の再現性が良くなるのが判る。
次に、この発明の第２の実施形態によるスクリーンについて説明する。第９３図にこのスクリーンを示す。
第９３図に示すように、この第２の実施形態によるスクリーンにおいては、微粒子層４の最上面に拡散フィルム１０が配置されている。この拡散フィルム１０は、光の拡散およびスクリーン表面の保護のためのものである。すなわち、スクリーンから反射される光をこの拡散フィルム１０により拡散させることで、指向性を緩和するとともに、スクリーン全体に均一な輝度を持たせることができる。言い換えれば、いわゆるホットスポットをなくすことができる。また、この拡散フィルム１０により、機械的なダメージで微粒子が剥がれるのを防止することができる。
この拡散フィルム１０としては、可視光領域において透明な材料で、かつ光を拡散させるものが望ましい。光を拡散させるためには、フィルム面内で異なる屈折率分布を持たせても、またはフィルム表面に凹凸を設けても良い。この拡散フィルム１０としては、具体的には、たとえば、光拡散性のあるポリエチレンフィルム（作製上、面内に屈折率分布を持つ）や、光を拡散することができるように表面を凹凸加工したポリカーボネートフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルムやポリ塩化ビニルフィルムなどが挙げられる。この拡散フィルム１０の厚さは、通常は５ｍｍ以下、望ましくは１ｍｍ以下とする。
拡散フィルム１０を配置するには、たとえば、基板１上に微粒子層２〜４を積層した後に、張力（テンション）を加えながらこの拡散フィルム１０を微粒子層４の表面に貼って接着しても良いし、この拡散フィルム１０の裏側に予め接着剤を塗布して接着しても良い。更には、光学特性を良くするために、この拡散フィルム１０の表面に、反射防止のための１／４波長コーティングを行っても良い。この場合、フィルム材の屈折率より低い屈折率の材料でコーティングする必要がある。具体的には、たとえば〜１００ｎｍの厚さのＳｉＯ_２ガラス膜を塗布や蒸着法でコーティングする。
上記以外のことは、第１の実施形態によるスクリーンと同様であるので、説明を省略する。
次に、この発明の第３の実施形態によるスクリーンについて説明する。このスクリーンを第９４図に示す。
第９４図に示すように、この第３の実施形態によるスクリーンにおいては、微粒子層４の最上面に、二次元マイクロレンズアレイが形成されたマイクロレンズフィルム１１が配置されている。このマイクロレンズフィルム１１のマイクロレンズは凸レンズでも、凹レンズでも、両者の複合でも良い。スクリーンから反射される光をこのマイクロレンズフィルム１１により拡散させることで、指向性を緩和するとともに、スクリーン全体に均一な輝度を持たせることができ、ホットスポットをなくすことができる。また、このマイクロレンズフィルム１１により、機械的なダメージで微粒子が剥がれるのを防止することができる。
このマイクロレンズフィルム１１の材質は、可視光領域で透明なものであれば、基本的にはどのようなものであっても良い。たとえば、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレートやポリ塩化ビニルでも良い。このマイクロレンズフィルム１１のマイクロレンズは画素サイズと同程度かそれより小さければ良く、たとえば、面内に０．１ｍｍ程度の直径のレンズを密に配置すれば良い。更に特性を良くするために、この表面には反射防止のための１／４波長コーティングを行っても良い。この場合、マイクロレンズフィルム１１のレンズの屈折率より低い屈折率の材料でコーティングする必要がある。たとえば〜１００ｎｍの厚さのＳｉＯ_２ガラス膜を塗布や蒸着法でコーティングしても良い。
マイクロレンズフィルム１１の配置方法は第２の実施形態と同様である。
上記以外のことは、第１の実施形態によるスクリーンと同様であるので、説明を省略する。
次に、この発明の第４の実施形態によるスクリーンについて説明する。このスクリーンを第９５図に示す。
第９５図に示すように、この第４の実施形態によるスクリーンにおいては、微粒子層４の最上面に、二次元マイクロプリズムアレイが形成されたマイクロプリズムフィルム１２が配置されている。スクリーンから反射される光をこのマイクロプリズムフィルム１２により拡散させることで、指向性を緩和するとともに、スクリーン全体に均一な輝度を持たせることができ、ホットスポットをなくすことができる。また、このマイクロプリズムフィルム１２により、機械的なダメージで微粒子が剥がれるのを防止することができる。
このマイクロプリズムフィルム１２の材質は、可視光領域で透明なものであれば、基本的にはどのようなものであっても良い。たとえば、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレートやポリ塩化ビニルでも良い。このマイクロプリズムフィルム１２のマイクロプリズムは画素サイズと同程度かそれより小さければ良く、たとえば、面内に０．１ｍｍ程度の直径のプリズムを密に配置すれば良い。更に特性を良くするために、この表面には反射防止のための１／４波長コーティングを行っても良い。この場合、マイクロプリズムフィルム１２のプリズムの屈折率より低い屈折率の材料でコーティングする必要がある。たとえば〜１００ｎｍの厚さのＳｉＯ_２ガラス膜を塗布や蒸着法でコーティングしても良い。
マイクロプリズムフィルム１２の配置方法は第２の実施形態と同様である。
上記以外のことは、第１の実施形態によるスクリーンと同様であるので、説明を省略する。
次に、この発明の第５の実施形態によるスクリーンについて説明する。このスクリーンを第９６図に示す。
上述の第１ないし第４の実施形態においては、基板１上に赤色反射用の微粒子層２、緑色反射用の微粒子層３および青色反射用の微粒子層４を縦方向（基板に垂直な方向）に積層しているが、この第５の実施形態においては、これらの微粒子層２〜４を基板１上に横方向（基板に平行な方向）に配置する。
すなわち、第９６図に示すように、この第５の実施形態によるスクリーンにおいては、基板１上に、赤色反射用の微粒子層２、緑色反射用の微粒子層３および青色反射用の微粒子層４が横方向に配置されている。
これらの微粒子層２〜４の平面形状および平面配列パターンの例を第９７図に示す。第９７図Ａに示す例では、ストライプ状の平面形状の微粒子層２〜４を交互に配列している。ここで、ストライプ状の微粒子層２〜４の幅は画素サイズの１／３の大きさかそれより小さければ良い。第９７図Ｂに示す例では、長方形の平面形状の微粒子層２〜４を格子状に配列している。ここで、長方形の微粒子層２〜４の大きさは画素サイズの１／３の大きさと同等かそれより小さければ良い。第９７図Ｃに示す例では、正方形の平面形状の微粒子層２〜４を格子状に配列している。ここで、正方形の微粒子層２〜４の大きさは画素サイズの１／３の大きさと同等かそれより小さければ良い。
基板１上に微粒子層２〜４を形成するためには、たとえば、インクジェット方式で各色用の微粒子を基板１上に塗り分けても良いし、スクリーン印刷やグラビア印刷を用いて塗り分けても良い。あるいは、各微粒子層２〜４のパターンに対応した開口を有するマスクを用意し、これらのマスクを用いて各色用の微粒子を三回塗布しても良い。
上記以外のことは、第１の実施形態によるスクリーンと同様であるので、説明を省略する。
この第５の実施形態によれば、三原色用の微粒子層２〜４が基板１上に横方向に配置されているので、三原色の微粒子層２〜４を基板１上に縦方向に積層した場合に比べて、トータルな微粒子層の縦方向の厚さが小さくなり、それによって光の散乱などによる損失が減ることから、光の吸収を効率的に行うことができる。
次に、この発明の第６の実施形態によるスクリーンについて説明する。このスクリーンを第９８図に示す。
第９８図に示すように、この第６の実施形態によるスクリーンにおいては、微粒子層２〜４において、微粒子５の間の隙間がバインダー１３により埋められている。ここで重要なことは、このバインダー１３の材料としては、微粒子の屈折率と異なる屈折率を持つ材料を用いることである。具体的には、たとえば、微粒子がシリカ微粒子である場合には、バインダー１３として、ポリプロピレンやポリエチレンやポリイソブチレンやポリ酢酸ビニルなどのポリオレフィン系材料を用いることができる。
このスクリーンを製造するには、たとえば、基板１上に微粒子層２〜４を形成した後にこれらの微粒子層２〜４にバインダー材料を溶かした溶液を染み込ませて固化させる方法や、予め微粒子（たとえば、シリカ微粒子）のコロイド溶液にこのバインダー材料を溶かした溶液を入れて微粒子の堆積とともに微粒子５の隙間を埋める方法などがある。
上記以外のことは、第１の実施形態によるスクリーンと同様であるので、説明を省略する。
この第６の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点に加えて、微粒子５の間の隙間がバインダー１３により埋められていることにより、スクリーンの機械的な強度の向上を図ることができるとともに、微粒子５の材料に対してバインダー１３の屈折率を制御して反射スペクトルの半値幅を狭くすることができるなど光学特性の向上を図ることができるという利点を得ることができる。
次に、この発明の第７の実施形態によるスクリーンについて説明する。このスクリーンを第９９図に示す。
第９９図に示すように、この第７の実施形態によるスクリーンにおいては、第９８図に示すスクリーンの微粒子層２〜４における微粒子５に相当する部分が空洞１４になっており、いわゆるインバースオパール構造となっている。
このスクリーンを製造するためには、たとえば、基板１上に微粒子層２〜４を形成し、更にこれらの微粒子層２〜４にバインダー材料を溶かした溶液を染み込ませて固化させることにより微粒子５の隙間をバインダー１３で埋めた後、所定のエッチング液、たとえばフッ酸溶液に入れて微粒子（たとえば、シリカ微粒子）を溶かせば良い。
上記以外のことは、第１の実施形態によるスクリーンと同様であるので、説明を省略する。
この第７の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点に加えて、微粒子に相当する空洞１４とバインダー１３との屈折率差は空気とバインダー１３との屈折率差となるので、微粒子５がシリカ微粒子などである場合に比べて、大きい屈折率差を得ることができる。このため、必要な反射を起こさせるために必要な微粒子層の周期をより少なくすることができ、ひいてはスクリーンをより薄型化することができる。
次に、この発明の第８の実施形態によるスクリーンについて説明する。このスクリーンを第１００図に示す。
第１００図に示すように、この第８の実施形態によるスクリーンにおいては、基板として、透明基板１５の裏面に吸収層１６を設けたものが用いられている。この吸収層１６としては、三原色以外の波長の光を吸収することができるものが用いられ、たとえばカーボン膜が用いられる。より具体的には、透明基板１５はたとえば透明なガラス基板やポリカーボネート基板であり、吸収層１６はそれらの裏面にコーティングしたカーボン膜である。
ここで、吸収層１６の厚さはその材料に応じて三原色以外の波長の光を十分に吸収することができるように選ばれるが、吸収層１６としてカーボン膜を用いる場合の厚さについて説明すると、次のとおりである。すなわち、カーボンの吸収係数αは、その作製方法に依存するが、一般に１０^３〜１０^５ｃｍ^−１である。光強度Ｐは、光が吸収層１６を進んだ距離をｘとするとＰ（ｘ）／Ｐ（０）＝ｅｘｐ（−αｘ）と表されるから、α＝１０^５ｃｍ^−１の場合、十分な吸収として１／ｅ（ｅ：自然対数の底）まで光強度を弱めるためにはカーボン膜の厚さｄを０．１μｍとすれば良い。したがって、最低ｄ＝０．１μｍが必要となる。更に、α＝１０^３ｃｍ^−１でも１／ｅまで光強度を弱めるためにはカーボン膜の厚さをｄ＝１０μｍとすることが必要となる。これらのことから、カーボン膜の厚さを０．１μｍ以上、好適には１０μｍ以上にする必要がある。
上記以外のことは、第１の実施形態によるスクリーンと同様であるので、説明を省略する。
この第８の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点に加えて、基板自体が光吸収を起こすものでなくても良いので、基板の材料の選択の自由度が高くなるという利点を得ることができる。
次に、この発明の第９の実施形態によるスクリーンについて説明する。このスクリーンを第１０１図に示す。
第１０１図に示すように、この第９の実施形態によるスクリーンにおいては、基板として、表面がサンド加工により粗面化処理された黒い（三原色以外の波長の光を吸収することができる）ＰＥＴフィルム１７が用いられている。ここで、サンド加工とは、やすりなどで擦って表面を荒らす加工のことである。このＰＥＴフィルム１７の表面の凹凸の高さはたとえば０．８〜４μｍである。この場合、サンド加工により粗面化処理されたＰＥＴフィルム１７の表面は濡れ性が良好であるため、シリカ微粒子などの微粒子５が分散された水溶液６が塗布されやすくなる。更に、ＰＥＴフィルム１７の表面の凹凸により光の指向性が緩和されるため、ホットスポットが発生しにくくなる。
上記以外のことは、第１の実施形態によるスクリーンと同様であるので、説明を省略する。
この第９の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点に加えて、基板として、安価なＰＥＴフィルム１７を用いているので、スクリーンを安価に製造することができるという利点を得ることができる。
次に、この発明の第１０の実施形態によるスクリーンについて説明する。このスクリーンを第１０２図に示す。
上述の第１の実施形態においては、基板１上に赤色反射用の微粒子層２、緑色反射用の微粒子層３および青色反射用の微粒子層４を縦方向に順次積層しているが、これらの微粒子層２〜４の積層順序は必ずしもこのようにする必要はなく、微粒子５の配列性（結晶性）の観点からは、むしろ積層順序を逆にするのが望ましい。そこで、この第１０の実施形態においては、微粒子層２〜４の積層順序を逆にした場合について説明する。
すなわち、第１０２図に示すように、この第１０の実施形態によるスクリーンにおいては、基板１上に、青色反射用の微粒子層４、緑色反射用の微粒子層３および赤色反射用の微粒子層２が順次積層されている。この場合、青色反射用の微粒子層４の微粒子５は最も小さいため、この微粒子５を基板１上に配列させると、微粒子層４の表面の凹凸が最も小さいことになる。このように凹凸が小さい下地表面に、次に大きい、緑色反射用の微粒子層３の微粒子５を配列させた場合、その配列性が乱れにくくなり、結晶性が良くなる。同様に、この微粒子層３上に、次に大きい、赤色反射用の微粒子層２の微粒子５を配列させた場合にも、その配列性が乱れにくく、結晶性が良くなる。このようにして、微粒子層２〜４のいずれの結晶性も良くすることができる。
上記以外のことは、第１の実施形態によるスクリーンと同様であるので、説明を省略する。
この第１０の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点に加えて、微粒子層２〜４のいずれの結晶性も良好であることから、反射スペクトルの半値幅が狭く、効率的に三原色を反射させることができるとともに、それ以外の光は基板１で吸収することができるという利点を得ることができる。
次に、この発明の第１１の実施形態によるスクリーンについて説明する。このスクリーンを第１０３図に示す。
第１０３図に示すように、この第１１の実施形態によるスクリーンにおいては、基板１上に、バッファ層１８を介して、赤色反射用の微粒子層２、緑色反射用の微粒子層３および青色反射用の微粒子層４が順次積層されている。ここで、バッファ層１８は、青色反射用の微粒子層４の微粒子より小さい直径、具体的にはたとえばＤ＝１２０ｎｍの微粒子による微粒子層からなる。
このスクリーンを製造するには、基板１上にまずバッファ層１８としての微粒子層を堆積させた後、その上に微粒子層２〜４を堆積させる。
上記以外のことは、第１の実施形態によるスクリーンと同様であるので、説明を省略する。
この第１１の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点に加えて、次のような利点を得ることができる。すなわち、基板１上に微粒子層からなるバッファ層１８を堆積させ、その上に微粒子層２〜４を堆積させているため、基板１上に微粒子層２〜４を直接堆積させる場合に比べて、微粒子層２〜４を形成する下地の濡れ性が向上する。このため、結晶性の良好な微粒子層２〜４を得ることができる。また、バッファ層１８としての微粒子層の微粒子の直径は、青色反射用の微粒子層４より小さいＤ＝１２０ｎｍであるため、スクリーンに光を投射したときのこのバッファ層１８からのブラッグ反射の波長は可視光の波長より短く、スクリーン特性に影響を及ぼさない。
次に、この発明の第１２の実施形態による画像表示システムについて説明する。この画像表示システムの構成を第１０４図に示す。第１０５図にこの画像表示システムの斜視図を示す。
第１０４図および第１０５図に示すように、この第１２の実施形態による画像表示システムは、第１〜第１１の実施形態のいずれかによるスクリーン１９とこのスクリーン１９に画像を投射するためのプロジェクター２０とからなる。プロジェクター２０は、赤色、緑色および青色の光を発光可能な光源２１と集光および投射用のレンズ２２、２３とを備えている。光源２１は、赤色、緑色および青色の光を発光可能な半導体発光素子、すなわち半導体レーザまたは発光ダイオードからなる。より具体的には、光源２１として半導体レーザを用いる場合を考えると、赤色用の半導体レーザとしてはたとえばＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザが、緑色用の半導体レーザとしてはたとえばＺｎＳｅ系半導体レーザが、青色用の半導体レーザとしてはたとえばＧａＮ系半導体レーザが用いられる。
以上、この発明の実施形態につき具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
たとえば、上述の実施形態において挙げた数値、構造、形状、材料、微粒子の堆積方法などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、構造、形状、材料、微粒子の堆積方法などを用いても良い。
また、上述の第３の実施形態においては微粒子層４の最上面にマイクロレンズフィルム１１を配置し、上述の第４の実施形態においては微粒子層４の最上面にマイクロプリズムフィルム１２を配置しているが、マイクロレンズとマイクロプリズムとが混在したフィルムを微粒子層４の最上面に配置するようにしても良い。
以上説明したように、この発明によれば、画像に関係ない外部の光がスクリーンに入射したときでも画像のコントラストが劣化することがなく黒の沈んだ綺麗な画像を得ることができる。また、必ずしも暗室で投影する必要がなく、通常の蛍光灯の下や屋外でもコントラストが劣化しない。
更に、半導体レーザやＬＥＤなど半値幅の狭くて色純度の良い光で投影することで画像を形成している場合、効率良く選択的に画像の光だけを反射させて他の波長の光をカットすることで高コントラストを維持するとともに黒が良く沈むことになる。その上、たとえば液晶プロジェクターなどの各三原色のスペクトル半値幅が広い光を投影しても、色度図上の色再現性が良くなり、純粋な色を表現することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図Ａ〜第２図Ｂは、この発明によるスクリーンの原理を説明するための略線図、第３図および第４図は、多層膜の反射スペクトルを示す略線図、第５図は、規則的に配列された微粒子の反射スペクトルを示す略線図、第６図Ａ〜第６図Ｃは、最密構造を説明するための略線図、第７図は、規則的に配列された微粒子の散乱光のスペクトルを示す略線図、第８図は、特定の波長の光が反射される理由を説明するための略線図、第９図Ａ〜第１０図は、微粒子の光場の計算に用いたモデルを示す略線図、第１１図Ａ〜第３１図Ｂは、微粒子の光場の計算結果を示す略線図、第３２図は、緑色反射に対する微粒子の光場の計算に用いたモデルを示す略線図、第３３図Ａ〜第３９図Ｂは、緑色反射に対する微粒子の光場の計算結果を示す略線図、第４０図は、青色反射に対する微粒子の光場の計算に用いたモデルを示す略線図、第４１図Ａ〜第４７図Ｂは、青色反射に対する微粒子の光場の計算結果を示す略線図、第４８図は、シリカ微粒子の直径とブラッグ反射が起こる波長との関係を示す略線図、第４９図は、三原色反射に対する微粒子の光場の計算に用いたモデルを示す略線図、第５０図Ａ〜第５４図Ｂは、三原色反射に対する微粒子の光場の計算結果を示す略線図、第５５図は、この発明の第１の実施形態によるスクリーンを示す断面図、第５６図は、この発明の第１の実施形態によるスクリーンの製造方法の一例を説明するための略線図、第５７図Ａ〜第６０図Ｄは、この発明の第１の実施形態によるスクリーンの製造方法のより具体的な例を説明するための略線図、第６１図は、回折により光が広がる様子を示す略線図、第６２図Ａ〜第６５図Ｃは、微粒子の光場の計算結果を示す略線図、第６６図および第６７図は、屈折により光が広がる様子を示す略線図、第６８図は、微粒子の光場の計算に用いたモデルを示す略線図、第６９図Ａ〜第７５図Ｂは、微粒子の光場の計算結果を示す略線図、第７６図は、反射光の広がりを遠視野像の広がりとして示す略線図、第７７図Ａおよび第７７図Ｂは、結晶軸を傾けた効果を説明するための略線図、第７８図は、逆格子空間を示す略線図、第７９図は、結晶軸の傾きとブラッグ条件を満たす波長との関係を示す略線図、第８０図は、指向性を緩和する構造の一例を示す略線図、第８１図は、逆格子空間を示す略線図、第８２図および第８３図は、誘電体多層膜の反射スペクトルを示す略線図、第８４図〜第８７図は、ＬＣＤプロジェクターから出射した光のスペクトルの測定結果を示す略線図、第８８図〜第９１図は、ＤＬＰプロジェクターから出射した光のスペクトルの測定結果を示す略線図、第９２図は、色度図を示す略線図、第９３図は、この発明の第２の実施形態によるスクリーンを示す断面図、第９４図は、この発明の第３の実施形態によるスクリーンを示す断面図、第９５図は、この発明の第４の実施形態によるスクリーンを示す断面図、第９６図は、この発明の第５の実施形態によるスクリーンを示す断面図、第９７図Ａ〜第９７図Ｃは、この発明の第５の実施形態によるスクリーンにおける三原色反射用の微粒子層の平面的な配列パターンの例を示す平面図、第９８図は、この発明の第６の実施形態によるスクリーンを示す断面図、第９９図は、この発明の第７の実施形態によるスクリーンを示す断面図、第１００図は、この発明の第８の実施形態によるスクリーンを示す断面図、第１０１図は、この発明の第９の実施形態によるスクリーンを示す断面図、第１０２図は、この発明の第１０の実施形態によるスクリーンを示す断面図、第１０３図は、この発明の第１１の実施形態によるスクリーンを示す断面図、第１０４図および第１０５図は、この発明の第１２の実施形態による画像表示システムを示す略線図である。
符号の説明
１ 基板
２〜４ 微粒子層
５ 微粒子
１０ 拡散フィルム
１１ マイクロレンズフィルム
１２ マイクロプリズムフィルム
１３ バインダー
１４ 空洞
１５ 透明基板
１６ 吸収層
１７ ＰＥＴフィルム
１８ バッファ層
１９ スクリーン
２０ プロジェクター
２１ 光源

Claims (98)

1. 大きさが１μｍ以下の微粒子を規則的に配列した構造を有することを特徴とするスクリーン。
2. 自己組織化により上記微粒子を規則的に配列した構造を有することを特徴とする請求の範囲１記載のスクリーン。
3. 上記微粒子を最密構造に配列した構造を有することを特徴とする請求の範囲１記載のスクリーン。
4. 赤、緑および青の三原色に対応した波長の光を同時に反射することができるように、上記微粒子の直径が３種類存在する構造を有することを特徴とする請求の範囲１記載のスクリーン。
5. 上記微粒子としてシリカまたはシリカと同じ屈折率を持つ微粒子を用いたことを特徴とする請求の範囲１記載のスクリーン。
6. 赤色反射用として２６９×（１．３６／ｎ）ｎｍ以上３１４×（１．３６／ｎ）ｎｍ以下の直径の微粒子、緑色反射用として２２４×（１．３６／ｎ）ｎｍ以上２５１×（１．３６／ｎ）ｎｍ以下の直径の微粒子、青色反射用として２０２×（１．３６／ｎ）ｎｍ以上２２４×（１．３６／ｎ）ｎｍ以下の直径の微粒子（ただし、ｎは微粒子の屈折率）を用いたことを特徴とする請求の範囲５記載のスクリーン。
7. 赤色反射用として２７８×（１．３６／ｎ）ｎｍ以上３０５×（１．３６／ｎ）ｎｍ以下の直径の微粒子、緑色反射用として２２４×（１．３６／ｎ）ｎｍ以上２３７×（１．３６／ｎ）ｎｍ以下の直径の微粒子、青色反射用として２０８×（１．３６／ｎ）ｎｍ以上２１７×（１．３６／ｎ）ｎｍ以下の直径の微粒子（ただし、ｎは微粒子の屈折率）を用いたことを特徴とする請求の範囲５記載のスクリーン。
8. 基板上に縦方向に赤色反射用の微粒子層、緑色反射用の微粒子層および青色反射用の微粒子層が積層されていることを特徴とする請求の範囲１記載のスクリーン。
9. 基板上に縦方向に赤色反射用の微粒子層、緑色反射用の微粒子層および青色反射用の微粒子層が順次積層されていることを特徴とする請求の範囲１記載のスクリーン。
10. 基板上に縦方向に青色反射用の微粒子層、緑色反射用の微粒子層および赤色反射用の微粒子層が順次積層されていることを特徴とする請求の範囲１記載のスクリーン。
11. 積層周期が８以上１５以下であることを特徴とする請求の範囲８記載のスクリーン。
12. 基板上に横方向に赤色反射用の微粒子層、緑色反射用の微粒子層および青色反射用の微粒子層が配列されていることを特徴とする請求の範囲１記載のスクリーン。
13. 積層周期が８以上１５以下であることを特徴とする請求の範囲１２記載のスクリーン。
14. 上記赤色反射用の微粒子層、緑色反射用の微粒子層および青色反射用の微粒子層はストライプ状、長方形または正方形の形状を有し、これらの微粒子層が上記基板上に所定の配列パターンで配列されていることを特徴とする請求の範囲１２記載のスクリーン。
15. 可視光を吸収する層またはバルク基板を有することを特徴とする請求の範囲１記載のスクリーン。
16. 上記可視光を吸収する層またはバルク基板はすべての波長域の可視光を吸収することを特徴とする請求の範囲１５記載のスクリーン。
17. 上記可視光を吸収する層またはバルク基板が上記微粒子の下にあることを特徴とする請求の範囲１５記載のスクリーン。
18. 上記基板が透明基板の裏面に可視光を吸収する層が設けられたものであることを特徴とする請求の範囲８または１２記載のスクリーン。
19. 上記基板がＰＥＴフィルムであることを特徴とする請求の範囲８または１２記載のスクリーン。
20. 上記基板の表面に濡れ性を向上させるための凹凸または膜が設けられていることを特徴とする請求の範囲８または１２記載のスクリーン。
21. 上記微粒子層上に光拡散媒体が設けられていることを特徴とする請求の範囲８または１２記載のスクリーン。
22. 上記光拡散媒体が拡散フィルムであることを特徴とする請求の範囲２１記載のスクリーン。
23. 上記光拡散媒体がマイクロレンズフィルムであることを特徴とする請求の範囲２１記載のスクリーン。
24. 上記光拡散媒体がマイクロプリズムフィルムであることを特徴とする請求の範囲２１記載のスクリーン。
25. 上記微粒子の間の隙間が結合剤により埋められていることを特徴とする請求の範囲１記載のスクリーン。
26. 上記微粒子が空洞からなることを特徴とする請求の範囲２５記載のスクリーン。
27. 上記微粒子の集合体を有することを特徴とする請求の範囲１記載のスクリーン。
28. 上記微粒子の集合体の横方向の大きさが２２周期より小さいことを特徴とする請求の範囲２７記載のスクリーン。
29. 上記微粒子の集合体はその結晶軸に対して斜めの面とそれとは異なる角度を持つ面とを併せ持つことを特徴とする請求の範囲２７記載のスクリーン。
30. 上記斜めの面の角度θが７０°≦θ≦９０°の範囲であることを特徴とする請求の範囲２９記載のスクリーン。
31. 上記微粒子の集合体が曲面を持つことを特徴とする請求の範囲２７記載のスクリーン。
32. 上記微粒子の集合体の結晶軸が光の入射方向に対して７７．４°≦α≦９０°の範囲の角度α傾いていることを特徴とする請求の範囲２７記載のスクリーン。
33. 上記微粒子の集合体にうねりを持たせたことを特徴とする請求の範囲２７記載のスクリーン。
34. 上記基板上に、バッファ層を介して、赤色反射用の微粒子層、緑色反射用の微粒子層および青色反射用の微粒子層が設けられていることを特徴とする請求の範囲８または１２記載のスクリーン。
35. 上記バッファ層は、２０８×（１．３６／ｎ）ｎｍ以下の直径の微粒子（ただし、ｎは微粒子の屈折率）の層からなることを特徴とする請求の範囲３４記載のスクリーン。
36. フォトニック結晶を用いて特定の波長の光を反射するように構成されていることを特徴とするスクリーン。
37. 上記フォトニック結晶は微粒子を規則的に配列した構造を有することを特徴とする請求の範囲３６記載のスクリーン。
38. 自己組織化により上記微粒子を規則的に配列した構造を有することを特徴とする請求の範囲３７記載のスクリーン。
39. 上記微粒子を最密構造に配列した構造を有することを特徴とする請求の範囲３７記載のスクリーン。
40. 赤、緑および青の三原色に対応した波長の光を同時に反射することができるように、上記フォトニック結晶の周期が３種類存在する構造を有することを特徴とする請求の範囲３６記載のスクリーン。
41. 基板上に縦方向に赤色反射用のフォトニック結晶、緑色反射用のフォトニック結晶および青色反射用のフォトニック結晶が積層されていることを特徴とする請求の範囲３６記載のスクリーン。
42. 基板上に縦方向に赤色反射用のフォトニック結晶、緑色反射用のフォトニック結晶および青色反射用のフォトニック結晶が順次積層されていることを特徴とする請求の範囲３６記載のスクリーン。
43. 基板上に縦方向に青色反射用のフォトニック結晶、緑色反射用のフォトニック結晶および赤色反射用のフォトニック結晶が順次積層されていることを特徴とする請求の範囲３６記載のスクリーン。
44. 積層周期が８以上１５以下であることを特徴とする請求の範囲４１記載のスクリーン。
45. 基板上に横方向に赤色反射用のフォトニック結晶、緑色反射用のフォトニック結晶および青色反射用のフォトニック結晶が配列されていることを特徴とする請求の範囲３６記載のスクリーン。
46. 積層周期が８以上１５以下であることを特徴とする請求の範囲４５記載のスクリーン。
47. 上記赤色反射用のフォトニック結晶、緑色反射用のフォトニック結晶および青色反射用のフォトニック結晶はストライプ状、長方形または正方形の形状を有し、これらのフォトニック結晶が上記基板上に所定の配列パターンで配列されていることを特徴とする請求の範囲４５記載のスクリーン。
48. 可視光を吸収する層またはバルク基板を有することを特徴とする請求の範囲３６記載のスクリーン。
49. 上記可視光を吸収する層またはバルク基板はすべての波長域の可視光を吸収することを特徴とする請求の範囲４８記載のスクリーン。
50. 上記可視光を吸収する層またはバルク基板が上記微粒子の下にあることを特徴とする請求の範囲４８記載のスクリーン。
51. 上記基板が透明基板の裏面に可視光を吸収する層が設けられたものであることを特徴とする請求の範囲４１または４５記載のスクリーン。
52. 上記基板がＰＥＴフィルムであることを特徴とする請求の範囲４１または４５記載のスクリーン。
53. 上記基板の表面に濡れ性を向上させるための凹凸または膜が設けられていることを特徴とする請求の範囲４１または４５記載のスクリーン。
54. 上記フォトニック結晶上に光拡散媒体が設けられていることを特徴とする請求の範囲４１または４５記載のスクリーン。
55. 上記光拡散媒体が拡散フィルムであることを特徴とする請求の範囲５４記載のスクリーン。
56. 上記光拡散媒体がマイクロレンズフィルムであることを特徴とする請求の範囲５４記載のスクリーン。
57. 上記光拡散媒体がマイクロプリズムフィルムであることを特徴とする請求の範囲５４記載のスクリーン。
58. 上記フォトニック結晶の横方向の大きさが２２周期より小さいことを特徴とする請求の範囲３６記載のスクリーン。
59. 上記フォトニック結晶はその結晶軸に対して斜めの面とそれとは異なる角度を持つ面とを併せ持つことを特徴とする請求の範囲３６記載のスクリーン。
60. 上記斜めの面の角度θが７０°≦θ≦９０°の範囲であることを特徴とする請求の範囲５９記載のスクリーン。
61. 上記フォトニック結晶が曲面を持つことを特徴とする請求の範囲３６記載のスクリーン。
62. 上記フォトニック結晶の結晶軸が光の入射方向に対して７７．４°≦α≦９０°の範囲の角度α傾いていることを特徴とする請求の範囲３６記載のスクリーン。
63. 上記フォトニック結晶にうねりを持たせたことを特徴とする請求の範囲３６記載のスクリーン。
64. 誘電体多層膜を用いて特定の波長の光を反射するように構成されていることを特徴とするスクリーン。
65. 上記誘電体多層膜の周期構造が１０周期以上であることを特徴とする請求の範囲６４記載のスクリーン。
66. 赤、緑および青の三原色に対応した波長の光を同時に反射することができるように、上記誘電体多層膜の周期が３種類存在する構造を有することを特徴とする請求の範囲６４記載のスクリーン。
67. 基板上に縦方向に赤色反射用の誘電体多層膜、緑色反射用の誘電体多層膜および青色反射用の誘電体多層膜が積層されていることを特徴とする請求の範囲６４記載のスクリーン。
68. 基板上に縦方向に赤色反射用の誘電体多層膜、緑色反射用の誘電体多層膜および青色反射用の誘電体多層膜が順次積層されていることを特徴とする請求の範囲６４記載のスクリーン。
69. 基板上に縦方向に青色反射用の誘電体多層膜、緑色反射用の誘電体多層膜および赤色反射用の誘電体多層膜が順次積層されていることを特徴とする請求の範囲６４記載のスクリーン。
70. 基板上に横方向に赤色反射用の誘電体多層膜、緑色反射用の誘電体多層膜および青色反射用の誘電体多層膜が配列されていることを特徴とする請求の範囲６４記載のスクリーン。
71. 上記赤色反射用の誘電体多層膜、緑色反射用の誘電体多層膜および青色反射用の誘電体多層膜はストライプ状、長方形または正方形の形状を有し、これらの誘電体多層膜が上記基板上に所定の配列パターンで配列されていることを特徴とする請求の範囲７０記載のスクリーン。
72. 可視光を吸収する層またはバルク基板を有することを特徴とする請求の範囲６４記載のスクリーン。
73. 上記可視光を吸収する層またはバルク基板はすべての波長域の可視光を吸収することを特徴とする請求の範囲７２記載のスクリーン。
74. 上記可視光を吸収する層またはバルク基板が上記微粒子の下にあることを特徴とする請求の範囲７２記載のスクリーン。
75. 上記基板が透明基板の裏面に可視光を吸収する層が設けられたものであることを特徴とする請求の範囲６７または７０記載のスクリーン。
76. 上記基板がＰＥＴフィルムであることを特徴とする請求の範囲６７または７０記載のスクリーン。
77. 上記基板の表面に濡れ性を向上させるための凹凸または膜が設けられていることを特徴とする請求の範囲６７または７０記載のスクリーン。
78. 上記誘電体多層膜上に光拡散媒体が設けられていることを特徴とする請求の範囲６７または７０記載のスクリーン。
79. 上記光拡散媒体が拡散フィルムであることを特徴とする請求の範囲７８記載のスクリーン。
80. 上記光拡散媒体がマイクロレンズフィルムであることを特徴とする請求の範囲７８記載のスクリーン。
81. 上記光拡散媒体がマイクロプリズムフィルムであることを特徴とする請求の範囲７８記載のスクリーン。
82. 上記誘電体多層膜はその結晶軸に対して斜めの面とそれとは異なる角度を持つ面とを併せ持つことを特徴とする請求の範囲６４記載のスクリーン。
83. 上記斜めの面の角度θが７０°≦θ≦９０°の範囲であることを特徴とする請求の範囲８２記載のスクリーン。
84. 上記誘電体多層膜が曲面を持つことを特徴とする請求の範囲６４記載のスクリーン。
85. 上記誘電体多層膜の結晶軸が光の入射方向に対して７７．４°≦α≦９０°の範囲の角度α傾いていることを特徴とする請求の範囲６４記載のスクリーン。
86. 上記誘電体多層膜にうねりを持たせたことを特徴とする請求の範囲６４記載のスクリーン。
87. 大きさが１μｍ以下の微粒子を規則的に配列した構造を有するスクリーンの製造方法であって、
    上記微粒子を自己組織化により配列するようにしたことを特徴とするスクリーンの製造方法。
88. 大きさが１μｍ以下の微粒子を規則的に配列した構造を有するスクリーンの製造方法であって、
    ２重量％以上の微粒子溶液中に基板を浸漬する第１の工程と、
    上記基板を気相中に３０μｍ／ｓ以上の速度で引き上げることによりその表面を上記微粒子溶液で濡らす第２の工程と、
    上記微粒子溶液で濡れた上記基板を気相中で乾燥させる第３の工程とを有することを特徴とするスクリーンの製造方法。
89. 上記第１の工程から上記第３の工程を必要な光学特性または厚さを有する微粒子層が形成されるまで繰り返すようにしたことを特徴とする請求の範囲８８記載のスクリーンの製造方法。
90. 上記基板の浸漬前、浸漬中または引き上げ直後のいずれかの時に、上記基板をその面内で回転させることにより上記基板の向きを変えるようにしたことを特徴とする請求の範囲８８記載のスクリーンの製造方法。
91. 上記基板の浸漬前に上記基板の表面に濡れ性を向上させる処理を施すようにしたことを特徴とする請求の範囲８８記載のスクリーンの製造方法。
92. 大きさが１μｍ以下の微粒子を規則的に配列した構造を有するスクリーンと、
    上記微粒子の大きさおよび配列により決まる特定の波長の光を発光する半導体発光素子からなる投射用光源とを有することを特徴とする画像表示システム。
93. フォトニック結晶を用いて特定の波長の光を反射するように構成されているスクリーンと、
    上記特定の波長の光を発光する半導体発光素子からなる投射用光源とを有することを特徴とする画像表示システム。
94. 誘電体多層膜を用いて特定の波長の光を反射するように構成されているスクリーンと、
    上記特定の波長の光を発光する半導体発光素子からなる投射用光源とを有することを特徴とする画像表示システム。
95. 特定の波長の電磁波を反射する規則的に配列された微粒子を有することを特徴とするスクリーン。
96. 上記電磁波は可視光であることを特徴とする請求の範囲９５記載のスクリーン。
97. 第１の波長の電磁波を反射する規則的に配列された第１の微粒子と、
    上記第１の波長と異なる第２の波長の電磁波を反射する規則的に配列された第２の微粒子とを有し、
    上記第１の微粒子の直径と上記第２の微粒子の直径とが互いに異なることを特徴とするスクリーン。
98. 上記第１の波長の電磁波および上記第２の波長の電磁波は可視光であることを特徴とする請求の範囲９７記載のスクリーン。

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