(57)【要約】  【課題】  波長選択性を有するスクリーンと、このスクリーンに対して画像を投射する投射型画像表示装置とからなる投射型画像表示システムにおいて、波長選択性の効果を向上できるようにする。  【解決手段】  第１の光源２１が三原色のうち青および緑の色成分を有する光を出射し、第２の光源４１が赤色光を出射する。ダイクロイックミラー２３が第１の光源２１から出射された光と、第２の光源４１から出射された光とを合成し、第１の光源２１から出射される光に欠けている赤の色成分を、第２の光源４１から出射される赤色光により補う。【選択図】  図７
2005025101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーンに画像を投射する投射型画像表示装置において、
三原色のうち、青および緑の色成分を有する光を出射する第１の光源と、
赤色光を出射する第２の光源と、
上記第１の光源から出射された光と、上記第２の光源から出射された光とを合成する合成手段と
を備えることを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項２】
上記第２の光源が、狭い波長帯域を有する赤色光を出射することを特徴とする請求項１記載の投射型画像表示装置。
【請求項３】
上記第２の光源が、１または２以上の赤色半導体レーザまたは赤色発光ダイオードからなることを特徴とする請求項２記載の投射型画像表示装置。
【請求項４】
スクリーンに画像を投射する投射型画像表示装置において、
三原色のうち、青および緑の色成分を有する光を出射する第１の光源と、
赤色光を出射する第２の光源と、
上記第１の光源から出射された光を青色光および緑色光に分離する分離手段と、
上記分離手段により分離された青色光および緑色光と、上記第２の光源から出射された赤色光とを変調する変調手段と、
上記変調手段により変調された青色光、緑色光および赤色光を合成する合成手段と
を備えることを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項５】
上記第２の光源が、狭い波長帯域を有する赤色光を出射することを特徴とする請求項４記載の投射型画像表示装置。
【請求項６】
上記第２の光源が、１または２以上の赤色半導体レーザまたは赤色発光ダイオードからなることを特徴とする請求項５記載の投射型画像表示装置。
【請求項７】
スクリーンと、上記スクリーンに画像を投射する投射型画像表示装置とを備える投射型画像表示システムにおいて、
スクリーンが、
少なくとも可視光域の光を吸収する光吸収層と、
上記光吸収層上に設けられ、青色、緑色および赤色の光を選択的に反射する光学多層膜と
を備え、
投射型画像表示装置が、
三原色のうち、青および緑の色成分を有する光を出射する第１の光源と、
赤色光を出射する第２の光源と、
上記第１の光源から出射された光と、上記第２の光源から出射された光とを合成する合成手段と
を備えることが特徴とする投射型画像表示システム。
【請求項８】
上記第１の光源から出射される青および緑の色成分に対応する波長帯域と、上記第２の光源から出射される赤色光の波長帯域とが、上記スクリーンの反射波長特性に応じて選択されていることを特徴とする請求項７記載の投射型画像表示システム。
【請求項９】
上記第２の光源が、狭い波長帯域を有する赤色光を出射することを特徴とする請求項７記載の投射型画像表示システム。
【請求項１０】
上記第２の光源が、１または２以上の赤色半導体レーザまたは赤色発光ダイオードからなることを特徴とする請求項９記載の投射型画像表示システム。
【請求項１１】
スクリーンと、上記スクリーンに画像を投射する投射型画像表示装置とを備える投射型画像表示システムにおいて、
スクリーンが、
少なくとも可視光域の光を吸収する光吸収層と、
上記光吸収層上に設けられ、青色、緑色および赤色の光を選択的に反射する光学多層膜と
を備え、
投射型画像表示装置が、
三原色のうち、青および緑の色成分を有する光を出射する第１の光源と、
赤色光を出射する第２の光源と、
上記第１の光源から出射された光を青色光および緑色光に分離する分離手段と、
上記分離手段により分離された青色光および緑色光と、上記第２の光源から出射された赤色光とを変調する変調手段と、
上記変調手段により変調された青色光、緑色光および赤色光を合成する合成手段と
を備えることが特徴とする投射型画像表示システム。
【請求項１２】
上記第１の光源から出射される青および緑の色成分に対応する波長帯域と、上記第２の光源から出射される赤色光の波長帯域とが、上記スクリーンの反射波長特性に応じて選択されていることを特徴とする請求項１１記載の投射型画像表示システム。
【請求項１３】
上記第２の光源が、狭い波長帯域を有する赤色光を出射することを特徴とする請求項１１記載の投射型画像表示システム。
【請求項１４】
上記第２の光源が、１または２以上の赤色半導体レーザまたは赤色発光ダイオードからなることを特徴とする請求項１３記載の投射型画像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スクリーンに画像を投射する投射型画像表示装置および投射型画像表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタは、種々あるプロジェクタの中で、最も普及したプロジェクタの一つである。これは、液晶プロジェクタが、小型、且つ軽量であり、セッティングも容易であり、更に、低価格である、という利点を有するためである。
【０００３】
近年では、この液晶プロジェクタの光源として、放電による水銀の発光スペクトルを利用した超高圧水銀ランプ（広義の水銀ランプ）が広く用いられている。これは、超高圧水銀ランプが、発光効率、寿命、消費電力等の点において優れた特性を有するためである。
【０００４】
ここで、図１４を用いて超高圧水銀ランプの特性について説明する。図１４Ａは、３ＭＰａの水銀蒸気圧における分光分布を示す。図１４Ｂは、１５ＭＰａの水銀蒸気圧における分光分布を示す。図１４Ｃは、２２ＭＰａの水銀蒸気圧における分光分布を示す。図１４Ａに示すように、低圧では輝線スペクトルが支配的であるが、図１４Ｂに示すように、圧力を上げるにつれて輝線幅が広がりスペクトル全体がなだらかとなるとともに連続発光が増加する。そして、図１４Ｃに示すように、２２ＭＰａ程度に至ると、プロジェクタ用の光源として使える程度の赤色成分の発光を得ることができるようになる。以上のように、超高圧水銀ランプでは、水銀蒸気圧を超高圧にすることでスペクトル全体のベースを上げて赤色成分を作り出している。以下では、図１４Ｃに示すように、水銀蒸気圧を超高圧にすることによりスペクトル全体のベースを上げて赤色成分を作り出している水銀ランプを超高圧水銀ランプと称する。また、図１４Ａに示すように、赤色成分を有していない水銀ランプを高圧水銀ランプと称する。
【０００５】
図１５に、超高圧水銀ランプを光源として用いた従来の液晶プロジェクタの構成を示す。図１５に示すように、この液晶プロジェクタは、光源１０１、マイクロレンズアレイ１０２、ミラー１０３、マイクロレンズアレイ１０４、ＰＳコンバータ１０５、コンデンサレンズ１０６、ダイクロイックミラー１０７、コンデンサレンズ１０８、ミラー１０９、コンデンサレンズ１１３、ダイクロイックミラー１１４、リレーレンズ１１５、ミラー１１６、リレーレンズ１１７、ミラー１１８、コンデンサレンズ１１０Ｂ，１１０Ｇ，１１０Ｒ、偏光板１１１Ｂ，１１１Ｇ，１１１Ｒ、液晶パネル１１２Ｂ，１１２Ｇ，１１２Ｒ、偏光板１３０Ｂ，１３０Ｇ，１３０Ｒ、クロスビームコンバイナープリズム１１９および投射レンズ１２０から構成される。
【０００６】
図１６に、光源１０１として用いられる超高圧水銀ランプの分光特性を示す。図１７Ａに、ダイクロイックミラー１０７により分離された青色光の分光特性を示す。図１７Ｂに、ダイクロイックミラー１１４により分離された緑色光の分光特性を示す。図１７Ｃに、ダイクロイックミラー１１４により分離された赤色光の分光特性を示す。
【０００７】
光源１０１は、超高圧水銀ランプであり、図１６に示す分光特性を有する白色光をミラー１０３に出射する。光源１０１から出射された白色光は、マイクロレンズアレイ１０２を透過し、ミラー１０３において反射され、マイクロレンズアレイ１０４に導かれる。マイクロレンズアレイ１０４に導かれた白色光は、マイクロレンズアレイ１０４を透過し、ＰＳコンバータ１０５において所定の偏光方向の偏光波（例えばＰ偏光波）に変換されて、コンデンサレンズ１０６を介してダイクロイックミラー１０７に導かれる。
【０００８】
そして、ダイクロイックミラー１０７に導かれた白色光のうち青の色成分を有する光（図１７Ａ参照）のみが、ダイクロイックミラー１０７において反射され、コンデンサレンズ１０８を介してミラー１０９に導かれる。ミラー１０９に導かれた青色光は、ミラー１０９において反射され、コンデンサレンズ１１０Ｂ、偏光板１１１Ｂ、液晶パネル１１２Ｂおよび偏光板１３０Ｂを介してクロスビームコンバイナープリズム１１９に導かれる。一方、緑および赤の色成分を有する光は、ダイクロイックミラー１０７を透過し、コンデンサレンズ１１３を介してダイクロイックミラー１１４に入射する。
【０００９】
ダイクロイックミラー１１４に入射する光のうち緑の色成分を有する光（図１７Ｂ参照）のみが、ダイクロイックミラー１１４において反射されて、コンデンサレンズ１１０Ｇ、偏光板１１１Ｇ、液晶パネル１１２Ｇおよび偏光板１３０Ｇを介してクロスビームコンバイナープリズム１１９に導かれる。一方、赤の色成分を有する光（図１７Ｃ参照）は、ダイクロイックミラー１１４を透過し、リレーレンズ１１５を介してミラー１１６に入射する。
【００１０】
ミラー１１６に入射した赤色光は、ミラー１１６おいて反射され、リレーレンズ１１７を介してミラー１１８に導かれる。ミラー１１８に導かれた光は、ミラー１１８において反射され、コンデンサレンズ１１０Ｒ、偏光板１１１Ｒ、液晶パネル１１２Ｒおよび偏光板１３０Ｒを介してクロスビームコンバイナープリズム１１９に導かれる。
【００１１】
そして、クロスビームコンバイナープリズム１１９に導かれた各色の光は、クロスビームコンバイナープリズム１１９において合成され、投射レンズ１２０を介してスクリーン（図示省略）に投射される。
【００１２】
ところで、従来のプロジェクションシステムでは、画像表示に関わらない周辺光がスクリーンに入射すると、表示画像のコントラストが劣化し、画像の視認性が悪くなる、という問題がある。これは、スクリーンが、プロジェクタから投射された光とともに、周辺光をも反射するためである。そこで、本出願人は、液晶プロジェクタと、この液晶プロジェクタから出射された光のみを選択的に反射するスクリーンとからなるプロジェクションシステムを提案している。
【００１３】
ところが、本発明者の知見によれば、このプロジェクションシステムでは、赤色光に対しては波長選択性による効果を十分に発揮することができない、という問題がある。すなわち、表示画像のコントラストをあまり高くできない、赤色の色再現域をあまり広げることができない、という問題がある。これは、以下の理由による。
【００１４】
すなわち、超高圧水銀ランプでは、図１４に示したように、水銀蒸気圧を超高圧（２００気圧以上）にしてスペクトル全体のベースを上げることにより、高圧水銀ランプに欠けている赤の色成分を無理に作り出している。このため、超高圧水銀ランプでは、図１６および図１７Ｃに示すように、赤色の波長帯域が広く、且つ、赤色の光の出射光量が不足してしまう。したがって、このような特性を有する超高圧水銀ランプを主光源として用いた従来のプロジェクションシステムでは、波長選択性の効果を十分に発揮することができない。
【００１５】
この問題を解決する方法として、超高圧水銀ランプに換えて、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ個別に出射する固体光源を備えることが考えられる（例えば、特許文献１参照）。そして、この固体光源としては、半導体レーザおよび発光ダイオードが挙げられる。
【００１６】
【特許文献１】特開２００１−２８１７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところが、青色および緑色の波長帯域の光を出射する固体光源にあっては、高出力で、且つ汎用性の高い固体光源を実現することが困難である、という問題がある。
【００１８】
したがって、この発明の目的は、波長選択性を有するスクリーンに対して画像を投射する投射型画像表示装置において、スクリーンの波長選択性の効果を向上することができる投射型画像表示装置を提供することにある。
【００１９】
また、この発明の目的は、波長選択性を有するスクリーンと、このスクリーンに対して画像を投射する投射型画像表示装置とからなる投射型画像表示システムにおいて、波長選択性の効果を向上することができる投射型画像表示システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するために、第１の発明は、スクリーンに画像を投射する投射型画像表示装置において、
三原色のうち、青および緑の色成分を有する光を出射する第１の光源と、
赤色光を出射する第２の光源と、
第１の光源から出射された光と、第２の光源から出射された光とを合成する合成手段と
を備えることを特徴とする投射型画像表示装置である。
【００２１】
第２の発明は、スクリーンに画像を投射する投射型画像表示装置において、
三原色のうち、青および緑の色成分を有する光を出射する第１の光源と、
赤色光を出射する第２の光源と、
第１の光源から出射された光を青色光および緑色光に分離する分離手段と、
分離手段により分離された青色光および緑色光と、第２の光源から出射された赤色光とを変調する変調手段と、
変調手段により変調された青色光、緑色光および赤色光を合成する合成手段と
を備えることを特徴とする投射型画像表示装置である。
【００２２】
第３の発明は、スクリーンと、スクリーンに画像を投射する投射型画像表示装置とを備える投射型画像表示システムにおいて、
スクリーンが、
少なくとも可視光域の光を吸収する光吸収層と、
光吸収層上に設けられ、青色、緑色および赤色の光を選択的に反射する光学多層膜と
を備え、
投射型画像表示装置が、
三原色のうち、青および緑の色成分を有する光を出射する第１の光源と、
赤色光を出射する第２の光源と、
第１の光源から出射された光と、第２の光源から出射された光とを合成する合成手段と
を備えることが特徴とする投射型画像表示システムである。
【００２３】
第４の発明は、スクリーンと、スクリーンに画像を投射する投射型画像表示装置とを備える投射型画像表示システムにおいて、
スクリーンが、
少なくとも可視光域の光を吸収する光吸収層と、
光吸収層上に設けられ、青色、緑色および赤色の光を選択的に反射する光学多層膜と
を備え、
投射型画像表示装置が、
三原色のうち、青および緑の色成分を有する光を出射する第１の光源と、
赤色光を出射する第２の光源と、
第１の光源から出射された光を青色光および緑色光に分離する分離手段と、
分離手段により分離された青色光および緑色光と、第２の光源から出射された赤色光とを変調する変調手段と、
変調手段により変調された青色光、緑色光および赤色光を合成する合成手段と
を備えることが特徴とする投射型画像表示システムである。
【００２４】
分離手段は、典型的には、ダイクロイックミラーである。変調手段は、典型的には、液晶パネルである。合成手段は、典型的には、クロスビームコンバイナープリズムである。
【００２５】
この発明によれば、第１の光源が三原色のうち青および緑の色成分を有する光を出射し、第２の光源が赤色光を出射し、合成手段が第１の光源から出射された光と、第２の光源から出射された光とを合成するため、第１の光源から出射される光に欠けている赤の色成分を、第２の光源から出射される赤色光により補うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、請求項１および４に係る発明によれば、第１の光源から出射される光に欠けている赤の色成分を、第２の光源から出射される赤色光により補うことができ、これにより、第１の光源および第２の光源の光量を独立して調整することができる、すなわち、第１の光源の利用効率を向上させることができる、という効果を得ることができる。
【００２７】
請求項２および５に係る発明によれば、狭い波長帯域を有する赤色光をスクリーンに対して照射することができ、これにより、赤色の色再現性を向上することができる、という効果を得ることができる。
【００２８】
請求項７および１１に係る発明によれば、第１の光源から出射される光に含まれていない赤色光と、第２の光源から出射される赤色光により補うことができ、これにより、スクリーンにおける波長選択性の効果を向上させることができる、という効果を得ることができる。
【００２９】
請求項９および１３に係る発明によれば、狭い波長帯域を有する赤色光をスクリーンに対して照射することができ、これにより、スクリーンにおける波長選択性の効果を更に向上させることができる、という効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
【００３１】
図１に、この発明の一実施形態による投射型画像表示システム（プロジェクションシステム）の構成の一例を示す。図１に示すように、この投射型画像表示システムは、波長選択性を有するスクリーン１と、このスクリーン１の波長選択性に応じた光を出射する投射型画像表示装置２と周辺光発生器３からなる。
【００３２】
ここで、図２Ａ〜２Ｄを参照して、この一実施形態による投射型画像表示システムの概要について説明する。図２Ａに、人間の視覚特性（視認波長特性）を模式的に示す。図２Ｂに、投射型画像表示装置２の再現波長特性を模式的に示す。図２Ｃに、スクリーン１の反射波長特性を模式的に示す。図２Ｄに、周辺光発生器３から出射される周辺光の波長特性を模式的に示す。
【００３３】
投射型画像表示装置２は、図２Ｂに示すように、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）および赤色（Ｒ）の三原色光のみをスクリーン１に対して照射する。周辺光発生器３は、図２Ｄに示すように、青色、緑色および赤色以外の光を出射する。スクリーン１は、図２Ｃに示すように、スクリーン１に入射する光のうち、青色、緑色および赤色の三原色光のみを反射し、それ以外の光を吸収する。これにより、この一実施形態による投射型画像表示システムでは、明るい環境下においても、コントラストの高い画像表示を行うことができる。なお、周辺光としては、周辺光発生器３以外にも、太陽光や白熱灯なども考えられるが、これらの光をフィルタリングすることは容易ではないので、これらの光が入射しないようにスクリーン１を設置することが好ましい。
【００３４】
図３に、この発明の一実施形態によるスクリーン１の構成の一例を示す。図４に、この発明の一実施形態によるスクリーン１の反射波長特性の一例を示す。図５に、蛍光灯の波長特性の一例を示す。図４および図５に示すように、この一実施形態によるスクリーン１は、蛍光灯などの周辺光発生器３から出射された光をほとんど反射せずに、吸収することを特徴とする。
【００３５】
図３に示すように、この一実施形態によるスクリーン１は、基板１１の一主面上に、光学多層膜１２ａ、光拡散層１４を順次積層し、基板１１の他の主面上に、光学多層膜１２ｂ、光吸収層１３を順次積層した構成を有する。
【００３６】
以下、図３を参照しながらスクリーン１の構成について説明する。
（基板）
基板１１は、透明フィルム、ガラス板、アクリル板、メタクリルスチレン板、ポリカーボネート板、レンズ等の所望の光学特性を満足するものであればよい。光学特性として、上記基板１１を構成する材料の屈折率は１．３〜１．７、ヘイズは８％以下、透過率は８０％以上が好ましい。また、基板１１にアンチグレア機能をもたせてもよい。
【００３７】
透明フィルムはプラスチックフィルムが好ましく、このフィルムを形成する材料としては、例えばセルロース誘導体（例、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、プロピオニルセルロース、ブチリルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース及びニトロセルロース）、ポリメチルメタアクリレート、メチルメタクリレートと他のアルキル（メタ）アクリレート、スチレンなどといったビニルモノマーとの共重合体などの（メタ）アクリル系樹脂；ポリカーボネート、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート（ＣＲ−３９）などのポリカーボネート系樹脂；（臭素化）ビスフェノールＡ 型のジ（メタ）アクリレートの単独重合体ないし共重合体、（臭素化）ビスフェノールＡ のモノ（メタ）アクリレートのウレタン変性モノマーの重合体および共重合体などといった熱硬化性（メタ）アクリル系樹脂；ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートおよび不飽和ポリエステル；アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、エポキシ樹脂などが好ましい。また、耐熱性を考慮したアラミド系樹脂の使用も可能である。この場合には加熱温度の上限が２００℃以上となり、その温度範囲が幅広くなることが予想される。
【００３８】
プラスチックフィルムは、これらの樹脂を伸延あるいは溶剤に希釈後フィルム状に成膜して乾燥するなどの方法で得ることができる。厚さは剛性の面からは厚いほうがよいが、ヘイズの面からは薄いほうが好ましく、通常２５〜５００μｍ程度である。
【００３９】
また、上記プラスチックフィルムの表面がハードコートなどの被膜材料で被覆されたものであってもよく、無機物と有機物からなる光学多層膜１２ａ，１２ｂの下層にこの被膜材料を存在させることによって、付着性、硬度、耐薬品性、耐久性、染色性などの諸物性を向上させることも可能である。
【００４０】
また、基板１１上に光学機能性薄膜、あるいは透明支持体表面処理として、下塗り層を設けてもよい。下塗り層は、オルガノアルコキシメタル化合物やポリエステル、アクリル変性ポリエステル、ポリウレタンが挙げられる。また、コロナ放電、紫外線（ＵＶ）照射処理を行うのが好ましい。
【００４１】
（光学多層膜）
光学多層膜１２ａ，１２ｂは、高屈折率の光学膜１２Ｈと、フッ素含有膜である低屈折率の光学膜１２Ｌとが交互に積層された構成を有する。詳しくは、基板１１の両主面上に、まず光学膜１２Ｈが設けられ、ついで光学膜１２Ｌが設けられ、以降光学膜１２Ｈと光学膜１２Ｌとが交互に設けられ、最後に光学膜１２Ｈが設けられた構成であり、２ｎ＋１層（ｎは１以上の整数である。）からなる積層膜となっている。
【００４２】
光学膜１２Ｈの膜厚は、８０ｎｍ〜１５μｍ、より好ましくは６００〜１０００ｎｍとする。１５μｍより厚くすると、分散し切れなかった微粒子によるヘイズ成分が増大して光学膜としての機能が得られないからである。この光学膜１２Ｈの屈折率は、１．７０〜２．１０とすることが好ましい。屈折率を２．１０よりも高くすると、微粒子の分散性が不充分となって光学膜としての機能が損なわれ、屈折率を１．７０よりも低い場合には必要とされる光学特性が得られない場合がある。
【００４３】
光学膜１２Ｌは、光学膜１２Ｈの上に所定の下地層用塗料を塗布した後に硬化反応により形成されるフッ素含有膜である。屈折率は、１．３０〜１．６９が好ましく、１．４５以下の屈折率をもつ膜がとくに好ましい。光学膜１２Ｌの屈折率は塗料に含まれる樹脂の種類、場合によっては微粒子の種類及び添加量などにより決まる。なお、屈折率が１．６９よりも高くなると光学膜１２Ｈとの屈折率の差が確保できず、光学膜１２Ｈに積層した場合の反射特性が十分ではなくなり、スクリーンとしての特性が不充分となる。また、１．３よりも低い屈折率をもった膜を形成することは困難であり、屈折率１．３が製造上の下限となる。また、この光学膜の膜厚は、８０ｎｍ〜１５μｍ、より好ましくは６００〜１０００ｎｍとする。
【００４４】
以上の構成により、光学多層膜１２ａ，１２ｂは、赤色、緑色、青色の三波長帯の光に対して高反射特性を有し、少なくともこれらの波長領域以外の可視波長域の光に対しては高透過特性を有するようになる。なお、光学膜１２Ｈ、光学膜１２Ｌそれぞれの屈折率や厚みを調整することにより、光学多層膜１２ａ，１２ｂとして反射する三波長帯の波長位置をシフトさせて調整することが可能であり、これにより投射型画像表示装置２から投射される光の波長に対応させた光学多層膜１２ａ，１２ｂとすることができる。
【００４５】
なお、光学多層膜１２ａ，１２ｂを構成する光学膜１２Ｈ及び光学膜１２Ｌの層数は特に限定されるものではなく、所望の層数とすることができる。また、光学多層膜１２ａ，１２ｂは、投射型画像表示装置２から出射された光の入射側及びその反対側の最外層が光学膜１２Ｈとなる奇数層により構成されることが好ましい。光学多層膜１２ａ，１２ｂを奇数層の構成とすることにより、偶数層とした構成の場合よりも三原色波長帯域フィルターとして機能が優れたものとなる。
【００４６】
光学多層膜１２ａ，１２ｂの具体的な層数は３〜７層の奇数層とすることが好ましい。層数が２以下の場合には反射層としての機能が十分ではないためである。一方、層数が多いほど反射率は増加するが、層数８以上では反射率の増加率が小さくなり、光学多層膜１２ａ，１２ｂの形成所要時間をかけるほど反射率の改善効果が得られなくなるためである。
【００４７】
（光吸収層）
光吸収層１３は、光学多層膜１２ａ，１２ｂを透過した光を吸収するためのもので、光学多層膜１２ｂ上に設けられている。光吸収層１３は、例えば、光学多層膜１２ｂ上に黒色の樹脂フィルムを貼り付けて形成される。あるいは、光学多層膜１２ｂ上に黒色塗料を塗布して形成されるようにしてもよい。
【００４８】
（光拡散層）
光拡散層１４は、片面の表面が凹凸形状となっており、その構成材料は投射型画像表示装置２で使用する波長域の光を透過する性質のものであれば特に制約はなく、光拡散層１４として通常使用されるガラスやプラスチックなどでよい。例えば、光学多層膜１２ａ上に透明エポキシ樹脂を塗布し、エンボス加工などにより表面に凹凸を設けてもよいし、すでにそのような形状となった拡散フィルムを光学多層膜１２ａ上に貼り合わせてもよい。光学多層膜１２ａで選択的に反射された光は光拡散層１４を透過して射出される際に拡散し、視聴者はこの拡散した反射光を観察することで自然な画像を視認することができるようになる。光拡散層１４における拡散角はその視認性を決める重要な要因であり、拡散板を構成する材料の屈折率や表面の凹凸形状などを調整することによってその拡散角を増大させる。
【００４９】
スクリーン１によって、投射型画像表示装置２からの特定波長の光を反射し、外光などのそれ以外の波長領域の入射光を透過・吸収する選択反射が可能となり、スクリーン１上の映像の黒レベルを下げて高コントラストを達成するものであり、部屋が明るい状態でもコントラストの高い映像を表示することが可能となる。例えば、グレーティング・ライト・バルブ（ＧＬＶ）を用いた回折格子型プロジェクタのようなＲＧＢ光源からの光を投射した場合にスクリーン１上で広視野角で、かつコントラストが高く、外光の映り込みのない良好な映像が鑑賞できるようになる。
【００５０】
すなわち、スクリーン１に入射する光は、光拡散層１４を透過し、光学多層膜１２ａ，１２ｂに到達し、当該光学多層膜１２ａ，１２ｂにて入射光に含まれる外光成分は透過されて光吸収層１３で吸収され、映像に関わる特定波長領域の光のみ選択的に反射され、その反射光は光拡散層１４の表面にて拡散され視野角の広い画像光として視聴者に供される。したがって、上記反射光である画像光への外光の影響を高いレベルで排除することができ、従来にない高コントラスト化が可能となる。
【００５１】
つぎに、この発明の一実施形態によるスクリーン１の製造方法について説明する。まず、高屈折率を有する光学膜１２Ｈを形成するための塗布型光学膜用材料について説明する。
【００５２】
塗布型光学膜用材料は、例えばフッ素含有膜上に塗布されて光学膜を形成する材料であって、結合剤が溶解した有機溶媒中に微粒子が分散剤により分散された光学膜用材料である。また、この光学膜用材料は塗布された後に硬化反応により、高屈折率の光学膜となるものである。
【００５３】
塗布型光学膜用材料は、微粒子と、有機溶媒と、エネルギーを吸収して硬化反応を起こす結合剤と、化学式量が１１０〜３０００である親油基および親水基からなる分散剤とを含有し、分散剤の含有量が微粒子に対して２．２〜２２μｍｏｌ／ｍ2であり、塗布した時の表面張力が１９ｄｙｎｅ／ｃｍ以下となり、例えばフッ素含有基体上に塗布して光学膜を形成する塗布型光学膜用材料である。また、基体であるフッ素含有基体は、フィルム、板、レンズ状など全ての形状の基板や光学薄膜に適用可能である。
【００５４】
塗布型光学膜用材料の微粒子は、成膜された後の光学膜の屈折率を調整するために添加される高屈折率材料の微粒子であり、Ｔｉ，Ｚｒ，Ａｌ，Ｃｅ，Ｓｎ，Ｌａ，Ｉｎ，Ｙ，Ｓｂ等の酸化物、または、Ｉｎ−Ｓｎ等の合金酸化物が挙げられる。なお、光触媒を抑える目的でＴｉ酸化物にＡｌ，Ｚｒ等の酸化物が適当量含有されたとしても、本発明の効果を妨げるものではない。
【００５５】
また、微粒子の比表面積は５５〜８５ｍ2／ｇが好ましく、７５〜８５ｍ2／ｇであることがより好ましい。比表面積がこの範囲にあると、微粒子の分散処理により、光学膜用材料中における微粒子の粒度（一次粒子径）を１００ｎｍ以下に抑えることが可能となり、ヘイズの非常に小さな光学膜を得ることが可能である。微粒子の含有量としては、光学膜用材料において２〜２０ｗｔ％であることが好ましい。
【００５６】
有機溶媒は、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソブチルアルコール等のアルコール系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、乳酸エチル、エチレングリコールアセテート等のエステル系溶媒等を用いる。これら有機溶媒は必ずしも１００％純粋である必要はなく、異性体、未反応物、分解物、酸化物、水分等の不純成分が２０％以下であれば含まれていてもかまわない。また、低い表面エネルギーをもつ支持体や光学膜上に塗布するためには、より低い表面張力をもつ溶媒を選択することが望ましく、例えばメチルイソブチルケトン、メタノール、エタノール等が挙げられる。
【００５７】
結合剤は、熱硬化性樹脂、紫外線（ＵＶ）硬化型樹脂、電子線（ＥＢ）硬化型樹脂等があげられる。熱硬化性樹脂、ＵＶ硬化型樹脂、ＥＢ硬化型樹脂の例としてはポリスチレン樹脂、スチレン共重合体、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリアミン樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。その他の環状（芳香族、複素環式、脂環式等）基を有するポリマーでもよい。また、炭素鎖中にフッ素、シラノール基の入った樹脂でも構わない。
【００５８】
上記樹脂を硬化反応させる方法は放射線または加熱のいずれでもよいが、紫外線照射により結合剤の硬化反応を行う場合には、重合開始剤の存在下で行うことが好ましい。ラジカル重合開始剤としては、例えば、２，２′−アゾビスイソブチロニトリル、２，２′−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）等のアゾ系開始剤；ベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオクトエート等のパーオキシド系開始剤が挙げられる。これらの開始剤の使用量は、重合性単量体合計１００重量部あたり０．２〜１０重量部、より好ましくは０．５〜５重量部とする。結合剤の含有量としては、光学膜用材料において３〜３２ｗｔ％であることが好ましい。
【００５９】
分散剤は、微粒子の分散性向上とともに、分散によって微粒子表面に配向された分散剤が光学膜用材料の表面上でも配向した形態をとり、少量添加でも塗料である光学膜用材料の表面張力を低下させるのに好適である。分散剤は親油基と親水基とからなり、親水基である極性官能基の導入部位は特に限定されない。
【００６０】
分散剤に含まれる親油基の重量平均分子量（化学式量）は１１０〜３０００である。分子量が１１０よりも低いと、有機溶媒に対して十分に溶解しないなどの弊害が生じ、分子量が３０００を超えると光学膜中の微粒子の十分な分散性を得ることができない。なお、分散剤には、結合剤と硬化反応を起こすための官能基を有していてもよい。
【００６１】
分散剤に含まれる親水基の極性官能基の量は、１０-3〜１０-1ｍｏｌ／ｇである。官能基がこれより少ない、あるいは多い場合には、微粒子の分散に対する効果が発現せず、分散性低下などにつながる。また、極性官能基として以下に示すような官能基は凝集状態にならないため、有用である。すなわち、−ＳＯ3Ｍ、−ＯＳＯ3Ｍ、−ＣＯＯＭ、Ｐ＝０(ＯＭ)2（ここで、式中Ｍは、水素原子あるいは、リチウム、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属である。）、３級アミン、4級アンモニウム塩（Ｒ1(Ｒ2)(Ｒ3)ＮＨＸ（ここで、式中Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は、水素原子あるいは炭化水素基であり、Ｘ-は塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン元素イオンあるいは無機・有機イオンである。））、−ＯＨ、−ＳＨ、−ＣＮ、エポキシ基等の極性官能基などである。これら分散剤は、１種単独で用いられることが可能であるが、２種以上を併用することも可能である。
【００６２】
分散剤の含有量は、微粒子に対し２．２〜２２μｍｏｌ／ｍ2である。２．２μｍｏｌ／ｍ2より含有量が少ないと光学膜に十分な分散性を得ることができず、さらに効果的な表面張力低下効果も得られない。逆に、２２μｍｏｌ／ｍ2より含有量が多いと、微粒子の分散状態に関わらず表面張力は低下するが、光学膜中における分散剤体積比率が上昇するために、膜屈折率が低下して屈折率の調整範囲が狭くなることから光学膜積層設計が困難となる。なお、分散剤の分子量の測定はゲルパーミエーションクロマトグラフ（ＧＰＣ）法により行えばよい。また、光学膜用材料の塗膜における分散剤の含有量は、総量で上記微粒子１００重量部に対して、２０〜６０重量部、より好ましくは３８〜５５重量部である。なお、本発明の分散剤以外の結合剤を含む場合には結合基を多く有する多官能ポリマー、またはモノマーが好ましい。
【００６３】
塗布型光学膜用材料は塗布した時の表面張力が１９ｄｙｎｅ／ｃｍ以下となっており、フッ素含有膜などの表面エネルギーの低い膜上にも均一に塗布することが可能となる。また、塗布された後に、光または熱エネルギーによって硬化反応が促進され高屈折率タイプの光学膜となる。
【００６４】
上記光学膜用材料の製造に当たっては、混練工程、分散工程及びこれらの工程の前後に必要に応じて設けた混合工程によって行われる。本発明において使用する微粒子、樹脂、溶媒など全ての原料は何れの工程の最初または途中で添加してもかまわない。また、個々の原料を２つ以上の工程で分割して添加してもかまわない。分散及び混練には、アジター、ペイントシェーカー等の従来公知の装置を用いればよい。
【００６５】
図６は、この発明の一実施形態によるスクリーンの製造方法を説明するためのフローチャートである。以下、図６を参照しながら、この一実施形態によるスクリーンの製造方法について説明する。
（ステップＳ１）
まず、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどからなる基板１１を洗浄する。
【００６６】
（ステップＳ２）
次に、例えばディッピング法により、上述の塗布型光学膜用材料を基板１１の両主面に所定量塗布する。そして、塗布型光学膜用材料の塗膜を乾燥後、例えば紫外線を照射して硬化させて、所定膜厚の光学膜１２Ｈを形成する。
【００６７】
（ステップＳ３）
次に、例えばディッピング法により、フッ素を含有した下地層用塗料を光学膜１２Ｈ上に所定量塗布する。そして、その塗膜を乾燥後、例えば熱硬化させ、所定膜厚の光学膜１２Ｌを形成する。これにより、光学膜１２Ｈと光学膜１２Ｌとの積層構成となる。
【００６８】
（ステップＳ４）
次に、例えばディッピング法により、上述した塗布型光学膜用材料を基板１１の最外層にある光学膜１２Ｌ上に塗布する。そして、塗布型光学膜用材料の塗膜を乾燥後、例えば紫外線を照射して硬化させ、所定膜厚の光学膜１２Ｈを形成する。以降、光学多層膜１２ａ，１２ｂの構成に応じて、ステップＳ２，Ｓ３の工程を所定回数行い、基板１１上に光学多層膜１２ａ，１２ｂを形成する。
【００６９】
（ステップＳ５）
次に、黒色の樹脂フィルムを光学多層膜１２ｂ上に貼り合わせて、光吸収層１３を形成する。なお、黒色の光吸収剤を含有した樹脂を光学多層膜１２ｂ上に塗布し、塗布された樹脂を硬化して、光吸収層１３を形成するようにしてもよい。
【００７０】
（ステップＳ６）
次に、光学多層膜１２ａの最外層表面に低屈折率の透明接着剤（ＥＰＯＸＹ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製ＥＰＯＴＥＫ３９６）を塗布し、その上に板形状の光拡散層１４の凹凸の有る面とは反対面を接触面として搭載した後に当該接着剤を硬化させて光学多層膜１２ａと光拡散層１４とを貼り合わせる接着層とする。これにより、目的とするスクリーン１が製造される。
【００７１】
上記製造工程において、表面エネルギーの低い基板１１や光学膜１２Ｌ上に塗布型光学膜用材料を均一に塗布することができる。すなわち、本発明の塗布型光学膜用材料に用いられる分散剤が微粒子に対して所定の関係を有することにより、塗布型光学膜用材料の表面張力が基板１１や光学膜１２Ｌの表面エネルギーよりも低くなり、基板１１や光学膜１２Ｌ上への塗布型光学膜用材料の均一な塗布を実現し、所望の光学膜１２Ｈを形成することが可能となり、ひいては目的の反射特性を有する光学多層膜１２ａ，１２ｂを得ることができる。
【００７２】
なお、塗布型光学膜用材料の塗布方法としては、ディッピング法以外にも、グラビア塗布、ロール塗布、ブレード塗布、ダイコーティングなど従来公知の塗布方式を用いることができることは言うまでもない。
【００７３】
図７に、この発明の一実施形態による投射型画像表示装置２の構成の一例を示す。図７に示すように、この投射型画像表示装置２は、主として、第１の光源２１、マイクロレンズアレイ２２、第２の光源４１、マイクロレンズアレイ４２、ダイクロイックミラー２３、マイクロレンズアレイ２４、ＰＳコンバータ２５、コンデンサレンズ２６、ダイクロイックミラー２７、コンデンサレンズ２６、ミラー２９、コンデンサレンズ３３、ダイクロイックミラー３４、リレーレンズ３５、ミラー３６、リレーレンズ３７、ミラー３８、コンデンサレンズ３０Ｂ，３０Ｇ，３０Ｒ、偏光板３１Ｂ，３１Ｇ，３１Ｒ、液晶パネル（ＬＣＤ；Liquid Crystal Display）３２Ｂ，３２Ｇ，３２Ｒ、偏光板４５Ｂ，４５Ｇ，４５Ｒ、クロスビームコンバイナープリズム３９および投射レンズ４０から構成される。
【００７４】
第１の光源２１は、三原色のうち、青および緑の色成分を有する光を出射する光源であり、高圧水銀ランプである。この高圧水銀ランプの水銀蒸気の圧力は、例えば１００気圧程度以下の値である。ここでは、第１の光源２１が高圧水銀ランプの場合について説明するが、第１の光源２１はこの例に限られるものでないことは言うまでもない。
【００７５】
図８Ａに、第１の光源２１の分光特性の一例を示す。図８Ｂに、第１の光源２１から出射される光のうち、画像表示に用いる光の波長帯域を示す。図８Ｃに、第２の光源４１として赤色半導体レーザ（波長６５０ｎｍ）を用いた場合における第２の光源４１の分光特性の一例を示す。
【００７６】
図８Ａに示すように、第１の光源２１である高圧水銀ランプから出射される光には、青および緑の成分が含まれているのに対して、赤の色成分は含まれていない。そこで、この一実施形態による投射型画像表示装置２では、青および緑の色成分として、図８Ｂに破線で示した波長帯域の光を用い、更に、赤の色成分としては、図８Ｃに破線で示した波長帯域の光を用いる。
【００７７】
第２の光源４１は、この第２の光源４１から出射された光の光路と、第１の光源２１から出射された光の光路とが直角に交わるように配置されている。第２の光源４１は、赤色光を出射する光源であり、好ましくは、狭い波長帯域を有する赤色光を出射する光源であり、例えば、赤色光を出射する１または２以上の赤色半導体レーザまたは赤色発光ダイオード（以下、赤色ＬＥＤ）からなる。第２の光源４１が２以上の赤色半導体レーザまたは赤色ＬＥＤからなる場合には、これらはマトリックス状または同心円状に配置される。なお、第２の光源４１を構成する赤色半導体レーザまたは赤色発光ダイオードの個数は、出射光の波長および出力に応じて選択され、例えば、波長６７０ｎｍ、出力５００ｍＷを有する半導体レーザを用いる場合には、第２の光源４１は９個の赤色半導体レーザにより構成される。第２の光源４１から出射される光の波長は、好適には６４０ｎｍ〜６９０ｎｍの範囲から選ばれ、より好適には６５０ｎｍ〜６７０ｎｍの範囲から選ばれ、例えば６５０ｎｍに選ばれる。なお、半導体レーザの汎用性を考慮した場合には、第２の光源４１から出射される光の波長を、６５０ｎｍに選択することが好ましい。
【００７８】
図９に、第２の光源４１として赤色半導体レーザを用いた場合における投射型画像表示装置２の分光特性の一例を示す。図１０に、第２の光源４１として赤色ＬＥＤを用いた場合における投射型画像表示装置２の分光特性の一例を示す。なお、図９および図１０では、実線は投射型画像表示装置２の分光特性を示し、破線はスクリーン１の反射波長特性を示す。図９および図１０に示すように、第１の光源２１から出射される青および緑の色成分の波長帯域と、第２の光源４１から出射される赤色光の波長帯域とは、スクリーン１の反射波長特性に応じて選択されている。スクリーン１において反射強度が高くなる３原色の波長帯域に略一致するように、第１の光源２１および第２の光源４１の波長帯域を選択することが好ましい。
【００７９】
なお、第２の光源４１としては高出力の赤色ＬＥＤを用いることが好ましい。この場合、第２の光源４１として赤色半導体レーザを用いるよりも、スペックルノイズの低減機構、および安全性の確保等を容易にすることができる。
【００８０】
マイクロレンズアレイ２２は、第１の光源２１の出射部付近に設けられている。マイクロレンズアレイ４２は、第２の光源４１の出射部付近に設けられている。マイクロレンズアレイ２４は、第２の光源４１から直進する光路上に設けられている。マイクロレンズアレイ２２および２４により、輝度分布を均一にするビームホモジナイザーが構成される。また、マイクロレンズアレイ４２および２４により、輝度分布を均一にするビームホモジナイザーが構成される。なお、ここでは、図示を省略するが、第１の光源２１とマイクロレンズアレイ２２との間には、表示画像に不必要な赤外成分と紫外成分とを取り除くためのフィルタが備えられている。
【００８１】
ダイクロイックミラー２３は、平板状の形状を有し、第１の光源２１の光路と第２の光源４１の光路とが交差する位置に配置されている。ダイクロイックミラー２３の一主面と、第１の光源２１の光路とは、例えば４５度程度の角度を成す。このダイクロイックミラー２３は、第１の光源２１から出射された光をマイクロレンズアレイ２４に向けて反射し、第２の光源４１から出射された光を透過して、マイクロレンズアレイ２４に入射させる。すなわち、ダイクロイックミラー２３は、第１の光源２１から出射された光と、第２の光源４１から出射された光とを合成して、マイクロレンズアレイ２４に向けて出射する。
【００８２】
ＰＳコンバータ２５およびコンデンサレンズ２６は、第２の光源４１から直進する光路上に配置されている。ＰＳコンバータ２５は、マイクロレンズアレイ２４を介してダイクロイックミラー２３から入射した光を、所定の偏光方向の光に変換し（例えば、Ｐ偏向の光をＳ偏向の光に変換し）、コンデンサレンズ２６を介してダイクロイックミラー２７に入射させる。
【００８３】
ダイクロイックミラー２７は、平板状の形状を有し、第２の光源４１から直進する光路上に、コンデンサレンズ２６を介して入射する光のうち青の色成分を有する光のみをミラー２９に向けて反射し、それ以外の赤および緑の色成分を有する光をダイクロイックミラー３４に向けて透過するように配置されている。このダイクロイックミラー２７の一主面と、第２の光源４１から直進する光路とは、例えば４５度程度の角度を成す。
【００８４】
コンデンサレンズ２８は、例えば凹レンズであり、ダイクロイックミラー２７により反射された青色光の光路上に配置されている。ミラー２９は、平板状の形状を有し、ダイクロイックミラー２７により反射された青色光の光路上に、コンデンサレンズ２８を介して入射する青色光をクロスビームコンバイナープリズム３９の方向に向けて反射するように配置されている。ミラー２９の一主面と、ダイクロイックミラー２７により反射された青色光の光路とは、例えば４５度程度の角度を成す。
【００８５】
コンデンサレンズ３０Ｂ、偏光板３１Ｂ、液晶パネル３２Ｂ、偏光板４５Ｂは、ミラー２９により反射された青色光の光路上に配置されている。偏光板３１Ｂは、ミラー２９からコンデンサレンズ３０Ｂを介して入射する青色光を偏光し、液晶パネル３２Ｂに出射する。液晶パネル３２Ｂは、制御部（図示省略）により制御され、偏光板３１Ｂから出射された青色光を空間変調して偏光板４５Ｂに出射する。偏光板４５Ｂは、液晶パネル３２Ｂにより空間変調された青色光を変調し、クロスビームコンバイナープリズム３９に出射する。
【００８６】
コンデンサレンズ３３は、例えば凹レンズであり、第２の光源４１から直進する光路上に配置される。ダイクロイックミラー３４は、平板状の形状を有し、第２の光源４１から直進する光路上に、ダイクロイックミラー２７を透過した光のうち、緑の色成分を有する光のみをクロスビームコンバイナープリズム３９に向けて反射し、それ以外の赤の色成分を有する光をミラー３６に向けて透過するように、配置されている。ダイクロイックミラー３４の一主面と、第２の光源４１から直進する光路とは、例えば４５度程度の角度を成す。
【００８７】
コンデンサレンズ３０Ｇ、偏光板３１Ｇ、液晶パネル３２Ｇおよび偏光板４５Ｇは、ダイクロイックミラー３４により反射された緑色光の光路上に配置されている。偏光板３１Ｇは、ダイクロイックミラー３４からコンデンサレンズ３０Ｇを介して入射する緑色光を偏光し、液晶パネル３２Ｇに出射する。液晶パネル３２Ｇは、制御部（図示省略）により制御され、偏光板３１Ｇから出射された緑色光を空間変調して偏光板４５Ｇに出射する。偏光板４５Ｇは、液晶パネル３２Ｇにより空間変調された緑色光を変調し、クロスビームコンバイナープリズム３９に出射する。
【００８８】
リレーレンズ３５は、例えば凸レンズであり、第２の光源４１から直進する光路上に配置されている。このリレーレンズ３５は、見かけ上の光路差をなくすためのものである。ミラー３６は、平板状の形状を有し、リレーレンズ３５を介してダイクロイックミラー３４から入射する赤色光をミラー３８に向けて反射するように配置されている。ミラー３６の一主面と、第２の光源４１から直進する光路とは、例えば４５度程度の角度を成す。リレーレンズ３７は、例えば凸レンズであり、ミラー３６により反射された赤色光の光路上に配置されている。
【００８９】
ミラー３８は、平板状の形状を有し、ミラー３６からリレーレンズ３７を介して入射する赤色光を、クロスビームコンバイナープリズム３９の方向に向けて反射するように配置されている。ミラー３８の一主面と、ミラー３６により導かれる赤色光の光路とは、例えば４５度程度の角度を成す。
【００９０】
コンデンサレンズ３０Ｒ、偏光板３１Ｒ、液晶パネル３２Ｒ、偏光板４５Ｒは、ミラー３８により反射された赤色光の光路上に配置されている。偏光板３１Ｒは、ミラー３８からコンデンサレンズ３０Ｒを介して入射する赤色光を偏光し、液晶パネル３２Ｒに出射する。液晶パネル３２Ｒは、制御部（図示省略）により制御され、偏光板３１Ｒから出射された赤色光を空間変調して偏光板４５Ｒに出射する。偏光板４５Ｒは、液晶パネル３２Ｒにより空間変調された赤色光を変調し、クロスビームコンバイナープリズム３９に出射する。
【００９１】
クロスビームコンバイナープリズム３９は、液晶パネル３２Ｂ，３２Ｇ，３２Ｒから入射する３色の光を合成して、白色の光にして投射レンズ４０に出射する。投射レンズ４０は、クロスビームコンバイナープリズム３９から入射する光を、スクリーン１に対して投射する。
【００９２】
次に、上述のように構成された投射型画像表示装置２の動作について説明する。
第１の光源２１から出射された光は、マイクロレンズアレイ２２を透過し、ダイクロイックミラー２３において反射され、マイクロレンズアレイ２４に入射する。一方、第２の光源４１から出射された光は、マイクロレンズアレイ４２を透過し、ダイクロイックミラー２３を透過し、マイクロレンズアレイ２４に入射する。
【００９３】
マイクロレンズアレイ２４に入射した光は、マイクロレンズアレイ２４を透過し、ＰＳコンバータ２５において所定の偏光方向の偏光波（例えばＰ偏光波）に変換されて、コンデンサレンズ２６を介してダイクロイックミラー２７に導かれる。
【００９４】
そして、ダイクロイックミラー２７に導かれた光のうち、青の色成分を有する光のみが、ダイクロイックミラー２７において反射され、コンデンサレンズ２８を介してミラー２９に導かれる。ミラー２９に導かれた青色光は、ミラー２９において反射され、コンデンサレンズ３０Ｂ、偏光板３１Ｂ、液晶パネル３２Ｂおよび偏光板４５Ｂを介してクロスビームコンバイナープリズム３９に導かれる。一方、緑および赤の色成分を有する光は、ダイクロイックミラー２７を透過し、コンデンサレンズ３３を介してダイクロイックミラー３４に入射する。
【００９５】
ダイクロイックミラー３４に入射した光のうち緑の色成分を有する光のみが、ダイクロイックミラー３４において反射されて、コンデンサレンズ３０Ｇ、偏光板３１Ｇ、液晶パネル３２Ｇおよび偏光板４５Ｇを介してクロスビームコンバイナープリズム３９に導かれる。一方、赤の色成分を有する光は、ダイクロイックミラー３４を透過し、リレーレンズ３５を介してミラー３６に入射する。
【００９６】
ミラー３６に入射する赤色光は、ミラー３６おいて反射され、リレーレンズ３７を介してミラー３８に導かれる。ミラー３８に導かれた光は、ミラー３８において反射され、コンデンサレンズ３０Ｒ、偏光板３１Ｒ、液晶パネル３２Ｒおよび偏光板４５Ｒを介してクロスビームコンバイナープリズム３９に導かれる。
【００９７】
そして、クロスビームコンバイナープリズム３９に導かれた各色の光は、クロスビームコンバイナープリズム３９において合成され、投射レンズ４０を介してスクリーン１に投射される。
【００９８】
この発明の一実施形態によれば、以下の利点を得ることができる。
第１の光源２１が三原色のうち青および緑の色成分を有する光を出射し、第２の光源４１が赤色光を出射し、ダイクロイックミラー２３が第１の光源２１から出射された光と、第２の光源４１から出射された光とを合成するため、第１の光源２１から出射される光に欠けている赤の色成分を、第２の光源４１から出射される赤色光により補うことができ、これにより、スクリーン１の波長選択性の効果を向上させることができる、という利点を得ることができる。すなわち、表示画像のコントラストを高くすることができる、また、赤色の色再現域を拡げることができる、という利点を得ることができる。
【００９９】
また、波長帯域が狭く、且つ、十分な出射光量を有する、赤色半導体レーザまたは赤色ＬＥＤなどを第２の光源４１として用いるため、光源として超高圧水銀ランプのみを備えた従来の投射型画像表示システムに比して、スクリーン１の波長選択性の効果を向上することができ、これにより、より高コントラストの画像表示を実現することができる、という利点を得ることができる。
【０１００】
また、波長帯域が狭く、且つ、十分な出射光量を有する、赤色半導体レーザまたは赤色ＬＥＤなどを第２の光源４１として用いるため、投射型画像表示装置２本体における赤色の色純度を上げることができ、更に、波長選択性を有するスクリーン１と組み合わせることによって、より色再現性の高い画像表示を実現することができる、という利点を得ることができる。
【０１０１】
また、赤色半導体レーザまたは赤色ＬＥＤなどを第２の光源４１として用いるため、スクリーン１にて反射される赤色光の反射波長に合わせて、第２の光源４１を設計することができる。これとは反対に、効率の良く、且つ、安価である赤色半導体レーザまたは赤色ＬＥＤに合わせて、スクリーン１を設計することもできる。これにより、投射型画像表示システムの設計の自由度を増大することができる、という利点を得ることができる。
【０１０２】
また、高圧水銀ランプなどである第１の光源２１において不足している赤色光を、赤色半導体レーザあるいは赤色ＬＥＤにより補うことができ、これにより、色バランスをとった後のランプの光利用効率を増加できる、という利点を得ることができる。
【０１０３】
また、赤色光の光量を、第１の光源２１と独立して調整することができ、これにより、ランプの光利用効率を容易に最適化することができる、という利点を有する。
【０１０４】
また、赤色スペクトルの量を、第１の光源２１のスペクトルと独立に調整でき、これにより、第１の光源２１の緑および青のスペクトルを最適に利用することができる、という利点を得ることができる。また、色バランスをとった後のランプの利用効率を上げることができ、これにより、冷却機構を簡略化でき、結果として、冷却ファンノイズを低減することができる、という利点を得ることができる。
【０１０５】
また、赤色レーザおよび赤色ＬＥＤは、波長の異なる数種類のものが市販されているので、スクリーン１の設計自由度を容易に増大させることができる。また、効率の良く、且つ安価な赤色半導体レーザあるいは赤色ＬＥＤに応じたスクリーン設計を行うこともできる。
【０１０６】
また、投射型画像表示装置２は、ブラッグ反射による波長選択性を持たせたスクリーン１との組み合わせにおいて、より明白な効果を示すことができるため、スクリーン１本体の販売を促進することができる。また、スクリーン１と投射型画像表示装置２とを組み合わせたシステム商品として、従来のプロジェクタシステムと異なる新たな販売経路、新たな購買層を開拓できる。
【実施例】
【０１０７】
投射型画像表示システムの実施例について説明する。
実施例
９個の半導体レーザ（波長６７０ｎｍ、出力５００ｍＷ）を３×３のマトリックス状に配置して、第２の光源４１を構成した。また、ダイクロイックミラー２３，２７，３４として、それぞれ、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃに示す分光特性を有するダイクロイックミラーを用いた。なお、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃにおいて、ダイクロイックミラー２３，２７，３４の一主面に対して直角に入射する光の透過率を実線により示し、ダイクロイックミラー２３，２７，３４の一主面に対して４５度の角度を成して入射する光の透過率を破線により示す。
【０１０８】
従来例
また、実施例と比較するために、従来例を作成した。この従来例は、上述の実施例において、第２の光源４１を省略し、第１の光源２１として１２０Ｗの出力を有する超高圧水銀ランプ（Philips社製）を備えた以外のこのとは、上述の実施例と同様である。
【０１０９】
そして、上述のように構成された実施例および従来例のＣＩＥ１９７６ＵＣＳ色度図（ｕ’ｖ’色度図）を作成した。図１２に、ＣＩＥ１９７６ＵＣＳ色度図を示す。なお、図１２には、参考のために、ＨＤＴＶ（High Definition Television）の色再現域も示した。
【０１１０】
図１２より、実施例は、従来例に比して、赤色近傍の色再現域を拡げることができ、これにより、色再現域を約１．５倍に拡大できることが分かる。したがって、実施例では、従来例に比して、夕焼けおよび紅葉などのような赤色の画像を綺麗に表現できることが分かる。
【０１１１】
次に、この発明の他の実施形態について説明する。上述した一実施形態においては、第２の光源４１から出射された赤色光と、第１の光源２１から出射された光とをダイクロイックミラー２３にて合成する場合について示したが、この他の実施形態では、第２の光源４１から出射された赤色光をクロスビームコンバイナープリズム３９に直接入射する場合について示す。
【０１１２】
図１３に、この発明の他の実施形態による投射型画像表示装置２の構成の一例を示す。図１３に示すように、第２の光源４１は、コンデンサレンズ３０Ｒ、偏光板３１Ｒ、液晶パネル３２Ｒおよび偏光板４５Ｒを介して、赤色光をクロスビームコンバイナープリズム３９に入射可能な位置に配置されている。ミラー４３は、第１の光源２１から出射された光をマイクロレンズアレイ２４に向けて反射する位置に配置されている。ミラー４４は、ダイクロイックミラー２７を通過した緑色光をクロスビームコンバイナープリズム３９に向けて反射する位置に配置されている。
【０１１３】
また、マイクロレンズアレイ４６および４７からなるビームホモジナイザーが、第２の光源４１とコンデンサレンズ３０Ｒとの間に配置される。このビームホモジナイザーにより第２の光源４１から出射された赤色光の輝度分布が均一にされる。なお、液晶パネル３２Ｒと第２の光源４１との距離に応じて、リレーレンズを第２の光源４１とコンデンサレンズ３０Ｒとの間に適宜備えるようにしてもよい。また、液晶パネル３２Ｒを均一に照射する光学系を第２の光源４１とコンデンサレンズ３０Ｒとの間に適宜備えるようにしてもよい。これ以外のことは、上述の一実施形態と略同様であるので説明を省略する。
【０１１４】
この発明の他の実施形態によれば、上述した一実施形態において得られる利点以外に、以下の利点を得ることができる。
第２の光源４１から出射された赤色光をクロスビームコンバイナープリズム３９に直接入射するため、ダイクロイックミラーなどにより赤色光を分離する処理を省略することができ、これにより、投射型画像表示装置２の構成をより簡素化することができる、という利点を得ることができる。
【０１１５】
以上、この発明の実施形態について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。
【０１１６】
例えば、上述の実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【０１１７】
また、上述した実施形態において、第１の光源２１として、超高圧水銀ランプを用いてもよい。また、上述した実施形態において、第２の光源４１を、赤色半導体レーザおよび赤色ＬＥＤを組み合わせて構成するようにしてもよい。
【０１１８】
また、上述した実施形態では、波長選択性を有するスクリーン１と、このスクリーン１の波長選択性に応じた光を出射する投射型画像表示装置２とからなる投射型画像表示システム対して、この発明を適用する例について示したが、この発明はこの例に限定されるものではない。すなわち、従来のスクリーン（波長選択性を有していないスクリーン）と、このスクリーンに対して画像を投射する投射型画像表示装置とからなる投射型画像表示システムに対して、この発明を適用可能であることは言うまでもない。この場合、色バランスを取る際に、赤色が律速になることを防止することができ、赤色の色純度を良好にすることができる、という利点を得ることができる。
【０１１９】
また、上述した一実施形態においては、スクリーン１が、図３に示すように、基板１１の両主面に同じ構成の光学多層膜１２ａ，１２ｂが形成され、そのうち一方の光学多層膜１２ａの最外層表面に光拡散層１４が形成され、他方の光学多層膜１２ｂの最外層表面に光吸収層１３が形成された構成を有する場合を例として示したが、スクリーン１の構成はこの例に限られるものではない。例えば、基板１１の両主面のうちのどちらか一方にのみ光学多層膜を設ける構成にしてもよい。このスクリーン１でも、投射型画像表示装置２からの特定波長の光を反射し、外光などのそれ以外の波長領域の入射光を透過・吸収することによりスクリーン１上の黒レベルを下げて高コントラストを達成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】この発明の一実施形態による投射型画像表示システムの構成の一例を示す略線図である。
【図２】図２Ａは、人間の視覚特性（視認波長特性）を模式的に示すグラフ、図２Ｂは、投射型画像表示装置２の再現波特性を模式的に示すグラフ、図２Ｃは、スクリーン１の反射波長特性を模式的に示すグラフ、図２Ｄは、周辺光発生器３から出射される周辺光の波長特性を模式的に示すグラフである。
【図３】この発明の一実施形態によるスクリーンの構成の一例を示す断面図である。
【図４】この発明の一実施形態によるスクリーンの反射波特性の一例を示すグラフである。
【図５】蛍光灯の波長特性を示すグラフである。
【図６】この発明の一実施形態によるスクリーンの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】この発明の一実施形態による投射型画像表示装置の構成の一例を示す略線図である。
【図８】図８Ａは、この発明の一実施形態による投射型画像表示装置に備えられた第１の光源の分光特性の一例を示すグラフ、図８Ｂは、第１の光源から出射される光のうち、画像表示に用いる光の波長帯域の一例を示すグラフ、図８Ｃは、この発明の一実施形態による投射型画像表示装置に備えられた第２の光源の分光特性の一例を示すグラフである。
【図９】この発明の一実施形態による投射型画像表示装置の分光特性の一例を示すグラフである。
【図１０】この発明の一実施形態による投射型画像表示装置の分光特性の一例を示すグラフである。
【図１１】図１１Ａは、実施例のダイクロイックミラー２３の特性を示すグラフ、図１１Ｂは、実施例のダイクロイックミラー２７の特性を示すグラフ、図１１Ｃは、実施例のダイクロイックミラー３４の特性を示すグラフである。
【図１２】実施例のＣＩＥ１９７６ＵＣＳ色度図である。
【図１３】この発明の他の実施形態による投射型画像表示装置の構成の一例を示す略線図である。
【図１４】図１４Ａは、３ＭＰａの水銀蒸気圧における分光分布を示すグラフ、図１４Ｂは、１５ＭＰａの水銀蒸気圧における分光分布を示すグラフ、図１４Ｃは、２２ＭＰａの水銀蒸気圧における分光分布を示すグラフである。
【図１５】超高圧水銀ランプを備えた従来のプロジェクタの構成を示す略線図である。
【図１６】光源として用いられる超高圧水銀ランプの分光特性を示すグラフである。
【図１７】図１７Ａは、ダイクロイックミラーにより分離された青色光の分光特性を示すグラフ、図１７Ｂは、ダイクロイックミラーにより分離された緑色光の分光特性を示すグラフ、図１７Ｃは、ダイクロイックミラーにより分離された赤色光の分光特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２１】
１・・・スクリーン、２・・・投射型画像表示装置、３・・・周辺光発生器、２１・・・第１の光源、２２，２４，４２，４６，４７・・・マイクロレンズアレイ、２５・・・ＰＳコンバータ、２３，２７，３４・・・ダイクロイックミラー、２９，３６，３８・・・ミラー、２６，２８，３３，３０Ｂ，３０Ｇ，３０Ｒ・・・コンデンサレンズ、３１Ｂ，３１Ｇ，３１Ｒ，４５Ｂ，４５Ｇ，４５Ｒ・・・偏光板、３２Ｂ，３２Ｇ，３２Ｒ・・・液晶パネル、３５，３７・・・リレーレンズ、３９・・・クロスビームコンバイナープリズム、４０・・・投射レンズ、４１・・・第２の光源
【図１】
2005025101.tif 000003
【図２】
2005025101.tif 000004
【図３】
2005025101.tif 000005
【図４】
2005025101.tif 000006
【図５】
2005025101.tif 000007
【図６】
2005025101.tif 000008
【図７】
2005025101.tif 000009
【図８】
2005025101.tif 000010
【図９】
2005025101.tif 000011
【図１０】
2005025101.tif 000012
【図１１】
2005025101.tif 000013
【図１２】
2005025101.tif 000014
【図１３】
2005025101.tif 000015
【図１４】
2005025101.tif 000016
【図１５】
2005025101.tif 000017
【図１６】
2005025101.tif 000018
【図１７】
2005025101.tif 000019