CN1196972C - 背面投影型屏幕及背面投影型显示器 - Google Patents

Abstract

一种背面投影型屏幕及背面投影型显示器，在至少包含双凸透镜板(32)及菲涅耳透镜板(31)的背面投影型屏幕(3)中，双凸透镜板(32)，在由树脂材料构成的基体材料内含有由折射率与上述基体材料的折射率不同的树脂材料构成的光漫射微粒子，上述光漫射微粒子，满足0.5μm≤ΔN1×d1≤0.9μm。式中，ΔN1是光漫射微粒子与双凸透镜板基体材料的折射率差，d1是光漫射微粒子的平均粒径。按照这种结构，仅使用具有一般特性的树脂材料即可制成漫射特性的波长相关性小的背面投影型屏幕。

Description

背面投影型屏幕及背面投影型显示器

技术领域

本第I发明及本第II发明都涉及背面投影型(背投式)屏幕及采用了该屏幕的背面投影型显示器(背面投影型图象显示装置)。

背景技术

[关于第I发明]

近年来，以电视接收机为中心对大屏面的需求日益高涨，而背面投影型显示器作为适用于大屏面显示的装置越来越引人注目。作为背面投影型显示器，一般将CRT用作图象源。另外，还提出了一种可以进一步实现小型轻量化的采用液晶等空间调制元件的引人注目的方式。

首先，说明将CRT用作图象源的方式。图6示意地示出其基本结构。

在该显示器中，将在三基色的单色CRT1(1R、1G、1B)上形成的图象由分别对应的投影透镜2(2R、2G、2B)进行放大投影并重叠在屏幕上，从而形成彩色图象。图中，符号R、G、B分别对应于红、绿、蓝。如图所示，从中心部向周边部发散并在局部上具有极强的指向性的光，入射到设置于成像面的屏幕3上。此外，入射到各部分的光具有随红绿蓝而不同的角度。在屏幕3上，通过适当地分配这种投影光，可以起到能够进行良好的图象识别的作用。

即使将简单的光漫射板用作屏幕3，也有可能进行最低限度的图象观察。但是，如上所述，投影光以发散的形式入射，所以周边部具有向外的指向性，因而在屏面的亮度上将产生显著的不均匀，即从屏幕正面观察时周边亮度比中心亮度暗得多、从斜的方向观察时近的一端明亮而远的一端非常暗等。

为消除这种不均匀性，一般，将菲涅耳透镜板31挨着漫射装置配置在投影侧。该菲涅耳透镜板31，具有将从投影透镜2以发散的形式入射到屏幕3的投影光变换为近似平行光的作用。借助于这种作用，可将绿的投影光变换为与屏幕表面垂直的平行光，而将蓝和红的投影光变换为相对于屏幕表面的法线在水平面内具有一定角度的平行光。

如仅在这种状态下简单地使投影光漫射，则使绿的投影光沿屏幕表面的法线方向对称地射出，而与此相反，红和蓝的投影光则以非对称的形式射出，因而将使色彩随观察方向而变化。这种现象被称作「彩色偏移」，将导致图象质量的降低。

因此，为了对指向性很强的投影光进行漫射从而能从各个角度进行观察并将上述彩色偏移消除，采用着一种被称作BS双透镜的具有特殊结构的双凸透镜板32。用图7说明其功能。

图7是双凸透镜板32的水平方向断面放大图，以实线(G)表示绿的投影光的光线轨迹，以虚线(R)表示红的投影光的光线轨迹。如图所示，通过将入射侧双凸透镜321和出射侧双凸透镜322以共有光轴的形式成对配置，对倾斜入射的红光线的出射角度进行校正而使其与绿光线一样沿屏幕表面的法线方向对称漫射，从而减小彩色偏移。进一步，由于出射面上的光透过部分由入射侧双凸透镜321的聚光作用限定，所以可以在非透光部设置光吸收层323。由于该光吸收层为黑色并按条状形成，所以将其称作黑条或简称为BS，设置黑条可以明显地减小在明亮环境下的屏幕对外来光的漫反射从而使对比度得到改善。

另外，双凸透镜通常以垂直方向作为长度方向形成，双凸透镜的折射只在水平方向起作用而对垂直方向的漫射没有影响。因此，通过将由折射率与基体材料不同的材料构成的光漫射微粒子分散在双凸透镜板的内部，即使在垂直方向上也可以对光进行漫射。按照斯内尔定律，在基体材料与光漫射微粒子的界面上根据其折射率差Δn使光线发生折射，从而对先进行各向同性漫射。基体材料与光漫射微粒子的折射率差越大该折射作用越强，因此，基体材料与光漫射微粒子的折射率差越大则将呈现出更强的漫射。

一般来说，在物质中具有波长越短折射率越大的倾向，这种现象被称作折射率的波长分散，并用阿贝数νd表示。存在着材料的折射率越大分散程度越大而阿贝数νd越小的倾向。以光学树脂材料为代表的物质的折射率nd与阿贝数νd之间的关系，示于表1和图10。

【表1】

名称	通称、商品名	折射率nd	阿贝数νd
				PMMA	Acryl	1.492	57.6
聚苯乙烯	Styrol	1.590	30.9
				聚碳酸酯	PC	1.585	29.9
烯丙基二甘醇碳酸酯	CR39	1.504	57.8
				苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物	Zeron-	1.533	42.4
苯乙烯-丙烯腈共聚物	Lustran	1.569	35.7
				聚甲基戊烷	TPX	1.466	56.4

        注)「」为注册商标。

为了从一般的透明树脂材料中选择上述基体材料及光漫射微粒子并在两者之间保持折射率差Δn，只能将高折射率高分散材料与低折射率低分散材料组合。其结果是，使折射率差Δn也产生与波长的相关性，并具有波长越短折射率差Δn越大的倾向。

当按上述一般材料的组合形成光漫射微粒子及基体材料时，波长越短折射率差Δn越大因而呈现更强的漫射。其结果是，对波长短的蓝色光线的漫射，与对波长长的红色光线的漫射相比，将产生更强的波长相关性。

作为双凸透镜板的基体材料，采用折射率约1.49的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、折射率1.52左右的MS树脂(苯乙烯与MMA(甲基丙烯酸甲酯)的共聚物)等透光性树脂。在这种情况下，作为光漫射微粒子，大多采用由折射率比基体材料大0.02～0.07左右的MS树脂构成的圆球状珠粒。用于基体材料及光漫射微粒子的MS树脂材料的折射率，可以根据MMA与苯乙烯的配合比率进行调整。由于MMA的折射率约为1.49、苯乙烯的折射率约为1.59，所以MS树脂的折射率可以在1.49～1.59的范围内调整。如图10的相关直线所示，MS树脂的折射率nd越大，其波长分散程度越大(折射率nd越大阿贝数νd越小)。

当以上述材料结构形成双凸透镜时，根据上述原因，使基体材料与光漫射微粒子的折射率差Δn产生与波长的相关性，所以易于发生波长越短折射率差Δn越大因而呈现更强的漫射的倾向。其结果是，对波长短的蓝色光线的漫射，与对波长长的红色光线的漫射相比，将产生更强的波长相关性。特别是，如上所述，由于指向性非常强的光入射到背面投影型屏幕上，所以将明显地呈现出如从正面方向观察则带红色、而观察角度越大(越是从斜的方向观察)则带蓝色的色彩变化。但是，在采用了双凸透镜板的背面投影型屏幕上，主要由双凸透镜的折射作用进行水平方向的漫射，所以在垂直方向上色彩变化变得显著。

这种随观察角度产生的色彩变化，与将上述三基色的图象源水平配置而产生的彩色偏移的原因不同，因而用上述的双透镜结构并不能使其减小。

作为背面投影型屏幕，如图8所示，还有一种不在双凸透镜板32的内部分散光漫射微粒子而是在其观察侧配置光漫射板33的结构。当按这种方式构成时，可以减少在双凸透镜板32的内部漫射后入射到BS部的光损失，因而能提高效率并减低水平方向的彩色偏移。

在这种结构中，与在双凸透镜板的内部分散了光漫射微粒子的情况一样，也易于发生由分散在光漫射板33的光漫射微粒子和用于基体材料的树脂材料的波长分散特性引起的上述垂直方向的色彩变化。

进一步，在由图9示意地示出的将液晶板等空间调制元件5作为图象源而对来自灯4的光进行调制的方式中，一般在投影透镜6的前面将三基色图象合成后由一个投影透镜进行图象投影，所以不需要进行上述的彩色偏移校正。在这种情况下，还提出了一种采用将使出射面为平面并在该出射面的非透光部形成了BS(黑条)的透明双凸透镜板34与光漫射板33用透明粘结剂粘合后的板的方案。当按这种方式构成时，入射到光漫射板33的外来光，在由其背面进行漫反射之前被BS有效地吸收，所以能够改善在明亮环境下的对比度。

在这种结构中，虽然不会发生水平方向的彩色偏移，但当使用一般的树脂材料时，同样易于发生垂直方向的色彩变化。

作为减小漫射的波长相关性的手段，提出了一种将「由与基体材料相比为低折射率高分散的材料构成的光漫射微粒子和由与基体材料相比为高折射率低分散的材料构成的光漫射微粒子」之类的各自的漫射特性的波长相关性可相互抵消的多个光漫射微粒子组合的方法(特开平11 338057号公报)。按照这种方法，可以从总体上减小漫射的波长相关性并能实现随观察角度的色彩变化小的特性。

在背面投影型屏幕中，有时不是如上所述为了确保视场角而是为了减小被称作闪烁的屏面闪耀而采用将光漫射微粒子分散在透光性基体材料内的结构。闪烁，在图9所示的采用了液晶板等空间调制元件5的方式中尤为显著。其原因是，在这种方式中，由于图象源的尺寸比CRT投影方式小因而放大倍数大，同时还增大了所用的投影透镜6的F数，所以到达屏幕3的投影光的指向性非常强。在这种情况下，将光漫射微粒子分散在菲涅耳透镜板31内。按照这种方法，可以减小光斑或闪烁。

如特开平11 338057号公报所公开的，当采用可使漫射的波长相关性相互抵消的多个光漫射微粒子时，可以减小光漫射板的漫射的波长相关性。但是，在这种情况下，作为其中一种光漫射微粒子的材料，必需是与基体材料相比为低折射率高分散或高折射率低分散的材料。在将树脂用作基体材料及光漫射微粒子的材料时，作为能应用于光学用途的透光性材料，除MMA、苯乙烯以外，还可以使用聚碳酸酯等，但这些树脂材料具有折射率越大分散程度越大的上述倾向，因而不能实现上述的组合。

为实现上述的组合，除了用与树脂相比具有高折射率低分散倾向的透明玻璃材料构成与树脂基体材料相比为高折射率低分散的光漫射微粒子以外，没有实际的选择余地。但是，当采用由玻璃材料构成的光漫射微粒子形成光漫射板或背面投影型屏幕时，与只使用由树脂材料构成的光漫射微粒子的情况相比，在切断时很容易损伤刀具。此外，还存在着与更一般的树脂制光漫射微粒子相比制造成本高的课题。

发明内容

因此，本第I发明的第1目的在于，解决上述课题并使用具有一般特性的树脂材料提供漫射特性的波长相关性小的背面投影型屏幕。

另外，当为减小闪烁而在菲涅耳透镜板中也分散光漫射微粒子时，将产生析像力恶化、效率降低等副作用。析像力恶化的发生原因是，在菲涅耳透镜的1点上漫射后的光在到达双凸透镜板之前已经扩散而在双凸透镜板上又再次进行漫射。析像力的恶化，与赋予菲涅耳透镜的漫射特性及2个漫射要素的间隔成比例地增大。另一方面，效率降低的发生原因是，由设在双凸透镜板的出射面上的BS吸收而损失的部分因菲涅耳透镜上的漫射而增加。菲涅耳透镜上的漫射越强，效率的降低越显著。

最好是将上述副作用抑制到轻微程度的同时取得减小闪烁的效果，但对与其相适应的漫射分布或其实现手段目前尚未获得足够的知识。

因此，鉴于上述现状，本第I发明的第2目的在于，提供一种在使闪烁减小的同时减小了因菲涅耳透镜上的漫射而产生的副作用的背面投影型屏幕。

[关于第II发明]

近年来，以电视接收机为中心对大屏面的需求日益高涨，而背面投影型显示器作为适于大屏面显示的装置越来越引人注目。作为背面投影型显示器，一般是将CRT用作图象源，但已开发出利用液晶板等的光调制作用的装置，并期待着进一步实现小型轻量化。其基本结构示于图16。

由液晶板5对来自灯4的照射光进行空间调制，并由投影透镜6对所形成的图象进行放大投影。在实际装置中，为实现彩色显示一般采用3个液晶板，在这种情况下，必须具有将来自灯4的光分解为红、绿、蓝各成分的色分解光学系统及将透过3个液晶板的光合成的色合成光学系统等，因而结构变得很复杂，这里将其省略。

另外，作为进行空间调制的同类装置，有将反射型液晶元件用作调制元件的装置、另外还有采用构成角度可变的多个微小反射镜的元件(微小反射镜器件)的方式等。

如图所示，从中心部向周边部发散并在局部上具有极强的指向性的光，入射到设置于成像面的屏幕3上。其指向性的强弱程度由投影指向角θ表示，并可以用投影倍率M及投影透镜的F数计算。

θ＝tan^-11/{[2×F×(M+1)]}

    1/[2×F×(M+1)]

附带说一下，在使图象源为CRT的装置中，由于采用5英寸左右的CRT，所以在50英寸级的显示器中，投影倍率M约为10，为使来自荧光体的漫射光进入，其F数设定得较小，大约为1左右，所以投影指向角θ为0.05(约3°)左右。

另一方面，在采用液晶板等图象调制元件的方式中，使用1英寸左右的元件，而根据元件特性必需采用指向性较强的照明光，所以投影透镜的F数大到3左右，投影指向角θ小到0.003(约0.2°)左右，因而入射到屏幕上的投影光具有极强的指向性。

通过适当地分配这种投影光，屏幕3可以起到能够进行良好的图象识别的作用。

对于屏幕3，即使采用简单的光漫射板，也可以进行最低限度的图象观察。但是，如上所述，投影光以发散的形式入射，所以周边部具有向外的指向性，因而在屏面的亮度上将产生显著的不均匀性，即从屏幕正面观察时周边亮度比中心亮度暗得多、从斜的方向观察时近的一端明亮而远的一端非常暗等。

为消除这种不均匀，一般，将菲涅耳透镜板35挨着漫射装置配置在投影侧。

该菲涅耳透镜板35，具有将从投影透镜6以发散的形式入射到屏幕3的投影光变换为主指向性大致与屏幕表面垂直的平行光的作用.

当按这种方式将屏幕各部分上的光的主指向性变换为垂直于屏幕表面的方向后进行漫射时，无论从任何方向观察在整个屏面上都可以实现基本均匀的亮度。

进一步，作为漫射装置，一般采用层叠双凸透镜板36代替所采用的简单的各向同性漫射板。

作为观察范围，在水平方向上要求从各个角度都能进行良好的图象识别，与此不同，对于垂直方向只要能在站着的状态和坐下的状态的有限范围内进行良好的图象识别即可，如通过各向异性漫射而有效地将光分配在必要区域内，则可以提供整体上都明亮的屏面。层叠双凸透镜板36，即可实现这种各向异性漫射。

层叠双凸透镜板36，包括带BS(黑条)的双凸透镜薄膜362、及由光漫射层3612和透明层3611整体形成的漫射板361。如图17所示，双凸透镜薄膜362，具有将垂直于入射面的方向作为长度方向的双凸透镜3621。将双凸透镜薄膜362的厚度设定为使双凸透镜3621的焦点位置与出射面大致一致。因此，入射到双凸透镜薄膜362的投影光，在会聚于出射面附近后射出。在双凸透镜薄膜362的出射面上，形成投影光不通过的将垂直方向作为长度方向的条状不透光区域，并在该不透光区域上设置条状的光吸收层(黑条：BS)3622。带BS的双凸透镜板362的出射面与漫射板361的漫射层3612一侧的面，用透明粘结剂或透明粘合材料363粘合。

如图17所示，在双凸透镜薄膜362上形成的双凸透镜3621的排列间距P1，最好尽量小，以便减少与象素的干涉条纹并得到高的析像力。为使间距P1微细，在双凸透镜薄膜出射面的不透光区域上形成的黑条3622的形成间距也必须微细。以往，很难在不透光区域上精确地形成间距微细的黑条，但现在已开发了利用双凸透镜的聚光功能进行选择曝光的方法，因而能形成约0.2mm以下的微细间距。在这种情况下，可以在双凸透镜薄膜362上实现所要求的漫射角，而且，为了使光会聚在出射面上，使其厚度t1在0.3mm以下。

漫射板361，以PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)或MS树脂(苯乙烯(折射率1.59)与MMA(甲基丙烯酸甲酯)(折射率1.49)的共聚物)等透明材料为基体材料，并仅在漫射层3612部分内分散具有比构成上述基体材料的透明材料的折射率稍大一些的折射率的光漫射微粒子。为了获得能够将整个层叠双凸透镜板36稳定地保持住的机械强度，漫射板361的厚度一般为2mm左右，漫射层3612的厚度为0.1～0.2mm左右，并使透明层3611的厚度为1.9～1.8mm左右。

另外，虽然不使漫射板361为两层结构而是将漫射材料分散在大约2mm的整个厚度内也可以实现同样的漫射功能，但与上述两层结构相比析像力很差，特别是，当为扩大视场角而赋予更强的漫射特性时，很容易导致显著的析像力恶化。

按照如上所述的结构，由菲涅耳透镜板35变换为近似平行光后的投影光，在水平方向上，在双凸透镜3621的折射作用与漫射层3612中的光漫射微粒子的作用的共同作用下，可以在相对较宽的范围上进行漫射，在垂直方向上，只借助于漫射层3612中的光漫射微粒子的作用而在相对较窄的范围上进行漫射，从而实现上述的各向异性漫射。

在如上所述的采用光调制元件的背面投影型显示器中，存在着在将CRT用作图象源的装置中并不明显的闪烁现象的问题。所谓闪烁，是指在屏面上以微细的亮暗形式产生闪耀的现象，也称作光斑。

在采用光调制元件的背面投影型显示器中闪烁特别显著的原因是，如上所述，入射到屏幕上的投影光与采用CRT的显示器相比具有极强的指向性，并且因空间的光相干性很强因而使由光漫射粒子漫射后的光相互干涉。

作为减小这种闪烁的方法，在特开平8 313865号公报中，提出一种将漫射要素相隔一定的距离设置2层的方案。在这种情况下，在其内部分散光漫射微粒子，但除了将一般的层叠双凸透镜板作为漫射要素外，通常还将作为屏幕基本要素的菲涅耳透镜板35与层叠双凸透镜板一起作为漫射要素。

在特开平10 293361号公报及特开平10 293362号公报中，以霾值规定赋予菲涅耳透镜板的适当的漫射特性。

如上所述，当除层叠双凸透镜板36外在菲涅耳透镜板35内也分散光漫射微粒子时，可以减小闪烁，但作为背面投影型显示器则将产生不良的副作用。

第1副作用，指的是在由菲涅耳透镜板35漫射后的光中以较大角度入射到层叠双凸透镜板36的部分由设在双凸透镜薄膜362上的黑条3622吸收而损失的问题。

虽然赋予菲涅耳透镜板的漫射特性越强对闪烁的减小作用越大，但漫射特性越强，则上述吸收损失越大。

第2副作用，指的是在菲涅耳透镜板35与层叠双凸透镜板36之间存在空隙时将使析像力急剧恶化的问题。

菲涅耳透镜板35及层叠双凸透镜板36，一般由树脂形成，所以很容易因环境温度、湿度的变化而产生翘曲变形。为减小这种因环境变化而在菲涅耳透镜板35与层叠双凸透镜板36之间产生的空隙，有一种方法是预先使两者具有一定的翘度并将周边固定以使两者紧密结合，但即使采用这种方法，在可以考虑到的环境变化下也很难完全防止空隙的产生。

另外，当如上所述预先使层叠双凸透镜板36及菲涅耳透镜板35具有一定翘度时，在安装在装置内的状态下，将使屏幕表面发生弯曲。在这种状态下，将产生随部位而不同的投影倍率分布，因而在投影图象上将发生图象畸变。此外，在外来光的反射像上也会发生畸变，特别是，在关断电源的状态下屏幕看上去质量低劣。

本第II发明的目的在于，解决上述问题并提供一种在减少闪烁发生的同时不会发生黑条引起的吸收损失且析像力不会因环境变化而恶化的背面投影型屏幕及采用该屏幕的背面投影型显示器。

[关于第I发明]

为达到上述第1目的，在本第I发明的背面投影型屏幕中，将作为漫射要素而分散在内部的光漫射微粒子设定为使其与基体材料的折射率之差Δn与平均粒径d的乘积Δn×d在0.5～0.9的范围内。按照这种方式，可以使用由一般树脂材料构成的光漫射微粒子实现与波长的相关性小的漫射特性，而无需使用与基体材料相比为高折射率低分散或低折射率高分散的特殊特性材料所构成的光漫射微粒子。

另外，为达到上述第2目的，在本第I发明的背面投影型屏幕中，使分散在菲涅耳透镜板内的光漫射微粒子对光的漫射比分散在光漫射板或双凸透镜板内的光漫射微粒子对光的漫射弱，并将分散在菲涅耳透镜板内的光漫射微粒子设定为使上述Δn×d在0.1～0.3的范围内。按照这种方式，可以在抑制析像力的降低及光损失的同时有效地减小闪烁。

另外，本第I发明的背面投影型显示器，备有上述本第I发明的背面投影型屏幕，所以，可以实现色调随观察方向的变化小、闪烁轻微且析像力优良的图象显示。

[关于第II发明]

为达到上述目的，在本第II发明的背面投影型显示器及背面投影型屏幕中，将设在层叠双凸透镜板上的漫射层设置在位于离开双凸透镜阵列的焦点面并能有效地减小闪烁且析像力的恶化轻微的规定范围内。

即，本第II发明的第1背面投影型显示器，备有空间调制元件、及将由上述空间调制元件形成的图象投影于背面并从与其相反的一面观察图象的背面投影型屏幕，该背面投影型显示器的特征在于：上述背面投影型屏幕，包含将来自上述空间调制元件的投影光变换为近似平行光的第1屏幕要素、对上述近似平行光进行漫射的第2屏幕要素，上述第2屏幕要素，包含在上述投射侧的面上形成的以垂直方向作为长度方向排列的双凸透镜阵列、在观察侧挨着上述双凸透镜阵列形成的漫射层、位于上述双凸透镜阵列与上述漫射层之间的透明层，上述漫射层的投影侧的面与上述双凸透镜阵列的焦点面的距离t1满足以下的式II1，上述漫射层的观察侧的面与上述双凸透镜阵列的焦点面的距离t2满足以下的式II2。

式II1：t1≥f1

式II2：t2≤f1×Pg/P1

式中，f1为双凸透镜阵列的谷部与焦点面的距离，Pg为屏幕上的象素间距，P1为双凸透镜阵列的排列间距。

按照上述的第1背面投影型显示器，如满足式II1，则可以减少闪烁的发生，如满足式II2，则可以实现高的析像力。

另外，本第II发明的第2背面投影型显示器，其特征在于，上述漫射层的观察侧的面与上述双凸透镜阵列的焦点面的距离t2，不是满足上述第1背面投影型显示器的式II2，而是满足以下的式II3。

式II3：t2≤Pg/2/tan(γi)

式中，γi是通过漫射层的漫射而使亮度变为正面方向的1/10的观察角度γ的上述透明层内换算角，可用上述透明层的折射率n按式II4计算。

式II4：γi＝asin(sin(γ)/n)

按照上述的第2背面投影型显示器，如满足式II1，则减少闪烁的发生，如满足式II3，则可以实现高的析像力。

其次，本第II发明的第1背面投影型屏幕，将由空间调制元件形成的图象投影于背面并从与其相反的一面观察图象，该背面投影型屏幕的特征在于：包含将来自上述空间调制元件的投影光变换为近似平行光的第1屏幕要素、对上述近似平行光进行漫射的第2屏幕要素，上述第2屏幕要素，包含在上述投射侧的面上形成的以垂直方向作为长度方向排列的双凸透镜阵列、在观察侧挨着上述双凸透镜阵列形成的漫射层、位于上述双凸透镜阵列与上述漫射层之间的透明层，上述漫射层的投影侧的面与上述双凸透镜阵列的焦点面的距离t1满足以下的式II1，上述漫射层的观察侧的面与上述双凸透镜阵列的焦点面的距离t2满足以下的式II5。

式II1：t1≥f1

式II5：t2≤f1/P1×0.7

式中，f1为双凸透镜阵列的谷部与焦点面的距离，P1为双凸透镜阵列的排列间距。此外，t1的单位以f1为准，t2的单位为mm。

按照上述的第1背面投影型屏幕，如满足式II1，则可以减少闪烁的发生，如满足式II5，则可以实现高的析像力。

另外，本第II发明的第2背面投影型屏幕，其特征在于，上述漫射层的观察侧的面与上述双凸透镜阵列的焦点面的距离t2，不是满足上述第1背面投影型显示器的式II5，而是满足以下的式II6。

式II6：t2≤0.35/tan(γi)

式中，γi是通过漫射层的漫射而使亮度变为正面方向的1/10的观察角度γ的上述透明层内换算角，可用上述透明层的折射率n按式II7计算。此外，t2的单位为mm。

式II7：γi＝asin(sin(γ)/n)

按照上述的第2背面投影型屏幕，如满足式II1，则减少闪烁的发生，如满足式II6，则可以实现高的析像力。

本发明的背面投影型屏幕，其特征在于：至少包含双凸透镜板及菲涅耳透镜板，上述双凸透镜板，在由树脂材料构成的基体材料内含有由折射率与上述基体材料的折射率不同的树脂材料构成的光漫射微粒子，上述光漫射微粒子与分散该光漫射微粒子的上述双凸透镜板的基体材料的折射率差ΔN1和上述光漫射微粒子的平均粒径d1，满足以下的式I-1，构成上述光漫射微粒子的树脂材料的折射率n1和阿贝数ν1及用作分散该光漫射微粒子的上述双凸透镜板的基体材料的折射率n2和阿贝数ν2，满足下列的式I-3，

式I-1：0.5μm≤ΔN1×d1≤0.9μm

式I-3：(n1-n2)×(ν1-ν2)＜0。

本发明的背面投影型屏幕，还可以是其特征在于：至少包含光漫射板、双凸透镜板及菲涅耳透镜板，上述光漫射板，在由树脂材料构成的基体材料内含有由折射率与上述基体材料的折射率不同的树脂材料构成的光漫射微粒子，上述光漫射微粒子与分散该光漫射微粒子的上述光漫射板的基体材料的折射率差ΔNp和上述光漫射微粒子的平均粒径dp，满足以下的式I-2，构成上述光漫射微粒子的树脂材料的折射率n1和阿贝数ν1及用作分散该光漫射微粒子的上述光漫射板的基体材料的折射率n2和阿贝数ν2，满足下列的式I-3，

式I-2：0.5μm≤ΔNp×dp≤0.9μm

式I-3：(n1-n2)×(ν1-ν2)＜0。

本发明的背面投影型显示器，备有背面投影型屏幕，其特征在于：所述背面投影型屏幕至少包含双凸透镜板及菲涅耳透镜板，上述双凸透镜板，在由树脂材料构成的基体材料内含有由折射率与上述基体材料的折射率不同的树脂材料构成的光漫射微粒子，上述光漫射微粒子与分散该光漫射微粒子的上述双凸透镜板的基体材料的折射率差ΔN1和上述光漫射微粒子的平均粒径d1，满足以下的式I-1，构成上述光漫射微粒子的材料的折射率n1和阿贝数ν1及分散上述光漫射微粒子的上述双凸透镜板的基体材料的折射率n2和阿贝数ν2，满足下列的式I-3，

式I-1：0.5μm≤ΔN1×d1≤0.9μm

式I-3：(n1-n2)×(ν1-ν2)＜0。

本发明的背面投影型显示器，还可以是备有背面投影型屏幕，其特征在于：所述背面投影型屏幕至少包含光漫射板、双凸透镜板及菲涅耳透镜板，上述光漫射板，在由树脂材料构成的基体材料内含有由折射率与上述基体材料的折射率不同的树脂材料构成的光漫射微粒子，上述光漫射微粒子与分散该光漫射微粒子的上述光漫射板的基体材料的折射率差ΔNp和上述光漫射微粒子的平均粒径dp，满足以下的式I-2，构成上述光漫射微粒子的树脂材料的折射率n1和阿贝数ν1及分散该光漫射微粒子的上述光漫射板的基体材料的折射率n2和阿贝数ν2，满足下列的式I-3，

式I-2：0.5μm≤ΔNp×dp≤0.9μm

式I-3：(n1-n2)×(ν1-ν2)＜0。

附图说明

图1是表示光漫射板的观察角度与色温的关系的曲线图。

图2是表示光漫射板的观察角度与相对亮度的关系的曲线图。

图3是表示光漫射板的折射率差和粒径之乘积与色温偏移的关系的曲线图。

图4是表示本第I发明的背面投影型显示器的一实施形态的斜视图。

图5是表示本第I发明的背面投影型显示器的另一实施形态的斜视图。

图6是表示将本第I发明的背面投影型屏幕的一实施形态应用于三管式背面投影型显示器的状态的图。

图7是BS双凸双凸透镜板的局部放大断面图。

图8是表示将本第I发明的背面投影型屏幕的另一实施形态应用于三管式背面投影型显示器的状态的图。

图9是表示将本第I发明的背面投影型屏幕的又一实施形态应用于空间调制元件式背面投影型显示器的状态的图。

图10是典型光学树脂材料的折射率与阿贝数的关系的曲线图。

图11是示意地表示本第II发明的背面投影型显示器的一实施形态的水平方向断面图。

图12是表示构成本第II发明的背面投影型屏幕的层叠双凸透镜板的主要部分的水平方向断面图。

图13是用于说明本第II发明的背面投影型屏幕的一实施形态中的聚束光点的扩展的水平方向断面图。

图14是用于说明本第II发明的背面投影型屏幕的一实施形态中的聚束光点的扩展的水平方向断面图。

图15是用于说明本第II发明的背面投影型屏幕的一实施形态中的聚束光点扩展的调制度的水平方向断面图。

图16是示意地表示现有的背面投影型显示器的结构的水平方向断面图。

图17是表示构成现有的背面投影型屏幕的层叠双凸透镜板的主要部分的水平方向断面图。

具体实施方式

[关于第I发明]

首先，在对各实施形态进行说明之前，讲述作为发明的基础的事项。本发明者们，用具有各种折射率、粒径的光漫射微粒子试制光漫射板并构成屏幕，将其安装在背面投影型显示器内并对其特性进行了详细研究，结果发现，即使单独使用由折射率波长分散与基体材料不同的材料构成的光漫射微粒子，也可以通过使其粒径和折射率最佳化而减小漫射特性的波长相关性。

在光漫射板的试制中，采用折射率1.49的MMA作为基体材料，作为光漫射微粒子，则采用了MMA与苯乙烯的共聚树脂(MS树脂)。作为光漫射微粒子，通过调整MS树脂的配合比率，在折射率为1.52～1.55(折射率差Δn：0.03～0.06)、平均粒径为4μm～13.3μm的范围内共制作了9种。

用按上述方式制成的光漫射板构成如图9所示的屏幕3，并将其安装在背面投影型显示器内进行白色显示，以正面方向(法线方向)为基准通过沿垂直方向方向改变角度而测定了屏面中央部分的显示光的亮度及色温。

如上所述，使指向性极强的光入射到屏幕3上。在用菲涅耳透镜板31将其变换为平行光后，由双凸透镜板34只沿水平方向进行漫射，所以使光在只沿水平方向进行漫射并在垂直方向上保持很强的指向性的状态下入射到光漫射板33。

在上述结构中，在菲涅耳透镜板31及双凸透镜板34内没有掺合光漫射微粒子，因而是透明的。因此，作为对垂直方向的漫射要素，只是掺合在光漫射板33内的光漫射微粒子，因而可以通过上述测定对光漫射微粒子的漫射特性进行评价。

另外，当代替背面投影型屏幕而用基本上可看作全反射的白色漫射板测定反射光时，得到了与测定角无关的均匀的反射亮度及色温。其色温约为11000K。

采用了上述9种光漫射微粒子中的折射率1.53(Δn＝0.04)、平均粒径4.0μm(Δn×d＝0.16μm)、折射率1.53(Δn＝0.04)、平均粒径7.2μm(Δn×d＝0.29μm)、折射率1.55(Δn＝0.06)、平均粒径13.3μm(Δn×d＝0.80μm)的3种光漫射微粒子的光漫射板的色温及亮度的评价结果，示于图1和图2。

在图1和图2中，横轴为以使亮度衰减到峰值的1/3的角度(称作β角并考虑到大致的实用视场范围)归一化后的测定角度(归一化角度)。通过使用这种归一化角度，即可对漫射特性曲线或色温特性进行比较而与漫射的绝对量无关。

在采用Δn×d＝0.16的光漫射微粒子的情况下，正面方向的色温低，而随着观察角度(与屏幕法线所成的角度)的增大色温升高(图1)。这表示波长短的蓝光线的漫射比波长长的红光线的漫射强，在正面附近红光线的分配比率相对较大，而随着观察角度的增大蓝光线的分配比率增大，因而与假定随着Δn的波长相关性而使漫射产生与波长的相关性的仿真结果基本一致。此外，漫射特性曲线，则呈现出对正面附近的漫射强而对角度相对较大的方向分配少的分布状态(图2)。

在采用Δn×d＝0.29的光漫射微粒子的情况下，与Δn×d＝0.16的情况一样，也随着Δn的波长相关性而使漫射产生了波长相关性。这种光漫射微粒子，与以往为改善可清楚地看见光源的所谓透明现象而在光漫射板中使用的光漫射微粒子相当。

当增大Δn×d时，上述倾向将得到缓和，在采用Δn×d＝0.80的光漫射微粒子的情况下，在正面附近的区域内，随着观察角度的增大色温反而降低(图1)。因此，当增大Δn×d时，图1所示的曲线从大致的U字形变为大致的W字形。此外，漫射特性曲线，呈现出随着Δn×d的增大在正面附近的漫射相对地变弱而对角度大的方向分配多的分布状态(图2)。

从进一步的详细研究结果可以确认，为实现正面附近的漫射强的特性曲线，最好将光漫射微粒子的Δn×d设定为0.2μm左右，而在0.1μm～0.3μm的范围内漫射特性曲线几乎没有变化。当使Δn×d比该范围大时，漫射特性曲线变为在正面方向相对尖锐而下摆拖拉的特性曲线，同时使该漫射特性曲线产生波长相关性，波长越短则正面方向尖锐而下摆拖拉的倾向变得越显著。可以认为，这种倾向使因Δn的波长相关性而产生的漫射特性的波长相关性起到缓和作用。

图3是对上述9种试制漫射板将其色温偏移的情况作为在β角的测定色温从正面色温的变化量而绘制的曲线图。在图3中，横轴为所用的光漫射微粒子与基体材料的折射率差Δn与平均粒径d的乘积Δn×d，纵轴为在β角的色温偏移(从正面方向上的色温的变化量)，各实测值用黑色四方形「■」画出，并拟合成近似直线。色温偏移(正面→β角)，在Δn×d＝0.7μm附近变得极小。在上述9种试制范围中，色温偏移最小的是采用了折射率1.55(Δn＝0.06)、平均粒径13.3μm(Δn×d＝0.80μm)的光漫射微粒子的一种，其色温偏移为-410K。该试样是在图1和图2内表示出其特性的试样中的一种。

但是，这种光漫射微粒子，平均粒径为13.3μm，粒径较大，所以为实现规定的视场角必需分散极大的光漫射微粒子，此外，还存在着使光漫射板的表面粗糙度增加因而在层叠时易于发生缺陷的问题。

因此，根据从上述得到的结论，为满足最佳条件即Δn×d 0.7μm并以更少的掺合量实现有效的漫射和改善表面状态，试制了平均粒径6.4μm、折射率1.59(Δn×d＝0.64μm)的苯乙烯制光漫射微粒子，按同样的方式构成屏幕并进行了评价。其结果是，取得了色温为600K的良好结果。在图3中该实测值用「*」表示。

按照这种方式，可以确认用新试制的光漫射微粒子也可以具有由上述9种光漫射微粒子得到的相关直线上的特性，并验证了可以利用Δn×d控制色温偏移的结论的正确性，同时还发现可以用较少的光漫射微粒子的掺合比率实现与采用粒径较大的光漫射微粒子时大致等效的漫射特性。

在实用上没有妨碍的范围，其色温偏移在2000K以内。从图3可以确认，如果将Δn×d设定在0.5μm～0.9μm的范围内，则可以在实用视场角β的范围内实现对实用无妨碍的色温特性。为获得更为良好的色温特性，最好将Δn×d设定为0.6μm～0.8μm。

以上，讨论了将从MMA、苯乙烯及其共聚物选择的至少一种作为材料构成基体材料及光漫射微粒子的结果，但只要采用透光性树脂材料则材料的折射率越大折射率的波长分散程度就越大的倾向是一样的，例如，将聚碳酸酯材料用作光漫射微粒子，也可以取得同样的结果。

另外，在上文中为便于进行试制和评价，说明了将光漫射微粒子分散在图9所示的屏幕3的光漫射板33内的情况，当在图6所示的屏幕结构中在双凸透镜板32的内部掺合了光漫射微粒子时，在垂直方向上的漫射取决于所掺合的光漫射微粒子这一点上也与上述相同，呈现出与图1～图3所示特性相同的特性。

根据以上的研究结果，说明与实现良好特性的背面投影型屏幕及采用了该屏幕的背面投影型显示器有关的本第I发明的最佳实施形态。

(实施形态I1)

本实施形态的背面投影型屏幕，例如具有图6所示的结构，并至少包含双凸透镜板32及菲涅耳透镜板31，双凸透镜板32，在由树脂材料构成的基体材料内含有由折射率与该基体材料的折射率不同的树脂材料构成的光漫射微粒子，该光漫射微粒子，满足以下的式I1。

式I1：0.5μm≤ΔN1×d1≤0.9μm

式I1中，ΔN1是光漫射微粒子与双凸透镜板基体材料的折射率差，d1是光漫射微粒子的平均粒径。

对基体材料及光漫射微粒子，可以组合使用具有如图10所示的折射率越大阿贝数νd越小(分散程度大)的特性的一般树脂材料。

即，当假定构成光漫射微粒子的材料的折射率为n1、阿贝数为ν1、分散了该光漫射微粒子的双凸透镜板32的折射率为n2、阿贝数为ν2时，可以选择使用光漫射微粒子及双凸透镜板32的树脂材料，使其满足下列的式I3。

式I3：(n1-n2)×(ν1-ν2)＜0

该背面投影型屏幕3，如图6中的例所示，包含相互平行配置并将透光性树脂材料作为基体材料的双凸透镜板32及菲涅耳透镜板31。

双凸透镜板32，可以按如下方法制作，即，以MMA、苯乙烯或其共聚树脂等透光性树脂材料为基体材料，并将由折射率与基体材料不同的上述透光性树脂材料构成的光漫射微粒子作为各向同性漫射要素分散在其内部。这里，对制作方法没有特殊限制，例如，可以采用通过对用浇铸法、注射成形法、挤压成形法等预先形成的平板状光漫射板进行热压而获得双凸透镜形状的方法、或一面用按所需双凸透镜形状的翻转形状加工成的辊状模具挤压树脂一面成形的辊式挤压成形法等。

如式I1所示，在将光漫射微粒子与基体材料的折射率差Δn与平均粒径d的乘积Δn×d设定在0.5μm～0.9μm的范围内时，不仅可以将具有一般波长分散特性的材料用于光漫射微粒子及基体材料，而且可以实现在实用视场角β的范围内色温变化在2000K以下的色温特性优良的背面投影型屏幕。

另外，在上述结构中，由于正面附近的漫射作用相对较小，所以当构成为背面投影型显示器时，有时可能观察到被称作热条纹的沿水平方向延伸的带状亮区(亮线)。

在这种情况下，最好在双凸透镜板32内添加满足式I1的上述光漫射微粒子作为主漫射要素，并进一步添加由折射率与双凸透镜板32的基体材料的折射率不同的树脂材料构成的满足以下的式I5的光漫射微粒子作为副漫射要素。

式I5：0.1μm≤ΔNs×ds≤0.3μm

式I5中，ΔNs是用作副漫射要素的光漫射微粒子与含有该光漫射微粒子的双凸透镜板基体材料的折射率差，ds是用作副漫射要素的光漫射微粒子的平均粒径。

按照这种结构，可以改善正面附近的漫射并能防止可清楚地看见光源等缺欠。但是，该副光漫射微粒子的添加，最好是为改善可清楚地看见光源等缺欠所需的最低量。其原因是，当副光漫射微粒子对视场角的作用大于主光漫射微粒子的作用时，有时会损害漫射的色温特性。

一般来说，所分散的光漫射微粒子的浓度A越高、含有光漫射微粒子的层(漫射层)的厚度t越大、光漫射微粒子的平均粒径d越小、基体材料与光漫射微粒子的折射率差Δn越大，则漫射功能越强，并大致与A×t/d×Δn成比例。

因此，为防止上述的弊病，用作主漫射要素的光漫射微粒子的平均粒径dm、掺合体积浓度Am、含有用作主漫射要素的光漫射微粒子的基体材料层的层叠厚度tm、用作主漫射要素的光漫射微粒子与含有该光漫射微粒子的基体材料的折射率差ΔNm、用作副漫射要素的光漫射微粒子的平均粒径ds、掺合体积浓度As、含有用作副漫射要素的光漫射微粒子的基体材料层的层叠厚度ts、用作副漫射要素的光漫射微粒子与含有该光漫射微粒子的基体材料的折射率差ΔNs，最好均设定为使其满足下列的式I6。

式I6：Am×tm/dm×ΔNm＞As×ts/ds×ΔNs

另外，当在双凸透镜板32内含有主光漫射微粒子和副光漫射微粒子时，可以使双凸透镜板32为多层结构，并使主光漫射微粒子和副光漫射微粒子分散包含在同一个层内，或者，也可以分别使主光漫射微粒子和副光漫射微粒子分散包含在不同的层内。在前者的情况下，上列式I6中的层叠厚度tm与层叠厚度ts一致。

作为减小上述热条纹的另一方法，在菲涅耳透镜板31的投影侧的面上形成以水平方向为长度方向的双凸透镜阵列，也是有效的。

由于双凸透镜可以利用与空气的界面上的折射作用在有限的角度范围内有效地对光进行漫射，所以正面附近的漫射特性优良，因而对热条纹的减小作用大。但是，如使其漫射角过大，则析像力将因与分散在双凸透镜32内的光漫射微粒子的漫射之间发生的多重漫射而受到损害，因此最好将其抑制在为减小热条纹所需的最小限度。具体地说，漫射角度范围，最好在约±3°以下。

另外，当为减少干涉条纹、减小闪烁等而在菲涅耳透镜板31的内部也分散光漫射微粒子时，最好分散由折射率与构成菲涅耳透镜板31的基体材料的树脂材料的折射率不同的树脂材料构成并满足以下的式I4的光漫射微粒子。

式I4：0.1μm≤ΔNf×df≤0.3μm

式I4中，ΔNf是菲涅耳透镜板内所含有的光漫射微粒子与菲涅耳透镜板基体材料的折射率差，df是菲涅耳透镜板内所含有的光漫射微粒子的平均粒径。

在这种情况下，最好在使菲涅耳透镜板31内所含有的光漫射微粒子对光的漫射比双凸透镜板32内所含有的光漫射微粒子对光的漫射弱的范围内在菲涅耳透镜板31内添加光漫射微粒子。

在菲涅耳透镜板31内添加光漫射微粒子的同时，也可以在双凸透镜板32内添加上述用作副漫射要素的光漫射微粒子。这些光漫射微粒子的合计量，最好设定为使这些光漫射微粒子对视场角的作用小于满足式I1的用作主漫射要素的光漫射微粒子的作用的范围。

(实施形态I2)

本实施形态的背面投影型屏幕，例如具有图8或图9所示的结构，并至少包含光漫射板33、双凸透镜板32(或34)及菲涅耳透镜板31，光漫射板33，在由树脂材料构成的基体材料内含有由折射率与该基体材料的折射率不同的树脂材料构成的光漫射微粒子，该光漫射微粒子，满足以下的式I2。

式I2：0.5μm≤ΔNp×dp≤0.9μm

式I2中，ΔNp是光漫射微粒子与光漫射板基体材料的折射率差，dp是光漫射微粒子的平均粒径。

对基体材料及光漫射微粒子，可以组合使用具有如图10所示的折射率越大阿贝数νd越小(分散程度大)的特性的一般树脂材料。

即，当假定构成光漫射微粒子的材料的折射率为n1、阿贝数为ν1、分散了该光漫射微粒子的双凸透镜板32的折射率为n2、阿贝数为ν2时，可以选择使用光漫射微粒子及双凸透镜板32的树脂材料，使其满足下列的式I3。

式I3：(n1-n2)×(ν1-ν2)＜0

该背面投影型屏幕，如图8或图9中的例所示，包含相互平行配置并将透光性树脂材料作为基体材料的光漫射板33、双凸透镜板32(或34)及菲涅耳透镜板31。

光漫射板33，可以按如下方法制作，即，以MMA、苯乙烯或其共聚树脂等透光性树脂材料为基体材料，并将由折射率与基体材料不同的上述透光性树脂材料构成的光漫射微粒子作为各向同性漫射要素分散在其内部。这里，对制作方法没有特殊限制，例如，可以采用浇铸法、注射成形法、挤压成形法等。

在本实施形态中，也如式I2所示，通过将光漫射微粒子与基体材料的折射率差Δn与平均粒径d的乘积Δn×d设定在0.5μm～0.9μm的范围内，不仅可以将具有一般波长分散特性的材料用于光漫射微粒子及基体材料，而且可以实现在实用视场角β的范围内色温变化在2000K以下的色温特性优良的背面投影型屏幕。

另外，在上述结构中，由于正面附近的漫射作用相对较小，所以当构成为背面投影型显示器时，有时可能观察到被称作热条纹的沿水平方向延伸的带状亮区(亮线)。

在这种情况下，与实施形态1一样，最好在光漫射板33内添加满足式I2的上述光漫射微粒子作为主漫射要素，并进一步添加由折射率与光漫射板33的基体材料的折射率不同的树脂材料构成的满足以下的式I5的光漫射微粒子作为副漫射要素。

式I5：0.1μm≤ΔNs×ds≤0.3μm

式I5中，ΔNs是用作副漫射要素的光漫射微粒子与含有该光漫射微粒子的双凸透镜板基体材料的折射率差，ds是用作副漫射要素的光漫射微粒子的平均粒径。

按照这种结构，可以改善正面附近的漫射并可以防止可清楚地看见光源等缺欠。但是，该副光漫射微粒子的添加，最好是为改善可清楚地看见光源等缺欠所需的最低量。其原因是，当副光漫射微粒子对视场角的作用大于主光漫射微粒子的作用时，有时会损害漫射的色温特性。

另外，根据与实施形态1一样的原因，用作主漫射要素的光漫射微粒子的平均粒径dm、掺合体积浓度Am、含有用作主漫射要素的光漫射微粒子的基体材料层的层叠厚度tm、用作主漫射要素的光漫射微粒子与含有该光漫射微粒子的基体材料的折射率差ΔNm、用作副漫射要素的光漫射微粒子的平均粒径ds、掺合体积浓度As、含有用作副漫射要素的光漫射微粒子的基体材料层的层叠厚度ts、用作副漫射要素的光漫射微粒子与含有该光漫射微粒子的基体材料的折射率差ΔNs，最好均设定为使其满足下列的式I6。

式I6：Am×tm/dm×ΔNm＞As×ts/ds×ΔNs

另外，当在光漫射板33内含有主光漫射微粒子和副光漫射微粒子时，可以使光漫射板33为多层结构，并使主光漫射微粒子和副光漫射微粒子分散包含在同一个层内，或者，也可以分别使主光漫射微粒子和副光漫射微粒子分散包含在不同的层内。在前者的情况下，上列式I6中的层叠厚度tm与层叠厚度ts一致。

为了减小热条纹，在菲涅耳透镜板31的投影侧的面上形成以水平方向为长度方向的双凸透镜阵列，与实施形态1一样也是有效的。此外，这时，设在菲涅耳透镜板31的投影侧的面上的双凸透镜的漫射角度范围，也与实施形态1一样，最好是大约为±3°以下。

另外，当为减少干涉条纹、减小闪烁而在菲涅耳透镜板31的内部也分散光漫射微粒子时，最好分散由折射率与构成菲涅耳透镜板31的基体材料的树脂材料的折射率不同的树脂材料构成并满足以下的式I4的光漫射微粒子。

式I4：0.1μm≤ΔNf×df≤0.3μm

式I4中，ΔNf是菲涅耳透镜板内所含有的光漫射微粒子与菲涅耳透镜板基体材料的折射率差，df是菲涅耳透镜板内所含有的光漫射微粒子的平均粒径。

在这种情况下，最好在使菲涅耳透镜板31内所含有的光漫射微粒子对光的漫射比光漫射板33内所含有的光漫射微粒子对光的漫射弱的范围内在菲涅耳透镜板31内添加光漫射微粒子

在菲涅耳透镜板31内添加光漫射微粒子的同时，也可以在光漫射板33内添加上述用作副漫射要素的光漫射微粒子。这些光漫射微粒子的合计量，最好设定为使这些光漫射微粒子对视场角的作用小于满足式I2的用作主漫射要素的光漫射微粒子的作用的范围。

(实施形态I3)

本实施形态的背面投影型屏幕，例如具有图6所示的结构，并至少包含双凸透镜板32及菲涅耳透镜板31，双凸透镜板32及菲涅耳透镜板31，分别在由树脂材料构成的基体材料内含有由折射率与各基体材料的折射率不同的树脂材料构成的光漫射微粒子，菲涅耳透镜板31内所含有的光漫射微粒子对光的漫射比双凸透镜板32内所含有的光漫射微粒子对光的漫射弱，菲涅耳透镜板31内所含有的光漫射微粒子，满足以下的式I4。

式I4：0.1μm≤ΔNf×df≤0.3μm

式I4中，ΔNf是菲涅耳透镜板内所含有的光漫射微粒子与菲涅耳透镜板基体材料的折射率差，df是菲涅耳透镜板内所含有的光漫射微粒子的平均粒径。

或者，本实施形态的背面投影型屏幕，例如具有图8或图9所示的结构，并至少包含光漫射板33、双凸透镜板32(或34)及菲涅耳透镜板31，光漫射板33及菲涅耳透镜板31，分别在由树脂材料构成的基体材料内含有由折射率与各基体材料的折射率不同的树脂材料构成的光漫射微粒子，菲涅耳透镜板31内所含有的光漫射微粒子对光的漫射比光漫射板33内所含有的光漫射微粒子对光的漫射弱，菲涅耳透镜板31内所含有的光漫射微粒子，满足以下的式I4。

式I4：0.1μm≤ΔNf×df≤0.3μm

式I4中，ΔNf是菲涅耳透镜板内所含有的光漫射微粒子与菲涅耳透镜板基体材料的折射率差，df是菲涅耳透镜板内所含有的光漫射微粒子的平均粒径。

在本实施形态中，通过将ΔNf×df设定在0.1μm～0.3μm的范围内，可以实现正面附近的漫射效果优良且能有效地减小闪烁的漫射特性。此外，由于对角度相对较大的方向的漫射成分少，所以不易发生析像力的恶化，此外，即使与带BS的双凸透镜板组合，光的损失比例也小。

菲涅耳透镜板31，可以按如下方法制作，即，以MMA、苯乙烯或其共聚树脂等透光性树脂材料为基体材料，并将由折射率与基体材料不同的上述透光性树脂材料构成的光漫射微粒子作为各向同性漫射要素分散在其内部.这里，对制作方法没有特殊限制，例如，可以采用通过对用浇铸法、注射成形法、挤压成形法等预先形成的平板状光漫射板进行热压而获得菲涅耳透镜形状的方法、或将上述光漫射板作为基体材料而在其表面上用紫外线固化树脂形成菲涅耳透镜形状的方法等。

本实施形态的菲涅耳透镜板，特别是与实施形态1或2中所述的改善了色温特性的双凸透镜板或光漫射板组合时，可以取得使随着色温特性的改善而有变得显著的倾向的热条纹得到缓和的效果。

(实施形态I4)

本实施形态的背面投影型显示器，具有图4所示的结构，并备有如上所述的背面投影型屏幕。图4是用于了解主要要素的配置的透视图。

在该显示器中，由各投影透镜2(2R、2G、2B)对在CRT1(1R、1G、1B)上形成的三基色图象进行放大投影。从反射镜71折回的三基色图象，在屏幕3上重叠而成像为彩色图象，并通过屏幕3的作用进行漫射，从而可以从各个角度作为图象观察。这些构件，都配置在可防止外来光侵入装置内的机壳72的内部。

屏幕3，按图6或图8所示的例构成。当屏幕3采用图6的结构时在双凸透镜板32的内部、或当采用图8的结构时在光漫射板33的内部含有如上所述的将Δn×d设定为0.5μm～0.9μm的范围的光漫射微粒子。按照这种结构，可以将光漫射微粒子的漫射的波长相关性抑制得很低，而且可以实现在实用视场角β的范围内色温变化在2000K以下的色温特性优良的背面投影型显示器。

(实施形态I5)

本实施形态的背面投影型显示器，具有图5所示的结构，并备有如上所述的背面投影型屏幕。图5也是用于了解主要要素的配置的透视图。

在该显示器中，备有光学装置9(投影光学单元)。在光学装置9的内部，适当地配置着用作光源的灯、照明光学系统、色分解光学系统、液晶板、色合成光学系统等，通过由液晶板对照射光进行空间调制而形成图象，该图象由投影透镜6放大投影。从反射镜71折回的投影光，在屏幕3上成像，并通过该屏幕的作用进行漫射，从而可以从各个角度作为图象观察。这些构件，都配置在可防止外来光侵入装置内的机壳72的内部。

屏幕3，可以按图6、图8或图9所示的例构成，但最好是可以发挥无需彩色偏移校正的特点的图9的例所示的结构。在菲涅耳透镜板31内，含有如上所述的将Δn×d设定为0.1μm～0.3μm的范围的光漫射微粒子。按照这种设定，可以实现正面附近的漫射效果优良且能有效地减小闪烁的漫射特性。此外，由于对角度相对较大的方向的漫射成分少，所以不易发生析像力的恶化，此外，即使与带BS的双凸透镜板34组合，光的损失比例也小。

进一步，当屏幕3采用图9、图8的结构时在光漫射板33的内部、或当屏幕3采用图6的结构时在双凸透镜板32的内部如分散有将Δn×d设定为0.5μm～0.9μm的范围的光漫射微粒子，则可以实现色调随观察角度的变化小的背面投影型显示器。

[关于第II发明]

本发明者们，从研究结果发现，在现有的背面投影型显示器中采用的层叠双凸透镜板的漫射层，大致设置在双凸透镜阵列的焦点面附近，所产生的影响是使闪烁变得显著。

图17是在现有的背面投影型显示器中采用的层叠双凸透镜板的局部放大图，图中还画出了光线轨迹。

如图17所示，现有的层叠双凸透镜板36，通过由透明粘结层363将双凸透镜薄膜362和漫射板361层叠而构成。上述粘结层363的厚度，一般为20～50μm左右。

从图17可以看出，投影光在双凸透镜3621的焦点面上会聚在焦点附近。由于黑条3622设置在焦点面附近的不透光区域，所以能有效地吸收外来光因而可防止外来光引起的对比度降低。

漫射层3612，设置在与上述焦点面的距离仅相当于透明粘结层363的厚度的离焦点面极近的部位。其结果是，投影光只被会聚在漫射层3612的有限区域上，因而使该聚光部分的光漫射微粒子受到光强度极强的照射，而其他区域的光漫射微粒子则不参与漫射。

本发明者们发现，这种局部地受强光照射的光漫射微粒子，将产生显著的闪烁。

以下，说明根据上述观点开发的本第II发明的实施形态。

(实施形态II1)

图11是示意地表示本第II发明的背面投影型显示器的实施形态的水平方向断面图。在图11中，对与表示现有的背面投影型显示器的图16相同的构成要素标以相同的符号，而将其详细说明省略。此外，图中虽然省略，但如图5所示，可以具有使由投影透镜6放大投影后的投影光折回的反射镜、及将光学系统保持在内部并防止外来光侵入的机壳。

在图11中，本第II发明的特征有以下两点：与在现有的背面投影型显示器中为减小闪烁而在菲涅耳透镜板内掺合漫射材料不同，采用了透明的菲涅耳透镜板81；在层叠双凸透镜板82的双凸透镜阵列的焦点面与漫射层8212之间形成一个透明层823。

图12是将构成本第II发明的背面投影型显示器的层叠双凸透镜板82的部分放大后的水平方向断面图，图中还画出了投影光的轨迹。

如图12所示，双凸透镜薄膜822，具有将与入射面垂直的方向作为长度方向的双凸透镜8221。将双凸透镜薄膜822的厚度设定为使双凸透镜8221的焦点位置与出射面大致一致。在双凸透镜薄膜822的出射面上，形成投影光不通过的将垂直方向作为长度方向的条状不透光区域，并在该不透光区域上设置条状的光吸收层(黑条)8222。

821是漫射板，通过将漫射层8212与透明层8211层叠而构成。双凸透镜薄膜822上的光吸收层8222的形成面与漫射板821的漫射层8212一侧的面，隔着透明层823层叠在一起。

在图12中，f1为双凸透镜阵列的谷部与双凸透镜阵列的焦点面的距离，t1是从双凸透镜阵列的焦点面到漫射层8212的投影侧(空间调制元件侧)的面的距离，t2是从双凸透镜阵列的焦点面到漫射层8212的观察侧的面的距离，本第II发明，通过适当地设定t1而减少闪烁的发生，并通过适当地设定t2而保持高的析像力。

以下，首先讲述用于减少闪烁发生的条件。

透明层823的厚度，大于或等于双凸透镜阵列的谷部与双凸透镜阵列的焦点面的距离f1，从而使漫射层8212的投影侧的面与双凸透镜阵列的焦点面的距离t1至少大于上述的f1。

t1≥f1

在图12所示的结构中，在双凸透镜阵列的作用下会聚在焦点面附近的光，以大于或等于双凸透镜8221的间距P1的宽度入射到漫射层8212。其结果是，可以使以一个双凸透镜为单位入射的光到达漫射层8212后形成的有效区域上的平均照度小于或等于投影光对该双凸透镜的入射照度。在各个双凸透镜8221对漫射层8212的入射区域的周边部上，虽然也有从邻接的双凸透镜入射的投影光，但其入射角相差很大，所以不会相互干涉而发生闪烁。

因此，如采用上述结构，则与以往在双凸透镜阵列的焦点面附近形成漫射层的现有结构相比，光漫射微粒子局部地受极强的光强度照射的情况将得到缓和，所以可以大幅度地减小闪烁，因而即使采用不掺合漫射材料的透明的菲涅耳透镜板81也仍能获得足够高的显示质量。

漫射层8212与双凸透镜阵列的焦点面的距离越大，则闪烁的减小越显著。根据本发明者们的研究，与在焦点面形成漫射层8212的情况相比，为获得显著的效果，漫射层8212与双凸透镜阵列的焦点面的距离必须大于或等于上述的f1，并最好为上述f1的3倍左右。

虽然按照以上的设定可以大幅度地减小闪烁，但如漫射层8212与双凸透镜阵列的焦点面的距离过大，则将使析像力恶化。

以下，讲述作为本第II发明第2要点的保持析像力的条件。

用图13说明漫射层8212与双凸透镜阵列的焦点面的距离加大时析像力恶化的机理。为进行透彻的讨论，考察将漫射区域集中于观察侧的面(离双凸透镜阵列的焦点面为t2的位置)的模型。一般认为漫射层8212越是形成在远离双凸透镜阵列的焦点面的位置析像力的恶化程度越大，所以，从上述可知，在将漫射层8212分布在投影侧的第II发明的情况下，可以实现大于或等于上述模型中的析像力的析像力。

以双凸透镜阵列的间距为P1的双凸透镜为单位入射的光，在通过了双凸透镜阵列8221的焦点后，经过图13所示的路径到达漫射层8212，然后，按照图中以椭圆表示的漫射层8212的漫射特性进行漫射。当从正面观察时，如图13的右侧所示，将观察到按照与上述椭圆的法线方向分量对应的强度分布扩展的光束。

从图13可以看出，该光束的宽度Db为

Db＝t2×P1/f1

本第II发明的背面投影型显示器，即使假定将漫射功能集中于漫射层8212的观察侧的面时，也可以按如下方式设定漫射层8212的观察侧的面与双凸透镜阵列焦点面的距离t2，以使上述光束宽度Db小于或等于象素间距Pg。

Db＝t2×P1/f1≤Pg

t2≤Pg/P1×f1

通过按上述方式进行设定，即使在装置可显示的最大空间频率1/(2×Pg)下也可以实现屏幕的析像力恶化轻微的析像力优良的背面投影型显示器。

在以上的说明中，菲涅耳透镜板81及透明层823的透明，意味着实际上不含用于进行光漫射的漫射材料，而并不是说完全没有漫射作用。例如，即使是通常所称的透明板也会由于存在微量杂质等的结构不均匀性而具有一定的漫射作用。为将较轻微的漫射作用定量化，经常采用称作霾值的指标，如霾值在1％以下，则为高度透明，而如霾值在10％以下，则表示是作为实际上没有漫射作用一级的透明。有关“透明”的上述定义对第I、II发明均适用。

另外，设在漫射层8212的观察侧的透明层8211，是为提高机械强度而设置的，在光学上不起任何作用，因而如果能保持住层叠双凸透镜板82则可以将其省略。

(实施形态II2)

当通过减小漫射层8212的漫射角而限制垂直视场角并使正面亮度优先时，可以按照与上述实施形态II1所示不同的指标规定防止析像力恶化的条件。

在这种情况下，背面投影型显示器的本身结构仍与图11相同，而且在按如下方式设定漫射层8212的投影侧的面与双凸透镜阵列的焦点面的距离t1从而减小闪烁这一点上，也与实施形态II1相同。

t1≥f1

假定将平行光线垂直入射时的观察亮度I作为观察角度θ的函数f并按如下方式提供漫射层8212的漫射特性。

I＝I0×f(θ)             I/I0＝f(θ)

式中，I0是漫射层法线方向的亮度，因此必然是f(0)＝1。

图14是示意地表示将具有这种漫射特性的漫射层8212也设置在离双凸透镜阵列焦点面的距离为t2的位置并观察到对脉冲状的入射光进行有限扩展后的聚束光点的状态的图。

在图14中，为了只讨论因多重漫射而引起的析像力恶化，假定为脉冲状的输入，并假定双凸透镜的间距为无限小，因而从该焦点面沿水平方向作为完全漫射光从1点射出。另外，还假定漫射层8212的厚度为无限小而且漫射层8212的观察侧是与空气的界面。而当在漫射层8212的观察侧形成透明层8211时，以下讨论中的聚束光点的扩展机理也相同。

从双凸透镜阵列焦点面的光轴上的1点沿光轴方向(Φ＝0)射出的光，在入射到漫射层后沿在光轴上漫射，并以相对强度I沿光轴方向射出。

另一方面，从双凸透镜阵列焦点面的光轴上的1点以角度Φ射出的光，入射到与漫射层上的光轴相隔tan(Φ)×t2的位置P(Φ)，然后，以θ＝asin(n×sin(Φ))为主指向方向进行漫射。该漫射光的光轴方向分量，为依据上述漫射层8212的漫射强度分布的f(θ)。

当从光轴方向观察时，从P(Φ)的位置看到的该部分的光线强度为f(θ)，因此可观察到如图14右侧所示分布状态的光点。

现假定满足f(θ)＝1/10的θ为γ。

f(γ)＝1/10

与观察角γ对应的介质角度γi按下式计算。

γi＝asin(sin(γ)/n)

在图15中示出了假定有间隔为Pγ＝2×tan(γi)×t2的脉冲状输入而观察到的图象分布状态。

各脉冲状图象信号根据上述机理形成分布状态如虚线所示的聚束光点(图15A)。

由于按上述方式设定间距间隔Pγ，所以各聚束光点在各图象信号的中间点相交于相对强度为0.1的点。

通过将这些聚束光点重合，使观察者可从光轴方向观察到如图15(B)所示的图象。由于在离各聚束光点的图象位置为Pγ以上的位置上的强度可以近似视为零，所以该图象图形的峰值近似为1，底部值约为峰值的0.2。

图象图形的调制度M，一般按下式计算。

M＝(峰值-底部值)/(峰值+底部值)

所以，图15(B)的图象图形的调制度M为0.8/1.2 0.67。

因此，如输入图象信号的间距在上述Pγ以上，则调制度在0.67以上，如输入图象信号的间距在上述Pγ以下，则调制度在0.67以下。

一般将10％以上的调制度作为析像极限，但为了将析像力恶化抑制在一个可检测的限度，调制度必需在大约70％以上。

以上，为使模型简单并进行明确的讨论，假定了脉冲状信号，但实际的显示元件的调制信号为矩形形状。具有间距Pg的象素结构的背面投影型显示器可显示的最大空间频率信号的信号间距为2×Pg，但当考虑上述矩形形状的宽度时，可以认为象素间距Pg与假定上述脉冲状输入时的信号间隔相对应。因此，用于使与显示器可显示的最大空间频率1/(2×Pg)的输入信号对应的调制度在0.67以上的条件为

Pγ≤Pg

2×tan(γi)×t2≤Pg

t2≤Pg/2/tan(γi)

本第II发明的背面投影型显示器，设定为使从双凸透镜阵列的焦点面到漫射层8212的观察侧的面的距离t2满足上述关系式，所以即使在装置可显示的最大空间频率1/(2×Pg)下也能使屏幕的调制度在0.67以上，从而可以实现析像力优良的背面投影型显示器。

另外，由于将漫射层8212的投影侧的面与双凸透镜阵列的焦点面的距离t1设定为大于或等于f1，所以与将漫射层设定在焦点面附近的情况相比可以大幅度地减小闪烁。以往为了减小闪烁而在菲涅耳透镜板内混入了漫射材料，但可以不混入该漫射材料、或使混入量大幅度减少，并可以消除或大幅度地减小因在菲涅耳透镜板内混入漫射材料而造成的效率降低及产生空隙时析像力的急剧恶化。

(实施形态II3)

以上，从最大限度地发挥装置中使用的显示元件的显示能力的观点作了规定，这里说明实现人的视觉特性所需析像力的本第II发明的背面投影型屏幕的实施形态。

屏幕本身的结构与图11所示相同，在按如下方式设定漫射层8212的投影侧的面与双凸透镜阵列的焦点面的距离t1从而减小闪烁这一点上，也与实施形态II1及II2相同。

t1≥f1

人的视力，通过以分为单位求得将可像分辨的间隔换算为角度后的值并取其倒数表示。例如，当眼睛的析像力对应于1分的角度时视力为1，对应于0.5分时视力为2，对应于2分时视力为0.5。

另一方面，背投式投影电视机，适用于大屏面的用途，并以50英寸以上的大屏面为主流。一般，适于观察图象的视距为屏面高度的3倍左右。50英寸、横纵比4∶3的屏面的高度约为0.75m，所以视距约为2.3m。

与作为人的视力的平均视力1、距离2.3m对应的宽度Ps为

Ps＝2.3m×tan(1分)

    0.7mm

作为背面投影型屏幕，如能充分地分辨0.7mm的间隔，则可以认为备有与背面投影型显示器中使用的显示元件的象素数无关的足够的析像能力。

本第II发明的背面投影型屏幕，按以下方式设定从漫射层8212的观察侧的面到双凸透镜阵列的焦点面的距离t2，以使与脉冲状的输入信号对应的聚束光点的扩展宽度Db小于或等于上述Ps＝0.7mm。

Db＝t2×P1/f1≤0.7mm

t2≤0.7mm/P1×f1

通过按上述方式进行设定，可以实现能够充分地分辨0.7mm的间隔从而备有与背面投影型显示器中使用的显示元件的象素数无关的足够析像能力的背面投影型屏幕。

另外，由于将漫射层8212的投影侧的面与双凸透镜阵列的焦点面的距离t1设定为大于或等于f1，所以与将漫射层设定在焦点面附近的情况相比可以大幅度地减小闪烁。以往为了减小闪烁而在菲涅耳透镜板内混入了漫射材料，但可以不混入该漫射材料、或使混入量大幅度减少，并可以消除或大幅度地减小因在菲涅耳透镜板内混入漫射材料而造成的效率降低及产生空隙时析像力的急剧恶化。

(实施形态II4)

另外，当通过减小漫射层8212的漫射角而限制垂直视场角并使正面亮度优先时，可以按照与上述实施形态II2中所述的原理相同的指标规定防止析像力恶化的条件。

在这种情况下，背面投影型显示器的本身结构仍与图11相同，而且在按如下方式设定漫射层8212的投影侧的面与双凸透镜阵列的焦点面的距离t1从而减小闪烁这一点上，也与实施形态II1～II3相同。

t1≥f1

如实施形态II3所示，作为背面投影型屏幕所需的析像间隔为0.7mm。

本第II发明的背面投影型屏幕，将实施形态II2中所述的与背面投影型显示器可显示的最大空间频率信号对应的信号间隔2×Pg置换为上述的0.7mm，并按如下方式设定漫射层8212的观察侧的面与双凸透镜阵列的焦点面的距离t2。

2×tan(γi)×t2≤0.7mm

t2≤0.35mm/tan(γi)

通过按上述方式进行设定，可以实现能够充分地分辨0.7mm的间隔从而备有与背面投影型显示器中使用的显示元件的象素数无关的足够析像能力的背面投影型屏幕。

另外，由于将漫射层8212的投影侧的面与双凸透镜阵列的焦点面的距离t1设定为大于或等于f1，所以与将漫射层设定在焦点面附近的情况相比可以大幅度地减小闪烁。以往为了减小闪烁而在菲涅耳透镜板内混入了漫射材料，但可以不混入该漫射材料、或使混入量大幅度减少，并可以消除或大幅度地减小因在菲涅耳透镜板内混入漫射材料而造成的效率降低及产生空隙时析像力的急剧恶化。

[实施例]

以下，将本第II发明的实施例与比较例一起进行说明。

在以下的实施例及比较例中，投影系统都采用纵720象素、横128象素的显示元件，并以7％的过扫描在对角为52英寸的16∶9屏面(纵648mm、横1151mm)上进行投影。

因此，屏幕上的象素间距Pg为0.96mm。

另外，作为双凸透镜薄膜，以折射率n＝1.5的丙烯树脂为材料，双凸透镜间距p1＝0.15mm，并将由透镜折射而产生的最大出射角设定为45°(介质内换算角28°)。根据上述设定，双凸透镜阵列的谷部与焦点面的距离f1约为0.14mm。

双凸透镜薄膜822，将其厚度设定为使其出射面为上述焦点面，并在其出射面的不透光部上形成宽度为100μm(双凸透镜间距的2/3)光吸收层(黑条)8222。

(实施例1)

将以折射率约1.5的丙烯树脂作为基体而分散了由折射率1.55的MS树脂(MMA与苯乙烯的共聚物)构成的平均粒径6μm的光漫射微粒子的颗粒、及仅由丙烯树脂构成的颗粒分别由挤压机进行挤压并使其在模具内重叠，从而制成具有0.1mm的漫射层及1.9mm的透明层的两层结构的厚度为2mm的漫射板。对该漫射板照射平行光并测定了漫射光的亮度分布，结果获得了如下的特性。以下的α角，是指以与法线方向的角度表示测定亮度等于从法线方向测得的亮度的1/2的方向的角度，γ是与上述表示方式相同的等于1/10的角度。

α：16°

γ：38°

将其换算为介质内的角度后的值αi、γi如下

αi：11°

γi：24°

将以上的漫射板与上述双凸透镜薄膜隔着由折射率1.5的透明材料构成的厚0.3mm的透明板用厚0.025mm的粘结材料粘合，从而制成层叠双凸透镜板。双凸透镜薄膜的粘合面为形成有黑条的出射面，漫射板的粘合面为形成有漫射层的面。

在以上的结构中，双凸透镜阵列焦点面即双凸透镜薄膜出射面与漫射层的投影侧的面的距离t1为0.35mm，远大于上述的f1＝0.14mm(2.5倍)。

另外，从上述焦点面到漫射层的观察侧的面的距离t2为0.45mm。由该值与上述P1及f1计算的光束换算宽度Db为

Db＝t2×P1/f1＝0.48mm

远小于象素间距Pg＝0.96mm(1/2)。

如图11所示，在上述投影系统的成像面处设置与上述投影系统的焦点距离相对应的菲涅耳透镜板、进一步将该层叠双凸透镜板设置在其观察侧，并对图象进行了观察。作为菲涅耳透镜板，采用了在基体材料内不含漫射材料的透明(霾值小于3％)的形式。

其结果是，确认了轻微的闪烁和高的析像力。

(实施例2)

采用与实施例1中所述的工序相同的工序，只减少光漫射微粒子的掺合量而制成具有以下特性的漫射板。漫射层及透明层的厚度与实施例1相同，即0.1mm和1.9mm。

α＝9°

γ＝20°

将其换算为介质内的角度后的值αi、γi如下

αi＝6°

γi＝13°

将以上的漫射板与上述双凸透镜薄膜隔着厚1mm的丙烯板与实施例1一样用厚0.025mm的粘结材料粘合，从而制成层叠双凸透镜板。

在以上的结构中，双凸透镜阵列焦点面即双凸透镜薄膜出射面与漫射层的投影侧的面的距离t1为1.05mm，远大于上述的f1＝0.14mm(7倍以上)。

另外，从上述焦点面到漫射层的观察侧的面的距离t2为1.15mm。由该值和上述γi计算的表示调制度为0.75以上的最大信号间距Pγ为

Pγ＝2×t2×tan(γi)＝0.53mm

与实施例1一样，将该层叠双凸透镜板与透明的菲涅耳透镜板组合并采用上述投影系统对图象进行了观察，其结果是，确认了轻微的闪烁和高的析像力。

(比较例1)

采用实施例1中所用的漫射板且中间不再隔着透明板而用同样的粘结材料直接与双凸透镜薄膜粘合，制成层叠板。

在以上的结构中，双凸透镜阵列焦点面即双凸透镜薄膜出射面与漫射层的投影侧的面的距离t1为0.025mm，明显地小于上述f1＝0.14mm。

另外，从上述焦点面到漫射层的观察侧的面的距离t2为0.125mm。由该值与上述P1及f1计算的光束换算宽度Db为

Db＝t2×P1/f1＝0.13mm

远小于象素间距Pg＝0.96mm。

与实施例1及2一样，将该层叠板与透明的菲涅耳透镜板组合并采用上述投影系统对图象进行了观察，其结果是，虽然具有足够的析像力但可以观察到强度极强的闪烁，因而形成了质量低劣的图象。

(比较例2)

将比较例1中所用的层叠双凸透镜板与在基体材料内分散了漫射材料的菲涅耳透镜板组合并采用上述投影系统进行了同样的图象观察。霾值这一指标经常被用于对作用比较轻微的漫射性进行定量化，但该菲涅耳透镜板的基体材料的霾值达到了大约50％。

首先，在使层叠双凸透镜板与菲涅耳透镜板紧贴的状态下进行了观察。与比较例1相比确认了闪烁的改善效果，但当与实施例1及2相比时，仍清晰地确认了强度较强的闪烁。在这种状态下析像力的大小是足够的。

然后，在层叠双凸透镜板与菲涅耳透镜板之间设有约3mm的空隙的状态下进行了观察。这种空隙，在温度、湿度等改变时经常可能发生。在这种状态下，可以将闪烁减小到几乎不可检测的程度，但析像力显著恶化，因而形成了映象模糊的图象。

另外，投影光的出射照度，是采用了透明菲涅耳透镜板的实施例1、2及比较例的92％，因而确认了8％的透过损失。

(比较例3)

将实施例1中所用的漫射板以同样的方式与双凸透镜薄膜粘合并使漫射层在其观察侧，从而制成层叠双凸透镜板。

在以上的结构中，双凸透镜阵列焦点面即双凸透镜薄膜出射面与漫射层的投影侧的面的距离t1为1.925mm，远大于上述的f1＝0.14mm。

另外，从上述焦点面到漫射层的观察侧的面的距离t2为2.025mm。由该值与上述P1及f1计算的光束换算宽度Db为

Db＝t2×P1/f1＝2.2mm

大于象素间距Pg＝0.96mm。

与实施例1、2及比较例1一样，将该层叠板与透明的菲涅耳透镜板组合并采用上述投影系统对图象进行了观察，其结果是，可以将闪烁减小到几乎不能检测出的程度，但析像力显著恶化，因而形成了映象模糊的图象。

将以上实施例及比较例的设定条件及评价结果列成一览表并示于表2。表3是表2中的判定条件和评价结果栏内记入的、△、×的赋予基准。

【表2】

			符号	单位	实施例		比较例
										1	2	1	2	3
					设定	屏幕上的象素间距		Pg	mm						0.96	0.96	0.96	0.96	0.96
微透镜间距		Pl	mm	0.15						0.15	0.15	0.15	0.15
						微透镜阵列谷部～焦点面		fl	mm					0.14	0.14	0.14	0.14	0.14
焦点面～漫射层图象侧		t1	mm	0.35						1.05	0.025	0.025	1.925
						焦点面～漫射层观察侧		t2	mm					0.45	1.15	0.125	0.125	2.025
漫射角(亮度1/10衰减角)		γ	deg	38						20	38	38	38
						透明介质折射率		n	-					1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
介质内换算γ角		γi	deg	24						13	24	24	24
						菲涅尔板霾值		h	％					＜3	＜3	＜3	50	＜3
性能指标	指标(1)	fl		mm						0.15	0.15	0.15	0.15						0.15
					指标(2)	fl*Pg/Pl		mm	0.90					0.90	0.90	0.90	0.90
	指标(3)	Pg/2/tan(γi)		mm						1.07	2.05	1.07	1.07					1.07
					判定条件	条件(1)	t1＞fl		-					○	○	×	×		○
条件(2)	t2＜fl*Pg/Pl		-	○						×	○	○	×
						条件(3)	t2＜Pg/tan(γi)		-					○	○	○	○	×
评价结果	闪烁			-						○	○	×	△						○
					折像力	微透镜板/菲涅耳透镜板贴紧状态		-	○					○	○	○	×
	微透镜板/菲涅耳透镜板有3mm空隙		-	○						○	○	×	×

【表3】

判定条件		○	满足条件
				×	不满足条件
		评价结果	闪烁			○	可检测限度或其以下
△	与×相比减小得不够
				×	强度很强，画质低劣
析像力	○					正面投影画质良好
			×	正面投影明显恶化

[关于第I发明]

从以上的详细说明可以看出，按照本第I发明的背面投影型屏幕，可以使用一般的树脂材料抑制漫射特性的波长相关性，而无需使用与基体材料相比为高折射率低分散或低折射率高分散的特殊特性材料所构成的光漫射微粒子。此外，按照本第I发明的背面投影型显示器，可以实现色调随观察方向的变化小、闪烁轻微且析像力优良的图象显示。

[关于第II发明]

从以上的详细说明可以看出，按照本第I发明的背面投影型屏幕及背面投影型显示器，可以实现闪烁轻微且析像力优良的高质量图象显示。

Claims (12)

1.一种背面投影型屏幕，其特征在于：

至少包含双凸透镜板及菲涅耳透镜板，

上述双凸透镜板，在由树脂材料构成的基体材料内含有由折射率与上述基体材料的折射率不同的树脂材料构成的光漫射微粒子，

上述光漫射微粒子与分散该光漫射微粒子的上述双凸透镜板的基体材料的折射率差ΔN1和上述光漫射微粒子的平均粒径d1，满足以下的式I-1，构成上述光漫射微粒子的树脂材料的折射率n1和阿贝数ν1及分散上述光漫射微粒子的上述双凸透镜板的基体材料的折射率n2和阿贝数ν2，满足下列的式I-3，

式I-1：0.5μm≤ΔN1×d1≤0.9μm

式I-3：(n1-n2)×(ν1-ν2)＜0。

2.根据权利要求1所述的背面投影型屏幕，其特征在于：

上述菲涅耳透镜板，在由树脂材料构成的基体材料内含有由折射率与上述基体材料的折射率不同的树脂材料构成的光漫射微粒子，

上述菲涅耳透镜板内所含有的光漫射微粒子对光的漫射比上述双凸透镜板内所含有的光漫射微粒子对光的漫射弱，

上述菲涅耳透镜板内所含有的光漫射微粒子，满足以下的式I-4，

式I-4：0.1μm≤ΔNf×df≤0.3μm

式I-4中，ΔNf是菲涅耳透镜板内所含有的光漫射微粒子与菲涅耳透镜板基体材料的折射率差，df是菲涅耳透镜板内所含有的光漫射微粒子的平均粒径。

3.根据权利要求1所述的背面投影型屏幕，其特征在于：上述双凸透镜板，含有满足式I-1的光漫射微粒子作为主漫射要素，并进一步含有由折射率与上述双凸透镜板的基体材料的折射率不同的树脂材料构成的满足下列式I-5的光漫射微粒子作为副漫射要素，

式I-5：0.1μm≤ΔNs×ds≤0.3μm

式I-5中，ΔNs是用作副漫射要素的光漫射微粒子与含有该光漫射微粒子的基体材料的折射率差，ds是用作副漫射要素的光漫射微粒子的平均粒径。

4.根据权利要求3所述的背面投影型屏幕，其特征在于：用作上述主漫射要素的光漫射微粒子的平均粒径d1、掺合体积浓度Am、含有用作上述主漫射要素的光漫射微粒子的基体材料层的层叠厚度tm、用作上述主漫射要素的光漫射微粒子与含有该光漫射微粒子的基体材料的折射率差ΔN1、用作上述副漫射要素的光漫射微粒子的平均粒径ds、掺合体积浓度As、含有用作副漫射要素的光漫射微粒子的基体材料层的层叠厚度ts、用作上述副漫射要素的光漫射微粒子与含有该光漫射微粒子的基体材料的折射率差ΔNs，满足下列的式I-6a，

式I-6a：Am×tm/d1×ΔN1＞As×ts/ds×ΔNs。

5.根据权利要求1所述的背面投影型屏幕，其特征在于：在上述菲涅耳透镜板的投影侧的面上形成将水平方向作为长度方向的双凸透镜阵列。

6.一种背面投影型屏幕，其特征在于：至少包含光漫射板、双凸透镜板及菲涅耳透镜板，

上述光漫射板，在由树脂材料构成的基体材料内含有由折射率与上述基体材料的折射率不同的树脂材料构成的光漫射微粒子，

上述光漫射微粒子与分散该光漫射微粒子的上述光漫射板的基体材料的折射率差ΔNp与上述光漫射微粒子的平均粒径dp，满足以下的式I-2，构成上述光漫射微粒子的树脂材料的折射率n1和阿贝数ν1及用作分散该光漫射微粒子的上述光漫射板的基体材料的折射率n2和阿贝数ν2，满足下列的式I-3，

式I-2：0.5μm≤ΔNp×dp≤0.9μm

式I-3：(n1-n2)×(ν1-ν2)＜0。

7.根据权利要求6所述的背面投影型屏幕，其特征在于：上述菲涅耳透镜板，在由树脂材料构成的基体材料内含有由折射率与上述基体材料的折射率不同的树脂材料构成的光漫射微粒子，上述菲涅耳透镜板内所含有的光漫射微粒子对光的漫射比上述光漫射板内所含有的光漫射微粒子对光的漫射弱，上述菲涅耳透镜板内所含有的光漫射微粒子，满足以下的式I-4，

式I-4：0.1μm≤ΔNf×df≤0.3μm

式I-4中，ΔNf是菲涅耳透镜板内所含有的光漫射微粒子与菲涅耳透镜板基体材料的折射率差，df是菲涅耳透镜板内所含有的光漫射微粒子的平均粒径。

8.根据权利要求6所述的背面投影型屏幕，其特征在于：上述光漫射板，含有满足式I-2的光漫射微粒子作为主漫射要素，并进一步含有由折射率与上述光漫射板的基体材料的折射率不同的树脂材料构成的满足下列式I-5的光漫射微粒子作为副漫射要素，

式I-5：0.1μm≤ΔNs×ds≤0.3μm

式I-5中，ΔNs是用作副漫射要素的光漫射微粒子与含有该光漫射微粒子的基体材料的折射率差，ds是用作副漫射要素的光漫射微粒子的平均粒径。

9.根据权利要求8所述的背面投影型屏幕，其特征在于：用作上述主漫射要素的光漫射微粒子的平均粒径dp、掺合体积浓度Am、含有用作上述主漫射要素的光漫射微粒子的基体材料层的层叠厚度tm、用作上述主漫射要素的光漫射微粒子与含有该光漫射微粒子的基体材料的折射率差ΔNp、用作上述副漫射要素的光漫射微粒子的平均粒径ds、掺合体积浓度As、含有用作副漫射要素的光漫射微粒子的基体材料层的层叠厚度ts、用作上述副漫射要素的光漫射微粒子与含有该光漫射微粒子的基体材料的折射率差ΔNs，满足下列的式I-6b，

式I-6b：Am×tm/dp×ΔNp＞As×ts/ds×ΔNs。

10.根据权利要求6所述的背面投影型屏幕，其特征在于：在上述菲涅耳透镜板的投影侧的面上形成将水平方向作为长度方向的双凸透镜阵列。

11.一种背面投影型显示器，备有背面投影型屏幕，其特征在于：

所述背面投影型屏幕至少包含双凸透镜板及菲涅耳透镜板，

上述双凸透镜板，在由树脂材料构成的基体材料内含有由折射率与上述基体材料的折射率不同的树脂材料构成的光漫射微粒子，

上述光漫射微粒子与分散该光漫射微粒子的上述双凸透镜板的基体材料的折射率差ΔN1和上述光漫射微粒子的平均粒径d1，满足以下的式I-1，构成上述光漫射微粒子的树脂材料的折射率n1和阿贝数ν1及分散上述光漫射微粒子的上述双凸透镜板的基体材料的折射率n2和阿贝数ν2，满足下列的式I-3，

式I-1：0.5μm≤ΔN1×d1≤0.9μm

式I-3：(n1-n2)×(ν1-ν2)＜0。

12.一种背面投影型显示器，备有背面投影型屏幕，其特征在于：

所述背面投影型屏幕至少包含光漫射板、双凸透镜板及菲涅耳透镜板，

上述光漫射板，在由树脂材料构成的基体材料内含有由折射率与上述基体材料的折射率不同的树脂材料构成的光漫射微粒子，

上述光漫射微粒子与分散该光漫射微粒子的上述光漫射板的基体材料的折射率差ΔNp和上述光漫射微粒子的平均粒径dp，满足以下的式I-2，构成上述光漫射微粒子的树脂材料的折射率n1和阿贝数ν1及分散上述光漫射微粒子的上述光漫射板的基体材料的折射率n2和阿贝数ν2，满足下列的式I-3，

式I-2：0.5μm≤ΔNp×dp≤0.9μm

式I-3：(n1-n2)×(ν1-ν2)＜0。

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