JP2002071914A - 光拡散体およびそれを用いた表示装置 - Google Patents

光拡散体およびそれを用いた表示装置

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JP2002071914A JP2000264438A JP2000264438A JP2002071914A JP 2002071914 A JP2002071914 A JP 2002071914A JP 2000264438 A JP2000264438 A JP 2000264438A JP 2000264438 A JP2000264438 A JP 2000264438A JP 2002071914 A JP2002071914 A JP 2002071914A
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light diffuser
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grating cells
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Abstract

(57)【要約】 【課題】光の射出範囲（視域）を任意に設定でき、また
その視域内で光の強度分布を均一にでき、光の利用効率
を高めて輝度の高い表示ができ、構成が小型で安価であ
りしかも薄型かつ軽量なこと。 【解決手段】光を拡散させる光拡散体において、光反射
性または光透過性を有する材質からなる平面状の基板
に、同一形状の複数の曲線を所定方向に互いにほぼ平行
に並設してなる回折格子から構成される回折格子セル
を、アレイ状またはマトリクス状に複数個配設して成
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光を拡散させる光
拡散体およびそれを用いた表示装置に係り、特に回折光
学的な作用により、光の射出範囲すなわち視域が任意に
設定でき、またその視域内で光の強度分布を均一にで
き、さらに光の利用効率を高めて輝度の高い表示ができ
るようにした光拡散体およびそれを用いた表示装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、例えば反射型表示装置の一つ
としては、光の透過を制御して表示する液晶表示素子等
の透過型表示体の前方から入射する自然光や室内光等の
外光を散乱反射板により反射し、その反射光で透過型表
示体を背面から照明して表示するものがある。
【０００３】しかしながら、この種の反射型表示装置に
おいては、散乱反射板で反射された光が透過型表示体に
入射しない方向にまで広く拡散するため、照明光として
利用できる反射光が透過型表示体に入射する拡散範囲の
光だけであること、また透過型表示体を透過してその前
方に射出される光の広がり角が大きく、表示の観察方向
に向かって射出される光の強度が低いことから、表示が
暗いという問題点がある。
【０００４】そこで、最近では、このような問題点を解
決するものとして、例えば“特開平１１−２８７９９１
号公報”に示されるように、幾何光学的な作用を有する
拡散手段を用いた反射型表示装置が提案されてきてい
る。
【０００５】すなわち、この反射型表示装置は、透過型
表示体の背面に対向させて、透過型表示体の前方からの
入射光をその入射角度範囲より小さい広がり角で所定の
方向に反射する指向性反射板を配置すると共に、透過型
表示体の前面と、透過型表示体の背面と指向性反射板の
前面との間とのうちの少なくとも一方に幾何光学的な作
用を有する光拡散手段を設けることにより、所定の方向
から観察される表示を充分に明るくし、しかも視野角を
広くすることができるようにしたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の従
来の拡散手段を用いた反射型表示装置においては、幾何
光学的な作用を有する拡散手段により光の制御を行なっ
ているが、この幾何光学的な作用を有する拡散手段は、
構成が比較的大型で高価であり、厚さが厚く、重さが重
くなる等の解決すべき課題がある。
【０００７】一方、幾何光学的な作用を有する拡散手段
の中で、散乱板（拡散板）は比較的簡単な構成で作成す
ることも可能であるが、光の射出範囲を制御することは
困難である。
【０００８】本発明の目的は、回折光学的な作用によ
り、光の射出範囲（視域）を任意に設定することがで
き、またその視域内で光の強度分布を均一にすることが
でき、さらに光の利用効率を高めて輝度の高い表示をす
ることが可能な構成が小型で安価でありしかも薄型かつ
軽量な光拡散体およびそれを用いた表示装置を提供する
ことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に対応する発明では、光を拡散させる光
拡散体において、光反射性または光透過性を有する材質
からなる平面状の基板に、同一形状の複数の曲線を所定
方向に互いにほぼ平行に並設してなる回折格子から構成
される回折格子セルを、アレイ状またはマトリクス状に
複数個配設して成る。
【００１０】従って、請求項１に対応する発明の光拡散
体においては、光反射性または光透過性を有する材質か
らなる平面状の基板に、同一形状の複数の曲線を所定方
向に互いにほぼ平行に並設してなる回折格子から構成さ
れる回折格子セルを、アレイ状またはマトリクス状に複
数個配設することにより、光を入射すると、回折光学的
な作用により、回折光(主として１次回折光)が特定領域
に広がって射出するため、光の射出範囲（視域）を任意
に設定することができる。これにより、従来のような無
指向性の拡散（散乱）に比べて、入射光の特定領域内に
光を射出する割合、すなわち光の有効な利用効率を高く
することができる。また、光拡散体を構成する回折格子
セルの大きさや回折格子の種類を適切に設定することに
より、特定領域内における光の強度分布を均一にするこ
ともできる。さらに、回折格子から構成される回折格子
セルを、マトリクス状に複数個配設して光拡散体を構成
することにより、エンボス技術による量産に適し、安価
な大量生産が可能であると共に、構成が安価であり、し
かも薄型、軽量にすることができる。
【００１１】さらにまた、外部の照明光を高効率で利用
できるため、光源を内蔵する必要がなく、より一層の薄
型化を図ることができる。
【００１２】また、請求項２に対応する発明では、上記
請求項１に対応する発明の光拡散体において、回折格子
セルとして、並設方向における格子間隔を一定としてい
る複数個の回折格子セルを用いる。
【００１３】従って、請求項２に対応する発明の光拡散
体においては、回折格子セルとして、並設方向における
格子間隔を一定としている複数個の回折格子セルを用い
ることにより、ある波長の光に関して、並設方向には一
定の高さで、並設方向と直交する方向にのみ空間的に分
布した回折光を射出することができる。すなわち、並設
方向と直交する方向に伸びた線状の光を容易に射出する
ことができる。この場合、白色光を入射すると、観察者
にはある波長の光のみが観察され、更に観察者の視点移
動に伴い、並設方向と直交する方向には特定領域で均一
に光って見え、並設方向には虹色の観察色の変化が認識
されることになる。
【００１４】さらに、請求項３に対応する発明では、上
記請求項１に対応する発明の光拡散体において、回折格
子セルとして、並設方向における格子間隔を変化させて
いる複数個の回折格子セルを用いる。
【００１５】ここで、特に上記回折格子セルとしては、
例えば請求項４に記載したように、並設方向における格
子間隔を連続的に変化させている複数個の回折格子セル
を用いることが好ましい。
【００１６】従って、請求項３および請求項４に対応す
る発明の光拡散体においては、回折格子セルとして、並
設方向における格子間隔を例えば連続的に変化させてい
る複数個の回折格子セルを用いることにより、ある波長
の光に関して、並設方向、および並設方向と直交する方
向にそれぞれ空間的に広がって分布した回折光を射出す
ることができる。この場合、白色光を光拡散体に入射す
ると、観察者には白色に光って観察され、更に観察者の
視点移動に伴い、並設方向、および並設方向と直交する
方向共に、それぞれ特定範囲で光って認識されることに
なる。
【００１７】一方、請求項５に対応する発明では、上記
請求項１に対応する発明の光拡散体において、回折格子
セルとして、同一セル内では並設方向における格子間隔
を一定とし、かつセル相互間では並設方向における格子
間隔を互いに異ならせている複数個の回折格子セルを用
いる。
【００１８】従って、請求項５に対応する発明の光拡散
体においては、回折格子セルとして、同一セル内では並
設方向における格子間隔を一定とし、かつセル相互間で
は並設方向における格子間隔を互いに異ならせている複
数個の回折格子セルを用いることにより、ある波長の光
に関して、並設方向、および並設方向と直交する方向に
それぞれ空間的に広がって分布した回折光を射出するこ
とができる。この場合、白色光を光拡散体に入射する
と、観察者には白色に光って観察され、観察者の視点移
動に伴い、並設方向、および並設方向と直交する方向共
に、それぞれ特定範囲で光って認識されることになる。
【００１９】また、請求項６に対応する発明では、上記
請求項５に対応する発明の光拡散体において、複数個の
回折格子セルの並設方向における格子間隔としては、下
記式において回折角β、もしくは回折角βの正接が一定
間隔ずつ異なるようにしている。 ｄy＝λ／（ｓｉｎα−ｓｉｎβ） ただし、ｄy：並設方向の格子間隔、λ：考慮する光の
波長、α：並設方向における０次回折光(透過光や正反
射光)の射出角度、β：並設方向における１次回折光の
射出角度。
【００２０】従って、請求項６に対応する発明の光拡散
体においては、複数個の回折格子セルの並設方向におけ
る格子間隔として、上記式において回折角β、もしくは
回折角βの正接が一定間隔ずつ異なるようにすることに
より、光拡散体に対して観察者が相対的に視点を移動す
るような場合にも、常に等しい光強度で光って観察する
ことができる。
【００２１】さらに、請求項７に対応する発明では、上
記請求項５に対応する発明の光拡散体において、複数個
の回折格子セルの並設方向における格子間隔の差異とし
ては、セル自身による回折光の半値全幅に相当する値以
下、もしくはセル自身による回折光の拡がり幅に相当す
る値以下としている。
【００２２】従って、請求項７に対応する発明の光拡散
体においては、複数個の回折格子セルの並設方向におけ
る格子間隔の差異として、セル自身による回折光の半値
全幅に相当する値以下、もしくはセル自身による回折光
の拡がり幅に相当する値以下とすることにより、回折格
子セルを構成する回折格子による回折光の空間的分布の
間を、セル自身の回折光の広がりが埋めるため、回折格
子セル群からは特定領域内でほぼ均一な光の強度分布を
得ることができる。
【００２３】一方、請求項８に対応する発明では、上記
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に対応する発明の
光拡散体において、回折格子セルを構成する回折格子
を、ブレーズド回折格子としている。
【００２４】従って、請求項８に対応する発明の光拡散
体においては、回折格子セルを構成する回折格子をブレ
ーズド回折格子とすることにより、入射光から回折光へ
と変換される割合を１００％近くにすることも可能であ
り、光の利用効率をより一層高くすることができる。
【００２５】また、請求項９に対応する発明では、上記
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に対応する発明の
光拡散体を、光の透過を制御して表示する透過型表示体
の背面または前面に対向させて配置して成る。
【００２６】従って、請求項９に対応する発明の表示装
置においては、上記光拡散体を、光の透過を制御して表
示する透過型表示体の背面または前面に対向させて配置
することにより、前述した光拡散体の作用を呈する表示
装置を構成することができ、視域として設定した範囲内
から明るく均一に光って見える表示装置を実現すること
ができる。
【００２７】さらに、請求項１０に対応する発明では、
上記請求項１乃至請求項８のいずれか１項に対応する発
明の光拡散体を、光の反射を制御して表示する反射型表
示体の前面に対向させて配置して成る。
【００２８】従って、請求項１０に対応する発明の表示
装置においては、上記光拡散体を、光の反射を制御して
表示する反射型表示体の前面に対向させて配置すること
により、前述した光拡散体の作用を呈する表示装置を構
成することができ、視域として設定した範囲内から明る
く均一に光って見える表示装置を実現することができ
る。
【００２９】
【発明の実施の形態】本発明の光を拡散させる光拡散体
は、光反射性または光透過性を有する材質からなる平面
状の基板に、同一形状の複数の曲線を所定方向に互いに
ほぼ平行に並設してなる回折格子から構成される回折格
子セルを、アレイ状またはマトリクス状に複数個配設し
て成る光学要素であり、例えば透過型液晶表示パネル等
の透過型表示体と組み合わせることにより、明るい表示
ができる表示装置を構成可能とすることを主旨としてい
る。
【００３０】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明す
る。
【００３１】（第１の実施の形態：請求項１、請求項２
に対応）図１は、本実施の形態による光拡散体の構成例
を示す正面図である。
【００３２】すなわち、図１に示すように、本実施の形
態による光拡散体４は、光反射性または光透過性を有す
る材質からなる平面状の基板１に、同一形状の（本例で
は、円弧状の）複数の曲線を所定方向（本例では、垂直
方向）に互いにほぼ平行に並設してなる回折格子２から
構成される回折格子セル３を、マトリクス状に複数個配
設して成っている。
【００３３】ここで、回折格子セル３としては、図１に
示すように、並設方向（本例では、垂直方向）における
格子間隔を一定としている複数個の回折格子セル３を用
いている。
【００３４】なお、回折格子２の曲線の形状は、並設方
向と直交する方向（本例では、水平方向）への光の広げ
方に依存する。
【００３５】次に、以上のように構成した本実施の形態
による光拡散体４においては、光透過性を有する材質か
らなる平面状の基板１に、同一形状の複数の曲線を垂直
方向に互いにほぼ平行に並設してなる回折格子２から構
成される回折格子セル３を、マトリクス状に複数個配設
していることにより、光を入射すると、回折光学的な作
用により、回折光（主として１次回折光）が特定領域に
広がって射出するため、光の射出範囲（視域）を任意に
設定することができる。
【００３６】これにより、前述した従来のような無指向
性の拡散（散乱）に比べて、入射光の特定領域内に光を
射出する割合、すなわち光の有効な利用効率を高くする
ことができる。
【００３７】また、光拡散体４を構成する回折格子セル
３の大きさや回折格子２の種類を適切に設定することに
より、特定領域内における光の強度分布を均一にするこ
ともできる。
【００３８】これにより、観察時にはその領域内から観
察すると、明るく全体が均一に光って認識されるように
することができる。また、その際に観察者が視点を移動
しても、その領域内に視点がある限り、安定して光って
観察することができる。さらに、十分な白色として観察
者に認識させることもできる。
【００３９】さらに、回折格子２が表面レリーフ型回折
格子である場合、回折格子２から構成される回折格子セ
ル３を、マトリクス状に複数個配設して光拡散体４を構
成していることにより、エンボス技術による量産に適
し、安価な大量生産が可能であると共に、構成が安価で
あり、しかも薄型、軽量にすることができる。
【００４０】さらにまた、外部の照明光を高効率で利用
できるため、光源を内蔵する必要がなく、より一層の薄
型化をはかることができる。
【００４１】一方、回折格子セル３として、並設方向に
おける格子間隔を一定としている複数個の回折格子セル
３を用いていることにより、ある波長の光に関して、並
設方向（垂直方向）には一定の高さで、並設方向と直交
する水平方向にのみ空間的に分布した回折光を射出する
ことができる。すなわち、並設方向と直交する水平方向
に伸びた線状の光を容易に射出することができる。
【００４２】図２は、本実施の形態における光拡散体４
上の一つの回折格子セル３からの１次回折光の分布の一
例を示す図である。
【００４３】この場合、白色光を光拡散体４に入射する
と、観察者にはある波長の光のみが観察され、更に観察
者の視点移動に伴い、並設方向と直交する水平方向には
特定領域で均一に光って見え、並設方向には虹色の観察
色の変化が認識されることになる。
【００４４】また、本実施の形態の光拡散体４を構成す
る際には、特定領域に光を分布させるために必要な種類
の回折格子セル３を空間的に並べたものを一つの回折格
子セル群とし、この回折格子セル群を空間的に並べて光
拡散体４としていることにより、光拡散体４の設計が極
めて容易となり、作製工程等も簡便な方法を採ることが
できる。
【００４５】上述したように、本実施の形態による光拡
散体４では、回折光学的な作用により、光の射出範囲
（視域）が任意に設定可能であり、その視域内で光の強
度分布を均一にすることができ、また光の利用効率を高
めることも可能である。これにより、従来の無指向性の
散乱板に比べて、輝度の高い表示をすることが可能とな
る。
【００４６】また、外部の照明光を高効率で利用できる
ことから、光源を内蔵する必要がなく、小型化を図るこ
とが可能となる。
【００４７】さらに、回折格子２を表面レリーフ型回折
格子とすれば、エンボス技術による量産に適し、安価な
大量生産が可能であると共に、薄型、軽量にすることが
可能となる。
【００４８】以上により、光の射出範囲（視域）を任意
に設定することが可能な、またその視域内で光の強度分
布を均一にすることが可能な、さらに光の利用効率を高
めて輝度の高い表示をすることが可能な、構成が安価で
ありしかも薄型かつ軽量な光拡散体を得ることができ
る。
【００４９】（第２の実施の形態：請求項３、請求項４
に対応）図３は、本実施の形態による光拡散体における
回折格子セルの構成例を示す正面図であり、図１および
図２と同一要素には同一符号を付して示している。
【００５０】すなわち、前記図１に示すように、本実施
の形態による光拡散体４は、光透過性を有する材質から
なる平面状の基板１に、同一形状の（本例では、円弧状
の）複数の曲線を所定方向（本例では、垂直方向）に互
いにほぼ平行に並設してなる回折格子２から構成される
回折格子セル３を、マトリクス状に複数個配設して成っ
ている。
【００５１】ここで、回折格子セル３としては、図３に
示すように、並設方向（本例では、垂直方向）における
格子間隔を連続的に変化させている複数個の回折格子セ
ル３を用いている。
【００５２】なお、回折格子２の曲線の形状は、並設方
向と直交する方向（本例では、水平方向）への光の広げ
方に依存する。
【００５３】次に、以上のように構成した本実施の形態
による光拡散体４においては、光透過性を有する材質か
らなる平面状の基板１に、同一形状の複数の曲線を垂直
方向に互いにほぼ平行に並設してなる回折格子２から構
成される回折格子セル３を、マトリクス状に複数個配設
していることにより、光を入射すると、回折光学的な作
用により、回折光（主として１次回折光）が特定領域に
広がって射出するため、光の射出範囲（視域）を任意に
設定することができる。
【００５４】これにより、前述した従来のような無指向
性の拡散（散乱）に比べて、入射光の特定領域内に光を
射出する割合、すなわち光の有効な利用効率を高くする
ことができる。
【００５５】また、光拡散体４を構成する回折格子セル
３の大きさや回折格子２の種類を適切に設定することに
より、特定領域内における光の強度分布を均一にするこ
ともできる。
【００５６】これにより、観察時にはその領域内から観
察すると、明るく全体が均一に光って認識されるように
することができる。また、その際に観察者が視点を移動
しても、その領域内に視点がある限り、安定して光って
観察することができる。さらに、十分な白色として観察
者に認識させることもできる。
【００５７】さらに、回折格子２が表面レリーフ型回折
格子である場合、回折格子２から構成される回折格子セ
ル３を、マトリクス状に複数個配設して光拡散体４を構
成していることにより、エンボス技術による量産に適
し、安価な大量生産が可能であると共に、構成が小型で
安価であり、しかも薄型、軽量にすることができる。
【００５８】さらにまた、外部の照明光を高効率で利用
できるため、光源を内蔵する必要がなく、小型化を図る
ことができる。
【００５９】一方、回折格子セル３として、並設方向に
おける格子間隔を連続的に変化させている複数個の回折
格子セル３を用いていることにより、ある波長の光に関
して、並設方向（垂直方向）、および並設方向と直交す
る水平方向にそれぞれ空間的に広がって分布した回折光
を射出することができる。
【００６０】この時、並設方向（垂直方向）における回
折光の射出範囲は、回折格子セル３に含まれる並設方向
の格子間隔の範囲に依存し、並設方向と直交する方向
（水平方向）における回折光の射出範囲は、回折格子２
の曲線形状に依存する。
【００６１】従って、回折格子セル３を適当に設定すれ
ば、任意の射出範囲に対応した光拡散体４を構成するこ
とが可能である。
【００６２】図４は、本実施の形態における光拡散体４
上の一つの回折格子セル３からの１次回折光の分布の一
例を示す図である。
【００６３】また、図５は、格子間隔を連続的に変化さ
せている場合の回折光分布の一例を示す図である。
【００６４】この場合、白色光を光拡散体４に入射する
と、観察者には白色に光って観察され、更に観察者の視
点移動に伴い、並設方向、および並設方向と直交する水
平方向共に、それぞれ特定範囲で光って認識されること
になる。
【００６５】また、本実施の形態の光拡散体４を構成す
る際には、特定領域に光を分布させるために必要な種類
の回折格子セル３を空間的に並べたものを一つの回折格
子セル群とし、この回折格子セル群を空間的に並べて光
拡散体４としていることにより、光拡散体４の設計が極
めて容易となり、作製工程等も簡便な方法を採ることが
できる。
【００６６】上述したように、本実施の形態による光拡
散体４でも、前述した第１の実施の形態による光拡散体
４と同様の効果を得ることが可能となる。
【００６７】（第３の実施の形態：請求項５乃至請求項
７に対応）すなわち、前記図１に示すように、本実施の
形態による光拡散体４は、平面状の基板１に、同一形状
の（本例では、円弧状の）複数の曲線を所定方向（本例
では、垂直方向）に互いにほぼ平行に並設してなる回折
格子２から構成される回折格子セル３を、マトリクス状
に複数個配設して成っている。
【００６８】ここで、回折格子セル３としては、並設方
向（本例では、垂直方向）における格子間隔を一定と
し、かつセル相互間では並設方向における格子間隔を互
いに異ならせている複数個の回折格子セル３を用いてい
る。
【００６９】なお、回折格子２の曲線の形状は、並設方
向と直交する方向（本例では、水平方向）への光の広げ
方に依存する。
【００７０】また、複数個の回折格子セル３の並設方向
における格子間隔としては、下記式において回折角β、
もしくは回折角βの正接が一定間隔ずつ異なるようにし
ている。 ｄy＝λ／（ｓｉｎα−ｓｉｎβ） ただし、 ｄy：並設方向の格子間隔 λ：考慮する光の波長 α：並設方向における０次回折光(透過光や正反射光)の
射出角度 β：並設方向における１次回折光の射出角度。
【００７１】さらに、複数個の回折格子セル３の並設方
向における格子間隔の差異としては、セル自身による回
折光の半値全幅に相当する値以下、もしくはセル自身に
よる回折光の拡がり幅に相当する値以下としている。
【００７２】次に、以上のように構成した本実施の形態
による光拡散体４においては、平面状の基板１に、同一
形状の複数の曲線を垂直方向に互いにほぼ平行に並設し
てなる回折格子２から構成される回折格子セル３を、マ
トリクス状に複数個配設していることにより、光を入射
すると、回折光学的な作用により、回折光（主として１
次回折光）が特定領域に広がって射出するため、光の射
出範囲（視域）を任意に設定することができる。
【００７３】これにより、前述した従来のような無指向
性の拡散（散乱）に比べて、入射光の特定領域内に光を
射出する割合、すなわち光の有効な利用効率を高くする
ことができる。
【００７４】また、光拡散体４を構成する回折格子セル
３の大きさや回折格子２の種類を適切に設定することに
より、特定領域内における光の強度分布を均一にするこ
ともできる。
【００７５】これにより、観察時にはその領域内から観
察すると、明るく全体が均一に光って認識されるように
することができる。また、その際に観察者が視点を移動
しても、その領域内に視点がある限り、安定して光って
観察することができる。さらに、十分な白色として観察
者に認識させることもできる。
【００７６】さらに、回折格子２が表面レリーフ型回折
格子である場合、回折格子２から構成される回折格子セ
ル３を、マトリクス状に複数個配設して光拡散体４を構
成していることにより、エンボス技術による量産に適
し、安価な大量生産が可能であると共に、構成が安価で
あり、しかも薄型、軽量にすることができる。
【００７７】さらにまた、外部の照明光を高効率で利用
できるため、光源を内蔵する必要がなく、小型化を図る
ことができる。
【００７８】一方、回折格子セル３として、同一セル内
では並設方向における格子間隔を一定とし、かつセル相
互間では並設方向における格子間隔を互いに異ならせて
いる複数個の回折格子セル３を用いていることにより、
ある波長の光に関して、並設方向（垂直方向）、および
並設方向と直交する水平方向にそれぞれ空間的に広がっ
て分布した回折光を射出することができる。
【００７９】この場合、白色光を光拡散体４に入射する
と、観察者には白色に光って観察され、更に観察者の視
点移動に伴い、並設方向、および並設方向と直交する水
平方向共に、それぞれ特定範囲で光って認識されること
になる。
【００８０】また、本実施の形態の光拡散体４を構成す
る際には、特定領域に光を分布させるために必要な種類
の回折格子セル３を空間的に並べたものを一つの回折格
子セル群とし、この回折格子セル群を空間的に並べて光
拡散体としていることにより、光拡散体４の設計が極め
て容易となり、作製工程等も簡便な方法を採ることがで
きる。
【００８１】一方、複数個の回折格子セル３の並設方向
における格子間隔として、上記式において回折角β、も
しくは回折角βの正接が一定間隔ずつ異なるようにして
いることにより、光拡散体４に対して観察者が相対的に
視点を移動するような場合にも、常に等しい光強度で光
って観察することができる。
【００８２】また、複数個の回折格子セル３の並設方向
における格子間隔の差異として、セル自身による回折光
の半値全幅に相当する値以下、もしくはセル自身による
回折光の拡がり幅に相当する値以下としていることによ
り、回折格子セル３を構成する回折格子２による回折光
の分布の間を、セル自身の回折光の広がりが埋めるた
め、回折格子セル３群からは特定領域内でほぼ均一な光
の強度分布を得ることができる。
【００８３】図６は、格子間隔の差異として、セル自身
による回折光の半値全幅に相当する値以下としている場
合の回折光分布の一例を示す図である。
【００８４】また、図７は、格子間隔の差異として、セ
ル自身による回折光の拡がり幅に相当する値以下として
いる場合の回折光分布の一例を示す図である。
【００８５】上述したように、本実施の形態による光拡
散体４でも、前述した第１および第２の各実施の形態に
よる光拡散体４と同様の効果を得ることが可能となる。
【００８６】（第４の実施の形態：請求項９に対応）図
８は、本実施の形態による表示装置の構成例を示す斜視
図であり、図１乃至図７と同一要素には同一符号を付し
て示している。
【００８７】すなわち、本実施の形態による表示装置
は、図８に示すように、前述した第１乃至第３の各実施
の形態のうちのいずれか一つの実施の形態の構成を有す
る光拡散体４を、光の透過を制御して表示する液晶表示
素子等の表示体５の背面に対向させて配置して成ってい
る。
【００８８】次に、以上のように構成した本実施の形態
による表示装置においては、前述した第１乃至第３の各
実施の形態のうちのいずれか一つの実施の形態の光拡散
体４を、光の透過を制御して表示する表示体５の背面に
対向させて配置していることにより、前述した光拡散体
４の作用を呈する表示装置を構成することができ、視域
として設定した範囲内から明るく均一に光って見える透
過型表示装置を実現することができる。
【００８９】上述したように、本実施の形態による表示
装置では、視域として設定した範囲内から明るく均一に
光って見ることが可能となる。
【００９０】（その他の実施の形態） （ａ）前記各実施の形態では、回折格子セル３を、マト
リクス状に複数個配設する場合について説明したが、こ
れに限らず、回折格子セル３を、アレイ状に複数個配設
する構成としてもよい。
【００９１】（ｂ）前記各実施の形態では、回折格子セ
ル３として、並設方向における格子間隔を連続的に変化
させている複数個の回折格子セル３を用いる場合につい
て説明したが、これに限らず、並設方向における格子間
隔を断続的（間欠的）に変化させている複数個の回折格
子セルを用いるようにしてもよい。
【００９２】（ｃ）前記各実施の形態において、回折格
子セル３を構成する回折格子２をブレーズド回折格子と
するようにしてもよい。
【００９３】これにより、入射光から回折光へと変換さ
れる割合を１００％近くにすることも可能であり、光の
利用効率をより一層高くすることができる。
【００９４】（ｄ）前記各実施の形態では、回折格子セ
ル３を構成する回折格子２の形状を円弧状とする場合に
ついて説明したが、これに限らず、その他の形状とする
ようにしてもよい。
【００９５】（ｅ）前記第４の実施の形態では、前述の
光拡散体４を、光の透過を制御して表示する透過型表示
体５の背面に対向させて配置して表示装置を構成する場
合について説明したが、これに限らず、前面に配置して
もよい。また、前述の光拡散体４を、光の反射を制御し
て表示する反射型表示体の前面に対向させて配置して反
射型表示装置を構成する場合についても、本発明を同様
に実施することが可能である（請求項１０に対応）。
【００９６】（ｆ）前記第３の実施の形態では、二つの
回折格子セルからの回折光分布について説明したが、こ
れに限らず、三つ以上の回折格子セルについても同様の
現象が成り立ち、より広い範囲、および／またはより均
一な回折光分布を形成することが可能である。
【００９７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
反射性または光透過性を有する材質からなる平面状の基
板に、同一形状の複数の曲線を所定方向に互いにほぼ平
行に並設してなる回折格子から構成される回折格子セル
を、アレイ状またはマトリクス状に複数個配設し、また
光の透過を制御して表示する透過型表示体の背面または
前面に対向させて配置するようにしているので、回折光
学的な作用により、光の射出範囲（視域）を任意に設定
することができ、またその視域内で光の強度分布を均一
にすることができ、さらに光の利用効率を高めて輝度の
高い表示をすることが可能な構成が安価でありしかも薄
型かつ軽量な光拡散体およびそれを用いた表示装置が提
供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光拡散体の第１の実施の形態を示
す正面図。
【図２】同第１の実施の形態における光拡散体上の一つ
の回折格子セルからの１次回折光の分布の一例を示す
図。
【図３】本発明による光拡散体における回折格子セルの
第２の実施の形態を示す正面図。
【図４】同第２の実施の形態における光拡散体上の一つ
の回折格子セルからの１次回折光の分布の一例を示す
図。
【図５】同第２の実施の形態における光拡散体における
回折格子セルの格子間隔を連続的に変化させている場合
の回折光分布の一例を示す図。
【図６】本発明の第３の実施の形態による光拡散体にお
ける格子間隔の差異として、セル自身による回折光の半
値全幅に相当する値以下としている場合の回折光分布の
一例を示す図。
【図７】本発明の第３の実施の形態による光拡散体にお
ける格子間隔の差異として、セル自身による回折光の拡
がり幅に相当する値以下としている場合の回折光分布の
一例を示す図。
【図８】本発明による表示装置の第４の実施の形態を示
す斜視図。
【符号の説明】
１…平面状の基板 ２…回折格子 ３…回折格子セル ４…光拡散体 ５…表示体。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光を拡散させる光拡散体において、光反
    射性または光透過性を有する材質からなる平面状の基板
    に、同一形状の複数の曲線を所定方向に互いにほぼ平行
    に並設してなる回折格子から構成される回折格子セル
    を、アレイ状またはマトリクス状に複数個配設して成る
    ことを特徴とする光拡散体。
  2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の光拡散体におい
    て、 前記回折格子セルとして、前記並設方向における格子間
    隔を一定としている複数個の回折格子セルを用いること
    を特徴とする光拡散体。
  3. 【請求項３】 前記請求項１に記載の光拡散体におい
    て、 前記回折格子セルとして、前記並設方向における格子間
    隔を変化させている複数個の回折格子セルを用いること
    を特徴とする光拡散体。
  4. 【請求項４】 前記請求項３に記載の光拡散体におい
    て、 前記回折格子セルとして、前記並設方向における格子間
    隔を連続的に変化させている複数個の回折格子セルを用
    いることを特徴とする光拡散体。
  5. 【請求項５】 前記請求項１に記載の光拡散体におい
    て、 前記回折格子セルとして、同一セル内では前記並設方向
    における格子間隔を一定とし、かつセル相互間では前記
    並設方向における格子間隔を互いに異ならせている複数
    個の回折格子セルを用いることを特徴とする光拡散体。
  6. 【請求項６】 前記請求項５に記載の光拡散体におい
    て、 前記複数個の回折格子セルの並設方向における格子間隔
    としては、下記式において回折角β、もしくは回折角β
    の正接が一定間隔ずつ異なるようにしていることを特徴
    とする光拡散体。 ｄy＝λ／（ｓｉｎα−ｓｉｎβ） ただし、 ｄy：並設方向の格子間隔 λ：考慮する光の波長 α：並設方向における０次回折光(透過光や正反射光)の
    射出角度 β：並設方向における１次回折光の射出角度
  7. 【請求項７】 前記請求項５に記載の光拡散体におい
    て、 前記複数個の回折格子セルの並設方向における格子間隔
    の差異としては、セル自身による回折光の半値全幅に相
    当する値以下、もしくはセル自身による回折光の拡がり
    幅に相当する値以下としていることを特徴とする光拡散
    体。
  8. 【請求項８】 前記請求項１乃至請求項７のいずれか１
    項に記載の光拡散体において、 前記回折格子セルを構成する回折格子を、ブレーズド回
    折格子としていることを特徴とする光拡散体。
  9. 【請求項９】 前記請求項１乃至請求項８のいずれか１
    項に記載の光拡散体を、光の透過を制御して表示する透
    過型表示体の背面または前面に対向させて配置して成る
    ことを特徴とする表示装置。
  10. 【請求項１０】 前記請求項１乃至請求項８のいずれか
    １項に記載の光拡散体を、光の反射を制御して表示する
    反射型表示体の前面に対向させて配置して成ることを特
    徴とする表示装置。
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