[go: up one dir, main page]

WO2020059770A1 - 光拡散板、画像表示装置及び照明装置 - Google Patents

光拡散板、画像表示装置及び照明装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2020059770A1
WO2020059770A1 PCT/JP2019/036660 JP2019036660W WO2020059770A1 WO 2020059770 A1 WO2020059770 A1 WO 2020059770A1 JP 2019036660 W JP2019036660 W JP 2019036660W WO 2020059770 A1 WO2020059770 A1 WO 2020059770A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
structures
light
convex
diffusion plate
light diffusion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2019/036660
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
有馬　光雄
正之 石渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dexerials Corp
Original Assignee
Dexerials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2019168090A external-priority patent/JP7493317B2/ja
Application filed by Dexerials Corp filed Critical Dexerials Corp
Priority to EP19862579.0A priority Critical patent/EP3839584A4/en
Priority to US17/273,076 priority patent/US11726237B2/en
Priority to CN201980050820.2A priority patent/CN112534313B/zh
Publication of WO2020059770A1 publication Critical patent/WO2020059770A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/04—Simple or compound lenses with non-spherical faces with continuous faces that are rotationally symmetrical but deviate from a true sphere, e.g. so called "aspheric" lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/021—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures
    • G02B5/0221—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures the surface having an irregular structure
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0043—Inhomogeneous or irregular arrays, e.g. varying shape, size, height
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/021—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures
    • G02B5/0215—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures the surface having a regular structure
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0273—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
    • G02B5/0278—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used in transmission
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133603—Direct backlight with LEDs
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133605—Direct backlight including specially adapted reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/02—Function characteristic reflective

Definitions

  • the present invention relates to a light diffusion plate, an image display device, and a lighting device.
  • Light diffusing plates that scatter incident light in various directions are widely used in various devices such as display devices such as displays, projection devices such as projectors, and various lighting devices.
  • the diffusion mechanism of the incident light in such a light diffusion plate uses the refraction of light caused by the surface shape of the light diffusion plate, and scattering by a substance that exists inside the bulk body and has a different refractive index from the surroundings.
  • a so-called micro-lens array type light diffusing plate is one of the light diffusing plates utilizing the refraction of light caused by the surface shape.
  • Patent Literature 1 and the like did not particularly examine the shape of light after diffusion by the light diffusion plate.
  • the types of devices using the light diffusion plate have been widened, the shape of the projection surface on which the light diffused by the light diffusion plate is projected has been diversified.
  • an object of the present invention is to provide a new and improved light diffusing plate capable of controlling an anisotropic shape of diffused light. And an image display device and a lighting device using the light diffusion plate.
  • a substrate Provided on at least one main surface of the base material, a structure group composed of a plurality of convex structures or concave structures having an anisotropic shape extended in a common direction, With The plurality of convex structures or concave structures are randomly and densely arranged on the main surface of the base material, A light diffusing plate is provided in which a boundary between the plurality of adjacent convex structures or concave structures is formed of a plurality of curves having different curvatures.
  • the surface of the convex structure or the concave structure may be constituted by a curved surface.
  • the surface shape of the convex structure or the concave structure may be an anamorphic shape or a torus shape.
  • the plurality of convex structures or concave structures may be arranged such that the radius of curvature or the opening diameter of each curved surface of the plurality of convex structures or concave structures is perturbed.
  • ⁇ R / R is 3% or more and 85% or less. It may be.
  • ⁇ D / D may be 3% or more and 85% or less.
  • the ⁇ optical phase difference component of the structure group with respect to light having a wavelength of 0.35 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less ⁇ may be less than 150.
  • the retardation variance ⁇ ( ⁇ ) of the group of structures for light having a wavelength of 0.35 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less may be less than 200.
  • the filling rate of the convex structure or the concave structure on the main surface of the base material may be 90% or more.
  • the half width of the light distribution angle of the structure group in the stretching direction of the anisotropically shaped and W L the half-value width of the orientation angle of the structure group in a direction perpendicular to the stretching direction and W O, W O / W L may also be there at 1.05 or more.
  • the width of the boundary between the plurality of adjacent convex structures or concave structures may be 1 ⁇ m or less.
  • a light diffusion plate mounted on the optical path from the light source,
  • the light diffusion plate
  • a substrate Provided on at least one main surface of the base material, a structure group composed of a plurality of convex structures or concave structures having an anisotropic shape extended in a common direction, With The plurality of convex structures or concave structures are randomly and densely arranged on the main surface of the base material,
  • An image display device is provided, wherein a boundary between the plurality of adjacent convex structures or concave structures includes a plurality of curves having different curvatures.
  • a light diffusion plate mounted on the surface of the light source,
  • the light diffusion plate
  • a substrate Provided on at least one main surface of the base material, a structure group composed of a plurality of convex structures or concave structures having an anisotropic shape extended in a common direction, With The plurality of convex structures or concave structures are randomly and densely arranged on the main surface of the base material,
  • An illumination device is provided in which a boundary between the plurality of adjacent convex structures or concave structures is formed of a plurality of curves having different curvatures.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of a light diffusion plate according to one embodiment of the present invention. It is explanatory drawing which expands and shows the vicinity of the boundary of the convex structure which the light-diffusion plate which concerns on the same embodiment has. It is explanatory drawing which shows typically the external shape of a convex structure when a convex structure is planarly viewed from the direction perpendicular
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a converted distance between generated coordinates and the center of each of the convex structures. It is explanatory drawing for demonstrating the overlap permission of convex structures. It is explanatory drawing explaining arranging a convex structure so that a flat part may be eliminated, controlling overlapping permission of a convex structure appropriately. It is explanatory drawing explaining arranging a convex structure so that a flat part may be eliminated, controlling overlapping permission of a convex structure appropriately. It is a flow chart which showed an example of a flow of a manufacturing method of a light diffusion plate concerning this embodiment. It is explanatory drawing which showed typically an example of the application example of the light diffusing plate which concerns on the embodiment.
  • 5 is a laser microscope image of the light diffusion plate according to Example 1.
  • 6 is a simulation result of light distribution by electromagnetic field analysis of the light diffusion plate according to the first embodiment.
  • 5 is a laser light distribution image of the light diffusion plate according to Example 1.
  • 4 is a graph of luminance light distribution according to the first embodiment.
  • 9 is a laser microscope image of the light diffusion plate according to Example 2.
  • 9 is a simulation result of light distribution by electromagnetic field analysis of the light diffusion plate according to the second embodiment.
  • 9 is a laser light distribution image of a light diffusion plate according to Example 2.
  • 9 is a graph of luminance light distribution according to the second embodiment.
  • 13 is a laser microscope image of the light diffusion plate according to Example 3.
  • 10 is a simulation result of light distribution by electromagnetic field analysis of the light diffusion plate according to the third embodiment.
  • FIG. 9 is a laser light distribution image of a light diffusion plate according to Example 3.
  • 14 is a graph of luminance light distribution according to the third embodiment.
  • FIG. 9 shows images of generated pattern data of light diffusion plates according to Examples 4 to 6, and simulation results of light distribution by electromagnetic field analysis.
  • FIG. 10 shows images of generated pattern data of light diffusion plates according to Examples 7 to 9, and simulation results of light distribution by electromagnetic field analysis.
  • FIG. 9 shows images of generated pattern data of light diffusion plates according to Comparative Example 4 and Examples 10 to 12, and simulation results of light distribution by electromagnetic field analysis.
  • FIG. 9 shows images of generated pattern data of light diffusion plates according to Comparative Examples 1 to 3, and simulation results of light distribution by electromagnetic field analysis.
  • 30 is an image of generated pattern data of a light diffusion plate according to Example 13.
  • 31 is a laser light distribution image of a light diffusion plate according to Example 13.
  • 24 is a simulation result of light distribution by electromagnetic field analysis of the light diffusion plate according to Example 13.
  • 30 is an image of generated pattern data of a light diffusion plate according to Example 14.
  • 15 is a laser light distribution image of a light diffusion plate according to Example 14.
  • 24 illustrates a simulation result of light distribution by electromagnetic field analysis of the light diffusion plate according to Example 14.
  • 30 is an image of the generated pattern data of the light diffusion plate according to Example 15.
  • 20 shows a simulation result of light distribution by electromagnetic field analysis of the light diffusion plate according to Example 15.
  • 30 is a laser light distribution image of a light diffusion plate according to Example 15.
  • 30 is a graph of luminance light distribution according to Example 15.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the light diffusion plate 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged explanatory view showing the vicinity of the boundary of the convex structure 21 of the light diffusion plate 1 according to the present embodiment.
  • FIG. It is explanatory drawing which shows typically the external shape of the convex structure 21 when the structure 21 is planarly viewed.
  • the light diffusion plate 1 according to the present embodiment includes a base material 10 and a structure group 20.
  • the light diffusion plate 1 according to the present embodiment is a microlens array type light diffusion plate in which the structural body group 20 is a microlens array.
  • the substrate 10 is formed of a material that can be considered transparent in the wavelength band of light incident on the light diffusion plate 1.
  • the base material 10 may be formed of a material having a light transmittance of 70% or more in a wavelength band corresponding to visible light.
  • the substrate 10 may have a film-like shape or a plate-like shape.
  • the base material 10 is provided in a rectangular planar shape, but the light diffusion plate 1 according to the present embodiment is not limited to such an example.
  • the planar shape of the substrate 10 may be any shape depending on the shape of the device on which the light diffusion plate 1 is mounted.
  • the base material 10 is made of, for example, polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene terephthalate (PET), PET (polycarbonate: PC), or a known resin such as a cyclic olefin copolymer (PC) such as a transparent olefin copolymer (PC) such as a cycloolefin resin.
  • a known optical glass such as quartz glass, borosilicate glass, or white plate glass.
  • the group of structures 20 is provided on at least one main surface of the base material 10.
  • the structure group 20 is an aggregate of fine convex structures 21 or concave structures, and the structure group 20 includes a plurality of convex structures 21 or concave structures.
  • a plurality of convex structures 32 or concave structures are arranged on at least one main surface of the base material 10 closely and randomly.
  • Each of the convex structure 21 and the concave structure has a curved surface, and constitutes a single lens of the microlens array.
  • FIG. 1 an example in which a plurality of convex structures 21 are formed on one main surface (surface) of the base material 10 will be described.
  • a plurality of convex structures 21 or concave structures may be formed on the back surface).
  • a plurality of single lenses constituting the structural body group 20 are constituted by a plurality of convex structures 21, but the present invention is not limited to such an example.
  • a plurality of single lenses constituting a group of structures may be constituted by a plurality of concave structures.
  • the plurality of convex structures 21 are densely arranged as shown schematically in FIG. 1, and are preferably arranged finely and densely (that is, densely).
  • the plurality of convex structures 21 are arranged so as to be continuous with each other so that no flat portion exists at the boundary between the adjacent convex structures 21.
  • the vicinity of the inflection point at the boundary between the convex structures 21 may be substantially flat. In such a case, it is preferable that the width (the width of the boundary line) in the vicinity of the inflection point that becomes substantially flat at the boundary between the convex structures 21 is 1 ⁇ m or less.
  • the light diffusion plate 1 by arranging the convex structures 21 densely on the base material 10 without any gap, the incident light is transmitted without being scattered on the surface of the light diffusion plate. The next transmitted light component can be suppressed. Thus, the light diffusion plate 1 can further improve the light diffusion performance.
  • the filling rate of the convex structure 21 on the base material 10 is preferably 90% or more, and more preferably 100%.
  • the filling rate is a ratio of an area of a portion occupied by the plurality of convex structures 21 or the concave structures on the main surface of the base material 10.
  • the plurality of convex structures 21 are not regularly arranged as shown schematically in FIG. 1, but are arranged randomly (irregularly).
  • “random” indicates that there is no substantial regularity in the arrangement of the convex structures 21 in an arbitrary region of the group of structures 20 of the light diffusion plate 1.
  • a case where there is no regularity in the arrangement of the protruding structures 21 in an arbitrary region as a whole is included in “irregular”. Note that a method for randomly arranging the convex structures 21 in the light diffusion plate 1 according to the present embodiment will be described later.
  • the shape of the convex structure 21 or the concave structure is not particularly limited as long as the convex structure 21 or the concave structure functions as a single lens (microlens).
  • the three-dimensional shape of the convex structure 21 or the concave structure may be formed by a curved surface including only a spherical component, or may be formed by a curved surface including an aspherical component.
  • the three-dimensional shape of the convex structure 21 or the concave structure may be convex or concave with respect to the main surface of the substrate 10.
  • the convex structures 21 may have a random variation not only in the arrangement but also in the aperture diameter and the radius of curvature.
  • the convex structure 21 or the concave structure functions as a single lens (microlens)
  • the opening diameter of the convex structure 21 or the concave structure corresponds to the lens diameter of the single lens.
  • the surface of the convex structure 21 or the concave structure is formed of a curved surface.
  • the phase distribution of the optical aperture of each convex structure 21 differs depending on the direction.
  • the plurality of convex structures 21 are arranged at random on the main surface of the base material 10 so as to overlap each other, and the opening diameter (lens diameter) and the radius of curvature of each of the convex structures 21 vary, so that the plurality of convex structures 21 are varied.
  • the outer shapes of 21 will not be the same shape.
  • the plurality of convex structures 21 have various shapes as schematically shown in FIG. 1, so that many of them do not have symmetry.
  • a plurality of convex structures 21 are randomly and densely provided so that the radius of curvature or the opening diameter of each curved surface of the convex structures 21 is perturbed. Is also good.
  • the amount of perturbation of the radius of curvature of each curved surface of the convex structure 21 is ⁇ R and the reference value of the radius of curvature of the curved surface is R
  • ⁇ R / R is preferably 3% or more and 85% or less.
  • the radius of curvature of each curved surface of the convex structure 21 may vary within a range in which the reference value R is perturbed by 3% or more and 85% or less.
  • ⁇ D / D is preferably 3% or more and 85% or less. That is, the diameter of the opening of each curved surface of the convex structure 21 may vary within a range in which the reference value D is perturbed by 3% or more and 85% or less.
  • perturbation means deviation from a predetermined reference value.
  • the radius of curvature of the convex or concave structure A is r A
  • the radius of curvature of the adjacent convex or concave structure B is r B ( ⁇ r A ). Will occur.
  • the boundary between the mutually adjacent convex structures 21 is not constituted only by a straight line, but at least partially includes a curved line.
  • the outer shape of the convex structure 21 (adjacent to the convex structure 21).
  • the boundary between the other plurality of convex structures 21) is constituted by a plurality of curves having different curvatures from each other.
  • the regularity of the boundary between the convex structures 21 is further broken, so that the light diffusing plate 1 further reduces the diffracted component of the diffused light. can do.
  • the structure group 20 of the light diffusion plate 1 includes a convex structure 21 having anisotropy in a common direction. It consists of.
  • the structure group 20 includes a convex structure 21 having a planar shape in which a length in one direction (also referred to as a longitudinal direction) is longer than a length in another direction (also referred to as a lateral direction) orthogonal to the one direction. Are arranged randomly and finely so that the longitudinal directions of the respective convex structures 21 face the same direction.
  • the light diffusion plate 1 according to the present embodiment can control the anisotropic shape of the diffused light on the projection surface.
  • the diffusion width of light in the longitudinal direction of the convex structure 21 is reduced, and the diffusion width of light in the short direction orthogonal to the longitudinal direction of the convex structure 21 is increased.
  • the anisotropic shape of the light diffused by the light diffusion plate 1 can be controlled according to the shape of the projection surface.
  • the anisotropy of the planar shape of the convex structures 21 arranged randomly and densely is small, the anisotropy of the planar shape of some of the convex structures 21 may be present depending on the degree of overlap between the convex structures 21. May not work. Even in such a case, some of the convex structures 21 maintain the anisotropy of the planar shape, and the entire structure group 20 has anisotropy. Can control the anisotropic shape of the diffused light on the projection surface.
  • Convex structure> (2.1. Shape of convex structure) First, referring to FIGS. 4A to 6, the shape of the convex structure 21 alone will be described.
  • the convex structure 21 has a three-dimensional shape having anisotropy and extending in a predetermined direction.
  • the shape of the convex structure 21 may be any one of a first shape example and a second shape example described below.
  • FIG. 4A is an explanatory diagram illustrating a planar shape of the convex structure 21 according to the first shape example
  • FIG. 4B is a perspective view illustrating a three-dimensional shape of the convex structure 21 according to the first shape example
  • FIG. 4C is an explanatory diagram illustrating a method for determining the three-dimensional shape of the convex structure 21 according to the first shape example
  • FIG. 4D is an image diagram showing an example of a structure group 20 in which the convex structures 21 according to the first shape example are finely and randomly arranged by simulation
  • FIG. 4E is a convex view according to the first shape example.
  • FIG. 4 is an image diagram showing an example in which a structure group 20 in which structures 21 are arranged finely and randomly is observed at a magnification of 20 with a laser microscope.
  • the convex structure 21 according to the first shape example has an elliptical planar shape, and has a curved surface having a predetermined radius of curvature in each of the major axis direction and the minor axis direction of the elliptical shape. And a three-dimensional shape that is convex. That is, the convex structure 21 according to the first shape example may be a so-called anamorphic lens shape.
  • the anamorphic convex structure 21 according to the first shape example is formed by a curved surface including an anamorphic curved surface.
  • the planar shape of the convex structure 21 according to the first shape example is an anisotropic elliptical shape having a major axis length of Dy and a minor axis length of Dx.
  • the three-dimensional shape of the convex structure 21 according to the first shape example is a curved convex shape in which the radius of curvature in the major axis direction is Ry and the radius of curvature in the minor axis direction is Rx. Therefore, the convex structure 21 according to the first shape example has a three-dimensional shape having anisotropy in the Y-axis direction.
  • the three-dimensional shape of the convex structure 21 according to the first example of shape has a length in the X-axis direction Dy and a length in the Y-axis direction from the elliptical shape shown in FIG. It may be determined by cutting out the curved surface shape of the convex structure 21 so that the length in the direction becomes Dx.
  • Kx and Ky are conic coefficient
  • a 4 and A 6 are aspherical coefficients.
  • the length Dy of the major axis of the elliptical shape, the length Dx of the minor axis, the radius of curvature Ry in the major axis direction, and the radius of curvature Rx in the minor axis direction are:
  • the perturbation ratio ⁇ may be, for example, 3% or more and 85% or less.
  • the perturbation ratio ⁇ is 3% or more, the shape of each of the convex structures 21 tends to have no symmetry, so that the diffracted component of the diffused light of the light diffusion plate 1 can be further reduced.
  • the perturbation ratio ⁇ is equal to or less than 85%, since the shapes of the convex structures 21 do not vary excessively, it is possible to make it difficult to cause unevenness in the diffused light of the light diffusion plate 1.
  • FIG. 4D shows an image example of a structure group 20 in which the convex structures 21 according to the first shape example are arranged finely and randomly by simulation.
  • the convex structures 21 having anisotropy in the Y-axis direction are arranged finely and randomly. You can see that.
  • each of the convex structures 21 does not have the same shape as each other and has a shape having no symmetry.
  • FIG. 4E shows an example of a laser microscope image of the structure group 20 in which the convex structures 21 according to the first shape example are actually arranged finely and randomly.
  • the convex structures having anisotropy in the Y-axis direction are provided. It can be seen that 21 are arranged finely and randomly.
  • FIG. 5A is an explanatory diagram showing a planar shape of the convex structure 21 according to the second shape example
  • FIG. 5B is a perspective view showing a three-dimensional shape of the convex structure 21 according to the second shape example.
  • FIG. 5C is an explanatory diagram illustrating a method for determining the three-dimensional shape of the convex structure 21 according to the second shape example.
  • FIG. 5D is an image diagram showing an example of a structure group 20 in which convex structures 21 according to the second shape example are finely and randomly arranged by simulation
  • FIG. 5E is a convex view according to the second shape example.
  • FIG. 4 is an image diagram showing an example in which a structure group 20 in which structures 21 are arranged finely and randomly is observed at a magnification of 20 with a laser microscope.
  • the convex structure 21 according to the second shape example converts a part of a donut shape obtained by rotating the circle with a rotation shaft arranged outside the circle into a rotation shaft. It may be a three-dimensional shape cut so as to have a substantially elliptical planar shape in a plane parallel to. That is, the convex structure 21 according to the second shape example may be a so-called torus lens shape.
  • the torus-shaped convex structure 21 according to the second shape example is formed by a curved surface including a torus-shaped curved surface.
  • the planar shape of the convex structure 21 according to the second shape example is a substantially elliptical shape having anisotropy in which the diameter in the stretching direction is Dy and the diameter in the direction perpendicular to the stretching direction is Dx. is there.
  • the three-dimensional shape of the convex structure 21 according to the second shape example is a convex shape of a curved surface in which the radius of curvature in the stretching direction is R and the radius of curvature in the direction orthogonal to the stretching direction is r. Therefore, the convex structure 21 according to the second shape example has a three-dimensional shape having anisotropy in the Y-axis direction.
  • the three-dimensional shape of the protruding structure 21 according to the second example of shape has a length in the X-axis direction of Dx from the solid torus shape shown in FIG. It can be determined by cutting out the curved surface shape of the convex structure 21 so that the length in the Y-axis direction becomes Dy.
  • the three-dimensional shape of the convex structure 21 according to the second shape example is a content generated by continuously moving a circle having a small circle radius r on a circumference of a circle having a large circle radius R. Can be determined by cutting out the outer peripheral portion of the torus shape that is full of.
  • R is the radius of a great circle
  • r is the radius of a small circle.
  • the radius of curvature r (that is, the radius of the small circle r) in the direction perpendicular to the direction varies with the perturbation of the perturbation ratio ⁇ for each convex structure 21.
  • the perturbation ratio ⁇ may be, for example, 3% or more and 85% or less.
  • the shape of each of the convex structures 21 tends to have no symmetry, so that the diffracted component of the diffused light of the light diffusion plate 1 can be reduced.
  • the perturbation ratio ⁇ is 85 or less, since the shapes of the convex structures 21 do not vary excessively, it is possible to make it difficult to cause unevenness in the diffused light of the light diffusion plate 1.
  • FIG. 5D shows an image example of a structure group 20 in which the convex structures 21 according to the second shape example are arranged finely and randomly by simulation.
  • the convex structures 21 having anisotropy in the Y-axis direction are minutely and randomly arranged. You can see that.
  • each of the convex structures 21 does not have the same shape as each other and has a shape having no symmetry.
  • FIG. 5E shows an example of a laser microscope image of the structure group 20 in which the convex structures 21 according to the second shape example are actually arranged finely and randomly.
  • the convex structures having anisotropy in the Y-axis direction are provided. It can be seen that 21 are arranged finely and randomly.
  • the shape of the convex structure 21 according to the present embodiment is not limited to the above-described first shape example and second shape example as long as it is a three-dimensional shape having anisotropy extending in one direction.
  • the shape of the convex structure 21 according to the present embodiment may be a shape obtained by cutting an ellipsoidal sphere as shown in FIG.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining another shape of the convex structure 21.
  • the three-dimensional shape of the convex structure 21 according to the present embodiment is a three-dimensional shape obtained by cutting an ellipsoidal sphere obtained by extending a sphere in a uniaxial direction by a plane parallel to the uniaxial direction. You may. Even in such a case, since the convex structure 21 according to the present embodiment has a three-dimensional shape having anisotropy extending in one direction, the light diffused by the light diffusion plate 1 on the projection surface The anisotropic shape can be controlled.
  • FIG. 7 is a perspective view showing an example of a structure group 20 in which a plurality of convex structures 21 are arranged finely and randomly.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of an arrangement method of arranging the plurality of convex structures 21 in the closest density and at random.
  • FIG. 9 illustrates the generated coordinates and the converted distance between each center of the convex structures 21. It is an explanatory view for explaining.
  • the convex structure 21 has an elliptical planar shape and has a basic shape that is convex in a direction perpendicular to one main surface of the substrate 10.
  • a structure group 20 having a shape as shown in FIG. 7 can be formed.
  • the convex structures 21 of the basic shape shape before the radius of curvature and the opening diameter is perturbed
  • the convex structures 21 can be arranged finely and randomly.
  • parameters necessary for determining the basic shape of the convex structure 21 are set (S100). Subsequently, the basic shape of the convex structure 21 is determined based on the set parameters (S110). Specifically, as the basic shape of the convex structure 21, a three-dimensional shape that has a planar shape of an elliptical shape and is convex on a curved surface is determined. Next, the X coordinate and the Y coordinate for arranging the basic shape of the convex structure 21 are determined by random numbers (S120).
  • a conversion distance between the X coordinate and the Y coordinate determined by the random numbers and the X coordinate and the Y coordinate of the basic shape of the convex structure 21 already stored in S150 is calculated, and the minimum value of the calculated conversion distance is calculated. It is acquired (S130). Specifically, as shown in FIG. 9, a conversion distance between the X coordinate and the Y coordinate determined in S120 and each center of the convex structure 21 already stored in S150 described later is calculated, and the calculated conversion distance is calculated. Get the minimum distance.
  • the conversion distance is a distance when the elliptical shape, which is a planar shape of the convex structure 21, is compressed in the major axis direction and converted into a perfect circle.
  • the length in the major axis direction of the elliptical shape that is the planar shape of the convex structure 21 is A
  • the length in the minor axis direction is B
  • the central coordinates of the two convex structures 21 for calculating the distance are (x 1 , y 1 ) And (x 2 , y 2 )
  • the conversion distance L can be calculated by the following equation 3.
  • the minimum value of the acquired converted distance is less than the set value (S140).
  • the X coordinate and the Y coordinate determined in S120 are stored (S150), and the process returns to S120 to again execute the projection of the convex structure 21.
  • the X coordinate and the Y coordinate for arranging the basic shape are determined by random numbers.
  • the stored X coordinate and Y coordinate are thereafter used to calculate a conversion distance from the X coordinate and the Y coordinate determined by the random number in S130. That is, in S150, only the center coordinates of the convex structure 21 that is separated from the already arranged convex structure 21 by the set value or more are stored.
  • the set value may be, for example, 10% when the diameter of the convex structure 21 in the minor axis direction of the elliptical shape is 100%.
  • the process returns to S120, and the X coordinate and the Y coordinate for arranging the basic shape of the convex structure 21 are again determined. It is determined by a random number (S120).
  • the convex structures 21 are densely arranged. That is, if the minimum number of the obtained converted distances is less than the set value for the set number of times, the convex structure 21 cannot be set apart from the other convex structures 21 by the set value or more, and the convex structure 21 It is determined that they could be arranged sufficiently densely. Thereafter, by forming the basic shape of the convex structure 21 for each of the stored coordinates, the three-dimensional shape of the structure group 20 in which the convex structures 21 are randomly and densely arranged can be formed. Further, each of the convex structures 21 may be formed such that the symmetry of the shape is further reduced by perturbing the radius of curvature and the opening diameter from the basic shape.
  • the arrangement method of the convex structure 21 described with reference to FIGS. 8 and 9 is a method of arranging the convex structure 21 so as to avoid the region where the convex structure 21 is already arranged. According to this arrangement method, it is possible to form the structure group 20 in which the convex structures 21 are randomly and more precisely arranged.
  • the method of arranging the convex structures 21 according to the present embodiment is not limited to the method described above, and other methods can be used.
  • the overlap tolerance of each of the convex structures 21 is set to be larger than 0%, and the overlap tolerance of each of the convex structures 21 is controlled so as not to be excessively large. It is possible to arrange the structure 21.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the overlap allowance between the convex structures 21.
  • FIG. 11 and FIG. 12 are explanatory diagrams for explaining that the convex structures 21 are arranged so as to eliminate the flat portions while appropriately controlling the overlapping allowance of the convex structures 21.
  • the overlap allowance is an index indicating the overlap ratio between the convex structures 21.
  • the overlap allowance can be calculated from the center-to-center distance when the elliptical shape of the convex structure 21 is compressed in the major axis direction and the convex structure 21 is converted into a perfect circular shape.
  • the diameter of the elliptical shape of the convex structure 21 in the major axis direction is a
  • the diameter of the minor axis direction is b
  • the differences are dx and dy.
  • the center distance d of the elliptical shape when the elliptical shape of the convex structure 21 is compressed in the long axis direction can be calculated by Expression 4 below.
  • the overlapping tolerance Ov between the protruding structures 21 can be calculated using the center-to-center distance d by the following Expression 5.
  • the overlapping allowable Ov of the convex structures 21 is 1 (100% in percentage) when the convex structures 21 completely overlap, 0 (0% in percentage) when the convex structures 21 are in contact with each other, and Is ⁇ 0 (that is, a negative value) when the distance is away.
  • the overlapping tolerance of each of the convex structures 21 can be controlled to be more than 0% and less than 100%, preferably more than 25% and less than 75%.
  • the convex structures 21 when the convex structures 21 are arranged so that a plurality of real circles overlap each other, according to the above-described method of arranging the convex structures 21, the flat portions between the convex structures 21 are eliminated.
  • the convex structure 21 can be arranged like a broken line circle.
  • the convex structures 21 when the convex structures 21 are arranged so that the two solid circles are in contact with each other, according to the above-described method of arranging the convex structures 21, it is necessary to eliminate the flat portions between the convex structures 21.
  • the convex structure 21 can be arranged like a broken line circle. In such a case, the overlapping tolerance of the convex structure 21 is 0.5 (50% in percentage).
  • the light diffusion plate 1 is provided with the structure group 20 (microlens array), which is an aggregate of the fine uneven structure developed on the main surface of the base material 10.
  • the minimum unit of the structure group 20 is a fine convex structure 21 (or concave structure), and each of the convex structures 21 functions as a single lens (microlens).
  • the phase distribution of the optical aperture of each convex structure 21 differs depending on the direction.
  • the surface shape of each convex structure 21 is constituted only by a curved surface, and its planar shape is substantially elliptical.
  • the vertical cross-sectional shape of the convex structure 21 differs depending on the direction of the cut surface. As shown in FIG.
  • each convex structure 21 (a boundary line between one convex structure 21 and another plurality of adjacent convex structures 21) is a phase difference. It consists of at least two curves with different radii of curvature.
  • the structure group 20 By arranging a plurality of convex structures 21 having such a structure at random on the main surface of the base material 10 without gaps, the structure group 20 as an optical structure is formed.
  • the structure group 20 having such a configuration has a small variation in the amount of macro light depending on the surface structure and a small change in the amount of light due to diffracted light, and has various light distribution controllability with high homogeneity.
  • the structure group 20 is developed on one side, both sides, and a curved surface of the medium to provide an optical function.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of the flow of the method for manufacturing the light diffusion plate according to the present embodiment.
  • the substrate may be in the form of a roll, such as a glass roll, or may be in the form of a flat plate, such as a glass wafer or a silicon wafer.
  • a resist layer is formed on one main surface of the cleaned base material (S210).
  • a resist layer can be formed using a resist using a metal oxide.
  • a resist layer can be formed on a roll-shaped substrate by spray coating or dipping a resist.
  • a resist layer can be formed on a flat base material by subjecting the resist to various coating treatments.
  • an exposure process of a pattern corresponding to the shape of the structure group 20 is performed on the base material on which the resist layer is formed (S220).
  • the exposure processing can be performed by appropriately applying a known exposure method such as exposure using a gray scale mask, multiple exposure by superimposing a plurality of gray scale masks, gray mask exposure, or laser writing. .
  • the exposed substrate is developed (S230). Thereby, a pattern is formed on the resist layer.
  • the development can be performed by using an appropriate developer according to the material of the resist layer.
  • the resist layer can be developed by using an inorganic or organic alkaline solution.
  • a master master having the structure of the group of structures 20 formed on the surface is manufactured using the resist layer on which the pattern is formed by development (S240).
  • a glass master can be manufactured by performing glass etching using the resist layer on which the pattern is formed as a mask.
  • a metal master can be manufactured by performing Ni sputtering or nickel plating (NED treatment) on a resist layer on which a pattern is formed, forming a nickel layer on which a pattern is transferred, and then peeling a substrate.
  • a soft mold having an inverted shape of the structure group 20 formed on the surface can be manufactured (S250).
  • the light diffusion plate 1 according to the present embodiment can be manufactured by performing an imprint process on a glass substrate or a film base material using a soft mold (S260).
  • the manufacturing method shown in FIG. 13 is merely an example, and the manufacturing method of the light diffusing plate 1 according to the present embodiment is not limited to the above-described example.
  • FIGS. 14A to 14H are explanatory views schematically showing an example of an application example of the light diffusion plate 1 according to the present embodiment.
  • the light diffusing plate 1 according to the present embodiment as described above can be appropriately mounted on a device that needs to diffuse light in order to realize a function.
  • a device that needs to diffuse light in order to realize a function.
  • Examples of such a device include a display device including various displays, a projection device such as a projector, and a lighting device.
  • the light diffusion plate 1 according to the present embodiment can be used, for example, to diffuse light from a backlight in a liquid crystal display device.
  • the light diffusing plate 1 is composed of a liquid crystal panel 120 and an LED (Light Emitting Diode) backlight 130 provided on the reflecting plate 110 in a transmissive liquid crystal display device. It may be provided between them.
  • the light diffusion plate 1 is integrated with a lens between the liquid crystal panel 120 and the LED backlight 130 provided on the reflection plate 110 in the transmission type liquid crystal display device.
  • the light diffusion plate integrated lens 101 may be provided.
  • the light diffusion plate 1 may be provided between the liquid crystal panel 120 and the reflection plate 110 in the reflection type liquid crystal display device.
  • the light diffusion plate 1 according to the present embodiment can be used for, for example, light shaping for shaping the waveform of irradiated light.
  • the light diffusion plate 1 according to the present embodiment can be used, for example, to diffuse light from a light source in a lighting device.
  • the light diffusing plate 1 may be provided on the light emitting surface.
  • the light diffusion plate 1 is provided on the light diffusion surface on the upper surface of the glass substrate 146. It may be provided.
  • the light diffusion plate 1 according to the present embodiment can be used to diffuse light in a projection device such as a projector, for example.
  • the light diffusing plate 1 is a projection surface on which light from the projector 160 is projected. 151 (for example, a transmission screen or a Fresnel lens).
  • the light diffusion plate 1 in the reflection type projection device in which the light diffusion plate 1 is reflected by the reflection screen 153 and the image projected on the window shield is presented to the user 170, the light diffusion plate 1 The present invention can be applied to a reflection screen 153 that reflects light from the projector 160.
  • the device to which the light diffusion plate 1 according to the present embodiment is applied is not limited to the above example.
  • the light diffusion plate 1 according to the present embodiment can be applied to any known device as long as the device utilizes light diffusion.
  • the light diffusing plate according to the present embodiment will be specifically described with reference to examples and comparative examples.
  • the examples described below are merely examples of the light diffusion plate according to the present invention, and the diffusion plate according to the present embodiment is not limited to the following examples.
  • a photoreactive resist was applied to one main surface of the base material with a resist thickness of 2 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • a coupling agent may be used to increase the adhesion between the base material and the resist.
  • the photoreactive resist for example, a positive type photoreactive resist such as PMER-LA900 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo) or AZ (registered trademark) 4620 (manufactured by AZ Electronic Materials) can be used. It is also possible to use a negative-type photoreactive resist as the photoreactive resist.
  • exposure was performed by drawing a pattern on a resist on the substrate using a laser drawing apparatus using a laser having a wavelength of 405 nm.
  • exposure may be performed by performing mask exposure on the resist on the base material using a stepper exposure apparatus using g-line.
  • a pattern was formed on the resist by developing the resist.
  • a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution such as NMD-W (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) or PMER @ P7G (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) can be used.
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • a master master was manufactured using the resist on which the pattern was formed.
  • a master master can be manufactured by forming a resist pattern on a base material by glass etching using an Ar gas or a CF 4 gas.
  • a master master is manufactured by forming a nickel layer to which a resist pattern has been transferred by Ni sputtering with a film thickness of about 50 nm, or nickel plating (eg, nickel sulfamate bath) with a film thickness of 100 ⁇ m to 200 ⁇ m. be able to.
  • the light diffusion plate was manufactured by imprint-transferring the pattern of the master master onto resin or the like. Specifically, an acrylic photocurable resin is applied to a substrate of PET (PolyEthylene @ terephthalate) or PC (PolyCarbonate), and the pattern of the master master is transferred to the applied acrylic photocurable resin, followed by UV curing. A light diffusion plate was manufactured.
  • Table 1 below shows the shapes of the group of structures of the light diffusion plates according to the manufactured examples and comparative examples.
  • the structure group of the light diffusion plate according to the example has anisotropy in the Y-axis direction.
  • the shape of the group of structures of the manufactured light diffusion plate was observed with a laser microscope. Furthermore, the light distribution pattern of the manufactured light diffusion plate was simulated by Virtual-Lab (manufactured by LightTrans), and the light distribution characteristics of the manufactured light diffusion plate were measured by a light distribution characteristic measuring instrument Mini-Diff (manufactured by Light @ Tec). ).
  • ALCR anisotropic light contribution rate
  • the magnitude of the optical phase difference component ⁇ for the light having the minimum wavelength of 0.35 ⁇ m and the magnitude of the optical phase difference component ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ for the light having the maximum wavelength of 2 ⁇ m are small.
  • the phase difference dispersion ⁇ ( ⁇ ) for light having the minimum wavelength of 0.35 ⁇ m and the phase difference dispersion ⁇ ( ⁇ ) for light having the maximum wavelength of 2 ⁇ m are also reduced. Therefore, in the light diffusion plates according to Examples 1 to 15, it can be seen that the uniformity of the diffused light distribution is high and the diffracted light component included in the diffused light distribution is extremely small.
  • the optical phase difference component ⁇ for the light having the minimum wavelength of 0.35 ⁇ m and the light having the maximum wavelength of 2 ⁇ m is preferably less than 150.
  • the phase difference dispersion ⁇ ( ⁇ ) for the light having the minimum wavelength of 0.35 ⁇ m and the light having the maximum wavelength of 2 ⁇ m is preferably less than 200.
  • the optical phase difference component ⁇ and the phase difference variance ⁇ ( ⁇ ) are not particularly limited, but are larger than 0 due to the configuration of the light diffusion plate.
  • FIGS. 15A, 15B, and 15C show graphs of a laser microscope image (magnification: 50 ⁇ ), a light distribution simulation result by an electromagnetic field analysis, a laser light distribution image, and a luminance light distribution of the light diffusion plate according to the first embodiment.
  • FIG. 15D shows graphs of a laser microscope image (magnification: 50 ⁇ ), a light distribution simulation result by an electromagnetic field analysis, a laser light distribution image, and a luminance light distribution of the light diffusion plate according to the first embodiment.
  • FIG. 15D shows graphs of a laser microscope image (magnification: 50 ⁇ ), a light distribution simulation result by an electromagnetic field analysis, a laser light distribution image, and a luminance light distribution of the light diffusion plate according to the first embodiment.
  • the convex structures of the anamorphic lens shape having anisotropy are densely and randomly arranged.
  • the diffused light is controlled to have high homogeneity and the light distribution angle to be anisotropic. Recognize.
  • the ALCR is the ratio of the peak half width in the X and Y directions of the graph shown in FIG. 15D.
  • FIG. 16A, FIG. 16B, FIG. 16C, and FIG. 16D show a laser microscope image (magnification: 50 ⁇ ), a light distribution simulation result by an electromagnetic field analysis, a laser light distribution image, and a luminance light distribution graph of the light diffusion plate according to the second embodiment. Are shown below.
  • the torus lens-shaped convex structures having anisotropy are densely and randomly arranged.
  • the diffused light is controlled to have high homogeneity and the light distribution angle to be anisotropic. Recognize.
  • 17A, 17B, 17C, and 17D show laser microscope images (magnification: 50 ⁇ ), light distribution simulation results, laser light distribution images, and luminance light distribution graphs of the light diffusion plate according to the third embodiment. Are shown below.
  • the torus lens-shaped convex structures having anisotropy are densely and randomly arranged.
  • the diffused light is controlled to have high homogeneity and the light distribution angle to be anisotropic. Recognize.
  • FIG. 18 shows an image (BMP) of the generated pattern data of the light diffusion plates according to Examples 4 to 6, and a simulation result of light distribution by electromagnetic field analysis.
  • the upper part is an image (BMP) of the generated pattern data of the light diffusion plate
  • the lower part is a light distribution simulation result by electromagnetic field analysis.
  • FIG. 19 shows an image (BMP) of the generated pattern data of the light diffusion plates according to Examples 7 to 9 and a simulation result of light distribution by electromagnetic field analysis.
  • the upper part is an image (BMP) of the generated pattern data of the light diffusion plate
  • the lower part is a simulation result of light distribution by electromagnetic field analysis.
  • FIG. 20 shows an image (BMP) of the generated pattern data of the light diffusion plates according to Comparative Example 4 and Examples 10 to 12, and a light distribution simulation result by electromagnetic field analysis.
  • the upper part is an image (BMP) of the generated pattern data of the light diffusion plate
  • the lower part is a light distribution simulation result by electromagnetic field analysis.
  • FIG. 21 shows an image (BMP) of the generated pattern data of the light diffusion plates according to Comparative Examples 1 to 3, and a simulation result of light distribution by electromagnetic field analysis.
  • the upper part is an image (BMP) of the generated pattern data of the light diffusion plate
  • the lower part is a simulation result of light distribution by electromagnetic field analysis.
  • FIG. 22A, FIG. 22B, and FIG. 22C show the image (BMP) of the generated pattern data of the light diffusing plate according to the thirteenth embodiment, the laser light distribution image, and the light distribution simulation result by electromagnetic field analysis, respectively.
  • FIG. 23A, FIG. 23B and FIG. 23C show the simulation results of the light distribution by the image (BMP) of the generated pattern data of the light diffusion plate, the laser light distribution image, and the electromagnetic field analysis according to the fourteenth embodiment, respectively.
  • FIGS. 24A, 24B, 24C, and 24D show graphs of an image (BMP) of generated pattern data of the light diffusion plate according to Example 15, a simulation result of light distribution by electromagnetic field analysis, a laser light distribution image, and a luminance light distribution. are shown below.
  • the upper limit of the ALCR of the light diffusing plate according to the present embodiment is not particularly limited.
  • the upper limit of the ALCR of the light diffusion plate according to the present embodiment may be set to, for example, 500 from the viewpoint of difficulty in manufacturing.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

【課題】拡散された光の異方形状を制御することが可能な光拡散板を提供する。 【解決手段】基材と、前記基材の少なくとも一方の主面に設けられ、共通の方向に延伸した異方形状を有する複数の凸構造又は凹構造から構成される構造体群と、を備え、前記複数の凸構造又は凹構造は、前記基材の前記主面上にランダムかつ密集して配置されており、互いに隣接する前記複数の凸構造又は凹構造の間の境界は、互いに異なる曲率を有する複数の曲線で構成される、光拡散板。

Description

光拡散板、画像表示装置及び照明装置
　本発明は、光拡散板、画像表示装置及び照明装置に関する。
　入射光を様々な方向へと散乱させる光拡散板は、例えば、ディスプレイ等の表示装置、プロジェクタ等の投影装置、又は各種の照明装置等といった様々な装置に広く利用されている。このような光拡散板における入射光の拡散機構は、光拡散板の表面形状に起因する光の屈折を利用するものと、バルク体の内部に存在する、周囲とは屈折率の異なる物質による散乱を利用するものとに大別される。表面形状に起因する光の屈折を利用した光拡散板の一つにいわゆるマイクロレンズアレイ型の光拡散板がある。
　このようなマイクロレンズアレイ型の光拡散板としては、例えば、下記の特許文献１に開示されるような光拡散部材が知られている。
特開２０１３－９７８７６号公報
　しかし、特許文献１等では、光拡散板による拡散後の光の形状については、特に検討されていなかった。一方で、近年、光拡散板を利用する装置の種類が広がったことで、光拡散板にて拡散された光が投射される投射面の形状も多様になっている。
　そのため、光拡散板による拡散後の光の形状を投射面の形状に合うように制御することで、光拡散板による拡散後の光をより効率的に使用したいという要請が高まっていた。
　そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、拡散された光の異方形状を制御することが可能な、新規かつ改良された光拡散板、並びに該光拡散板を用いた画像表示装置及び照明装置を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、
　基材と、
　前記基材の少なくとも一方の主面に設けられ、共通の方向に延伸した異方形状を有する複数の凸構造又は凹構造から構成される構造体群と、
を備え、
　前記複数の凸構造又は凹構造は、前記基材の前記主面上にランダムかつ密集して配置されており、
　互いに隣接する前記複数の凸構造又は凹構造の間の境界は、互いに異なる曲率を有する複数の曲線で構成される、光拡散板が提供される。
　前記凸構造又は凹構造の表面は、曲面から構成されるようにしてもよい。
　前記凸構造又は凹構造の表面形状は、アナモルフィック形状又はトーラス形状であるようにしてもよい。
　前記複数の凸構造又は凹構造の各々の曲面の曲率半径又は開口径が互いに摂動されるように、前記複数の凸構造又は凹構造が配置されるようにしてもよい。
　前記複数の凸構造又は凹構造の各々の前記曲面の曲率半径の摂動量をΔＲとし、前記曲面の曲率半径の基準値をＲとすると、ΔＲ／Ｒは、３％以上８５％以下であるようにしてもよい。
　前記複数の凸構造又は凹構造の各々の前記開口径の摂動量をΔＤとし、前記開口径の基準値をＤとすると、ΔＤ／Ｄは、３％以上８５％以下であるようにしてもよい。
　０．３５μｍ以上２μｍ以下の波長の光に対する前記構造体群の光学位相差成分Ψは、１５０未満であるようにしてもよい。
　０．３５μｍ以上２μｍ以下の波長の光に対する前記構造体群の位相差分散σ（Ψ）は、２００未満であるようにしてもよい。
　前記基材の前記主面上における前記凸構造又は凹構造の充填率は、９０％以上であるようにしてもよい。
　前記異方形状の延伸方向における前記構造体群の配光角の半値幅をＷＬとし、前記延伸方向と直交する方向における前記構造体群の配向角の半値幅をＷＯとすると、ＷＯ／ＷＬは、１．０５以上であるようにしてもよい。
　互いに隣接する前記複数の凸構造又は凹構造の間の前記境界の幅は、１μｍ以下であるようにしてもよい。
　また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、
　光源からの光路上に搭載された光拡散板を備え、
　前記光拡散板は、
　基材と、
　前記基材の少なくとも一方の主面に設けられ、共通の方向に延伸した異方形状を有する複数の凸構造又は凹構造から構成される構造体群と、
を備え、
　前記複数の凸構造又は凹構造は、前記基材の前記主面上にランダムかつ密集して配置されており、
　互いに隣接する前記複数の凸構造又は凹構造の間の境界は、互いに異なる曲率を有する複数の曲線で構成される、画像表示装置が提供される。
　また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、
　光源の表面に搭載された光拡散板を備え、
　前記光拡散板は、
　基材と、
　前記基材の少なくとも一方の主面に設けられ、共通の方向に延伸した異方形状を有する複数の凸構造又は凹構造から構成される構造体群と、
を備え、
　前記複数の凸構造又は凹構造は、前記基材の前記主面上にランダムかつ密集して配置されており、
　互いに隣接する前記複数の凸構造又は凹構造の間の境界は、互いに異なる曲率を有する複数の曲線で構成される、照明装置が提供される。
　上記構成により、複数の凸構造又は凹構造の各々の異方形状の方向を共通とすることによって、光拡散板にて拡散された拡散光の配光角に異方性を付与することが可能である。
　以上説明したように本発明によれば、光拡散板において、拡散された光の異方形状を制御することが可能である。
本発明の一実施形態に係る光拡散板の構成を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る光拡散板が有する凸構造の境界近傍を拡大して示す説明図である。 基材の一主面に垂直な方向から凸構造を平面視した場合の凸構造の外形を模式的に示す説明図である。 第１の形状例に係る凸構造の平面形状を示す説明図である。 第１の形状例に係る凸構造の立体形状に示す斜視図である。 第１の形状例に係る凸構造の立体形状を決定する方法を示す説明図である。 第１の形状例に係る凸構造をシミュレーションによって細密かつランダムに配置した構造体群の一例を示す画像図である。 第１の形状例に係る凸構造を細密かつランダムに配置した構造体群をレーザ顕微鏡で２０倍にて観察した例を示す画像図である。 第２の形状例に係る凸構造の平面形状を示す説明図である。 第２の形状例に係る凸構造の立体形状に示す斜視図である。 第２の形状例に係る凸構造の立体形状を決定する方法を示す説明図である。 第２の形状例に係る凸構造をシミュレーションによって細密かつランダムに配置した構造体群の一例を示す画像図である。 第２の形状例に係る凸構造を細密かつランダムに配置した構造体群をレーザ顕微鏡で２０倍にて観察した例を示す画像図である。 凸構造の他の形状を説明するための説明図である。 複数の凸構造を細密かつランダムに配置した構造体群の一例を示す斜視図である。 複数の凸構造を細密かつランダムに配置する配置方法の一例を説明するフローチャートである。 生成された座標と、凸構造の各々の中心との換算距離を説明するための説明図である。 凸構造同士の重なり許容を説明するための説明図である。 凸構造同士の重なり許容を適切に制御しつつ、平坦部を無くすように凸構造を配置することを説明する説明図である。 凸構造同士の重なり許容を適切に制御しつつ、平坦部を無くすように凸構造を配置することを説明する説明図である。 本実施形態に係る光拡散板の製造方法の流れの一例を示したフローチャートである。 同実施形態に係る光拡散板の適用例の一例を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る光拡散板の適用例の一例を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る光拡散板の適用例の一例を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る光拡散板の適用例の一例を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る光拡散板の適用例の一例を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る光拡散板の適用例の一例を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る光拡散板の適用例の一例を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る光拡散板の適用例の一例を模式的に示した説明図である。 実施例１に係る光拡散板のレーザ顕微鏡画像である。 実施例１に係る光拡散板の電磁場解析による配光のシミュレーション結果である。 実施例１に係る光拡散板のレーザ配光像である。 実施例１に係る輝度配光のグラフである。 実施例２に係る光拡散板のレーザ顕微鏡画像である。 実施例２に係る光拡散板の電磁場解析による配光のシミュレーション結果である。 実施例２に係る光拡散板のレーザ配光像である。 実施例２に係る輝度配光のグラフである。 実施例３に係る光拡散板のレーザ顕微鏡画像である。 実施例３に係る光拡散板の電磁場解析による配光のシミュレーション結果である。 実施例３に係る光拡散板のレーザ配光像である。 実施例３に係る輝度配光のグラフである。 実施例４～６に係る光拡散板の生成パターンデータの画像、及び電磁場解析による配光のシミュレーション結果である。 実施例７～９に係る光拡散板の生成パターンデータの画像、及び電磁場解析による配光のシミュレーション結果である。 比較例４、及び実施例１０～１２に係る光拡散板の生成パターンデータの画像、及び電磁場解析による配光のシミュレーション結果である。 比較例１～３に係る光拡散板の生成パターンデータの画像、及び電磁場解析による配光のシミュレーション結果である。 実施例１３に係る光拡散板の生成パターンデータの画像である。 実施例１３に係る光拡散板のレーザ配光像である。 実施例１３に係る光拡散板の電磁場解析による配光のシミュレーション結果である。 実施例１４に係る光拡散板の生成パターンデータの画像である。 実施例１４に係る光拡散板のレーザ配光像である。 実施例１４に係る光拡散板の電磁場解析による配光のシミュレーション結果である。 実施例１５に係る光拡散板の生成パターンデータの画像である。 実施例１５に係る光拡散板の電磁場解析による配光のシミュレーション結果である。 実施例１５に係る光拡散板のレーザ配光像である。 実施例１５に係る輝度配光のグラフである。
　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　<１．光拡散板>
　まず、図１～図３を参照して、本発明の一実施形態に係る光拡散板について説明する。図１は、本実施形態に係る光拡散板１の構成を模式的に示した説明図である。また、図２は、本実施形態に係る光拡散板１が有する凸構造２１の境界近傍を拡大して示す説明図であり、図３は、基材１０の一主面に垂直な方向から凸構造２１を平面視した場合の凸構造２１の外形を模式的に示す説明図である。
　図１に示すように、本実施形態に係る光拡散板１は、基材１０と、構造体群２０と、を備える。本実施形態に係る光拡散板１は、構造体群２０をマイクロレンズアレイとするマイクロレンズアレイ型の光拡散板である。
　基材１０は、光拡散板１に入射する光の波長帯域において透明とみなすことが可能な材質にて形成される。例えば、基材１０は、可視光に対応する波長帯域において光透過率が７０％以上の材質にて形成されてもよい。また、基材１０は、フィルム状形状であってもよく、板状形状であってもよい。図１では、基材１０は、矩形の平面形状にて設けられるが、本実施形態に係る光拡散板１は、かかる例示に限定されない。基材１０の平面形状は、光拡散板１が実装される装置の形状に応じて、任意の形状であってもよい。
　基材１０は、例えば、ポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｎｔｈｙｌ　ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ：ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ：ＰＣ）又は環状オレフィン・コポリマー（Ｃｙｃｌｏ　Ｏｌｅｆｉｎ　Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ：ＣＯＣ）等の公知の透明樹脂で形成されてもよく、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス又は白板ガラス等の公知の光学ガラスで形成されてもよい。
　構造体群２０は、基材１０の少なくとも一方の主面に設けられる。構造体群２０は、微細な凸構造２１又は凹構造の集合体であり構造体群２０は、複数の凸構造２１又は凹構造から構成される。複数の凸構造３２又は凹構造が、基材１０の少なくとも一方の主面上に、細密に、連続してランダムに配置される。凸構造２１又は凹構造の各々は、曲面からなる表面形状を有し、マイクロレンズアレイの単レンズを構成する。本実施形態では、図１に示すように、基材１０の一方の主面（表面）に複数の凸構造２１が形成される例を説明するが、基材１０の両方の主面（表面と裏面）に複数の凸構造２１又は凹構造が形成されてもよい。また、以下では、構造体群２０を構成する複数の単レンズが複数の凸構造２１で構成される例について主に説明するが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、構造体群を構成する複数の単レンズは、複数の凹構造で構成されてもよい。
　構造体群２０では、複数の凸構造２１は、図１に模式的に示すように、密集して配置され、好ましくは、細かく密集して（即ち、細密に）配置される。換言すると、構造体群２０では、互いに隣接する凸構造２１の間の境界に平坦部が存在しないように、複数の凸構造２１は、互いに連続するように配置される。ただし、実際の製造上では、曲面を連続的に接続するために、凸構造２１の間の境界の変曲点近傍が略平坦となることがあり得る。このような場合、凸構造２１の間の境界において、略平坦となる変曲点近傍の幅（境界線の幅）は、１μｍ以下であることが好ましい。
　本実施形態に係る光拡散板１では、基材１０の上に凸構造２１を隙間なく密集して配置させることで、入射光のうち光拡散板の表面で散乱せずに透過してしまう０次透過光成分を抑制することが可能となる。これにより、光拡散板１では、光の拡散性能をより向上させることが可能となる。このとき、基材１０の上の凸構造２１の充填率は、９０％以上であることが好ましく、１００％であることがより好ましい。ここで、充填率は、基材１０の主面上において複数の凸構造２１又は凹構造が占める部分の面積の割合である。
　また、構造体群２０では、複数の凸構造２１は、図１に模式的に示すように、規則的に配置されるのではなく、ランダム（不規則に）に配置される。ここで、「ランダム」とは、光拡散板１の構造体群２０の任意の領域において、凸構造２１の配置に実質的な規則性が存在しないことを表す。ただし、微小領域において凸構造２１の配置に何らかの規則性が存在したとしても、任意の領域全体として凸構造２１の配置に規則性が存在しないものは、「不規則」に含まれるものとする。なお、本実施形態に係る光拡散板１における凸構造２１のランダムな配置方法については、後述する。
　凸構造２１又は凹構造の形状は、凸構造２１又は凹構造が単レンズ（マイクロレンズ）として機能すれば、特に限定されない。例えば、凸構造２１又は凹構造の立体形状は、球面成分のみを含む曲面で形成されてもよく、又は非球面成分を含む曲面で形成されてもよい。また、凸構造２１の又は凹構造の立体形状は、基材１０の主面に対して凸であってもよく、凹であってもよい。
　また、本実施形態に係る光拡散板１の構造体群２０では、凸構造２１は、配置のみならず、開口径及び曲率半径についても、それぞれランダムにばらつきを有していてもよい。なお、凸構造２１又は凹構造は単レンズ（マイクロレンズ）として機能するので、凸構造２１又は凹構造の開口径は、単レンズのレンズ径に相当する。凸構造２１又は凹構造の表面は曲面から構成される。各々の凸構造２１の光学開口の位相分布は、方位によって異なる。複数の凸構造２１が基材１０の主面上に互いに重なり合うようにランダムに配置され、かつ凸構造２１の各々の開口径（レンズ径）及び曲率半径がばらつきを有することで、複数の凸構造２１の外形は、互いに同一形状とならなくなる。これにより、複数の凸構造２１は、図１に模式的に示したように様々な形状を有するようになるため、対称性を有しないものが多くなる。
　具体的には、本実施形態に係る構造体群２０では、凸構造２１の各々の曲面の曲率半径又は開口径が互いに摂動されるように、複数の凸構造２１がランダムかつ密集し設けられてもよい。例えば、凸構造２１の各々の曲面の曲率半径の摂動量をΔＲとして、曲面の曲率半径の基準値をＲとすると、ΔＲ／Ｒは、３％以上８５％以下であることが好ましい。すなわち、凸構造２１の各々の曲面の曲率半径は、基準値Ｒを３％以上８５％以下で摂動させた値の範囲でばらついていてもよい。また、凸構造２１の各々の曲面の開口径の摂動量をΔＤとして、曲面の開口径の基準値をＤとすると、ΔＤ／Ｄは、３％以上８５％以下であることが好ましい。すなわち、凸構造２１の各々の曲面の開口径は、基準値Ｄを３％以上８５％以下で摂動させた値の範囲でばらついていてもよい。なお、摂動とは、所定の基準値からずれることを意味する。このように、本実施形態に係る構造体群２０においては、各々の凸構造２１の表面形状及び配置がランダムにばらついていることにより、各々の凸構造２１を構成する曲面の曲率半径及び開口径が、基準値Ｒ、Ｄから所定範囲内でランダムにずれている（摂動されている）。
　このような場合、図２に示すように、凸又は凹構造Ａの曲率半径がｒＡである一方、隣接する凸又は凹構造Ｂの曲率半径がｒＢ（≠ｒＡ）であるという状況が生じるようになる。互いに隣接する凸構造２１の曲率半径が互いに異なる場合、互いに隣接する凸構造２１の間の境界は直線のみで構成されず、少なくとも一部に曲線を含んで構成されるようになる。
　具体的には、図３に模式的に示すように、基材１０の一主面に垂直な方向から凸構造２１を平面視した場合、凸構造２１の外形（当該凸構造２１と、隣接する他の複数の凸構造２１との間の境界線）は、互いに曲率が異なる複数の曲線で構成されるようになる。凸構造２１の間の境界が互いに曲率が異なる複数の曲線で構成される場合、凸構造２１の間の境界の規則性がさらに崩れるため、光拡散板１では、拡散光の回折成分をさらに低減することができる。
　さらに、本実施形態に係る光拡散板１の構造体群２０は、構造体群２０の全体に亘って、共通の方向に異方性を有する凸構造２１を、ランダムかつ密集させて配置することで構成される。具体的には、構造体群２０は、一方向（長手方向ともいう）の長さが該一方向と直交する他方向（短手方向ともいう）の長さよりも長い平面形状を有する凸構造２１を、それぞれの凸構造２１の長手方向が同じ方向に向くようにランダムかつ細密に配置することで構成される。これによれば、本実施形態に係る光拡散板１は、投射面における拡散光の異方形状を制御することができる。具体的には、光拡散板１において、凸構造２１の長手方向の光の拡散幅を小さくし、凸構造２１の長手方向と直交する短手方向の光の拡散幅を大きくする。これにより、光拡散板１により拡散された光の異方形状を、投射面の形状に合わせて制御することができる。
　なお、ランダムかつ密集して配置される凸構造２１の平面形状の異方性が小さい場合、凸構造２１の間の重なり度合によっては、一部の凸構造２１の平面形状の異方性を有しなくなることがあり得る。このような場合であっても、一部の凸構造２１は、平面形状の異方性を維持しており、構造体群２０全体としては異方性を有しているため、光拡散板１は、投射面における拡散光の異方形状を制御することができる。
　以下では、このような異方性を有する凸構造２１について、より具体的に説明する。
　<２．凸構造>
　（２．１．凸構造の形状）
　まず、図４Ａ～図６を参照して、凸構造２１の単体での形状について説明する。凸構造２１は、所定の方向に延伸した異方性を有する立体形状を有する。例えば、凸構造２１の形状は、以下で説明する第１の形状例、又は第２の形状例のいずれかであってもよい。
　（第１の形状例）
　図４Ａ～図４Ｅを参照して、凸構造２１の第１の形状例（アナモルフィック形状）について説明する。
　図４Ａは、第１の形状例に係る凸構造２１の平面形状を示す説明図であり、図４Ｂは、第１の形状例に係る凸構造２１の立体形状を示す斜視図である。図４Ｃは、第１の形状例に係る凸構造２１の立体形状を決定する方法を示す説明図である。また、図４Ｄは、第１の形状例に係る凸構造２１をシミュレーションによって細密かつランダムに配置した構造体群２０の一例を示す画像図であり、図４Ｅは、第１の形状例に係る凸構造２１を細密かつランダムに配置した構造体群２０をレーザ顕微鏡で２０倍にて観察した例を示す画像図である。
　図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第１の形状例に係る凸構造２１は、楕円形状の平面形状を有し、楕円形状の長軸方向及び短軸方向の各々に所定の曲率半径の曲面で凸となる立体形状であってもよい。すなわち、第１の形状例に係る凸構造２１は、いわゆるアナモルフィックレンズ形状であってもよい。第１の形状例に係るアナモルフィック形状の凸構造２１は、アナモルフィック形状の曲面を含む曲面で形成される。
　具体的には、第１の形状例に係る凸構造２１の平面形状は、長軸の長さがＤｙであり、短軸の長さがＤｘである異方性を有する楕円形状である。また、第１の形状例に係る凸構造２１の立体形状は、長軸方向の曲率半径がＲｙであり、短軸方向の曲率半径がＲｘである曲面の凸形状である。したがって、第１の形状例に係る凸構造２１は、Ｙ軸方向に異方性を有する立体形状となっている。
　より具体的には、第１の形状例に係る凸構造２１の三次元形状は、以下の数式１によって決定される図４Ｃに示す楕円形状から、Ｘ軸方向の長さがＤｙとなり、Ｙ軸方向の長さがＤｘとなるように、凸構造２１の曲面形状を切り出すことにより、決定されてもよい。なお、数式１において、Ｃｘ＝１／Ｒｘであり、Ｃｙ＝１／Ｒｙである。Ｋｘ及びＫｙは、コーニック係数であり、Ａ４及びＡ６は、非球面係数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、第１の形状例に係る凸構造２１では、楕円形状の長軸の長さＤｙ、短軸の長さＤｘ、長軸方向の曲率半径Ｒｙ、及び短軸方向の曲率半径Ｒｘは、凸構造２１ごとに摂動割合δの摂動を受けてばらついている。摂動割合δは、例えば、３％以上８５％以下であってもよい。摂動割合δが３％以上である場合、凸構造２１の各々の形状が対称性を有しなくなりやすいため、光拡散板１の拡散光の回折成分をより低減することができる。一方、摂動割合δが８５％以下である場合、凸構造２１の各々の形状が過度にばらつかないため、光拡散板１の拡散光にむらを生じさせにくくすることができる。
　このような第１の形状例に係る凸構造２１をシミュレーションによって細密かつランダムに配置した構造体群２０の画像例を図４Ｄに示す。図４Ｄに示すように、第１の形状例に係る凸構造２１をシミュレーションにて配置した構造体群２０では、Ｙ軸方向に異方性を有する凸構造２１が細密かつランダムに配置されていることがわかる。また、図４Ｄに示す構造体群２０では、凸構造２１の各々は、互いに同一形状とならず、対称性を有しない形状となっていることがわかる。
　また、このような第１の形状例に係る凸構造２１を実際に細密かつランダムに配置した構造体群２０のレーザ顕微鏡画像例を図４Ｅに示す。図４Ｅに示すように、第１の形状例に係る凸構造２１を実際に配置した構造体群２０では、図４Ｄで示したシミュレーション結果と同様に、Ｙ軸方向に異方性を有する凸構造２１が細密かつランダムに配置されていることがわかる。
　（第２の形状例）
　次に、図５Ａ～図５Ｅを参照して、凸構造２１の第２の形状例（トーラス形状）について説明する。
　図５Ａは、第２の形状例に係る凸構造２１の平面形状を示す説明図であり、図５Ｂは、第２の形状例に係る凸構造２１の立体形状に示す斜視図である。図５Ｃは、第２の形状例に係る凸構造２１の立体形状を決定する方法を示す説明図である。また、図５Ｄは、第２の形状例に係る凸構造２１をシミュレーションによって細密かつランダムに配置した構造体群２０の一例を示す画像図であり、図５Ｅは、第２の形状例に係る凸構造２１を細密かつランダムに配置した構造体群２０をレーザ顕微鏡で２０倍にて観察した例を示す画像図である。
　図５Ａ～図５Ｃに示すように、第２の形状例に係る凸構造２１は、円の外側に配置された回転軸で該円を回転させることで得られるドーナツ形状の一部を、回転軸と平行な平面で略楕円形状の平面形状を有するように切断した立体形状であってもよい。すなわち、第２の形状例に係る凸構造２１は、いわゆるトーラスレンズ形状であってもよい。第２の形状例に係るトーラス形状の凸構造２１は、トーラス形状の曲面を含む曲面で形成される。
　具体的には、第２の形状例に係る凸構造２１の平面形状は、延伸方向の径がＤｙであり、延伸方向と直交する方向の径がＤｘである異方性を有する略楕円形状である。また、第２の形状例に係る凸構造２１の立体形状は、延伸方向の曲率半径がＲであり、延伸方向と直交する方向の曲率半径がｒである曲面の凸形状となっている。したがって、第２の形状例に係る凸構造２１は、Ｙ軸方向に異方性を有する立体形状となっている。
　より具体的には、第２の形状例に係る凸構造２１の三次元形状は、以下の数式２によって決定される図５Ｃに示す中身の詰まったトーラス形状から、Ｘ軸方向の長さがＤｘとなり、Ｙ軸方向の長さがＤｙとなるように、凸構造２１の曲面形状を切り出すことで決定することができる。具体的には、第２の形状例に係る凸構造２１の三次元形状は、小円半径ｒの円を大円半径Ｒの円の円周上で連続的に移動させることで生成される中身の詰まったトーラス形状の外周部分を切り出すことで決定することができる。なお、数式２において、Ｒは、大円半径であり、ｒは、小円半径である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、第２の形状例に係る凸構造２１では、延伸方向の径Ｄｙ、延伸方向と直交する方向の径Ｄｘ、延伸方向の曲率半径Ｒ（すなわち、大円半径Ｒ）、及び延伸方向と直交する方向の曲率半径ｒ（すなわち、小円半径ｒ）は、凸構造２１ごとに摂動割合δの摂動を受けてばらついている。摂動割合δは、例えば、３％以上８５％以下であってもよい。摂動割合δが３％以上である場合、凸構造２１の各々の形状が対称性を有しなくなりやすいため、光拡散板１の拡散光の回折成分を低減することができる。一方、摂動割合δが８５以下である場合、凸構造２１の各々の形状が過度にばらつかないため、光拡散板１の拡散光にむらを生じさせにくくすることができる。
　このような第２の形状例に係る凸構造２１をシミュレーションによって細密かつランダムに配置した構造体群２０の画像例を図５Ｄに示す。図５Ｄに示すように、第２の形状例に係る凸構造２１をシミュレーションにて配置した構造体群２０では、Ｙ軸方向に異方性を有する凸構造２１が細密かつランダムに配置されていることがわかる。また、図５Ｄに示す構造体群２０では、凸構造２１の各々は、互いに同一形状とならず、対称性を有しない形状となっていることがわかる。
　また、このような第２の形状例に係る凸構造２１を実際に細密かつランダムに配置した構造体群２０のレーザ顕微鏡画像例を図５Ｅに示す。図５Ｅに示すように、第２の形状例に係る凸構造２１を実際に配置した構造体群２０では、図５Ｄで示したシミュレーション結果と同様に、Ｙ軸方向に異方性を有する凸構造２１が細密かつランダムに配置されていることがわかる。
　（その他の形状例）
　なお、本実施形態に係る凸構造２１の形状は、一方向に延伸した異方性を有する立体形状であれば、上述した第１の形状例及び第２の形状例に限定されない。例えば、本実施形態に係る凸構造２１の形状は、図６に示すような楕円球体を所定の平面で切断した形状であってもよい。図６は、凸構造２１の他の形状を説明するための説明図である。
　具体的には、図６に示すように、本実施形態に係る凸構造２１の立体形状は、球体を一軸方向に延伸した楕円球体を、該一軸方向に平行な平面で切断した立体形状であってもよい。このような場合であっても、本実施形態に係る凸構造２１は、一方向に延伸した異方性を有する立体形状となるため、光拡散板１にて拡散された光の、投射面における異方形状を制御することができる。
　（２．２．凸構造の配置）
　次に、図７～図１２を参照して、複数の凸構造２１の配置例について説明する。
　まず、図７～図９を参照して、構造体群２０を構成するための複数の凸構造２１の配置例について説明する。図７は、複数の凸構造２１を細密かつランダムに配置した構造体群２０の一例を示す斜視図である。図８は、複数の凸構造２１を最密かつランダムに配置する配置方法の一例を説明するフローチャートであり、図９は、生成された座標と、凸構造２１の各々の中心との換算距離を説明するための説明図である。
　本実施形態に係る凸構造２１は、平面形状が楕円形状であり、基材１０の一主面に対して垂直な方向に凸である基本形状を有する。かかる基本形状を有する複数の凸構造２１を基材１０上に細密かつランダムに重ね合わせて配置することで、図７に示すような形状を有する構造体群２０を形成することができる。具体的には、基本形状（曲率半径及び開口径を摂動させる前の形状）の凸構造２１を図８に示すフローチャートにしたがって配置することで、凸構造２１を細密かつランダムに配置することができる。
　図８に示すように、まず、凸構造２１の基本形状を決定するために必要なパラメータを設定する（Ｓ１００）。続いて、設定したパラメータに基づいて、凸構造２１の基本形状を決定する（Ｓ１１０）。具体的には、凸構造２１の基本形状として、平面形状が楕円形状であり、曲面で凸となる三次元形状を決定する。次に、凸構造２１の基本形状を配置するＸ座標及びＹ座標を乱数で決定する（Ｓ１２０）。
　続いて、乱数で決定されたＸ座標及びＹ座標と、既にＳ１５０にて記憶された凸構造２１の基本形状のＸ座標及びＹ座標との換算距離を算出し、算出した換算距離の最小値を取得する（Ｓ１３０）。具体的には、図９に示すように、Ｓ１２０で決定されたＸ座標及びＹ座標と、後述するＳ１５０で既に記憶された凸構造２１の各々の中心との換算距離を算出し、算出した換算距離の最小値を取得する。
　ここで、換算距離とは、凸構造２１の平面形状である楕円形状を長軸方向に圧縮して真円に換算した際の距離である。例えば、凸構造２１の平面形状である楕円形状の長軸方向の長さをＡ、短軸方向の長さをＢ、距離を算出する２つの凸構造２１の中心座標を（ｘ１、ｙ１）及び（ｘ２、ｙ２）とすると、換算距離Ｌは、以下の数式３にて算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　次に、取得した換算距離の最小値が設定値未満であるかを判断する（Ｓ１４０）。ここで、取得した換算距離の最小値が設定値以上である場合（Ｓ１４０／Ｎｏ）、Ｓ１２０で決定したＸ座標及びＹ座標を記憶し（Ｓ１５０）、Ｓ１２０に戻って、再度、凸構造２１の基本形状を配置するＸ座標及びＹ座標を乱数で決定する。記憶されたＸ座標及びＹ座標は、以降、Ｓ１３０にて乱数で決定されたＸ座標及びＹ座標との換算距離を算出するために用いられる。すなわち、Ｓ１５０では、既に配置された凸構造２１との距離が設定値以上離れている凸構造２１の中心座標のみが記憶されることになる。なお、設定値は、例えば、凸構造２１の楕円形状の短軸方向の直径を１００％とした場合の１０％等としてもよい。
　取得した換算距離の最小値が設定値未満である場合（Ｓ１４０／Ｙｅｓ）、取得した換算距離の最小値が設定値未満となったことが連続して設定回数続いたか否かを判断する。取得した換算距離の最小値が設定値未満となったことが設定回数続いていない場合（Ｓ１６０／Ｎｏ）、Ｓ１２０に戻って、再度、凸構造２１の基本形状を配置するＸ座標及びＹ座標を乱数で決定する（Ｓ１２０）。
　一方、取得した換算距離の最小値が設定値未満となったことが設定回数続いた場合（Ｓ１６０／Ｙｅｓ）、凸構造２１が密集して配置されたと判断する。すなわち、取得した換算距離の最小値が設定値未満となったことが設定回数続いた場合、凸構造２１を他の凸構造２１と設定値以上離して設置することができなくなり、凸構造２１を十分に密集させて配置することができたと判断する。その後、記憶された座標ごとに凸構造２１の基本形状を形成することで、凸構造２１がランダムかつ密集して配置された構造体群２０の三次元形状を形成することができる。また、凸構造２１の各々は、基本形状からそれぞれ曲率半径及び開口径が摂動されることで、より形状の対称性が低くなるように形成されてもよい。
　図８及び図９を参照して説明した凸構造２１の配置方法は、凸構造２１が既に配置された領域を避けるように、凸構造２１を配置する方法である。この配置方法によれば、凸構造２１が、ランダムかつ、より細密に配置された構造体群２０を形成することができる。ただし、本実施形態に係る凸構造２１の配置方法は、上述した方法に限定されず、他の方法を用いることも可能である。
　上述した凸構造２１の配置方法によれば、凸構造２１の各々の重なり許容を０％よりも大きくしつつ、凸構造２１の各々の重なり許容が過度に大きくなりすぎないように制御して凸構造２１を配置することが可能である。
　かかる点について、図１０～図１２を参照して説明する。図１０は、凸構造２１同士の重なり許容を説明するための説明図である。図１１及び図１２は、凸構造２１同士の重なり許容を適切に制御しつつ、平坦部を無くすように凸構造２１を配置することを説明する説明図である。
　まず、図１０を参照して、凸構造２１同士の重なり許容について説明する。重なり許容とは、凸構造２１同士の重なり比率を表す指標である。重なり許容は、凸構造２１の楕円形状を長軸方向に圧縮し、凸構造２１を真円形状に換算した際の中心間距離から算出することができる。
　具体的には、図１０に示すように、まず、凸構造２１の楕円形状の長軸方向の径をａ、短軸方向の径をｂとし、凸構造２１の各々の楕円形状の中心の座標差をｄｘ、ｄｙとする。このとき、以下の数式４にて、凸構造２１の楕円形状を長軸方向に圧縮した際の楕円形状の中心間距離ｄを算出することができる。さらに、以下の数式５にて、中心間距離ｄを用いて、凸構造２１同士の重なり許容Ｏｖを算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　凸構造２１同士の重なり許容Ｏｖは、凸構造２１同士が完全に重なる場合が１（百分率では１００％）となり、凸構造２１同士が接する場合が０（百分率では０％）となり、凸構造２１同士が離れる場合が<０（すなわち、負値）となる指標である。上述した凸構造２１の配置方法によれば、凸構造２１の各々の重なり許容を０％超１００％未満、好ましくは２５％超７５％未満に制御することができる。
　例えば、図１１に示すように、複数の実数円が互いに重なり合うように凸構造２１が配置された場合、上述した凸構造２１の配置方法によれば、凸構造２１の間の平坦部を無くすために、破線円のように凸構造２１を配置することができる。
　また、図１２に示すように、２つの実線円が接するように凸構造２１が配置された場合、上述した凸構造２１の配置方法によれば、凸構造２１の間の平坦部を無くすために、破線円のように凸構造２１を配置することができる。このような場合、凸構造２１の重なり許容は、０．５（百分率では５０％）となる。
　以上のように、本実施形態に係る光拡散板１は、基材１０の主面上に展開された微細凹凸構造の集合体である構造体群２０（マイクロレンズアレイ）が設けられている。構造体群２０の最小単位は、微細な凸構造２１（又は凹構造）であり、凸構造２１の各々は単レンズ（マイクロレンズ）として機能する。各々の凸構造２１の光学開口の位相分布は、方位によって異なる。個々の凸構造２１の表面形状は、曲面のみから構成され、その平面形状は略楕円状である。切断面の方向によって凸構造２１の垂直断面形状が異なる。図３に示したように、各々の凸構造２１の外形線（１つの凸構造２１と、当該１つの凸構造２１と隣接する他の複数の凸構造２１との間の境界線）は、相異なる曲率半径を有する少なくとも２つの曲線から構成される。かかる構造を有する複数の凸構造２１を、基材１０の主面上に、隙間なく細密に連続してランダムに配置することで、光学構造体としての構造体群２０が構成される。かかる構成の構造体群２０は、表面構造に依存するマクロ光量変動や、回折光による光量変化が小さく、均質性の高い多様な配光制御性を有する。構造体群２０は、媒体の片面、両面、曲面上に展開されて、光学機能を提供する。
　<３．光拡散板の製造方法>
　続いて、図１３を参照して、本実施形態に係る光拡散板１の製造方法の一例について、簡単に説明する。図１３は、本実施形態に係る光拡散板の製造方法の流れの一例を示したフローチャートである。
　図１３に示すように、まず、基材の洗浄が実行される（Ｓ２００）。基材は、例えば、ガラスロールのようなロール形状であってもよく、ガラスウェハ又はシリコンウェハのように平板形状であってもよい。
　次に、洗浄後の基材の一方の主面に対して、レジスト層が形成される（Ｓ２１０）。例えば、金属酸化物を用いたレジストにより、レジスト層を形成することができる。具体的には、ロール形状の基材に対しては、レジストをスプレイ塗布又はディッピング処理することにより、レジスト層を形成することができる。一方、平板形状の基材に対しては、レジストを各種コーティング処理することにより、レジスト層を形成することができる。
　続いて、レジスト層が形成された基材に対して、構造体群２０の形状に対応したパターンの露光処理が実行される（Ｓ２２０）。露光処理は、例えば、グレースケールマスクを用いた露光、複数のグレースケールマスクの重ね合わせによる多重露光、グレイマスク露光、又はレーザ描画などの公知の露光方法を適宜適用することで実行することができる。
　その後、露光後の基材を現像する（Ｓ２３０）。これにより、レジスト層にパターンが形成される。現像は、レジスト層の材質に応じて、適切な現像液を用いることで実行することができる。例えば、レジスト層が金属酸化物を用いたレジストで形成されている場合、無機又は有機アルカリ溶液を用いることで、レジスト層を現像することができる。
　次に、現像によりパターンが形成されたレジスト層を用いて、表面に構造体群２０の形状が形成されたマスタ原盤を製造する（Ｓ２４０）。具体的には、パターンが形成されたレジスト層をマスクとしてガラスエッチングを行うことで、ガラスマスタを製造することができる。または、パターンが形成されたレジスト層にＮｉスパッタ又はニッケルめっき（ＮＥＤ処理）を行い、パターンが転写されたニッケル層を形成した後、基材を剥離することで、メタルマスタを製造することができる。
　続いて、マスタ原盤を用いて、樹脂フィルム等にパターンを転写することで、表面に構造体群２０の反転形状が形成されたソフトモールドを製造することができる（Ｓ２５０）。
　さらに、ソフトモールドを用いて、ガラス基板又はフィルム基材にインプリント処理を実行することで、本実施形態に係る光拡散板１を製造することができる（Ｓ２６０）。
　なお、図１３に示した製造方法は、あくまでも一例であって、本実施形態に係る光拡散板１の製造方法が上述した例に限定されるものではない。
　<４．光拡散板の適用例>
　次に、図１４Ａ～図１４Ｈを参照して、本実施形態に係る光拡散板１の適用例について、簡単に説明する。図１４Ａ～図１４Ｈは、本実施形態に係る光拡散板１の適用例の一例を模式的に示した説明図である。
　以上説明したような本実施形態に係る光拡散板１は、機能を実現するために光を拡散させる必要がある装置に対して、適宜実装することが可能である。このような装置としては、例えば、各種ディスプレイを含む表示装置、プロジェクタ等の投影装置、又は照明装置を例示することができる。
　図１４Ａ～図１４Ｃに示すように、本実施形態に係る光拡散板１は、例えば、液晶表示装置において、バックライトの光を拡散させるために用いることができる。
　具体的には、図１４Ａに示すように、光拡散板１は、透過型液晶表示装置において、液晶パネル１２０と、反射板１１０の上に設けられたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）バックライト１３０との間に設けられてもよい。また、図１４Ｂに示すように、光拡散板１は、透過型液晶表示装置において、液晶パネル１２０と、反射板１１０の上に設けられたＬＥＤバックライト１３０との間に、レンズと一体化された光拡散板一体化レンズ１０１として設けられてもよい。さらに、図１４Ｃに示すように、光拡散板１は、反射型液晶表示装置において、液晶パネル１２０と、反射板１１０との間に設けられてもよい。
　図１４Ｄに示すように、本実施形態に係る光拡散板１は、例えば、照射された光の波形を整形する光整形用途に用いることができる。
　図１４Ｅ及び図１４Ｆに示すように、本実施形態に係る光拡散板１は、例えば、照明装置において、光源からの光を拡散させるために用いることができる。
　具体的には、図１４Ｅに示すように、凹形状の反射面１４１の内部に光源１４２が設けられた照明装置において、光拡散板１は、光の出射面に設けられてもよい。また、図１４Ｆに示すように、負極１４３、有機発光層１４４、正極１４５及びガラス基板１４６を順に積層させた有機ＥＬ照明装置において、光拡散板１は、ガラス基板１４６の上面の光拡散面に設けられてもよい。
　図１４Ｇ及び図１４Ｈに示すように、本実施形態に係る光拡散板１は、例えば、プロジェクタ等の投影装置において、光を拡散させるために用いることができる。
　具体的には、図１４Ｇに示すように、投射面１５１を透過した画像がユーザ１７０に提示される透過型の投影装置において、光拡散板１は、プロジェクタ１６０からの光が投射される投射面１５１（例えば、透過スクリーン又はフレネルレンズ）に適用されることができる。また、図１４Ｈに示すように、光拡散板１は、反射スクリーン１５３にて反射され、ウィンドウシールドに投射された画像がユーザ１７０に提示される反射型の投影装置において、光拡散板１は、プロジェクタ１６０からの光を反射する反射スクリーン１５３に適用されることができる。
　なお、本実施形態に係る光拡散板１が適用される装置は、上記の例に限定されるものではない。本実施形態に係る光拡散板１は、光の拡散を利用する装置であれば、いずれの公知の装置に対しても適用することが可能である。
　続いて、実施例及び比較例を示しながら、本実施形態に係る光拡散板について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、あくまでも本発明に係る光拡散板の一例にすぎず、本実施形態に係る拡散板が下記の例に限定されるものではない。
　構造体群の形状を変更しつつ、以下で説明する方法を用いて、実施例及び比較例に係る光拡散板を製造した。
　具体的には、まず、ガラス又はシリコンの基材を洗浄した後、基材の一主面に光反応レジストを２μｍ～１５μｍのレジスト厚で塗布した。なお、基材とレジストとの密着性を高めるために、カップリング剤を使用してもよい。光反応レジストとしては、例えば、ＰＭＥＲ－ＬＡ９００（東京応化工業社製）、又はＡＺ（登録商標）４６２０（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製）などのポジ型光反応レジストを用いることができる。また、光反応レジストとして、ネガ型光反応レジストを用いることも可能である。
　次に、波長４０５ｎｍのレーザを用いたレーザ描画装置にて、基材上のレジストにパターンを描画することで、露光を行った。または、ｇ線を用いたステッパ露光装置にて、基材上のレジストにマスク露光を行うことで露光を行ってもよい。
　続いて、レジストを現像することで、レジストにパターンを形成した。現像液としては、例えば、ＮＭＤ－Ｗ（東京応化工業社製）、又はＰＭＥＲ　Ｐ７Ｇ（東京応化工業社製）などの水酸化テトラメチルアンモニウム（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ　ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ：ＴＭＡＨ）溶液を用いることができる。
　次に、パターンが形成されたレジストを用いて、マスタ原盤を製造した。具体的には、Ａｒガス又はＣＦ４ガスを用いたガラスエッチングによって、レジストのパターンを基材に形成することで、マスタ原盤を製造することができる。または、膜厚５０ｎｍ程度のＮｉスパッタ、又は膜厚１００μｍ～２００μｍのニッケルめっき（例えば、スルファミン酸Ｎｉ浴）等によって、レジストのパターンが転写されたニッケル層を形成することで、マスタ原盤を製造することができる。
　続いて、マスタ原盤のパターンを樹脂等にインプリント転写することで、光拡散板を製造した。具体的には、ＰＥＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ　Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）又はＰＣ（ＰｏｌｙＣａｒｂｏｎａｔｅ）の基材にアクリル系光硬化樹脂を塗布し、塗布したアクリル系光硬化樹脂にマスタ原盤のパターンを転写し、ＵＶ硬化させることで、光拡散板を製造した。
　製造した実施例及び比較例に係る光拡散板の構造体群の形状を以下の表１に示す。なお、実施例に係る光拡散板の構造体群は、Ｙ軸方向に異方性を有するものとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　また、製造した光拡散板の構造体群の形状をレーザ顕微鏡にて観察した。さらに、製造した光拡散板の配光パターンは、Ｖｉｒｔｕａｌ－Ｌａｂ（ＬｉｇｈｔＴｒａｎｓ社製）にてシミュレーションし、製造した光拡散板の配光特性は、配光特性測定器Ｍｉｎｉ－Ｄｉｆｆ（Ｌｉｇｈｔ　Ｔｅｃ社製）にて測定した。
　製造した実施例及び比較例に係る光拡散板の構造体群の最大高低差ΔＺ、最小波長０．５μｍ（λｍｉｎ．）における光学位相差成分Ψ、及び最大波長２μｍ（λｍａｘ．）における光学位相差成分Ψ、並びにそれらの分散σ（Ｚ）、σ（Ψ）を測定した結果を以下の表２に示す。
　また、表２では、実施例及び比較例に係る光拡散板にて拡散された光の異方性を示す指標であるＡＬＣＲ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｒａｔｅ）を示す。ＡＬＣＲは、光拡散板のＸ軸方向（凸又は凹構造の延伸方向と直交する方向）の配光角の半値幅ＷＯを、Ｙ軸方向（凸又は凹構造の延伸方向）の配光角の半値幅ＷＬで除算した値である（ＡＬＣＲ＝ＷＯ／ＷＬ）。ＡＬＣＲが大きい程、光拡散板の配光の異方性が高いことを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　表１及び表２に示すように、実施例１～１５に係る光拡散板では、いずれもＡＬＣＲが１より大きくなっており、拡散光の異方性が制御されていることがわかる。一方、比較例１～３に係る光拡散板では、拡散光は等方的であり、かつ六方最密構造に起因して拡散光に回折成分が視認可能な程度に含まれていることがわかる。
　また、実施例１～１５に係る光拡散板では、０．３５μｍの最小波長の光に対する光学位相差成分Ψ、及び２μｍの最大波長の光に対する光学位相差成分Ψの大きさが小さくなっており、かつ０．３５μｍの最小波長の光に対する位相差分散σ（Ψ）、及び２μｍの最大波長の光に対する位相差分散σ（Ψ）の大きさも小さくなっている。したがって、実施例１～１５に係る光拡散板では、拡散された配光の均質性が高く、拡散された配光に含まれる回折光成分が極めて小さいことがわかる。本実施形態に係る光拡散板では、０．３５μｍの最小波長の光及び２μｍの最大波長の光に対する光学位相差成分Ψは、１５０未満であることが好ましい。また、本実施形態に係る光拡散板では、０．３５μｍの最小波長の光及び２μｍの最大波長の光に対する位相差分散σ（Ψ）は、２００未満であることが好ましい。なお、光学位相差成分Ψ及び位相差分散σ（Ψ）は、特に下限を定めないが、光拡散板の構成上、０よりは大きくなる。
　ここで、実施例１に係る光拡散板のレーザ顕微鏡画像（倍率５０倍）、電磁場解析による配光のシミュレーション結果、レーザ配光像、及び輝度配光のグラフを図１５Ａ、図１５Ｂ、図１５Ｃ及び図１５Ｄにそれぞれ示す。
　図１５Ａに示すように、実施例１に係る光拡散板では、異方性を有するアナモルフィックレンズ形状の凸構造が細密かつランダムに配置されていることがわかる。また、図１５Ｂ～図１５Ｄに示すように、実施例１に係る光拡散板では、拡散された光の均質性が高く、かつ配光角が異方性を有するように制御されていることがわかる。なお、ＡＬＣＲは、図１５Ｄに示したグラフのＸ方向及びＹ方向のピークの半値幅の比を取ったものである。
　実施例２に係る光拡散板のレーザ顕微鏡画像（倍率５０倍）、電磁場解析による配光のシミュレーション結果、レーザ配光像、及び輝度配光のグラフを図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃ及び図１６Ｄにそれぞれ示す。
　図１６Ａに示すように、実施例２に係る光拡散板では、異方性を有するトーラスレンズ形状の凸構造が細密かつランダムに配置されていることがわかる。また、図１６Ｂ～図１６Ｄに示すように、実施例２に係る光拡散板では、拡散された光の均質性が高く、かつ配光角が異方性を有するように制御されていることがわかる。
　実施例３に係る光拡散板のレーザ顕微鏡画像（倍率５０倍）、電磁場解析による配光のシミュレーション結果、レーザ配光像、及び輝度配光のグラフを図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃ及び図１７Ｄにそれぞれ示す。
　図１７Ａに示すように、実施例３に係る光拡散板では、異方性を有するトーラスレンズ形状の凸構造が細密かつランダムに配置されていることがわかる。また、図１７Ｂ～図１７Ｄに示すように、実施例３に係る光拡散板では、拡散された光の均質性が高く、かつ配光角が異方性を有するように制御されていることがわかる。
　実施例４～６に係る光拡散板の生成パターンデータの画像（ＢＭＰ）、及び電磁場解析による配光のシミュレーション結果を図１８に示す。図１８では、上段が光拡散板の生成パターンデータの画像（ＢＭＰ）であり、下段が電磁場解析による配光のシミュレーション結果である。
　図１８に示すように、実施例４～６に係る光拡散板では、摂動率の増加に伴って、拡散光の均質性がより高くなることがわかる。特に、摂動率が３％以上の場合（実施例５及び６）では、拡散光の均質性が極めて高くなり、拡散光に回折パターンが視認されなくなることがわかる。
　実施例７～９に係る光拡散板の生成パターンデータの画像（ＢＭＰ）、及び電磁場解析による配光のシミュレーション結果を図１９に示す。図１９では、上段が光拡散板の生成パターンデータの画像（ＢＭＰ）であり、下段が電磁場解析による配光のシミュレーション結果である。
　図１９に示すように、実施例７～９に係る光拡散板では、摂動率が過度に増加することで、拡散光にむらが生じてしまうことがわかる。特に、摂動率が８５％以上の場合（実施例９）では、拡散光のむらが視認可能な程度に大きくなることがわかる。
　比較例４、及び実施例１０～１２に係る光拡散板の生成パターンデータの画像（ＢＭＰ）、及び電磁場解析による配光のシミュレーション結果を図２０に示す。図２０では、上段が光拡散板の生成パターンデータの画像（ＢＭＰ）であり、下段が電磁場解析による配光のシミュレーション結果である。
　図２０に示すように、比較例４に係る光拡散板では、凸構造が異方性を有しない等方的な形状であるため、拡散光も等方的な形状であることがわかる。一方、実施例１０～１２に係る光拡散板では、凸構造が異方性を有する形状であるため、ＡＬＣＲが１．０５以上となり、異方性を有する拡散光となっていることがわかる。また、凸構造の異方性が大きくなるほど、拡散光の異方性も高くなることがわかる。
　比較例１～３に係る光拡散板の生成パターンデータの画像（ＢＭＰ）、及び電磁場解析による配光のシミュレーション結果を図２１に示す。図２１では、上段が光拡散板の生成パターンデータの画像（ＢＭＰ）であり、下段が電磁場解析による配光のシミュレーション結果である。
　図２１に示すように、比較例１～３に係る光拡散板では、凸構造が等方的な形状であるため、拡散光も等方的であることがわかる。また、比較例１～３に係る光拡散板では、凸構造の六方最密配置に起因して、拡散光に回折成分が視認可能な程度に含まれていることがわかる。
　実施例１３に係る光拡散板の生成パターンデータの画像（ＢＭＰ）、レーザ配光像、及び電磁場解析による配光のシミュレーション結果を図２２Ａ、図２２Ｂ及び図２２Ｃにそれぞれ示す。
　図２２Ａに示すように、実施例１３に係る光拡散板では、極めて高い異方性を有する凸構造が細密かつランダムに配置されていることがわかる。また、図２２Ｂ及び図２２Ｃに示すように、実施例１３に係る光拡散板では、凸構造がこのような極めて高い異方性を有する場合でも、拡散光の異方性を制御することができることがわかる。
　実施例１４に係る光拡散板の生成パターンデータの画像（ＢＭＰ）、レーザ配光像、及び電磁場解析による配光のシミュレーション結果を図２３Ａ、図２３Ｂ及び図２３Ｃにそれぞれ示す。
　図２３Ａに示すように、実施例１４に係る光拡散板では、極めて高い異方性を有する凸構造が細密かつランダムに配置されていることがわかる。また、図２３Ｂ及び図２３Ｃに示すように、実施例１４に係る光拡散板では、凸構造がこのような極めて高い異方性を有する場合でも、拡散光の異方性を制御することができることがわかる。
　実施例１５に係る光拡散板の生成パターンデータの画像（ＢＭＰ）、電磁場解析による配光のシミュレーション結果、レーザ配光像、及び輝度配光のグラフを図２４Ａ、図２４Ｂ、図２４Ｃ及び図２４Ｄにそれぞれ示す。
　図２４Ａに示すように、実施例１５に係る光拡散板では、極めて高い異方性を有する凸構造が細密かつランダムに配置されていることがわかる。また、図２４Ｂ～図２４Ｄに示すように、実施例１５に係る光拡散板では、凸構造がこのような極めて高い異方性を有する場合でも、拡散光の異方性を制御することができることがわかる。すなわち、実施例１３～１５に係る光拡散板によれば、凸構造がアナモルフィックレンズ形状又はトーラスレンズ形状のいずれであっても、極めて高い異方性を有するように拡散光を配光することができることがわかる。
　実施例１３～１５に係る光拡散板からわかるように、本実施形態に係る光拡散板のＡＬＣＲの上限は特に限定されない。ただし、製造上の難易度等の観点から、本実施形態に係る光拡散板のＡＬＣＲの上限は、例えば、５００としてもよい。
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
　１　　　光拡散板
　１０　　基材
　２０　　構造体群
　２１　　凸構造

Claims (13)

  1. 　基材と、
    　前記基材の少なくとも一方の主面に設けられ、共通の方向に延伸した異方形状を有する複数の凸構造又は凹構造から構成される構造体群と、
    を備え、
    　前記複数の凸構造又は凹構造は、前記基材の前記主面上にランダムかつ密集して配置されており、
    　互いに隣接する前記複数の凸構造又は凹構造の間の境界は、互いに異なる曲率を有する複数の曲線で構成される、光拡散板。
  2. 　前記凸構造又は凹構造の表面は、曲面から構成される、請求項１に記載の光拡散板。
  3. 　前記凸構造又は凹構造の表面形状は、アナモルフィック形状又はトーラス形状である、請求項１又は２に記載の光拡散板。
  4. 　前記複数の凸構造又は凹構造の各々の曲面の曲率半径又は開口径が互いに摂動されるように、前記複数の凸構造又は凹構造が配置される、請求項１～３のいずれか一項に記載の光拡散板。
  5. 　前記複数の凸構造又は凹構造の各々の前記曲面の曲率半径の摂動量をΔＲとし、前記曲面の曲率半径の基準値をＲとすると、ΔＲ／Ｒは、３％以上８５％以下である、請求項４に記載の光拡散板。
  6. 　前記複数の凸構造又は凹構造の各々の前記開口径の摂動量をΔＤとし、前記開口径の基準値をＤとすると、ΔＤ／Ｄは、３％以上８５％以下である、請求項４又は５に記載の光拡散板。
  7. 　０．３５μｍ以上２μｍ以下の波長の光に対する前記構造体群の光学位相差成分Ψは、１５０未満である、請求項１～６のいずれか一項に記載の光拡散板。
  8. 　０．３５μｍ以上２μｍ以下の波長の光に対する前記構造体群の位相差分散σ（Ψ）は、２００未満である、請求項１～７のいずれか一項に記載の光拡散板。
  9. 　前記基材の前記主面上における前記凸構造又は凹構造の充填率は、９０％以上である、請求項１～８のいずれか一項に記載の光拡散板。
  10. 　前記異方形状の延伸方向における前記構造体群の配光角の半値幅をＷＬとし、前記延伸方向と直交する方向における前記構造体群の配向角の半値幅をＷＯとすると、ＷＯ／ＷＬは、１．０５以上である、請求項１～９のいずれか一項に記載の光拡散板。
  11. 　互いに隣接する前記複数の凸構造又は凹構造の間の前記境界の幅は、１μｍ以下である、請求項１～１０のいずれか一項に記載の光拡散板。
  12. 　光源からの光路上に搭載された光拡散板を備え、
    　前記光拡散板は、
    　基材と、
    　前記基材の少なくとも一方の主面に設けられ、共通の方向に延伸した異方形状を有する複数の凸構造又は凹構造から構成される構造体群と、
    を備え、
    　前記複数の凸構造又は凹構造は、前記基材の前記主面上にランダムかつ密集して配置されており、
    　互いに隣接する前記複数の凸構造又は凹構造の間の境界は、互いに異なる曲率を有する複数の曲線で構成される、画像表示装置。
  13. 　光源の表面に搭載された光拡散板を備え、
    　前記光拡散板は、
    　基材と、
    　前記基材の少なくとも一方の主面に設けられ、共通の方向に延伸した異方形状を有する複数の凸構造又は凹構造から構成される構造体群と、
    を備え、
    　前記複数の凸構造又は凹構造は、前記基材の前記主面上にランダムかつ密集して配置されており、
    　互いに隣接する前記複数の凸構造又は凹構造の間の境界は、互いに異なる曲率を有する複数の曲線で構成される、照明装置。
PCT/JP2019/036660 2018-09-21 2019-09-19 光拡散板、画像表示装置及び照明装置 Ceased WO2020059770A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19862579.0A EP3839584A4 (en) 2018-09-21 2019-09-19 LIGHT DIFFUSING PLATE, IMAGE DISPLAY DEVICE AND LIGHTING DEVICE
US17/273,076 US11726237B2 (en) 2018-09-21 2019-09-19 Light diffuser plate, image display device, and lighting device
CN201980050820.2A CN112534313B (zh) 2018-09-21 2019-09-19 光扩散板、图像显示装置及照明装置

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018177698 2018-09-21
JP2018-177698 2018-09-21
JP2019168090A JP7493317B2 (ja) 2018-09-21 2019-09-17 光拡散板、画像表示装置及び照明装置
JP2019-168090 2019-09-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020059770A1 true WO2020059770A1 (ja) 2020-03-26

Family

ID=69887765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/036660 Ceased WO2020059770A1 (ja) 2018-09-21 2019-09-19 光拡散板、画像表示装置及び照明装置

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3839584A4 (ja)
WO (1) WO2020059770A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006072370A (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Lg Electron Inc マイクロレンズアレイ型のプロジェクションスクリーン
JP2007173035A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Shimada Precision Kk 微小レンズアレイを具備する導光板、光照射装置及び液晶表示装置
JP2013097876A (ja) 2011-10-28 2013-05-20 Asahi Kasei Corp 光拡散部材、導光板、及び面光源装置
JP2015169804A (ja) * 2014-03-07 2015-09-28 株式会社リコー レンズアレイ、画像表示装置、及び移動体
WO2017057744A1 (ja) * 2015-10-02 2017-04-06 デクセリアルズ株式会社 拡散板、表示装置、投影装置及び照明装置
WO2018123466A1 (ja) * 2016-12-28 2018-07-05 デクセリアルズ株式会社 光学体、拡散板、表示装置、投影装置及び照明装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1305656A4 (en) * 2000-07-31 2006-03-08 Rochester Photonics Corp STRUCTURED UMBRELLAS FOR REGULATED DIFFUSION OF LIGHT
WO2016052359A1 (ja) * 2014-09-30 2016-04-07 旭硝子株式会社 画像光投影用スクリーンおよび表示システム
CN114325900A (zh) * 2015-10-29 2022-04-12 迪睿合株式会社 扩散板、扩散板的设计方法、扩散板的制造方法、显示装置、投影装置和照明装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006072370A (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Lg Electron Inc マイクロレンズアレイ型のプロジェクションスクリーン
JP2007173035A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Shimada Precision Kk 微小レンズアレイを具備する導光板、光照射装置及び液晶表示装置
JP2013097876A (ja) 2011-10-28 2013-05-20 Asahi Kasei Corp 光拡散部材、導光板、及び面光源装置
JP2015169804A (ja) * 2014-03-07 2015-09-28 株式会社リコー レンズアレイ、画像表示装置、及び移動体
WO2017057744A1 (ja) * 2015-10-02 2017-04-06 デクセリアルズ株式会社 拡散板、表示装置、投影装置及び照明装置
WO2018123466A1 (ja) * 2016-12-28 2018-07-05 デクセリアルズ株式会社 光学体、拡散板、表示装置、投影装置及び照明装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3839584A4

Also Published As

Publication number Publication date
EP3839584A4 (en) 2022-05-18
EP3839584A1 (en) 2021-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7705235B2 (ja) 拡散板、表示装置、投影装置及び照明装置
US11592156B2 (en) Diffuser plate, designing method of diffuser plate, manufacturing method of diffuser plate, display device, projection device, and lighting device
CN108139512B (zh) 扩散板、显示装置、投影装置和照明装置
JP7493317B2 (ja) 光拡散板、画像表示装置及び照明装置
KR102501349B1 (ko) 반사형 확산판, 표시 장치, 투영 장치 및 조명 장치
CN108351437B (zh) 扩散板、扩散板的设计方法、扩散板的制造方法、显示装置、投影装置和照明装置
JP2005234538A (ja) ディスプレイ用光学フィルム
WO1998054606A1 (en) Lightguide
JP2015069834A (ja) 導光板、及び面光源装置
WO2023042798A1 (ja) 拡散板、表示装置、投影装置および照明装置
WO2020059770A1 (ja) 光拡散板、画像表示装置及び照明装置
JP2023152876A (ja) 拡散板および装置
WO2021079923A1 (ja) 拡散板、表示装置、投影装置及び照明装置
CN101819294B (zh) 一种光学元件与其制造方法及一背光模块
TW202407398A (zh) 擴散板、顯示裝置、投影裝置及照明裝置
JP2025021559A (ja) 拡散板
WO2023190682A1 (ja) 拡散板および装置
US20240231145A9 (en) Optical film, display module, and display screen
JP2025159641A (ja) 拡散板
KR100328106B1 (ko) 도광체
JP2025044531A (ja) 面発光デバイス、および、表示装置
TW202244545A (zh) 擴散板、顯示裝置、投影裝置、照明裝置及遙測用光源

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19862579

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019862579

Country of ref document: EP

Effective date: 20210318