CN110114698A - 反射型扩散板、显示装置、投影装置及照明装置 - Google Patents

反射型扩散板、显示装置、投影装置及照明装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种反射型扩散板，能实现更加均匀的扩散角度分布特性。该反射型扩散板是由位于透明基材表面的单透镜组构成的微透镜阵列型的扩散板，构成所述单透镜组的各单透镜所具有的开口直径及曲率半径作为所述单透镜组整体而存在偏差，并且，各个所述单透镜的顶点位置不规则配置，垂直入射至所述单透镜组的光的反射光的亮度分布在规定的扩散角度范围内大致均匀；从与所述透明基材的表面法线方向所成的角为20度或40度的方向入射至所述单透镜组的光的至少任意一者，在将所述表面法线方向的反射亮度值设为A、将反射扩散分量的峰值反射亮度值设为B时，满足0.3≤A/B≤1的关系。

Description

反射型扩散板、显示装置、投影装置及照明装置
技术领域
本发明涉及反射型扩散板、显示装置、投影装置及照明装置。
背景技术
使入射光向各种方向散射的扩散板，被广泛使用在例如显示器等显示装置、投影仪等投影装置、各种照明装置等各种各样的装置上。该扩散板中的入射光的扩散机构大致分为利用扩散板的表面形状引起的光的折射、利用存在于块状体的内部的由与周围折射率不同的物质引起的散射。利用了由表面形状引起的光的折射的扩散板之一，存在所谓的微透镜阵列型的扩散板，在块状体表面配置了多个数十μm左右大小的微透镜。
作为上述微透镜阵列型的扩散板，在以下的专利文献1中公开了调焦屏用的扩散板，该扩散板是使微透镜的间距及高度具有偏差的设计。具体而言，在以下的专利文献1中，公开了将微透镜的间距P设为8μm≤P≤30μm，将微透镜的高度H设为0.01×P≤H≤0.1×P。
此外，作为微透镜阵列型的扩散板，在以下的专利文献2中公开了将构成微透镜阵列的微透镜的直径(D)设为100μm以上1000μm以下，将微透镜的表面粗糙度(Ra)设为0.1μm以上10μm以下，由此，对透镜表面赋予光扩散效果。在该专利文献2中，与上述专利文献1相同，微透镜的配置图形为随机配置图形，但关于微透镜的高度，通过规定设定能够抑制应力集中，否定了随机性的导入。
专利文献1:日本特开平3-192232号公报
专利文献2:日本特开2004-145330号公报
发明内容
但是，在上述专利文献1中，没有提及各微透镜的曲率半径，存在难以实现更均匀(平坦)的扩散角度分布特性的问题。此外，即使使用上述专利文献2所公开的技术，也难以实现更均匀(平坦)的扩散角度分布特性。
因此，本发明是鉴于上述问题而提出的，本发明的目的是提供一种能够实现更均匀的扩散角度分布特性的反射型扩散板、显示装置、投影装置及照明装置。
为了解决上述课题，根据本发明的一个观点，提供一种反射型扩散板，是由位于透明基材表面的单透镜组构成的微透镜阵列型的扩散板，构成所述单透镜组的各单透镜所具有的开口直径及曲率半径作为所述单透镜组整体而存在偏差，并且，各个所述单透镜的顶点位置不规则配置，垂直入射至所述单透镜组的光的反射光的亮度分布在规定的扩散角度范围内大致均匀；
从与所述透明基材的表面法线方向所成的角为20度或40度的方向入射至所述单透镜组的光的至少任意一者，在将所述表面法线方向的反射亮度值设为A、将反射扩散分量的峰值反射亮度值设为B时，满足0.3≤A/B≤1的关系。
优选地，将所述开口直径设为D(μm)，将所述曲率半径设为R(μm)，将所述开口直径D及所述曲率半径R各自的偏差比例设为δ(％)时，满足以下式(1)所表示的关系。
优选地，与邻接所述单透镜的其它所述单透镜的边界包含彼此不同的曲线。
优选地，所述单透镜组的表面上还包括反射层。
优选地，所述反射层是包含Al或Ag的任意一者的金属层，或者是包含TiO2或ZnS的任意一者的无机反射层。
优选地，构成所述单透镜组的各所述单透镜在所述透明基材上不规则配置，将彼此相邻的2个所述单透镜的重叠宽度的最大值设为Ov(μm)，将彼此相邻的2个单透镜的开口直径分别设为D1(μm)、D2(μm)时，满足以下式(2)所表示的关系。
优选地，所述透明基材是树脂基板、树脂薄膜或玻璃基板的任意一者。
此外，为了解决上述课题，根据本发明的另一个观点，提供包括上述扩散板的显示装置。
此外，为了解决上述课题，根据本发明的另一个观点，提供包括上述扩散板的投影装置。
此外，为了解决上述课题，根据本发明的另一个观点，提供包括上述扩散板的照明装置。
如上所述，根据本发明，能够实现更均匀的扩散角度分布特性。
附图说明
图1是示意性示出本发明实施方式的反射型扩散板的结构的示意图。
图2是用于说明同实施方式的反射型扩散板所具有的单透镜的示意图。
图3是用于说明同实施方式的反射型扩散板所具有的单透镜的示意图。
图4是从上方观看同实施方式的反射型扩散板所包括的单透镜组的一例的电子显微镜照片。
图5是示意性示出同实施方式的反射型扩散板的结构的说明图。
图6A是用于说明同实施方式的反射型扩散板所包括的单透镜组的配置方法的示意图。
图6B是用于说明同实施方式的反射型扩散板所包括的单透镜组的配置方法的示意图。
图7A是用于说明同实施方式的反射型扩散板所包括的单透镜组的配置方法的示意图。
图7B是用于说明根据实施例的反射型扩散板中包括的单透镜组的配置方法的示意图。
图8是示意性示出来自同实施方式的反射型扩散板的反射光的亮度分布的示意图。
图9是用于说明反射扩散光的分布特性的判断方法的示意图。
图10A是用于说明同实施方式的反射型扩散板的反射扩散特性的示意图。
图10B是用于说明同实施方式的反射型扩散板的反射扩散特性的示意图。
图11A是用于说明同实施方式的反射型扩散板的反射扩散特性的示意图。
图11B是用于说明同实施方式的反射型扩散板的反射扩散特性的示意图。
图12A是用于说明开口直径、曲率半径及扰动量与反射扩散光的分布特性的关系的图表。
图12B是用于说明开口直径、曲率半径及扰动量与反射扩散光的分布特性的关系的图表。
图12C是用于说明开口直径、曲率半径及扰动量与反射扩散光的分布特性的关系的图表。
图13是示出同实施方式的反射型扩散板的制造方法的流程的一例的流程图。
图14A是示出反射型扩散板的测试例1的测试结果的图表。
图14B是示出反射型扩散板的测试例1的测试结果的图表。
图14C是示出反射型扩散板的测试例1的测试结果的图表。
图15A是示出反射型扩散板的测试例1的测试结果的图表。
图15B是示出反射型扩散板的测试例1的测试结果的图表。
图15C是示出反射型扩散板的测试例1的测试结果的图表。
图16A是示出反射型扩散板的测试例1的测试结果的图表。
图16B是示出反射型扩散板的测试例1的测试结果的图表。
图16C是示出反射型扩散板的测试例1的测试结果的图表。
图17是示出反射型扩散板的测试例1的测试结果的图表。
图18是示出反射型扩散板的测试例1的测试结果的图表。
图19是示出反射型扩散板的测试例1的测试结果的图表。
图20A是示出反射型扩散板的测试例2的测试结果的图表。
图20B是示出反射型扩散板的测试例2的测试结果的图表。
图20C是示出反射型扩散板的测试例2的测试结果的图表。
符号说明
1 反射型扩散板
10 透明基材
20 单透镜组
21 单透镜
30 反射层
具体实施方式
接下来，参照附图详细说明本发明的优选实施方式。另外，在本说明书及附图中，对于具有实质上相同的功能结构的结构组件，通过标记相同的符号，省略重复说明。
(本发明实施方式的反射型扩散板的概要)
在详细说明本发明的实施方式的反射型扩散板之前，先通过以下简单地说明本发明的实施方式的反射型扩散板的概要。
以下详细说明的本发明实施方式的反射型扩散板是具备光的均匀扩散及光学开口的均匀扩大功能的微透镜阵列型的反射型扩散板。该反射型扩散板所具有的光学体(即，微透镜)是具有如下特征的结构体，具有光扩散功能的凸面形状彼此不同，并且，各个透镜的边界轮廓部通过不同的曲线与相邻的透镜接触。
在上述专利文献1及专利文献2中所公开的基于现有的微透镜阵列结构的光学体，只能附加一般的高斯状的光扩散功能及图像设备中的波纹抑制功能，满足均质的能量分布的扩散特性是很困难的。也就是说，存在如下问题：无法解决对于可见光区域的准直光、具有有准直性的主光线而具备规定开口的远心光，在规定区域的角度分量内能量分布的均质性非常高，若超过该角度分量的规定区域，能量急剧减少的光学功能(以下也称为“顶帽型扩散”)有关的课题。
以下详细说明的本发明的实施方式的反射型扩散板是具有如下特征的光学体：对于可见光区域的准直光、具有有准直性的主光线而具备规定开口的远心光，在垂直入射光的规定区域的角度分量内反射分量的均质性非常高、控制倾斜入射光的正面反射亮度与扩散亮度的比率。
更详细地，本发明实施方式的反射型扩散板使构成微透镜阵列的各单位单元(即，作为单透镜的微透镜)的配置、曲率半径、圆形开口直径具备扰动(换言之，偏差)。由此，本发明实施方式的反射型扩散板具有由多个弯曲及曲面构成的光学体，该光学体具有多个彼此不同的弯曲及曲面的区域，该区域边界是相互不同的曲面，切线方位彼此不同的俯瞰投影轨迹被不同的曲线划分。由此，能够解决上述那样的课题，实现兼有以前的高斯型光扩散中没有的高均质扩散功能和光学开口控制功能的光学体。
以下详细说明的反射型扩散板的特征如下。
1)构成微透镜阵列的单透镜(微透镜)的曲面部是球面体或非球面体。
2)构成微透镜阵列的单透镜的配置是随机配置。
3)通过最佳地选择构成微透镜阵列的单透镜的基准开口直径D、基准曲率半径R、扰动量δ，能够实现扩散反射光的均质性。
4)不具有弯曲及曲面的区域(换言之，配置有微透镜阵列的光学体的平坦部的宽度)小于5％。
5)微透镜阵列中的各弯曲区域的边界是相互不同的曲面。
6)微透镜阵列的表面可以具有反射层。
7)相对于微透镜阵列的0度入射光(垂直入射光)的反射分布在所希望的扩散角范围内示出顶帽特性。
8)将相对于微透镜阵列的0度入射光的峰值反射亮度值设为A、将20度入射光或40度入射光的峰值反射亮度值设为B，则0.3≤A/B≤1.0。
接下来，对具有上述特征的本发明的实施方式的反射型扩散板进行详细说明。
(关于反射型扩散板)
接下来，参照图1～图12C，详细说明本发明第一实施方式的反射型扩散板1。
图1是示意性地表示本实施方式的反射型扩散板的结构的示意图。图2和图3是用于说明本实施方式的反射型扩散板具有的单透镜的示意图。图4是从上方看到的本实施方式的反射型扩散板具备的单透镜组的一例的电子显微镜照片。图5是示意性地表示本实施方式的反射型扩散板的结构的示意图。图6A～图7B是用于说明本实施方式的反射型扩散板所具备的单透镜组的配置方法的示意图。图8是示意性地示出了来自本实施方式的反射型扩散板的反射光的亮度分布的示意图。图9是用于说明反射扩散光的分布特性的判断方法的示意图。图10A和图10B是用于说明本实施方式的反射型扩散板的反射扩散特性的示意图。图11A和图11B是用于说明本实施方式的反射扩散板的反射扩散特性的示意图。图12A～图12C是用于说明开口直径、曲率半径及扰动量与反射扩散光的分布特性的关系的图表。
本实施方式的反射型扩散板1是在基材上配置了多个微透镜(以下也称为“单透镜”)的微透镜阵列型的反射型扩散板。如图1示意性示出的那样，该反射型扩散板1具有透明基材10和形成在透明基材10表面的单透镜组20。
<关于透明基材10>
透明基材10是由在入射到本实施方式的反射型扩散板1的光的波长带宽中能够视为透明的材质构成的基材。该透明基材10既可以是薄片状的，也可以是板状的。该基材的材质没有特别限定。例如，能够使用聚甲基丙烯酸甲酯(polymenthyl methacrylate：PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephalate：PET)、聚碳酸酯(polycarbonate：PC)、环状烯烃共聚物(Cyclo Olefin Copolymer：COC)、环状烯烃聚合物(Cyclo Olefin Polymer：COP)、三乙酸纤维素(Triacetylcellulose：TAC)等公知的树脂作为透明基材10，也能够使用石英玻璃、硼硅酸玻璃、白板玻璃等现有的光学玻璃。在图1中，以透明基材10为矩形的情况为例进行图示，但是透明基材10的形状不限于矩形，例如可以根据安装反射型扩散板1的显示装置、投影装置、照明装置等的形状而具有任意的形状。
<关于单透镜组20>
在透明基材10的表面形成由多个单透镜21构成的单透镜组20。在本实施方式的反射型扩散板1中，优选如图1示意性示出那样，单透镜组20形成为多个单透镜21相互邻接(换言之，在单透镜21之间不存在间隙(平坦部)。通过在透明基材10上无缝地配置单透镜21(换言之，配置使单透镜的填充率为100％)，能够抑制入射光中在扩散板表面不散射而直接透过的成分(以下也称为“0次透射光成分”)。其结果，在以多个单透镜21相互邻接的方式配置的单透镜组20中，能够进一步提高扩散性能。
此外，在本实施方式的单透镜组20中，如图1示意性示出那样，各单透镜21并非规则地配置，而是不规则地(随机)配置。这里，“不规则”表示在反射型扩散板1的单透镜组20的任意区域中实际上不存在关于单透镜21的配置的规则性。因此，即使在任意区域中的微小区域中存在单透镜21的配置上的某种规则性，作为任意区域整体而言，单透镜21的配置中不存在规则性这种情况，也包含在“不规则”中。另外，关于本实施方式的单透镜组20中的单透镜21的不规则的配置方法，以下再次详细叙述。
在本实施方式中，构成单透镜组20的单透镜21是凸透镜。此外，在本实施方式的单透镜组20中，各单透镜21的表面形状没有特别限定，可以仅包含球面成分，也可以包含非球面成分。
此外，在本实施方式的单透镜组20中，不仅是上述的各单透镜21的配置，对于各单透镜21的开口直径及曲率半径，在单透镜组20整体中也具有偏差。
设置多个单透镜21相互邻接，单透镜21不规则地在透明基材10上形成，且使各单透镜21的开口直径及曲率半径具有偏差(随机性)，由此，各个单透镜21的外形未成为彼此相同的形状，如图1示意性示出的那样，成为具有各种各样的形状的样子，成为不具有对称性的情况变多。
在这种情况下，如图2示意性示出的那样，在单透镜A中，曲率半径为rA，而在单透镜B中，曲率半径为rB(≠rA)的情况也变得经常发生。相邻的单透镜的曲率半径不同时，相邻的单透镜之间的边界不仅仅由直线构成，而是其至少一部分包含曲线，如图3示意性示出的那样，单透镜21的外形(俯瞰单透镜21时的外形的投影轨迹)成为由彼此不同的多个弯曲和曲面的边界构成的形式。通过在单透镜之间的边界的至少一部分包含曲线，进一步破坏单透镜之间的边界的配置的规则性，能够进一步降低衍射分量。
图4是通过扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope：SEM)从上方观察本实施方式的反射型扩散板中的单透镜组20的一部分时的SEM照片。从图4可以明显看出，构成单透镜组20的单透镜21的外形(俯瞰投影轨迹)具有各种形状，单透镜21的开口直径也彼此不同。
<关于反射层30>
此外，在本实施方式的反射型扩散板1中，如图5示意性示出的那样，优选在构成单透镜组20的各单透镜21的表面上还设置反射层30。通过将该反射层30设置在单透镜组20的表面，能够进一步提高本实施方式的反射型扩散板1的反射性能(即，入射光的反射率)。
只要该反射层30能够实现期望的反射率，则可以使用任何材料来形成。作为这样的反射层30，例如，能够举出包含Al或Ag的任意一者的金属层，或者，包含TiO2或ZnS的任意一者的无机反射层。作为包含Al或Ag的任意一者的金属层，例如，像是Al单体、Ag单体或AgPCu合金等那样，能够举出包含Al或Ag的合金等金属层。此外，作为包含TiO2或ZnS的任意一者的无机反射层，例如能够举出包括TiO2及SiO2的无机反射层、包含ZnS和SiO2的反射层等。
此外，关于该反射层30的厚度，没有特别限定。但是，例如，由于难以形成具有小于10nm厚度的反射层30，所以优选反射层30的厚度在10nm以上。另一方面，当使用如上所述的材质形成反射层30时，由于厚度在200nm以上，所以表示100％的反射率。因此，从成本等观点来看，优选反射层30的厚度在200nm以下。该反射层30的厚度更优选在100nm以上200nm以下。
<关于单透镜21的配置方法>
接下来，具体说明如以上说明的单透镜21的配置方法。
在本实施方式的反射型扩散板1中，配置了具有上述特征的多个单透镜21的单透镜组20主要能通过以下两种配置方法来实现。
第一配置方法是将具有基准形状的单透镜21从一开始就随机配置的配置方法。以下，该配置方法也称为“随机配置方法”。在该配置方法中，在将具有基准形状的单透镜21随机配置的基础上，使单透镜21的形状(即，开口直径及曲率半径)偏离(扰动)。因此，根据图4所示的示出了实际的单透镜组20的配置情况的SEM照片，显而易见的，即使在某种程度上宏观地俯视单透镜组20的情况下，也不能在单透镜21的配置中找到规则性。
第二排列方法是如下的方式：首先设定规则地排列了具有基准形状的单透镜21的基准状态(以下也称为“初始排列状态”)，在此之上，根据该初始排列状态，使单透镜21的形状(即，开口直径及曲率半径)和配置位置(更详细地，是单透镜21的顶点位置)分散(扰动)。以下，该配置方法也称为“基准配置方法”。在该配置方法中，在经过规则的单透镜21的排列之后，使单透镜21的形状及配置具有随机性，因此，成为在某种程度上宏观地俯瞰单透镜组20时，能够一定程度上推测初始排列状态的配置。
[关于随机配置方法]
首先，参照图6A和图6B简单说明随机配置方法的流程。
如图6A所示，在随机配置方法中，在以x y坐标系考虑透镜配置位置时，通过随机数确定透镜配置位置的x坐标和y坐标。此时，对于所关注的单透镜21，计算与已配置的各单透镜21的距离，如果与已配置的单透镜21的重叠宽度在预先设定的允许范围内，则配置关注的单透镜21。相反，在所计算的重叠宽度超过允许范围时，则不配置关注的单透镜21。这样，确定随机配置方法的初始排列。
上述配置方法中的允许范围是图6B所示的最大重叠量Ov。该最大重叠量Ov能够作为与相互邻接的单透镜21的重叠宽度的最大值而掌握。
以上是随机配置方法的概要，但是更具体的随机配置方法的算法没有特别限定，例如能够使用在日本特开2012-181816号公报中公开的现有方法。
如上所述，在确定初始排列之后，将图6B所示的单透镜21的开口直径和曲率半径R作为参数而进一步扰动，由此，能够随机配置具有随机形状的单透镜21，能够抑制平坦部的产生。
在如上所述的随机配置方法中，将单透镜组20中相互邻接的两个单透镜21的重叠宽度的最大值设为Ov(μm)，将相互邻接的两个单透镜21的开口直径分别设为D1(μm)和D2(μm)时，优选下式(101)所表示的关系成立。在下式(101)所表示的关系不成立时，用于实现随机配置的参数的偏差程度不够，有可能难以实现充分的随机性。
[关于基准配置方法]
接着，参照图7A及图7B，简单地说明基准配置方法的流程。
如图7A所示，在基准配置方法中，首先设定作为基准的初始排列状态。单透镜21的规则的排列状态没有特别限定，可以适当地利用单透镜21的顶点位置配置为正方形的四边配置、在与正六边形的顶点及正六边形的中心对应的位置配置单透镜21的顶点位置的六边配置等。此时，为了使实施基准配置方法后的单透镜组20尽量不产生平坦部，优选将规则的排列状态设为像六边最密格子等那样的最密排列状态。
在该基准配置方法中，如图7A左侧中间的图所示，将格子间隔(图7B中的基准格子间距G)设置成参数。然后，如图7A左侧下方的图所示，将作为参数的格子间隔从与最密图案对应的值减小。由此，如图7A右侧上方的图所示，各单透镜相互重叠，变得没有平坦部。
然后，如图7A右侧中间的图所示，使各单透镜21的透镜中心(顶点位置)从格子点随机地移动。具体而言，将从格子点开始的最大移动距离设为参数(图7B中的最大扰动量M)，将0～1的随机数与最大移动距离的积作为移动距离，分别决定。此外，关于移动角度，也使用随机数来决定。由此，如图7A右侧下方的图所示，决定最终的单透镜21的配置图案。
然后，将图7B所示的单透镜21的开口直径和曲率半径R设为参数而进一步扰动，由此，能够随机配置具有随机形状的单透镜21。
以上，参照图6A～图7B，对本实施方式的单透镜21的配置方法进行了具体说明。
<关于反射型扩散板1的反射扩散特性>
本实施方式的反射型扩散板1在光垂直入射到单透镜组20时(换言之，当光从与透明基材10的表面法线方向平行的方向入射时)，该入射光的反射光的亮度分布在规定的扩散角度范围内大致均匀。换言之，本实施方式的反射型扩散板1在规定的扩散角度范围内表示出顶帽型的反射特性。
这里，在本实施方式中，反射特性为顶帽型是指，如图8示意性示出的那样，关于垂直入射的光的反射光的亮度分布，在期望的扩散角度范围θdiff内，实现反射光亮度值以反射光亮度的峰值Nittop为中心，在±10％范围内收束的状态。
通过实现图8所示的状态，来自反射型扩散板的反射扩散光的分布变得具有均质性，也变得不会产生周期性的折射光等。另一方面，在未实现图8所示的顶帽型反射特性时，来自反射型扩散板的反射扩散光的分布变得不均质，周期性地发生折射光等的可能性变高。
在本实施方式中，例如如图9左侧的图所示，反射扩散光的分布均匀时，判断为观察的反射型扩散板对垂直入射光在规定的扩散角度范围内具有大致均匀的反射扩散性(即，达到合格线)。另一方面，如图9右侧的图所示，在反射扩散光的分布中看到不均匀，根据情况观察到周期性的折射图案时，判断为观察的反射型扩散板对于垂直入射光在规定的扩散角度范围内没有大致均匀的反射扩散性(即，未达到合格线)。
另外，图9左侧所示的反射扩散特性是基准开口直径D＝80μm、基准曲率半径R＝100μm、扰动量δ＝5％、单透镜的重叠宽度的最大值(即，最大重合量)OV＝40μm的反射型扩散板的反射扩散特性。此外，图9右侧所示的反射扩散特性是基准开口直径D＝80μm、基准曲率半径R＝500μm、扰动量δ＝0％、最大重叠量OV＝36μm的反射型扩散板的反射扩散特性。
此外，本实施方式的反射型扩散板1，对于从与透明基材10的表面法线方向所成的角为规定值的倾斜方向入射到单透镜组20的光，成立特定的关系。
具体地，如图10A示意性示出的那样，关于从与透明基材10的表面法线方向所成的角θin为20度或40度的方向入射至反射型扩散板1的光，关注由反射型扩散板1产生的反射扩散光的亮度分布。这里，如图10B示意性示出的那样，将在反射扩散光的亮度分布中，由入射光的进行方向和表面法线方向规定的平面上的反射扩散光的亮度分布，以下为了方便地称为“经度方向的亮度分布”，将在反射扩散光的亮度分布中，垂直于由入射光的行进方向和表面法线方向规定的平面的平面上的反射扩散光的亮度分布，以下为了方便地称为“纬度方向的亮度分布”。
关于入射角θin＝0度入射到本实施方式的反射扩散板1的光(即，从与表面法线方向平行的方向垂直入射到反射扩散板1的光)，如图11A示出一例那样，反射扩散光的经度方向的亮度分布和纬度方向的亮度分布是大致相同的分布形状，以扩散角度＝0度为中心，成为几乎左右对称的亮度分布。
另一方面，关于以入射角θin＝20度或40度入射到本实施方式的反射扩散板1的光，关于反射扩散光的纬度方向的亮度分布，与入射角θin＝0度的情况相同，以扩散角度＝0度为中心，成为几乎左右对称的亮度分布，另一方面，关于反射扩散光的经度方向的亮度分布，以扩散角度＝0度为中心，成为左右不对称的亮度分布。图11B示出了入射角θin＝20度入射的光的反射扩散光的亮度分布的一例，但是可以了解，纬度方向的亮度分布基本上是左右对称的亮度分布，而经度方向的亮度分布是左右不对称的亮度分布。
在本实施方式中，关于图11B所示的倾斜入射时的反射扩散光的亮度分布(更详细地，入射角θin＝20度或40度的反射扩散光的亮度分布)的至少任意一者，将面部线方向的反射亮度值设为A，将反射扩散分量的峰值当反射亮度值设为B时，满足0.3≤A/B≤1的关系。
在图11B所示的例子的情况下，扩散角度＝0度的反射亮度值成为上述亮度值A，扩散角度50度附近的经度方向的亮度分布的峰值成为上述亮度值B。另外，尽管入射角θin＝20度，给出峰值亮度值B的扩散角度接近50度是因为在本实施方式中关注的反射扩散板1的单透镜组中，开口直径及曲率半径具有规定的偏差(即，扰动量)。
上述(A/B)给出的亮度比不取超过1的值。因此，亮度比(A/B)的上限值为1。另一方面，在亮度比(A/B)的值小于0.3时，反射扩散光的亮度分布的不均匀变得过大，难以实现更均匀的扩散角度分布特性。因此，亮度比(A/B)的下限值为0.3。亮度比(A/B)的值的范围更优选为0.5以上1.0以下。
本发明人改变基准开口直径D、基准曲率半径R、扰动量δ，并实施公知的光线追踪模拟，关于反射型扩散板的反射扩散特性(更详细地，上述的垂直入射光的反射扩散特性及倾斜入射光的反射扩散特性)，通过上述的基准进行了验证。具体而言，本发明人在设置基准开口直径D＝30μm、50μm或80μm、基准曲率半径R＝30μm、100μm或500μm的情况下，设置扰动量δ＝0％、5％、10％、20％、或30％，对反射型扩散板的反射扩散特性进行了模拟。
以下的表1及图12A～图12C示意性地表示了所得到的结果。这里，在图12A～图12C中，用白条表示的区域表示垂直入射光和倾斜入射光两者的反射扩散特性合格的区域。
[表1]
表1反射扩散特性的评价结果
基于得到的上述的评价结果，本发明人对给出垂直入射光的反射扩散特性及倾斜入射光的反射扩散特性两者均合格的区域、和垂直入射光的反射扩散特性或倾斜入射光的反射扩散特性中的至少一者不合格的区域的边界的关系式进行了进一步的研究。
其结果，将单透镜组20的基准开口直径设为D(μm)，将基准曲率半径设为R(μm)，将基准开口直径D及基准曲率半径R各自的偏差比例(扰动量)设为δ(％)时，在由以下式(103)表示的关系满足时，预见垂直入射光的反射扩散特性及倾斜射入射光的反射扩散特性两者都合格的可能性变得极高。
因此，在本实施方式的反射扩散板1中，对于单透镜组20的基准开口直径D、基准曲率半径R及扰动量δ，优选满足上述式(103)的关系。
以上参照图1～图12C，对本实施方式的反射型扩散板1进行了详细说明。
如以上说明的本实施方式的反射型扩散板1，能够通过使单透镜21的配置、单透镜21的形状(开口直径及曲率半径)具有随机性，来实现更均匀的扩散角度分布特性。此外，在本实施方式的反射型扩散板1中，通过控制单透镜21的开口直径和曲率半径，能够自由地设计穿过扩散板1的光的扩散角。
(关于反射型扩散板的制造方法的一例)
以下，参照图13，简单地说明本发明的实施方式的反射型扩散板1的制造方法的一例。图13是示出本实施方式的反射型扩散板的制造方法的流程的一例的流程图。
在本实施方式的反射型扩散板的制造方法中，首先，实施基盘的清洗(步骤S101)。该基盘例如可以是玻璃辊那样的辊状，也可以是玻璃晶片那样的平板状。
接着，对于洗净后的基盘，形成抗蚀层(例如使用金属氧化物的抗蚀层、使用有机物的抗蚀层等)(步骤S103)。该抗蚀层的形成处理，对于辊状的基盘，通过进行涂布处理或浸渍来实现，对于平板状的基盘，通过各种涂层处理来实现。
然后，对形成了抗蚀层的基盘实施曝光处理(步骤S105)。该曝光处理能够适当使用利用了灰度掩码等的曝光(包括通过多个灰度掩码的重叠的多重曝光)、对于平板或辊板的灰度曝光、使用了皮秒脉冲激光、飞秒脉冲激光等的激光曝光等现有的各种曝光方法。
之后，通过对曝光后的基盘进行碱性显影(步骤S107)，实施Ni溅射等公知的溅射处理(步骤S109)，完成制造本实施方式的反射型扩散板1时的母盘(例如玻璃母盘、金属母盘等)(步骤S111)。此后，使用完成的母盘，制成软模具等模具(步骤S113)。
接着，利用所制造的模具，对基板玻璃、基板薄膜等实施转印处理(步骤S115)，根据需要成膜反射膜、保护膜等(步骤S117)，由此制造本实施方式的反射型扩散板1。
另一方面，在对玻璃基板实施直接加工的情况下，继续步骤S107中的碱显影处理，实施使用CF4等公知的化合物的干蚀刻处理(步骤S119)，此后，根据需要成膜反射膜、保护膜等(步骤S121)，由此制造本实施方式的反射型扩散板1。
另外，图13所示的制造方法的流程仅仅是一个例子，本实施方式的反射型扩散板的制造方法不限于图13所示的示例。
(反射型扩散板的应用例)
接着，简单地说明本实施方式的反射型扩散板1的应用例。
如以上说明的本实施方式的反射型扩散板1，能够适当地安装在为了实现其功能而需要扩散光的装置上。作为为了实现功能需要扩散光的装置，例如，能够举出各种显示器等显示装置、投影仪等投影装置。
此外，本实施方式的反射型扩散板1能够适用于液晶显示装置的背光，也能够用于光整形的用途。进而，本实施方式的反射型扩散板1还能够适用于各种照明装置。
另外，为了实现功能需要扩散光的装置不限于上述例子，只要是利用光的扩散的装置，对于其他已知的装置，也能够应用本实施方式的反射型扩散板1。
实施例
接着，示出实施例及比较例并具体说明本发明的反射型扩散板。另外，以下所示的实施例只是本发明的反射型扩散板的一个例子，本发明的反射型扩散板并不限定于下述例子。
(测试例1)
以下，利用市售的光线追踪模拟用应用，基于以下表2所示的基准开口直径D(μm)、基准曲率半径R(μm)以及扰动量δ(％)，模拟通过随机配置方法配置单镜头21时的各个特性。另外，在以下的模拟中，形成单透镜21的透镜材料设为透明树脂或玻璃。此外，作为反射层30，对于单透镜组20的表面，设置将使用了AgPCu合金的反射层成膜100nm的条件。
关于通过模拟获得的反射扩散光的亮度分布，对于是否具有顶帽型的扩散特性、顶部的亮度分布是否具有均质性、是否满足倾斜入射光的反射亮度特性这3点进行了评估。另外，各评价基准如下。
[顶帽型扩展特性]
A：反射扩散光的亮度分布为顶帽形状。
B：反射扩散光的亮度分布不是顶帽形状。
[均质性]
A：垂直入射光相对的反射扩散光的亮度分布中，顶部的亮度变化在10％以下
B：垂直入射光相对的反射扩散光的亮度分布中，顶部的亮度变化超过10％
[倾斜入射光的反射亮度特性]
A：20度入射光及40度入射光的至少一者的亮度比(A/B)在0.3≤A/B≤1的范围内
B：20度入射光和40度入射光两者的亮度比(A/B)在0.3≤A/B≤1的范围外
将获得的评价结果总结在下面的表2中。
[表2]
此外，关于上述实施例1、实施例2及比较例1，作为图14A～图16C，表示所得到的反射扩散光的亮度分布。图14A～14C是实施例1的反射型扩散板的反射扩散光的亮度分布，图15A～15C是实施例2的反射型扩散板的反射扩散光的亮度分布，图16A～16C是比较例1的反射型扩散板的反射扩散光的亮度分布。
进而，关于上述实施例3、实施例4及比较例2，作为图17～图19，将反射型扩散板中的单透镜组的表面形状(俯瞰投影轨迹)与反射扩散光的分布的情况一起示出。图17涉及实施例3的反射型扩散板，图18涉及实施例4的反射型扩散板，图19涉及比较例2的反射型扩散板。
从上述表2、以及图14A～图19可以明显看出，在与本发明的实施例对应的反射型扩散板中，示出了出色的反射扩散特性，而在与本发明的比较例对应的反射型扩散板中，不能实现均质的反射扩散特性。
(测试例2)
接着，与测试例1同样，设置基准开口直径D＝80μm、基准曲率半径R＝200μm、以及扰动量δ＝10％，模拟通过随机配置方法配置单透镜21时的反射扩散特性。另外，在该模拟中，形成单透镜21的透镜材料设为透明树脂或玻璃。此外，作为反射层30，对于单透镜组20的表面，设置将使用了AgPCu合金的反射层成膜100nm的条件。
在图20A～图20C中示出了得到的结果。
图20A是示出入射角θin＝0度的反射扩散特性的图表，图20B是示出入射角θin＝20度的反射扩散特性的图表，图20C是示出入射角θin＝40度的反射扩散特性的图表。
这里，在本测试例中，入射角θin＝20度的亮度比(A/B)的值为0.65，入射角θin＝40度的亮度比(A/B)的值为0。
从图20A～图20C明显看出，与本发明的实施例对应的本测试例中的反射型扩散板表示出优秀的反射扩散特性。
以上参照附图详细说明了本发明的优选实施方式，但是本发明不限于提到示例。很明显，只要是本发明所属的技术领域中的普通技术人员，在权利要求书所记载的技术思想的范围内，可以想到各种变更例或修正例，应当了解，这些当然也属于本发明的技术范围。

Claims (10)

1.一种反射型扩散板，其特征在于，
该反射型扩散板是由位于透明基材表面的单透镜组构成的微透镜阵列型的扩散板，
构成所述单透镜组的各单透镜所具有的开口直径及曲率半径作为所述单透镜组整体而存在偏差，并且，各个所述单透镜的顶点位置不规则配置，
垂直入射至所述单透镜组的光的反射光的亮度分布在规定的扩散角度范围内大致均匀；
从与所述透明基材的表面法线方向所成的角为20度或40度的方向入射至所述单透镜组的光的至少任意一者，在将所述表面法线方向的反射亮度值设为A、将反射扩散分量的峰值反射亮度值设为B时，满足0.3≤A/B≤1的关系。
2.根据权利要求1所述的反射型扩散板，其特征在于，
将所述开口直径设为D(μm)，将所述曲率半径设为R(μm)，将所述开口直径D及所述曲率半径R各自的偏差比例设为δ(％)时，满足以下式(1)所表示的关系，
3.根据权利要求1或2所述的反射型扩散板，其特征在于，
与邻接所述单透镜的其它所述单透镜的边界包含彼此不同的曲线。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的反射型扩散板，其特征在于，
所述单透镜组的表面上还包括反射层。
5.根据权利要求4所述的反射型扩散板，其特征在于，
所述反射层是包含Al或Ag的任意一者的金属层，或者是包含TiO2或ZnS的任意一者的无机反射层。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的反射型扩散板，其特征在于，
构成所述单透镜组的各所述单透镜在所述透明基材上不规则配置，
将彼此相邻的2个所述单透镜的重叠宽度的最大值设为Ov(μm)，将彼此相邻的2个单透镜的开口直径分别设为D1(μm)、D2(μm)时，满足以下式(2)所表示的关系，
7.根据权利要求1～6中任一项所述的反射型扩散板，其特征在于，
所述透明基材是树脂基板、树脂薄膜或玻璃基板的任意一者。
8.一种显示装置，其特征在于，
包括权利要求1～7中任一项所述的反射型扩散板。
9.一种投影装置，其特征在于，
包括权利要求1～7中任一项所述的反射型扩散板。
10.一种照明装置，其特征在于，
包括权利要求1～7中任一项所述的反射型扩散板。
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