WO2003050612A1 - Screen and method for manufacturing the same and image display system - Google Patents

Description

明 細 書 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 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 卜が劣化して 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 卜が劣化するととも に、 黒が沈まないことになる。

また、 C R T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、 各三原色光のスぺク トル半値幅 （F W H M ) 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 C R Tプロジヱクタ一型デイ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ぺク 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、 この発明が解決しょうとする課題は、 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。

この発明が解決しょう 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。

この発明が解決しょうとする更に他の課題は、 半導体レーザや発光 ダイォード （L E D ) などの発光スぺク 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力ッ 卜することで高コン 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。

この発明が解決しょう とする更に他の課題は、 たとえ液晶プロジュ クターなどのディスプレイの各三原色のスぺク 卜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 リ一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 1 m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〜 1 0 0 0数百 n m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 1 m以下の微粒子を規則的に配列した構造を有するスク リ一ンの製造方法であつて、

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一夕 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 1 m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⁰ /₀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 3 0 u m / 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 のェ 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⁰ /₀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、 5 0重量％ょり高くなる と良好な微粒子層の形成に支障が生じるため、 5 0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 3 0 i m / 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 3 m / 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 1 z/ m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 リ一ンに用いる微粒子の大きさを 1 m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 1 m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 1 5 0 n m以上約 3 2 0 n m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 . 3 6 〜 1 . 4 7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 2 6 9 x ( l . 3 6 /n ) nm以上 3 1 4 x ( 1 . 3 6 /n ) nm以下の直径の微粒子、 緑色反射用として 2 2 4 X ( 1 . 3 6 /n ) nm以上 2 5 l x ( し 3 6 /n ) nm以下の直 径の微粒子、 青色反射用として 2 0 2 X ( 1 . 3 6 /n ) nm以上 2 2 4 X ( 1 . 3 6 /n ) n m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 2 7 8 X ( 1 . 3 6 /n ) nm以上 3 0 5 X ( 1 . 3 6 /n ) nm以下の直径の微粒子、 緑色反射用として 1 2 4 X ( 1 . 3 6 /n ) nm以上 2 3 7 x ( l . 3 6 n ) nm以下 の直径の微粒子、 青色反射用として 2 0 8 X ( 1 . 3 6 /n ) nm以 上 2 1 7 x ( l . 3 6 /n ) n m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 1 5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 1 5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、 この層またはバルタ基板は、 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 バルタ基板は、 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、 力一ボンその他の無機材料や、 ポリ エチレンテレフタレ一卜 （P ET) 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、 S i 〇₂ 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 2 0 8 X ( 1. 3 6 /n) nm以上 2 1 7 X ( 1. 3 6 /n ) nm以下の直径より小さく選ばれ、 具体的には、 2 0 8 x ( 1 . 3 6 /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 1 0 以上あればスク リ一ンの強度として 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、 5 0 0 n m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 1 0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 2 2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 0は 7 0 ° ≤ 0≤ 9 0 ° 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 7 7 . 4 ° ≤ひ≤ 9 0 ° 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 1 0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 1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 1 0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。 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、 多層膜の反射スぺク 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ぺク 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ぺク 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 1 0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 1 1図 A〜第 3 1図 Bは、 微粒子の光場の計 算結果を示す略線図、 第 3 2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 3 3図 A〜第 3 9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 4 0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 4 1図 A〜第 4 7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 4 8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 4 9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 5 0図 A〜第 5 4 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 5 5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 5 6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 5 7図 A〜第 6 0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 6 1図は、 回折により光が広がる様子 を示す略線図、 第 6 2図 A〜第 6 5図 Cは、 微粒子の光場の計算結果 を示す略線図、 第 6 6図および第 6 7図は、 屈折により光が広がる様 子を示す略線図、 第 6 8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 6 9図 A〜第 7 5図 Bは、 微粒子の光場の計算結果を 示す略線図、 第 7 6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 7 7図 Aおよび第 7 7図 Bは、 結晶軸を傾けた効果を 説明するための略線図、 第 7 8図は、 逆格子空間を示す略線図、 第 7 9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 8 0図は、 指向性を緩和する構造の一例を示す略線図、 第 8 1図は、 逆格子空間を示す略線図、 第 8 2図および第 8 3図は、 誘電 体多層膜の反射スぺク トルを示す略線図、 第 8 4図〜第 8 7図は、 L C Dプロジヱクターから出射した光のスぺク トルの測定結果を示す略 線図、 第 8 8図〜第 9 1図は、 D L Pプロジェクターから出射した光 のスぺク トルの測定結果を示す略線図、 第 9 2図は、 色度図を示す略 線図、 第 9 3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 9 4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 9 5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 9 6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 9 7図 A〜第 9 7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 9 8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 9 9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 1 0 0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 1 0 1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 1 0 2 図は、 この発明の第 1 0の実施形態によるスクリーンを示す断面図、 第 1 0 3図は、 この発明の第 1 1の実施形態によるスクリーンを示す 断面図、 第 1 0 4図および第 1 0 5図は、 この発明の第 1 2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。 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 = 2 nA/m、 λ ： 入射光の波長、 η ： 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 の膜と n₂ ( n , ) 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、 多層膜の反射スぺク 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 mえ。 / 4 n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。 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 η = 1. 2、 他方の誘電体膜の屈折率 を η= し 8と し、 λ。 = 5 2 0 nm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 9 0 %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〜 2 0 0 nmと広いことも判る。

次に、 5周期の条件で 3原色の波長え。 = 4 9 0 nm (青色） 、 。 = 5 2 0 nm (緑色） 、 え。 = 6 5 0 nm (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= 2 8 0 nm) 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 （ S EM) 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 6 2 5 nm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〜 5 4 %と比較的高く、 ピークの半値 幅は〜 3 O nm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 （く 1 wm) 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、 AB CAB C ' · ' 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 = 2 8 0 nmとすると、 その周期は Λ= 7 2 7. 5 η m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、 ΑΒΑΒ · · ' の順番に積み上がるので、 その周期は Λ= 4 8 5. O nmとなる。 これらのことからブラッグ条件 （ λ = 2 η Λ / 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。

m 面心立方格子 六方最密格子

λ ( n m ) λ m)

1 1 8 9 1 1 2 6 1

2 9 4 6 6 3 0 3 6 3 0 4 2 0 4 4 7 3 3 1 5

これらの計算結果から、 6 2 5 n mに近い値と して、 二つ候補が挙 げられる。 すなわち、 反射スぺク 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ぺク トルを測定するために サンプル表面を 2 0 ° 傾けて散乱光を測定した結果を第 7図に示す。 この場合、 6 2 5 n m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 6 2 5 n m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、 6 2 5 n m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ゥエ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に示すように〇形状である が、 第 9図 Bに示すようにそれをほぼ正方形の口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 ) の粒子間隔を〇形状粒子のそれらと同じ間隔にして計算している （ X

= 2 4 2 nm、 y= 2 8 0 nm) 。 また、 充填率も 0. 7 4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 . 3 6とし、 またサンプルの厚さを考慮して積層周期を 3 0周期 （第 1 0図） とし て計算を行った。 その結果を第 1 1図〜第 1 9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、 「F 〇 RWAR D」 とも表す） に進む光と逆方向 （図中右から左、 「BA C KWARD」 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 ン夕で印刷さ れたカラ一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 4 7 0 nm、 5 0 0 nm、 5 2 5 nm、 5 4 0 nm、 5 8 0 nm、 6 0 0 n m、 6 4 5 nm、 6 7 5 n m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 1 7図に示すように、 6 2 5 nm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〜 1 5周期分まで しか進入していないことも判る。 特に 1 1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 6 2 5 nm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 6 2 5 nm の前後の波長で詳細に調べた結果を第 2 0図〜第 3 1図に示す。 これ らの結果から、 波長 6 0 5〜 6 3 2 nm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

〜 3 0 nm (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 6 2 5 nmでは、 表面からわずか 8〜 1 5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； Iとはほぼ比例関 係にあるので、 反射させたい光の波長を； L _D とすると、 D= 2 8 0 n mに対してえ。 = 6 2 5 nmの関係から、 緑色 （ λ。 = 5 2 5 nm) や青色 （ λ。 = 4 7 5 nm) ではそれぞれ D = 2 3 5 nm、 D = 2 1 2 nm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 3 2図に、 計算結果を第 3 3図〜第 3 9図に示 す。 また、 青色反射のモデルを第 4 0図に、 計算結果を第 4 1図〜第 4 7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 5 2 5 nmと 4 7 5 n m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〜 1 5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と波長えとはほぼ比例関係にあるこ とから、 第 4 8図に示すような関係になる。 この図から、 青色反射で は D = 2 0 2〜 2 2 4 nm、 緑色反射では D = 2 2 4〜 2 5 1 nm、 赤色反射では D = 2 6 9〜 3 1 4 nmとなる。 とりわけ色度図上で純 粋な三原色と して、 青色反射ではえ。 = 4 7 5 ± 1 0 nmで D= 2 0 8〜 2 1 7 n mとなり、 緑色反射では λ。 = 5 1 5 ± 1 5 nmで D- 2 2 4〜 2 3 7 nmとなり、 赤色反射ではえ。 = 6 5 0 ± 3 0 nmで D = 2 7 8〜 3 0 5 nm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 1 1周 期を積層し、 その上に緑色反射用の微粒子層 1 1周期を積層し、 更に その上に青色反射用の微粒子層 1 1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 4 9図 に、 計算結果を第 5 0図〜第 5 4図に示す。 これらの結果から、 波長 が 4 7 5 nm、 5 2 5 nm、 6 2 3 nm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、 5 9 0 nmや 5 5 5 nm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ツ 卜することができる。

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 5 5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= 2 8 0 nmの微粒子層 2を 1 1周期積層し、 その上 に緑色反射用の D= 2 3 4. 5 nmの微粒子層 3を 1 1周期積層し、 更にその上に青色反射用の D= 2 1 2 nmの微粒子層 4を 1 1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、 たとえばシリ力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、 2 0 ju m以上 5 0 0 以下に選ばれ、 具体的にはた とえば 5 0 m程度に選ばれる。 基板 1の厚さがこのように 5 0 u 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 リーンの卷き取りもしゃすい。 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 5 5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 5 6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をゆつく 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、 これによつてスク 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 （ 2 0 0 1 ) マテリアルインテグレーショ ン 1 4、 3 7 - 4 4 ) 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 （ 1 9 9 5 ) 粉体工学 3 2、 4 7 6 - 4 8 5 ) 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 c m 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 c m 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、 一度の浸潰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潰と引き上げ 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潰し、 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 5 7図〜第 6 0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 5 7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 5 0重量⁰ /₀以下） の微粒子溶液 8を入れたものを用意する。 次 に、 第 5 7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 5 7図 Cに示すように、 基板 1 を高速 （たとえば、 3 0 m / s以上 3 m / s以下） で引き上げた 後、 第 5 7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つ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 5 8図 Aに示すように、 第 5 7図 Dに示す工程で乾燥 を行った基板 1 をその面内で 1 8 0 ° 回転させて上下を逆にする。 次 に、 第 5 8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 5 8図 C ) および気相中自然乾燥 （第 5 8図 D ) を行う _c 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、 浸漬中ゃ引き上 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 5 7図および第 5 8図と同様な工程を行う。

すなわち、 第 5 9図 Aに示すように、 第 5 8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 9 0 ° 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 5 9図 B ) 、 基板 1 の高速引き上げ （第 5 9図 C ) および気相中自然乾燥 （第 5 9図 D ) を行う。

次に、 第 6 0図 Aに示すように、 第 5 9図 Dに示す工程で乾燥を行 つた基板 1をその面内で 1 8 0 ° 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 6 0図 B ) 、 基 板 1の高速引き上げ （第 6 0図 C ) および気相中自然乾燥 （第 6 0図 D ) を ίτ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 2 8 0 n mのシリカ微粒子 （品名 K E 一 P 3 0、 （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 2 6 m m、 長辺 7 6 m m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 2 0 重量％シリ力水溶液を 2 0 1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、 2 0重量 %シリ力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 1 O mm/ 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 _c 次に、 基板をその面内で 9 0 ° 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 1 0 mm/ 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、 シリ力の微粒子が三次元結晶を形成していることが確 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 1 O mmおよび 2 O mm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 1 4. 8 m、 標準偏差 3. 1 m

引き上げ回転法：平均値 9. 9 ^ 01、 標準偏差0. 6 /m

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 3 5層程度の三次元結晶 のシリ力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 が異なるためにカツ 卜されるため、 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 L E D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ツ 卜することで、 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 晶プロジヱクターなどスぺク 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 （F F P ； Far F i e l d Pat t em)を広げる方法について説明する。

第 6 1 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 F F P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 2 2周期、 1 6周期、 1 1周期とした場合の反射波を広い面 積 （ 1 0 0 u m x 3 0 Λί m ) で計算した。 その結果を第 6 2図〜第 6 5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、 F F Pが広くなることが判る。 より詳細には、 2 2周期では ？ 〜 8 ° と狭いが、 周期をより小さく していくほど F F Pは広がり、 1 6周期 で F F P〜 1 1 ° 、 1 1周期では F F P〜 1 7 ° まで広がることが判 つた。

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、 F F Pが 1 0〜 1 7 ° 程度と比較的狭く して指向性を持たせ、 そ れによつて光密度を高く、 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 F F Pを広げる方法について説明する。

屈折で反射光の F F Pに広がりを持たせるためには、 第 6 6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 6 7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 6 6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 6 7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 6 8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 0を変えて計算を行った。 ただし、 入射 光の波長は 6 2 5 nmで、 微粒子の直径は 1 8 0 nmとした （ここで は水平面 （第 6 8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 6 9図〜第 7 3図に示す。 この結果より、 0 = 1 4. 4。 、 5 8. 。 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、 0 = 7 0. 2 ° 、 7 5. 7 ° 、 7 8. 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 BAC KWARDの結果を第 7 4図およ び第 Ί 5図に示す。 この結果より、 0 = 1 4. 4 ° 、 5 8. 2 ° では 斜めの反射が生じていないが、 0 = 7 0. 2 ° 、 7 5. 7 ° 、 7 8. 9 ° では斜めの反射が生じていることが判る。 その結果を F F Pとし て示したグラフが第 7 6図である。 この結果より、 3 5 ° 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 = 9 0〜 7 0 ° の範囲に斜面を形成すれば、 F F Ρに 7 0 ° まで広がり を持たせることができることが判る。 次に、 第 7 7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 L。 とすると、 え ( θ ) = λ 0 s i n eとなる。 これ は、 第 7 8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 /ぇを半径とした球） 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 7 9図に示す。 この結果より、 スぺク トルの半値幅が 3 0 nmである場合、 0 = 7 7. 4〜 9 0 ° の範囲内であればブラッグ反射が生じることになる。 Θ = 7 7 . 4 ° の場合には、 垂直方向から 2 0 = 2 5 . 6 ° の角度で反射 されることになるが、 反対方向、 すなわち 0 =— 7 7 . 4 ° にも軸を 傾斜させると合計で F F P = 5 1 . 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 8 0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 8 1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 満たす波長えの範囲が広がることになる。 ここで、 5層と 1 0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 8 2図および第 8 3図に示す。 この結果 から、 5層では半値幅が 2 0 0 nm程度あるのに対して 1 0層構造で は半値幅が 5 0 nmと狭くなっているのが判る。 ただし、 波長の選択 性を良く しょうとして、 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 1 0 0 %反射されるものを 1 0 0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ベく下げて、 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、 これによつて色純 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 8 4図〜第 8 7図および第 8 8図〜第 9 1図はそれぞれ液晶 （ L C D ； Liquid Crystal Display) プロジヱク夕一および D L P (Digi tal Light Processing) プロジヱクターから出射した光のスぺク トル を測定した結果である。 ここで、 第 8 4図、 第 8 8図は白色を、 第 8 5図、 第 8 9図は青色を、 第 8 6図、 第 9 0図は緑色を、 第 8 7図、 第 9 1図は赤色を表示したときのスぺク 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、 L C Dプロジヱクタ一、 DL P プロジェクターともに各三原色のスぺク トル半値幅が 6 0 ~ 1 0 0 n m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、 このスぺク 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、 プロジヱクターから出射した光の各三原 色のスぺク トル半値幅が広くても、 スク リ一ンで反射されるときに波 長が選択されて半値幅が 3 0 nm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 9 2図は色度 図上でそのことを表している。 D L Pや L C D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 9 3図にこのスクリーンを示す。

第 9 3図に示すように、 この第 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 1 0が配置されている。 この拡散フィルム 1 0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 1 0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 1 0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 1 0 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。 この拡散フイルム 1 0 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卜フィルムやポリエチレンテレフタレー卜フィル ムゃ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 1 0の厚さは、 通常は 5 m m以下、 望ましくは 1 m m以下とする。

拡散フィルム 1 0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 イルム 1 0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 1 0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 1 0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〜 1 0 0 n mの厚さの S i 〇 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 9 4図に示す。

第 9 4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 クロレンズァレイが形成 されたマイクロレンズフィルム 1 1 が配置されている。 このマイクロ レンズフィルム 1 1 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 ンズフイルム 1 1 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 1 1 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 1 1 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、 ポリカーボネー卜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 1 1のマイ クロレンズは画素サ ィ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 . l m m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波長コ一ティ ングを行つ ても良い。 この場合、 マイクロレンズフィルム 1 1 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〜 1 0 0 n mの厚さの S i 0 ₂ ガラス膜を塗布や蒸着法でコ一ティ ングし ても良い。

マイクロレンズフイルム 1 1 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 9 5図に示す。

第 9 5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 1 2が配置されている。 スクリ一 ンから反射される光をこのマイ クロプリズムフィルム 1 2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 1 2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 1 2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夕レートやポリ塩化ビ二ルで も良い。 このマイクロプリズムフィルム 1 2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 . 1 m m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 1 2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〜 1 0 0 n mの厚さの S i 0 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 1 1の配置方法は第 1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 9 6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 9 6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 1〜 4の平面形状および平面配列パターンの例を 第 9 7図に示す。 第 9 7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 9 7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 9 7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 リーン印刷ゃ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 1〜 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、 それによつ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 9 8図に示す。

第 9 8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 1〜 4において、 微粒子 5の間の隙間がバインダー 1 3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 1 3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 ンダ一 1 3 として、 ポリプロピレンやポリエチレンや ポリィソプチレンゃポリ酢酸ビュ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 1〜 4にバイ ンダ一材料を溶か 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 1 3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一 1 3の屈折率を制御して反射 スぺク 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 9 9図に示す。

第 9 9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 9 8図に示すスク リーンの微粒子層 1〜 4における微粒子 5に相当する部分が空洞 1 4になっており、 いわゆるインバースォパ 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 1 3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 1 4 とバインダ一 1 3 との屈折率差は空気 とバイ ンダー 1 3 との屈折率差となるので、 微粒子 5がシリ力微粒子 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 1 0 0図に示す。

第 1 0 0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 1 5の裏面に吸収層 1 6 を設けたも のが用いられている。 この吸収層 1 6 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 1 5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 1 6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 1 6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 1 6 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 1 0 ³ 〜 1 0 ⁵ c m 'である。 光強度 Pは、 光が吸収層 1 6を進んだ距離を Xとすると P ( X ) /P ( 0 ) = e X p ( ~ a x ) と表されるから、 a = 1 0 ⁵ c m 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 . l w mとすれば良い。 したがって、 最低 d = 0 . 1 mが必 要となる。 更に、 a = 1 0 ³ c m '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 = l O w m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 . 1 m以上、 好適には 1 0 〃 m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 1 0 1図に示す。

第 1 0 1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） P E Tフィルム 1 7が用いられている。 ここで、 サン ド加工とは、 やすりなどで擦つ て表面を荒らす加工のことである。 この P E Tフィルム 1 7の表面の 凹凸の高さはたとえば 0 . 8〜 4 w mである。 この場合、 サン ド加工 により粗面化処理された P E Tフィルム 1 7の表面は濡れ性が良好で あるため、 シリ力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、 P E Tフィルム 1 7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 卜が発生しにく 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 P E Tフィルム 1 7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 _c 次に、 この発明の第 1 0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 1 0 2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 1 0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 1 0 2図に示すように、 この第 1 0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 1 0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 スぺク 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 1 1 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 1 0 3図に示す。

第 1 0 3図に示すように、 この第 1 1 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 1 8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 1 8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 = 1 2 0 n m 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 1 8 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 1 1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 1 8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 1 8 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 = 1 0 n m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 1 8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 1 2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 1 0 4図に示す。 第 1 0 5図にこの画像表示システムの斜視図を示す。 第 1 0 4図および第 1 0 5図に示すように、 この第 1 1の実施形態 による画像表示システムは、 第 1 〜第 1 1 の実施形態のいずれかによ るスク リーン 1 9 とこのスク リーン 1 9 に画像を投射するためのプロ ジヱク夕一 2 0 とからなる。 プロジヱクタ一 2 0は、 赤色、 緑色およ び青色の光を発光可能な光源 2 1 と集光および投射用のレンズ 2 2、 2 3 とを備えている。 光源 2 1 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ォード からなる。 より具体的には、 光源 2 1 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 A 1 G a I n P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 Z n S _e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 G a N 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 1 1 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 1 1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 卜が劣化すること 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卜ラス ト が劣化しない。

更に、 半導体レーザや L E D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ツ 卜することで高コン 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 口ジヱクターなどの各三原色のスぺク 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。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 大きさが 1 m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。

. 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、 綠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力またはシリ力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 2 6 9 X ( 1. 3 6 /n) nm以上 3 1 4 x ( 1. 3 6 /n) nm以下の直径の微粒子、 緑色反射用として 2 2 4

X ( 1. 3 6 /n) nm以上 2 5 l x ( l . 3 6 /n) nm以下の直 径の微粒子、 青色反射用として 2 0 2 x ( 1. 3 6 /n) nm以上 1 2 4 X ( 1 . 3 6 /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 2 7 8 x ( l . 3 6 /n) n m以上 3 0 5 x

( 1. 3 6 /n) nm以下の直径の微粒子、 緑色反射用として 2 2 4 X ( 1. 3 6 /n) nm以上 2 3 7 x ( 1 . 3 6 /n) nm以下の直 径の微粒子、 青色反射用として 2 0 8 X ( 1 . 3 6 /n) nm以上 1 1 7 X ( 1 . 3 6 /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 リ一ン。

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。

1 0 . 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。

1 1 . 積層周期が 8以上 1 5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。

1 2 . 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。

1 3 . 積層周期が 8以上 1 5以下であることを特徴とする請求の範囲 1 2記載のスク リーン。

1 4 . 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 卜ライプ状、 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 1 2記載のスク リーン。

1 5 . 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。

1 6 . 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 1 5記載のスク リーン ₍

1 7 . 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 1 5記載のスク リーン。

1 8 . 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 1 2記載のスク リー ン。

1 9 . 上記基板が P E Tフィルムであることを特徴とする請求の範囲 8または 1 2記載のスク リーン。

2 0 . 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 1 2記載のスク リ 一ン。

2 1 . 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 1 2記載のスク リーン。

2 2 . 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 2 1記載のスク リーン。

2 3 . 上記光拡散媒体がマイク口レンズフィルムであることを特徴と する請求の範囲 2 1記載のスク リーン。

2 4 . 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 2 1記載のスク リーン。

2 5 . 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。

2 6 . 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 2 5記 載のスク リーン。

2 7 . 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。

2 8 . 上記微粒子の集合体の横方向の大きさが 2 2周期より小さいこ とを特徴とする請求の範囲 2 7記載のスク リーン。

2 9 . 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 2 7記 載のスク リーン。

3 0. 上記斜めの面の角度 Θが 7 0 ° ≤ Θ≤ 9 0 ° の範囲であること を特徴とする請求の範囲 2 9記載のスク リーン。

3 1. 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

2 7記載のスク リーン。

3 2. 上記微粒子の集合体の結晶軸が光の入射方向に対して 7 7. 4 ' ≤ α≤ 9 0 ° 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

2 7記載のスク リーン。

3 3. 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 1 7記載のスク リーン。

3 4. 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 1 2記載のスク リーン。

3 5. 上記バッファ層は、 2 0 8 Χ ( 1. 3 6 /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 3 4記載のスク リーン。

3 6. 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。

3 7. 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 3 6記載のスク リーン。

3 8. 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 3 7記載のスク リーン。

3 9. 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 3 7記載のスク リーン。

4 0. 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 3 6記載のスク リーン。

4 1 . 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 3 6記載のスク リーン。

4 2 . 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 3 6記載のスク リーン。

4 3 . 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 3 6記載のスク リーン。

4 4 . 積層周期が 8以上 1 5以下であることを特徴とする請求の範囲 4 1記載のスク リ一ン。

4 5 . 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 3 6記載のスク リーン。

4 6 . 積層周期が 8以上 1 5以下であることを特徴とする請求の範囲 4 5記載のスク リーン。

4 7 . 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 4 5記載のスク リ一ン。

4 8 . 可視光を吸収する層またはバルタ基板を有することを特徴とす る請求の範囲 3 6記載のスクリーン。

4 9 . 上記可視光を吸収する層またはバルタ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 4 8記載のスク リーン _c 5 0 . 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 4 8記載のスク リーン。

5 1 . 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 4 1 または 4 5記載のスク リ 一ン。

5 2 . 上記基板が P E Tフィルムであることを特徴とする請求の範囲 1 または 4 5記載のスク リーン。

5 3 . 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 4 1 または 4 5記載のスク リーン。

5 4 . 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 4 1 または 4 5記載のスク リーン。

5 5 . 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 5 4記載のスク リーン。

5 6 . 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 5 4記載のスク リーン。

5 7 . 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 5 4記載のスクリーン。

5 8 . 上記フォ 卜ニッ ク結晶の横方向の大きさが 2 2周期より小さい ことを特徴とする請求の範囲 3 6記載のスク リーン。

5 9 . 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 3 6 記載のスク リーン。

6 0 . 上記斜めの面の角度 0が 7 0 ° ≤ 0≤ 9 0 ° の範囲であること を特徴とする請求の範囲 5 9記載のスク リーン。

6 1 . 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 3 6記載のスク リーン。

6 2 . 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 7 7 . 4 ° ≤α≤ 9 0 ° の範囲の角度ひ傾いていることを特徴とする請求の 範囲 3 6記載のスク リーン。

6 3 . 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 3 6記載のスク リーン。

6 4 . 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 リ一ン。

6 5 . 上記誘電体多層膜の周期構造が 1 0周期以上であることを特徴 とする請求の範囲 6 4記載のスク リーン。

6 6 . 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 6 4記載のスク リーン。

6 7 . 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 6 4記載のスク リーン。

6 8 . 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 6 4記載のスク リーン。

6 9 . 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 6 4記載のスク リーン。

7 0 . 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 6 4記載のスク リーン。

7 1 . 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夕 ーンで配列されていることを特徴とする請求の範囲 7 0記載のスク リ —ン。

7 2 . 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 6 4記載のスク リーン。

7 3 . 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 7 2記載のスクリーン _£ 7 4 . 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 Ί 2記載のスク リーン。

7 5 . 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 6 7または 7 0記載のスク リ ―ン。

7 6 . 上記基板が P E Tフィルムであることを特徴とする請求の範囲

6 7または 7 0記載のスクリーン。

7 7 . 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 6 7または 7 0記載のスク リーン。

7 8 . 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 6 7または 7 0記載のスク リーン。

7 9 . 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 Ί 8記載のスク リーン。

8 0 . 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 7 8記載のスク リーン。

8 1 . 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 7 8記載のスク リーン。

8 2 . 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 6 4記載 のスクリーン。

8 3 . 上記斜めの面の角度 0が 7 0 ° ≤ 0≤ 9 0。 の範囲であること を特徴とする請求の範囲 8 2記載のスク リーン。

8 4 . 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 6 4記載のスクリーン。

8 5 . 上記誘電体多層膜の結晶軸が光の入射方向に対して 7 7 . 4 ° ≤ α≤ 9 0。 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 6 4記載のスク リーン。

8 6 . 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 6 4記載のスク リ一ン。

8 7 . 大きさが 1 m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。

8 8 . 大きさが 1 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 3 0 i m / 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。

8 9 . 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 8 8記載のスク リーンの製造方法。

9 0 . 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 8 8記載のスク リーンの 製造方法。

9 1 . 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 8 8記載のスク リーン の製造方法。

9 2 . 大きさが 1 m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。

9 3 . 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。

9 4 . 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。

9 5 . 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。

9 6 . 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 9 5記 載のスク リ一ン。

9 7 . 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。

9 8 . 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 9 7記載のスク リーン。