JP2023059007A - Light guide plate laminate - Google Patents

Light guide plate laminate Download PDF

Info

Publication number
JP2023059007A
JP2023059007A JP2021168873A JP2021168873A JP2023059007A JP 2023059007 A JP2023059007 A JP 2023059007A JP 2021168873 A JP2021168873 A JP 2021168873A JP 2021168873 A JP2021168873 A JP 2021168873A JP 2023059007 A JP2023059007 A JP 2023059007A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light guide
guide plate
light
resin material
plate laminate
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.)
Pending
Application number
JP2021168873A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
理規 杉原
Osanori Sugihara
幸男 加藤
Yukio Kato
佑紀 川原
Yuki Kawahara
智隆 谷口
Tomotaka Taniguchi
諒 山田
Makoto Yamada
吉章 立木
Yoshiaki Tachiki
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.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical 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
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP2021168873A priority Critical patent/JP2023059007A/en
Publication of JP2023059007A publication Critical patent/JP2023059007A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

To provide a light guide plate laminate with two or more light guide plates allowing a gap thereof to be maintained easily and alignment thereof to be performed easily.SOLUTION: A light guide plate laminate is formed of a light-transmitting resin material, by lamination of light guide plates for an AR display. The light guide plate laminate has a relief type diffraction element formed by imprint of a diffractive optical pattern optically designed on a mold onto an image light emitting surface of a surface of the light guide plate. A structure of the two or more light guide plates for maintaining a gap and for alignment is arranged at a position that does not interfere with the relief type diffraction element.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、導光板積層体に関する。 The present invention relates to a light guide plate laminate.

近年、画像投影装置の1つとして画像表示装置からの画像を、導光板を用いて、観察者の眼前まで導光して表示させるAR(拡張現実)ディスプレイが商品化され、さらなる小型化、広画角化、高効率化に関する開発が行われている。その中で、導光板内への入射、出射を行うための素子の1つとして回折光学素子が注目されている。この回折光学素子は、回折現象を利用して光の進行方向を制御することが可能であるため、反射や屈折を利用するよりも小型で光の操作自由度も高いという特性が得られる。 In recent years, an AR (augmented reality) display, which uses a light guide plate to guide an image from an image display device as one of the image projection devices and displays it in front of the observer's eyes, has been commercialized. Developments related to widening the angle of view and improving efficiency are being carried out. Among them, a diffractive optical element is attracting attention as one of the elements for making light enter and exit the light guide plate. This diffractive optical element can control the traveling direction of light using the diffraction phenomenon, so that it has the characteristics of being smaller and having a higher degree of freedom in manipulating light than using reflection or refraction.

特許文献1には、基板と、入射した光を回折する入射回折格子と、前記入射回折格子で回折された光を前記基板から出射する出射回折格子を備え、前記出射回折格子は、前記基板面に形成された凹凸パターンにより形成され、前記凹凸パターンは、第1の平行な直線群と、前記第1の平行な直線群と交わる第2の平行な直線群から構成され、前記第1の平行な直線群のピッチと第2の平行な直線群のピッチは等しく、前記第1の平行な直線群と第2の平行な直線群のピッチPと、前記凹凸パターンの幅Wの関係として、W/Pが0.15以上0.85以下となることを特徴とする導光板を複数積層して構成した導光板モジュールにおいて、2枚の導光板を前記導光板の基板の面上に設けられた柱状の間隙保持パターンを介して近接して配置することにより、前記2枚の導光板の間隔を前記間隙保持パターンの高さで保持することができることが記載されている。 Patent Document 1 discloses a substrate, an incident diffraction grating for diffracting incident light, and an exit diffraction grating for exiting the light diffracted by the incident diffraction grating, wherein the exit diffraction grating is located on the substrate surface. The uneven pattern is formed of a first parallel straight line group and a second parallel straight line group intersecting the first parallel straight line group, and the first parallel straight line group The pitch of the straight line group is equal to the pitch of the second parallel straight line group, and the relationship between the pitch P of the first parallel straight line group and the second parallel straight line group and the width W of the uneven pattern is W A light guide plate module configured by laminating a plurality of light guide plates, wherein /P is 0.15 or more and 0.85 or less, wherein two light guide plates are provided on the surface of the substrate of the light guide plate. It is described that the gap between the two light guide plates can be maintained at the height of the gap holding pattern by arranging them close to each other via the gap holding pattern of columnar shape.

特開2021-001955号公報JP 2021-001955 A

特許文献1に記載された導光板モジュール(導光板積層体)では、間隙保持パターンが回折格子エリア内に配置されているため、回折効率等の光学特性が低下する。また、導光板の固定機構を具備していないため、積層に伴う位置ずれが発生する。 In the light guide plate module (light guide plate laminate) described in Patent Literature 1, since the gap holding pattern is arranged within the diffraction grating area, optical characteristics such as diffraction efficiency are degraded. In addition, since no mechanism for fixing the light guide plate is provided, misalignment occurs due to lamination.

本発明は、2枚以上の導光板の間隙保持及び位置合わせが容易である導光板積層体を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a light guide plate laminate in which it is easy to maintain a gap between two or more light guide plates and to align them.

[1] 光透過性の樹脂材料によって形成された、ARディスプレイ用の導光板を積層してなる導光板積層体であって、
前記導光板の表面の画像光出射面に、回折光学パターンが設計されたレリーフ型回折素子を有し、
2枚以上の前記導光板の間隙保持及び位置合わせのための構造が前記レリーフ型回折素子に干渉しない位置に配置されていることを特徴とする、導光板積層体。
[2] 光透過性の樹脂材料によって形成された、ARディスプレイ用の導光板を積層してなる導光板積層体であって、
前記導光板の表面の画像光入射面及び画像光出射面に、回折光学パターンが設計されたレリーフ型回折素子を有し、
2枚以上の前記導光板が、前記レリーフ型回折素子に干渉しない位置に配置された間隙保持及び位置合わせ構造により積層されていることを特徴とする、導光板積層体。
[3] 前記間隙保持及び位置合わせ構造が、前記レリーフ型回折素子を有する面と相対する面の画像に関係しない位置に配置された接着用の突起である、[1]又は[2]に記載の導光板積層体。
[4] 前記間隙保持及び位置合わせ構造が、前記レリーフ型回折素子を有する面と相対する面の外側の画像に関係しない位置に配置された篏合用の爪である、[1]又は[2]に記載の導光板積層体。
[5] 前記間隙保持及び位置合わせ構造が、前記レリーフ型回折素子を有する面及び前記レリーフ型回折素子を有する面と相対する面に互いに勘合する凹凸又は突起である、[1]又は[2]に記載の導光板積層体。
[6] 前記導光板の前記画像光出射面の回折光学パターンの線幅が50~250nmであり、高さが30~150nmであり、前記高さと前記線幅の比の値(高さ/線幅)が0.12~3.0である、[1]~[5]のいずれかに記載の導光板積層体。
[7] 前記導光板の平面度が0.5~500μmである、[1]~[6]のいずれかに記載の導光板積層体。
[8] 前記導光板の平行度が0.5~50μmである、[1]~[7]のいずれかに記載の導光板積層体。
[9] 前記光透過性の樹脂材料のガラス転移温度が50~200℃である、[1]~[8]のいずれかに記載の導光板積層体。
[10] 前記光透過性の樹脂材料の吸湿率が0.01~1.0%であり、吸湿による寸法変化率が0.01~1.0%である、[1]~[9]のいずれかに記載の導光板積層体。
[11] 前記光透過性の樹脂材料の熱収縮率が3.0%以下である、[1]~[10]のいずれかに記載の導光板積層体。
[12] 前記光透過性の樹脂材料の光線透過率が85%以上であり、黄色度が5以下であり、黄変度が5以下である、[1]~[11]のいずれかに記載の導光板積層体。
[13] 前記光透過性の樹脂材料の屈折率が1.2~2.0である、[1]~[12]のいずれかに記載の導光板積層体。
[14] 前記導光板のリタデーションが1~200nmである、[1]~[13]のいずれかに記載の導光板積層体。
[15] 前記光透過性の樹脂材料のシャルピー衝撃強度が0.5~15kJ/mである、[1]~[14]のいずれかに記載の導光板積層体。
[16] 前記光透過性の樹脂材料の比重が1.0~1.5g/cmである、[1]~[15]のいずれかに記載の導光板積層体。
[1] A light guide plate laminate formed by laminating light guide plates for an AR display made of a light-transmitting resin material,
a relief type diffraction element having a diffractive optical pattern designed on the image light exit surface of the surface of the light guide plate;
A light guide plate laminate, wherein a structure for maintaining the gap and aligning the two or more light guide plates is arranged at a position that does not interfere with the relief type diffraction element.
[2] A light guide plate laminate formed by laminating light guide plates for an AR display made of a light-transmitting resin material,
a relief-type diffraction element having a diffractive optical pattern designed on the image light incident surface and the image light exit surface of the surface of the light guide plate;
A light guide plate laminate, wherein two or more of the light guide plates are laminated with a gap holding and alignment structure arranged at a position not interfering with the relief type diffraction element.
[3] According to [1] or [2], wherein the gap holding and alignment structure is an adhesive protrusion arranged at a position not related to the image on the surface opposite to the surface having the relief type diffraction element. light guide plate laminate.
[4] [1] or [2], wherein the spacing and alignment structure is a mating pawl located at a non-image related position on the outside of the surface opposite the surface having the relief-type diffractive element; The light guide plate laminate according to 1.
[5] [1] or [2], wherein the gap-holding and alignment structure is unevenness or projections that fit into the surface having the relief-type diffraction element and the surface opposite to the surface having the relief-type diffraction element. The light guide plate laminate according to 1.
[6] The diffractive optical pattern on the image light exit surface of the light guide plate has a line width of 50 to 250 nm and a height of 30 to 150 nm, and a ratio of the height to the line width (height/line width) is 0.12 to 3.0, the light guide plate laminate according to any one of [1] to [5].
[7] The light guide plate laminate according to any one of [1] to [6], wherein the light guide plate has a flatness of 0.5 to 500 μm.
[8] The light guide plate laminate according to any one of [1] to [7], wherein the light guide plate has a parallelism of 0.5 to 50 μm.
[9] The light guide plate laminate according to any one of [1] to [8], wherein the light-transmitting resin material has a glass transition temperature of 50 to 200°C.
[10] The light-transmitting resin material of [1] to [9] has a moisture absorption rate of 0.01 to 1.0% and a dimensional change rate due to moisture absorption of 0.01 to 1.0%. The light guide plate laminate according to any one of the above.
[11] The light guide plate laminate according to any one of [1] to [10], wherein the light-transmitting resin material has a heat shrinkage rate of 3.0% or less.
[12] The light transmissive resin material according to any one of [1] to [11], wherein the light transmittance is 85% or more, the yellowness is 5 or less, and the yellowness is 5 or less. light guide plate laminate.
[13] The light guide plate laminate according to any one of [1] to [12], wherein the optically transparent resin material has a refractive index of 1.2 to 2.0.
[14] The light guide plate laminate according to any one of [1] to [13], wherein the light guide plate has a retardation of 1 to 200 nm.
[15] The light guide plate laminate according to any one of [1] to [14], wherein the light-transmitting resin material has a Charpy impact strength of 0.5 to 15 kJ/m 2 .
[16] The light guide plate laminate according to any one of [1] to [15], wherein the light-transmitting resin material has a specific gravity of 1.0 to 1.5 g/cm 3 .

本発明によれば、2枚以上の導光板の間隙保持及び位置合わせが容易である導光板積層体を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the light-guide plate laminated|stacked body which the gap maintenance of two or more light-guide plates and position alignment are easy can be provided.

図1は、本発明の導光板積層体を構成する導光板の一例の要部断面図である。FIG. 1 is a fragmentary cross-sectional view of an example of a light guide plate that constitutes the light guide plate laminate of the present invention. 図2は、本発明の導光板積層体を構成する導光板の一例の平面図である。FIG. 2 is a plan view of an example of a light guide plate that constitutes the light guide plate laminate of the present invention. 図3は、本発明の導光板積層体の1態様を示す縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of the light guide plate laminate of the present invention. 図4は、本発明の導光板積層体の別の1態様を示す縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the light guide plate laminate of the present invention. 図5は、本発明の導光板積層体の更に別の1態様を示す縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing still another embodiment of the light guide plate laminate of the present invention.

本発明において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の両側の数値をその範囲に含む。
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明は後述する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の変形が可能である。
In the present invention, the numerical range represented by "-" includes the numerical values on both sides of "-".
Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the embodiments described later, and various modifications are possible without departing from the gist of the present invention.

[導光板積層体]
本発明の導光板積層体は、後述する導光板の2枚以上を積層してなり、2枚以上の前記導光板の間隙保持及び位置合わせのための構造が前記レリーフ型回折素子に干渉しない位置に配置されている。換言すれば、本発明の導光板積層体は、後述する導光板の2枚以上を積層してなり、2枚以上の前記導光板が、前記レリーフ型回折素子に干渉しない位置に配置された間隙保持及び位置合わせ構造により積層されている。
[Light guide plate laminate]
The light guide plate laminate of the present invention is formed by laminating two or more of the light guide plates described later, and the structure for maintaining the gap and aligning the two or more light guide plates is positioned so as not to interfere with the relief type diffraction element. are placed in In other words, the light guide plate laminate of the present invention is formed by laminating two or more of the light guide plates described later, and the two or more light guide plates are arranged at a position where they do not interfere with the relief type diffraction element. Laminated with a holding and alignment structure.

〈間隙保持及び位置合わせ構造〉
間隙保持及び位置合わせ構造は、導光板のレリーフ型回折素子に干渉しない位置に配置され、2枚以上の導光板相互間の間隙保持及び位置合わせができるものであれば特に限定されない。
間隙保持及び位置合わせ構造は、導光板と一体に成形されたものであってもよいし、導光板とは別に成形されたものを導光板に接着したものであってもよい。
間隙保持及び位置合わせ構造のサイズは、導光板における導光、回折などの光の挙動に干渉せず、2枚以上の導光板相互間の間隙保持及び位置合わせができるものであれば特に限定されない。
このような間隙保持及び位置合わせ構造としては、例えば、以下の態様が挙げられる。
<Gap retention and alignment structure>
The gap holding and alignment structure is not particularly limited as long as it is arranged at a position that does not interfere with the relief-type diffraction element of the light guide plate and can hold the gap and align between two or more light guide plates.
The gap holding and alignment structure may be integrally molded with the light guide plate, or may be molded separately from the light guide plate and adhered to the light guide plate.
The size of the gap holding and alignment structure is not particularly limited as long as it does not interfere with the behavior of light such as light guiding and diffraction in the light guide plate and allows gap holding and alignment between two or more light guide plates. .
Examples of such a gap holding and alignment structure include the following aspects.

《突起》
間隙保持及び位置合わせ構造の一態様は、図3に示すような、導光板301(302)のレリーフ型回折素子301a及び301b(302a及び302b)を有する面と相対する面の画像に関係しない位置に配置された接着用の突起303である。接着は超音波、接着剤等従来公知の接着技術によって行われる。
突起形状の間隙保持及び位置合わせ構造は、導光板のレリーフ型回折素子が有る面及び無い面のどちらに配置されていてもよい。また、2枚以上の導光板の隣接する導光板のみを固定する構成でもよいし、2枚以上の導光板の全ての導光板を固定する構造でもよい。
"protrude"
One aspect of the spacing and alignment structure is the non-image related position of the surface of the light guide plate 301 (302) opposite the surface having the relief-type diffractive elements 301a and 301b (302a and 302b), as shown in FIG. is a protrusion 303 for adhesion arranged on the . Bonding is performed by conventionally known bonding techniques such as ultrasonic waves and adhesives.
The protrusion-shaped spacing and alignment structures may be located on either side of the light guide plate with or without the relief-type diffractive elements. Moreover, the structure which fixes only the adjacent light-guide plate of 2 or more light-guide plates may be sufficient, and the structure which fixes all the light-guide plates of 2 or more light-guide plates may be sufficient.

《爪》
間隙保持及び位置合わせ構造の別の一態様は、図4に示すような、導光板401(402)のレリーフ型回折素子401a及び401b(402a及び402b)を有する面と相対する面の外側の画像に関係しない位置に配置された篏合用の爪403である。
爪形状の間隙保持及び位置合わせ構造は、導光板のレリーフ型回折素子が有る面及び無い面のどちらに配置されていてもよい。また、2枚以上の導光板の隣接する導光板のみを固定する構成でもよいし、2枚以上の導光板の全ての導光板を固定する構造でもよい。
"nail"
Another aspect of the spacing and alignment structure is the image of the outside of the surface opposite the surface having the relief-type diffractive elements 401a and 401b (402a and 402b) of the light guide plate 401 (402), as shown in FIG. It is a claw 403 for fitting arranged at a position unrelated to the position.
The pawl-shaped spacing and alignment structures may be located on either side of the light guide plate with or without the relief-type diffractive elements. Moreover, the structure which fixes only the adjacent light-guide plate of 2 or more light-guide plates may be sufficient, and the structure which fixes all the light-guide plates of 2 or more light-guide plates may be sufficient.

《互いに勘合する凹凸又は突起》
間隙保持及び位置合わせ構造のさらに別の一態様は、図5に示すような、導光板501(502)のレリーフ型回折素子501a及び501b(502a及び502b)を有する面及び前記レリーフ型回折素子を有する面と相対する面に互いに勘合する凹凸又は突起503である。
互いに勘合する凹凸又は突起形状の間隙保持及び位置合わせ構造は、導光板のレリーフ型回折素子が有る面及び無い面のどちらに配置されていてもよい。また、2枚以上の導光板の隣接する導光板のみを固定する構成でもよいし、2枚以上の導光板の全ての導光板を固定する構造でもよい。
<<Concavities and convexities or protrusions that engage with each other>>
Yet another aspect of the gap holding and alignment structure is a surface having relief type diffractive elements 501a and 501b (502a and 502b) of light guide plate 501 (502) and the relief type diffractive elements as shown in FIG. Concavities and convexities or protrusions 503 that engage with each other on the surface having and facing each other.
The interdigitated gap-holding and alignment structures in the form of projections and depressions may be placed on either side of the light guide plate with or without the relief-type diffractive elements. Moreover, the structure which fixes only the adjacent light-guide plate of 2 or more light-guide plates may be sufficient, and the structure which fixes all the light-guide plates of 2 or more light-guide plates may be sufficient.

〈間隙保持及び位置合わせ構造の効果〉
本発明の導光板積層体が間隙保持及び位置合わせ構造を備えることによって、積層前後の導光板単体の平面度を0.5~50μmの範囲内としやすいので、導光板積層体の視認性が向上しやすい。
寸法変化前及び積層前導光板のXY面に対する投影図に対して、積層後の寸法変化率が積層導光板全体で0.01~1.0%の範囲内に抑えやすい。
加熱収縮前及び積層前導光板のXY面に対する投影図に対して、積層後の加熱収縮率が積層導光板全体で3.0%以下としやすい。
<Effects of gap retention and alignment structure>
Since the light guide plate laminate of the present invention has a gap holding and alignment structure, the flatness of the light guide plate alone before and after lamination can easily be within the range of 0.5 to 50 μm, so the visibility of the light guide plate laminate is improved. It's easy to do.
The dimensional change rate after lamination can easily be suppressed within the range of 0.01 to 1.0% for the entire laminated light guide plate with respect to the projected view of the light guide plate before dimensional change and before lamination with respect to the XY plane.
The heat shrinkage rate after lamination is easily 3.0% or less in the entire laminated light guide plate with respect to the projected view of the light guide plate before heat shrinkage and before lamination with respect to the XY plane.

〈導光板積層体の製造方法〉
間隙保持及び位置合わせ構造は導光板と一体又は別体で成形される。間隙保持及び位置合わせ構造が配置された導光板を積層することにより導光板積層体を製造できる。
なお、導光板の製造方法については後述する。
<Method for manufacturing light guide plate laminate>
The gap-holding and alignment structures are integrally or separately molded with the light guide plate. A light guide plate stack can be manufactured by stacking light guide plates in which the spacing and alignment structures are arranged.
A method for manufacturing the light guide plate will be described later.

[導光板]
本発明導光板積層体を構成する導光板(以下、単に「本発明の導光板」とも記載する。)は、光透過性の樹脂材料によって形成された、ARディスプレイ用の導光板であって、前記導光板の表面の画像光入射面及び画像光出射面に、金型上に光学設計された回折光学パターンを転写賦形することにより形成されたレリーフ型回折素子を有する。
ただし、画像光入射面に関しては、同様の機能を有すればレリーフ型回折素子に限定しない。
[Light guide plate]
The light guide plate constituting the light guide plate laminate of the present invention (hereinafter also simply referred to as the "light guide plate of the present invention") is a light guide plate for an AR display made of a light-transmitting resin material, The image light incident surface and the image light exit surface of the light guide plate have a relief type diffraction element formed by transferring and molding a diffraction optical pattern optically designed on a mold.
However, the image light incident surface is not limited to the relief type diffraction element as long as it has a similar function.

以下では、図面を適宜参照しながら、本発明の導光板を説明する。
図1は、本発明の導光板の一例の要部断面図である。図1に示す導光板20は、表面200の画像光入射面20a及び画像光出射面20bに、金型上に光学設計された回折光学パターンを転写賦形することにより形成されたレリーフ型回折素子(入射光側レリーフ型回折素子30a,出射光側レリーフ型回折素子30b)を有する。
図2は、図1に示す矢印Aから導光板20を見た平面図である。
図1及び図2に示す導光板20の全体的な外観は、図中YZ面に平行に延びる平板状の部材によって形成されている。この導光板20は、光透過性の樹脂材料により形成された板状の部材であり、画像形成部10に対向配置された表面200、表面200の裏側である第1のパネル面201、裏面203の裏側であり、第1のパネル面201と対向する第2のパネル面202とを有し、表面200に形成された画像光入射面20aを通じて画像光が入射され、第1のパネル面201及び第2のパネル面202により、画像光出射面20bへ導光する。
Hereinafter, the light guide plate of the present invention will be described with appropriate reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part of an example of the light guide plate of the present invention. The light guide plate 20 shown in FIG. 1 is a relief-type diffraction element formed by transferring a diffractive optical pattern optically designed on a mold onto the image light entrance surface 20a and the image light exit surface 20b of the surface 200. (incident light side relief type diffraction element 30a, exit light side relief type diffraction element 30b).
FIG. 2 is a plan view of the light guide plate 20 viewed from the arrow A shown in FIG.
The overall appearance of the light guide plate 20 shown in FIGS. 1 and 2 is formed by a flat member extending parallel to the YZ plane in the drawings. The light guide plate 20 is a plate-shaped member made of a light-transmitting resin material, and has a front surface 200 arranged to face the image forming section 10, and a first panel surface 201 and a rear surface 203 on the back side of the front surface 200. , and has a first panel surface 201 and a second panel surface 202 facing each other. Image light is incident through an image light incident surface 20a formed on the front surface 200. The second panel surface 202 guides the light to the image light exit surface 20b.

図1に示す画像形成部10は、画像表示装置11と、投射光学系12とを有する。画像表示装置11は、例えば、液晶表示デバイスであり、光源から赤、緑、青の3色を含む光を発生させ、光源からの光を拡散させて矩形断面の光束にして、投射光学系12に向けて出射する。一方、投射光学系12は、例えば、画像表示装置11上の各点から出射された画像光を平行状態の光束に変換して、導光板20に入射させるコリメートレンズである。 The image forming section 10 shown in FIG. 1 has an image display device 11 and a projection optical system 12 . The image display device 11 is, for example, a liquid crystal display device. emit toward On the other hand, the projection optical system 12 is, for example, a collimating lens that converts the image light emitted from each point on the image display device 11 into a parallel light beam and makes the light beam enter the light guide plate 20 .

導光板20は、YZ面に平行な表面200上に、画像形成部10からの画像光を取り込む光入射部である画像光入射面20aと、画像光を観察者の眼EYに向けて出射させる画像光出射面20bとを有している。画像光入射面20aには、入射光側レリーフ型回折素子30aが金型上に光学設計された回折光学パターンを転写賦形することにより形成され、画像光出射面20bには、画像光出射面20bから外部に向けて出射された画像光を回折させて透過させ、虚像光として観察者の眼EYに投射する出射光側レリーフ型回折素子30bが金型上に光学設計された回折光学パターンを転写賦形することにより形成されている。 The light guide plate 20 has an image light incident surface 20a, which is a light incident portion that receives image light from the image forming section 10, on a surface 200 parallel to the YZ plane, and emits the image light toward the observer's eye EY. and an image light exit surface 20b. An incident light side relief type diffraction element 30a is formed on the image light incident surface 20a by transferring and forming an optically designed diffractive optical pattern on a mold. The output light side relief type diffraction element 30b that diffracts and transmits the image light emitted to the outside from 20b and projects it as virtual image light to the observer's eye EY forms a diffractive optical pattern optically designed on the mold. It is formed by transfer shaping.

図1では、入射光側レリーフ型回折素子30aと出射光側レリーフ型回折素子30bは、一例として、格子周期が同一となっている。しかし、入射光側レリーフ型回折素子30aと出射光側レリーフ型回折素子30bの格子周期は異なっていてもよい。
導光板20は、互いに対向しYZ面に対して平行に延びる第1のパネル面201及び第2のパネル面202を有しており、入射光側レリーフ型回折素子30aで回折させた画像光を導光板内で全反射させて、入射光側レリーフ型回折素子30aで回折させた画像光を観察者の眼前に導光する。換言すると、画像形成部10から出射された光L1は、画像光入射面20aに入射して入射光側レリーフ型回折素子30aで回折され(光L2)、光L2は第2のパネル面202に入射して全反射され(光L3)、次いで、光L3は、第1のパネル面201に入射して全反射される。以下この動作が繰り返されることで、画像光は、導光板20の画像光出射面20bに導かれる。画像光出射面20bに導かれた画像光は、出射光側レリーフ型回折素子30bで回折された後、観察者の眼EYに向けて出射される(光L4)。
In FIG. 1, the incident light side relief type diffraction element 30a and the output light side relief type diffraction element 30b have the same grating period as an example. However, the grating periods of the incident-light-side relief-type diffraction element 30a and the exit-light-side relief-type diffraction element 30b may be different.
The light guide plate 20 has a first panel surface 201 and a second panel surface 202 which are opposed to each other and extend parallel to the YZ plane. The image light, which is totally reflected in the light guide plate and diffracted by the incident light side relief diffraction element 30a, is guided to the viewer's eye. In other words, the light L1 emitted from the image forming section 10 enters the image light incident surface 20a and is diffracted by the incident light side relief diffraction element 30a (light L2). It enters and is totally reflected (light L3), and then the light L3 enters the first panel surface 201 and is totally reflected. By repeating this operation, the image light is guided to the image light exit surface 20 b of the light guide plate 20 . The image light guided to the image light exit surface 20b is diffracted by the exit light side relief diffraction element 30b and then emitted toward the observer's eye EY (light L4).

なお、第1のパネル面201及び第2のパネル面202には反射コートを施さず、第1のパネル面201及び第2のパネル面202に対して外界側から入射する外界光が、高い透過率で導光板20を通過するようにしてもよい。これにより、導光板20を、外界像の透視が可能なシースルータイプとすることができる。 Note that the first panel surface 201 and the second panel surface 202 are not coated with a reflective coating, and the external light incident on the first panel surface 201 and the second panel surface 202 from the outside is highly transmitted. The light may pass through the light guide plate 20 at a rate. Thereby, the light guide plate 20 can be of a see-through type that allows the see-through of the image of the outside world.

〈回折光学パターン〉
《線幅、高さ及び高さ/線幅》
画像光出射面20bの回折光学パターンの線幅(L’)は、特に限定されないが、50~250nmが好ましく、70~230nmがより好ましく、90~210nmがさらに好ましい。
画像光出射面20bの回折光学パターンの高さ(H’)は、特に限定されないが、30~150nmが好ましく、40~140nmがより好ましく、50~130nmがさらに好ましい。
画像光出射面20bの回折光学パターンの高さと線幅の比の値(高さ(H’)/線幅(L’))は、特に限定されないが、0.12~3.0が好ましく、0.28~2.00がより好ましく、0.24~1.44がさらに好ましい。
画像光出射面20bの回折格子パターンの線幅(L’)、高さ(H’)及び高さ(H’)/線幅(L’)が上記範囲内であると、導光板内で伝播してきた画像光が出射面を通過後、回折角が所定の範囲内となり、画像のぼかしやゴーストが無く、視認性に優れた画像が観察者に到達することが可能となる。
画像光出射面20bの回折格子パターンの線幅(L’)、高さ(H’)及び高さ(H’)/線幅(L’)は、原子間力顕微鏡(Nano-R、パシフィックナノテクノロジー社製)を用いて測定して得られる値である。画像光出射面20bの回折格子パターンの高さ(H’)と線幅(L’)の比の値(H’/L’)は、上述した方法によって測定した高さ(H’)及び線幅(L’)から計算して求めた値である。
<Diffraction optical pattern>
《Line Width, Height and Height/Line Width》
The line width (L′) of the diffraction optical pattern on the image light exit surface 20b is not particularly limited, but is preferably 50-250 nm, more preferably 70-230 nm, and even more preferably 90-210 nm.
The height (H′) of the diffraction optical pattern on the image light exit surface 20b is not particularly limited, but is preferably 30 to 150 nm, more preferably 40 to 140 nm, even more preferably 50 to 130 nm.
The value of the ratio of the height to the line width (height (H')/line width (L')) of the diffractive optical pattern of the image light exit surface 20b is not particularly limited, but is preferably 0.12 to 3.0. 0.28 to 2.00 is more preferred, and 0.24 to 1.44 is even more preferred.
When the line width (L′), height (H′), and height (H′)/line width (L′) of the diffraction grating pattern on the image light exit surface 20b are within the above ranges, After the image light that has passed through the exit surface, the diffraction angle falls within a predetermined range, and an image with excellent visibility can reach the observer without image blurring or ghosting.
The line width (L′), height (H′) and height (H′)/line width (L′) of the diffraction grating pattern of the image light exit surface 20b were measured by an atomic force microscope (Nano-R, Pacific Nano Technology Co., Ltd.). The ratio (H'/L') between the height (H') and the line width (L') of the diffraction grating pattern on the image light exit surface 20b is the height (H') and line width (H') measured by the above-described method. This value is calculated from the width (L').

〈導光板の特性〉
《平面度》
導光板20の平面度は、特に限定されないが、0.5~500μmが好ましく、0.6~450μmがより好ましく、0.7~400μmがさらに好ましい。
導光板20の平面度が上記範囲内であると、本発明の導光板の寸法精度がより優れたものになる。
導光板20の平面度は、3次元測定器(XYZAX PJ-600A(東京精密社製))によって測定して得られる平面度である。
<Characteristics of the light guide plate>
《Flatness》
The flatness of the light guide plate 20 is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 500 μm, more preferably 0.6 to 450 μm, even more preferably 0.7 to 400 μm.
When the flatness of the light guide plate 20 is within the above range, the dimensional accuracy of the light guide plate of the present invention is more excellent.
The flatness of the light guide plate 20 is obtained by measuring with a three-dimensional measuring device (XYZAX PJ-600A (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.)).

《平行度》
導光板20の平行度(P)は、特に限定されないが、0.5~50μmが好ましく、0.6~45μmがより好ましく、0.7~40μmがさらに好ましい。
導光板20の平行度(P)が上記範囲内であると、本発明の導光板の寸法精度がより優れたものになる。
導光板20の平行度(P)は、レーザ干渉計にて測定される、導光板の測定面(上面又は下面)の面積50×100mm当たりの干渉縞の数と、1干渉縞あたりの厚みの変化量Δdの積として求められる値である。干渉縞の数は、前記レーザ干渉計にて測定された干渉像より、成形品中央部から成形品の上下左右の端部までの4方向で干渉縞の数を数え、平均値を干渉縞の数とする。このΔdは、下記式(1)により算出することができる。
ここで、nは導光板の屈折率であり、λは632.8nm(He-Neレーザの波長)である。導光板の屈折率は、アッベ屈折計を用いてJIS K 7142:2014「プラスチック-屈折率の求め方」に基づいて、23℃にて589nmのD線により測定して得られる値である。
なお、測定する導光板の面積が50×100mm未満である場合は、干渉縞の数を50×100mm当たりの面積値に換算して平行度Pを求める。
《Parallelism》
The parallelism (P) of the light guide plate 20 is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 50 μm, more preferably 0.6 to 45 μm, even more preferably 0.7 to 40 μm.
When the parallelism (P) of the light guide plate 20 is within the above range, the dimensional accuracy of the light guide plate of the present invention is more excellent.
The parallelism (P) of the light guide plate 20 is the number of interference fringes per 50×100 mm 2 area of the measurement surface (upper or lower surface) of the light guide plate measured by a laser interferometer, and the thickness per interference fringe. is a value obtained as a product of the amount of change Δd in . The number of interference fringes is obtained by counting the number of interference fringes in four directions from the center of the molded product to the upper, lower, left and right edges of the molded product from the interference image measured by the laser interferometer, and the average value of the interference fringes. number. This Δd can be calculated by the following formula (1).
Here, n is the refractive index of the light guide plate and λ is 632.8 nm (the wavelength of the He—Ne laser). The refractive index of the light guide plate is a value obtained by measuring the D line of 589 nm at 23° C. using an Abbe refractometer based on JIS K 7142:2014 “Plastics—Determination of refractive index”.
When the area of the light guide plate to be measured is less than 50×100 mm 2 , the parallelism P is obtained by converting the number of interference fringes into an area value per 50×100 mm 2 .

Figure 2023059007000001
Figure 2023059007000001

この平行度Pの値は、導光板としての特性に影響し得るレベルの厚さ変化の頻度を意味し、厚み変化度と言い換えることもできる。この値が小さいほど、導光板の上面及び下面がより平行に近いとともに、導光板の厚みの精度が高いと判断することができる。 The value of the parallelism P means the frequency of thickness change at a level that can affect the characteristics of the light guide plate, and can be rephrased as the degree of thickness change. It can be judged that the smaller this value is, the closer the upper and lower surfaces of the light guide plate are parallel to each other and the higher the accuracy of the thickness of the light guide plate.

《リタデーション》
導光板20のリタデーションは、特に限定されないが、1~200nmが好ましく、3~150nmがより好ましく、4~100nmがさらに好ましい。
導光板20のリタデーションが上記範囲内であると、光が適切に導光、回折され、像の歪みの発生が無く、本発明の導光板の視認性が優れたものになる。
導光板20のリタデーションは、二次元複屈折評価システム(PA-110、フォトニック・ラティス社製)を用いて測定して得られる値である。測定箇所を数mm□のエリアに区切り、そのエリアを水平になるように測定機にセットして測定する。
《Retardation》
Although the retardation of the light guide plate 20 is not particularly limited, it is preferably 1 to 200 nm, more preferably 3 to 150 nm, even more preferably 4 to 100 nm.
When the retardation of the light guide plate 20 is within the above range, the light is properly guided and diffracted, no image distortion occurs, and the visibility of the light guide plate of the present invention is excellent.
The retardation of the light guide plate 20 is a value obtained by measuring using a two-dimensional birefringence evaluation system (PA-110, manufactured by Photonic Lattice). The area to be measured is divided into areas of several mm square, and the area is set horizontally on the measuring machine and measured.

〈光透過性の樹脂材料〉
《樹脂材料》
前記光透過性の樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン、セルロース、アセチルセルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリ(メタ)アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアリレート、ポリノルボルネン、スチレン-イソブチレン-スチレンブロック共重合体(SIBS)、アリルジグリコールカーボネート等の有機材料が挙げられる。前記光透過性の樹脂材料は、ポリ(メタ)アクリル樹脂、エポキシ樹脂、環状ポリオレフィン及びポリカーボネートからなる群から選択される少なくとも1種の樹脂を含むことが好ましい。
<Light transmissive resin material>
《Resin material》
Examples of the light-transmitting resin material include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyimide, nylon, polystyrene, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, fluororesin film, polyvinyl chloride, polyethylene, and polypropylene. , cyclic polyolefin, cellulose, acetylcellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, poly(meth)acrylic resin, phenolic resin, epoxy resin, polyarylate, polynorbornene, styrene-isobutylene-styrene block copolymer (SIBS), and organic materials such as allyl diglycol carbonate. The light-transmissive resin material preferably contains at least one resin selected from the group consisting of poly(meth)acrylic resins, epoxy resins, cyclic polyolefins and polycarbonates.

これらの樹脂材料は公知の方法により重合性材料を重合することにより得ることができる。重合性材料は、単量体、重合開始剤、乳化剤等を含むものが好ましい。単量体として、例えばポリ(メタ)アクリル樹脂の場合、(メタ)アクリル酸エステルが挙げられ、脂肪族メタクリレート(例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル)、脂環式メタクリレート(例えば、メタクリル酸シクロヘキシル)、芳香族メタクリレート(例えば、メタクリル酸フェニル)等等が挙げられる。重合開始剤としては、アゾ重合開始剤、有機過酸化物等が挙げられる。アゾ重合開始剤としては、2,2’-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)等が挙げられる。有機過酸化物としては、t-ヘキシルパーオキシピバレート等が挙げられる。乳化剤としては、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム等が挙げられる。 These resin materials can be obtained by polymerizing polymerizable materials by known methods. The polymerizable material preferably contains a monomer, a polymerization initiator, an emulsifier, and the like. Examples of monomers for poly(meth)acrylic resins include (meth)acrylic acid esters, aliphatic methacrylates (e.g. methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate), alicyclic methacrylates (e.g. , cyclohexyl methacrylate), aromatic methacrylates (eg, phenyl methacrylate), and the like. Examples of polymerization initiators include azo polymerization initiators and organic peroxides. Azo polymerization initiators include 2,2'-azobis-(2,4-dimethylvaleronitrile) and the like. Organic peroxides include t-hexyl peroxypivalate and the like. Emulsifiers include dioctyl sodium sulfosuccinate and the like.

前記樹脂基材の透明性の観点では、ポリカーボネート又はポリ(メタ)アクリル樹脂を用いることが好ましく、前記樹脂基材の耐薬品性及び加工性等の耐プロセス性の観点では、ポリ(メタ)アクリル樹脂、エポキシ樹脂又は環状ポリオレフィンを用いることが好ましいが、中でも透明性及び耐プロセス性を両立できることから、ポリ(メタ)アクリル樹脂がより好ましい。 From the viewpoint of the transparency of the resin substrate, it is preferable to use polycarbonate or poly(meth)acrylic resin, and from the viewpoint of process resistance such as chemical resistance and workability of the resin substrate, poly(meth)acryl It is preferable to use a resin, an epoxy resin, or a cyclic polyolefin, and among them, a poly(meth)acrylic resin is more preferable because it can achieve both transparency and process resistance.

《ガラス転移温度》
前記光透過性樹脂材料のガラス転移温度は、特に限定されないが、50~200℃が好ましく、60~190℃がより好ましく、70~180℃がさらに好ましい。
前記光透過性の樹脂材料のガラス転移温度(Tg)が上記範囲内であると、本発明の導光板の寸法精度がより優れたものになる。
前記光透過性の樹脂材料のガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計(Diamond DSC、パーキンエルマージャパン社製)を用いた示差走査熱量測定によって測定して得られる値である。
"Glass-transition temperature"
The glass transition temperature of the light-transmissive resin material is not particularly limited, but is preferably 50 to 200.degree. C., more preferably 60 to 190.degree. C., and even more preferably 70 to 180.degree.
When the glass transition temperature (Tg) of the light-transmitting resin material is within the above range, the dimensional accuracy of the light guide plate of the present invention is more excellent.
The glass transition temperature (Tg) of the light-transmitting resin material is a value measured by differential scanning calorimetry using a differential scanning calorimeter (Diamond DSC, manufactured by PerkinElmer Japan).

《吸湿率》
前記光透過性の樹脂材料の吸湿率は、特に限定されないが、0.01~1.0質量%が好ましく0.02~0.9質量%がより好ましく、0.03~0.8質量%がさらに好ましい。
前記光透過性の樹脂材料の吸湿率が上記範囲内であると、後述する寸法変化率を所定範囲内に収めることが容易となり、その結果、本発明の導光板の寸法精度がより優れたものとなる。
前記光透過性の樹脂材料の吸湿率は、JIS K 7209:2000「プラスチック-吸水率の求め方」に準拠して、試験片を23℃の蒸留水に浸漬し、吸水による24時間当たりの重量増加率を算出して得られる値である。
《Moisture Absorption Rate》
Although the moisture absorption rate of the light-transmitting resin material is not particularly limited, it is preferably 0.01 to 1.0% by mass, more preferably 0.02 to 0.9% by mass, and 0.03 to 0.8% by mass. is more preferred.
When the hygroscopicity of the light-transmitting resin material is within the above range, it becomes easy to keep the dimensional change ratio described later within a predetermined range, and as a result, the light guide plate of the present invention has superior dimensional accuracy. becomes.
The moisture absorption rate of the light-transmitting resin material is determined by immersing a test piece in distilled water at 23°C and measuring the weight per 24 hours of water absorption This value is obtained by calculating the rate of increase.

《吸湿による寸法変化率》
前記光透過性の樹脂材料の吸湿による寸法変化率は、特に限定されないが、0.01~1.0%が好ましく、0.02~0.9%がより好ましく、0.03~0.8%がさらに好ましい。
前記光透過性の樹脂材料の吸湿による寸法変化率が上記範囲内であると、本発明の導光板の寸法精度がより優れたものとなり、導光板の画像表示特性の経時的な変動を抑制できる傾向がある。また、本発明の導光板を過度に加工する必要がなくなるため、その生産性を向上させることができる。
前記光透過性の樹脂材料の吸湿による寸法変化率は、JIS K 7209:2000「プラスチック-吸水率の求め方」に準拠して、試験片を23℃の蒸留水に浸漬し、吸水による24時間当たりの重量増加率を樹脂材料の比重で除して得られる値である。
《Dimensional change rate due to moisture absorption》
The dimensional change rate of the light-transmitting resin material due to moisture absorption is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 1.0%, more preferably 0.02 to 0.9%, and 0.03 to 0.8. % is more preferred.
When the dimensional change rate due to moisture absorption of the light-transmitting resin material is within the above range, the dimensional accuracy of the light guide plate of the present invention is more excellent, and the change over time of the image display characteristics of the light guide plate can be suppressed. Tend. Moreover, since the light guide plate of the present invention does not need to be processed excessively, the productivity can be improved.
The dimensional change rate due to moisture absorption of the light-transmitting resin material was measured by immersing the test piece in distilled water at 23 ° C. in accordance with JIS K 7209:2000 "Plastics - Determination of water absorption rate" and measuring the water absorption for 24 hours. It is a value obtained by dividing the weight increase rate per unit by the specific gravity of the resin material.

《熱収縮率》
前記光透過性の樹脂材料の熱収縮率は、特に限定されないが、3.0%以下が好ましく、2.5%以下がより好ましく、2.0%以下がさらに好ましい。
前記光透過性の樹脂材料の熱収縮率が3.0%以下であると、本発明の導光板を用いて形成される、AR等のホログラムを利用した表示画像の鮮明性がより良好となる傾向がある。
前記光透過性の樹脂材料の熱収縮率は、JIS K 6718-1:2015「プラスチック-メタクリル樹脂板-タイプ,寸法及び特性-第1部:キャスト板」の付属書A「加熱時の寸法変化(収縮)の測定」に記載された測定方法に準拠して測定される熱収縮率である。
《Thermal shrinkage rate》
The heat shrinkage rate of the light-transmitting resin material is not particularly limited, but is preferably 3.0% or less, more preferably 2.5% or less, and even more preferably 2.0% or less.
When the heat shrinkage rate of the light-transmitting resin material is 3.0% or less, the clarity of the displayed image using a hologram such as AR formed using the light guide plate of the present invention is improved. Tend.
The heat shrinkage rate of the light-transmitting resin material is JIS K 6718-1: 2015 "Plastics-Methacrylic resin plate-Types, dimensions and characteristics-Part 1: Cast plate" Appendix A "Dimensional change during heating Measurement of (shrinkage)” is the thermal shrinkage rate measured in accordance with the measurement method described in “.

《光線透過率》
前記光透過性の樹脂材料の光線透過率は、特に限定されないが、85~100%が好ましく、86~100%がより好ましく、87~100%がさらに好ましい。
前記光透過性の樹脂材料の光線透過率が上記範囲内であると、本発明の導光板の視認性がより優れたものとなる。
前記光透過性の樹脂材料の光線透過率は、分光光度計(UV-2400、島津製作所社製)を用いて測定した波長450~650nmにおける光線透過率である。
《Light transmittance》
The light transmittance of the light-transmitting resin material is not particularly limited, but is preferably 85 to 100%, more preferably 86 to 100%, and even more preferably 87 to 100%.
When the light transmittance of the light-transmitting resin material is within the above range, the visibility of the light guide plate of the present invention is more excellent.
The light transmittance of the light-transmitting resin material is the light transmittance at a wavelength of 450 to 650 nm measured using a spectrophotometer (UV-2400, manufactured by Shimadzu Corporation).

《黄色度及び黄変度》
前記光透過性の樹脂材料の黄色度(YI)は、特に限定されないが、5以下が好ましく、4以下がより好ましく、3以下がさらに好ましい。
前記光透過性の樹脂材料の黄色度(YI)が5以下であると、本発明の導光板の視認性がより優れたものとなる。
前記光透過性の樹脂材料の黄変度(ΔYI)は、特に限定されないが、5以下が好ましく、4以下がより好ましく、3以下がさらに好ましい。
前記光透過性の樹脂材料の黄変度(ΔYI)が5以下であると、本発明の導光板の視認性がより優れたものとなる。
前記光透過性の樹脂材料の黄色度(YI)及び黄変度(ΔYI)は、分光色彩計(SE7700、日本電色工業社製)を用いて2°視野のC光源にて測定して得られる値である。
<<Yellowness and Yellowness>>
The yellowness index (YI) of the light-transmitting resin material is not particularly limited, but is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less.
When the yellowness index (YI) of the light-transmitting resin material is 5 or less, the visibility of the light guide plate of the present invention becomes more excellent.
The yellowing index (ΔYI) of the light-transmitting resin material is not particularly limited, but is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less.
When the yellowing index (ΔYI) of the light-transmitting resin material is 5 or less, the visibility of the light guide plate of the present invention becomes more excellent.
The yellowness (YI) and the yellowness (ΔYI) of the light-transmitting resin material are measured using a spectrocolorimeter (SE7700, manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) with a C light source in a 2° field of view. is the value

《屈折率》
前記光透過性の樹脂材料の屈折率は、特に限定されないが、1.2~2.0が好ましく、1.3~1.9がより好ましく、1.4~1.8がさらに好ましい。
前記光透過性の樹脂材料の屈折率が上記範囲内であると、本発明の導光板の視認性がより優れたものになる。
前記光透過性の樹脂材料の屈折率は、アッベ屈折計を用いてJIS K 7142:2014「プラスチック-屈折率の求め方」に基づいて、23℃にて589nmのD線により測定して得られる値である。
《Refractive Index》
The refractive index of the light-transmissive resin material is not particularly limited, but is preferably 1.2 to 2.0, more preferably 1.3 to 1.9, and even more preferably 1.4 to 1.8.
When the refractive index of the light-transmitting resin material is within the above range, the visibility of the light guide plate of the present invention becomes more excellent.
The refractive index of the light-transmitting resin material is obtained by measuring with the D line of 589 nm at 23 ° C. based on JIS K 7142: 2014 "Plastics - Determination of refractive index" using an Abbe refractometer. value.

《シャルピー衝撃強度》
前記光透過性の樹脂材料のシャルピー衝撃強度は、特に限定されないが、0.5~15kJ/mが好ましく、0.8~14.5kJ/mがより好ましく、1.0~14.0kJ/mがさらに好ましい。
前記光透過性の樹脂材料のシャルピー衝撃強度が上記範囲内であると、本発明の導光板の安全性がより優れたものになる。
前記光透過性樹脂材料のシャルピー衝撃強度は、万能衝撃試験機(安田精機製作所社製)を用いてJIS K 7111:2012に基づいて、試験片にノッチを付与し、振り子にて試験片を衝突させた際の衝撃強度を測定して得られる値である。
《Charpy Impact Strength》
The Charpy impact strength of the light-transmitting resin material is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 15 kJ/m 2 , more preferably 0.8 to 14.5 kJ/m 2 , and 1.0 to 14.0 kJ. / m2 is more preferred.
When the Charpy impact strength of the light-transmitting resin material is within the above range, the safety of the light guide plate of the present invention is further improved.
The Charpy impact strength of the light-transmitting resin material is determined by applying a notch to the test piece based on JIS K 7111: 2012 using a universal impact tester (manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho) and colliding the test piece with a pendulum. It is a value obtained by measuring the impact strength when it is applied.

《比重》
前記光透過性の樹脂材料の比重は、特に限定されないが、1.0~1.5g/cmが好ましく、1.05~1.45g/cmがより好ましく、1.1~1.4g/cmがさらに好ましい。
前記光透過性の樹脂材料の比重が上記範囲内であると、本発明の導光板の軽量性がより優れたものになる。
前記光透過性の樹脂材料の比重は、JIS K 7112:1999に準拠して、試験片を密度勾配管に投入したとき、試験片が浮遊している目盛の読取値である。
"specific gravity"
Although the specific gravity of the light-transmitting resin material is not particularly limited, it is preferably 1.0 to 1.5 g/cm 3 , more preferably 1.05 to 1.45 g/cm 3 , and 1.1 to 1.4 g. /cm 3 is more preferred.
When the specific gravity of the light-transmitting resin material is within the above range, the light guide plate of the present invention is more excellent in lightness.
The specific gravity of the light-transmitting resin material is the reading value of the scale when the test piece is suspended when the test piece is placed in the density gradient tube in accordance with JIS K 7112:1999.

〈導光板の製造方法〉
本発明の導光板は、例えば、入射光側レリーフ型回折素子形成用の回折パターン及び出射光側レリーフ型回折素子形成用の回折パターンを備えた射出成型用の型を準備し、上述した光透過性の樹脂材料を用いて射出成型を行うことにより、製造できる。
<Method for manufacturing light guide plate>
For the light guide plate of the present invention, for example, an injection molding mold having a diffraction pattern for forming an incident light side relief type diffraction element and a diffraction pattern for forming an exiting light side relief type diffraction element is prepared, and the above-described light transmission plate is prepared. It can be manufactured by performing injection molding using a flexible resin material.

具体的には、下記(1)~(3)の製造方法が挙げられる:
(1)重合セルに重合性原料を注入すること(注入工程)、重合性原料を硬化させること(硬化工程)、及び重合セルから樹脂基材を剥離すること(剥離工程)を含む導光板の製造方法;
(2)樹脂板を切削加工及び研磨加工すること(切削・研磨工程)を含む導光板の製造方法;及び
(3)射出成形用の型を用いて、樹脂基材を構成する樹脂材料を射出成形すること(射出成形工程)を含む導光板の製造方法。
前記(1)の製造方法の注入工程において、重合セルとしては、空間部の厚さが0.05mm以上4.0mm以下、空間部の厚み公差が±0.0001mm以上±0.2mm以下の重合セルを使用することが好ましく、空間部の厚さが0.1mm以上3.8mm以下、厚み公差が±0.0001mm以上±0.01mm以下の重合セルを使用することがより好ましい。
硬化工程において、重合性原料は、熱重合、光重合等により硬化させることができる。熱重合の場合、30℃以上150℃以下で、5分以上120分以下で重合させることが好ましく、50℃以上130℃以下で、10分以上60分以下で重合させることがより好ましい。光重合の場合、200nm以上500nm以下の波長の光を、照射強度10mWcm-2以上1000mWcm-2以下、照射時間1秒以上100秒以下で重合させることが好ましく、200nm以上500nm以下の波長の光を、照射強度50mWcm-2以上500mWcm-2以下、照射時間2秒以上20秒以下で重合させることが好ましい。
剥離工程において、硬化工程後、重合セルを室温まで冷却してから剥離することが好ましい。
前記(2)の製造方法の切削・研磨工程において、使用する樹脂板は市販品でもよいが、なかでも連続キャストアクリル板が好ましい。切削する方法としては、NC加工、砥石加工、ラッピング加工などが好ましい。研磨する方法としては、バフ研磨、化学研磨、電解研磨、化学機械研磨(CMP研磨)などが好ましい。この中でも、化学機械研磨(CMP研磨)は、樹脂基材の平行度Pや表面粗さをより短時間で低減させることができる傾向にあり、特に好ましい。
この化学機械研磨は、研磨材(砥粒)が有する表面化学作用や、これを含むスラリー液中の化学成分の作用によって、研磨材と研磨対象物との相対運動による機械的研磨(表面除去)効果を増大させる研磨方法である。
化学機械研磨としては、例えば、研磨パッドを貼り付けた上下定盤の間に樹脂板が取り付けられたキャリアを一定圧力で挟み、前記上下定盤を40℃以下に保つように温度制御した状態で、前記キャリアを自転・公転させながら前記上下定盤と前記キャリア間に研磨材を含んだスラリー液を送液し、同時に上下定盤を一定速度で回転させるという工程を採用することができる。
この化学機械研磨の条件は、上述の平行度Pを有する樹脂基材が得られる条件を適宜選択することができ、特に限定されるものではない。また、研磨パッドやスラリー液についても、公知のものを適宜選択して使用することができる。
前記(3)の製造方法の射出成形工程において、金型上に光学設計された回折光学パターンの転写性を高めるため、射出成形材料の標準成形条件に対し、シリンダー温度は高く、射出速度は速く、金型温度は高く行うことが好ましい。また、平行度Pを小さくするために、金型温度分布を均一にすることが好ましい。さらに、射出圧縮成形を行うことがより好ましい。
Specifically, the following production methods (1) to (3) are mentioned:
(1) A light guide plate including injecting a polymerizable raw material into a polymerization cell (injection step), curing the polymerizable raw material (curing step), and peeling a resin base material from the polymerization cell (peeling step). Production method;
(2) A method for manufacturing a light guide plate including cutting and polishing a resin plate (cutting and polishing process); and (3) Injecting a resin material constituting a resin base using an injection molding mold A method of manufacturing a light guide plate including molding (injection molding process).
In the injection step of the manufacturing method (1), the polymerization cell has a thickness of the space of 0.05 mm or more and 4.0 mm or less and a thickness tolerance of the space of ±0.0001 mm or more and ±0.2 mm or less. It is preferable to use a cell, and it is more preferable to use a polymerization cell having a space portion thickness of 0.1 mm or more and 3.8 mm or less and a thickness tolerance of ±0.0001 mm or more and ±0.01 mm or less.
In the curing step, the polymerizable raw material can be cured by thermal polymerization, photopolymerization, or the like. In the case of thermal polymerization, polymerization is preferably carried out at 30° C. to 150° C. for 5 minutes to 120 minutes, more preferably 50° C. to 130° C. for 10 minutes to 60 minutes. In the case of photopolymerization, it is preferable to polymerize light with a wavelength of 200 nm or more and 500 nm or less at an irradiation intensity of 10 mWcm −2 or more and 1000 mWcm −2 or less for an irradiation time of 1 second or more and 100 seconds or less. , an irradiation intensity of 50 mWcm −2 or more and 500 mWcm −2 or less, and an irradiation time of 2 seconds or more and 20 seconds or less.
In the peeling step, after the curing step, it is preferable to cool the polymerization cell to room temperature before peeling.
In the cutting and polishing step of the manufacturing method (2), the resin plate used may be a commercially available product, but a continuous cast acrylic plate is particularly preferable. As a cutting method, NC processing, grindstone processing, lapping processing, and the like are preferable. As a polishing method, buffing, chemical polishing, electrolytic polishing, chemical mechanical polishing (CMP polishing) and the like are preferable. Among these, chemical mechanical polishing (CMP polishing) tends to be able to reduce the parallelism P and surface roughness of the resin base material in a shorter period of time, and is particularly preferred.
This chemical mechanical polishing is mechanical polishing (surface removal) due to relative motion between the abrasive and the object to be polished due to the surface chemical action of the abrasive (abrasive grain) and the action of the chemical components in the slurry containing it. It is a polishing method that increases the effect.
As chemical mechanical polishing, for example, a carrier having a resin plate attached thereto is sandwiched between upper and lower surface plates to which polishing pads are attached at a constant pressure, and the temperature of the upper and lower surface plates is controlled so as to be kept at 40° C. or less. Alternatively, a slurry liquid containing an abrasive is fed between the upper and lower surface plates and the carrier while the carrier rotates and revolves, and the upper and lower surface plates are rotated at a constant speed at the same time.
The conditions for this chemical mechanical polishing are not particularly limited and can be appropriately selected so as to obtain a resin base material having the above-mentioned parallelism P. As for the polishing pad and the slurry liquid, well-known ones can be appropriately selected and used.
In the injection molding step of the manufacturing method (3), in order to improve the transferability of the diffractive optical pattern optically designed on the mold, the cylinder temperature is high and the injection speed is high compared to the standard molding conditions for injection molding materials. , the mold temperature is preferably high. Also, in order to reduce the parallelism P, it is preferable to make the mold temperature distribution uniform. Furthermore, it is more preferable to carry out injection compression molding.

このような成形プロセスによれば、残留応力を低減でき、導光板自体の残留応力が少なく、導光板単体及び導光板積層体の変形が抑制される。 According to such a molding process, the residual stress can be reduced, the residual stress of the light guide plate itself is small, and deformation of the light guide plate alone and the light guide plate laminate is suppressed.

以下、本発明を実施例によってより具体的に説明する。しかし、本発明は後述する実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない限り、種々の変更が可能である。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. However, the present invention is not limited to the embodiments described later, and various modifications are possible as long as the gist of the present invention is not changed.

射出成形により間隙保持及び位置合わせのための構造を有する導光板を作製し、積層した導光板積層体を製造した。間隙保持及び位置合わせのための構造は表1に示すとおりとした。
製造した導光板積層体について、平面度、寸法変化率、熱収縮率を上述した方法により測定した。結果を表1に示す。
A light guide plate having a structure for maintaining gaps and alignment was produced by injection molding, and a laminated light guide plate laminate was produced. Structures for maintaining gaps and alignment were as shown in Table 1.
The flatness, dimensional change rate, and thermal shrinkage rate of the manufactured light guide plate laminate were measured by the methods described above. Table 1 shows the results.

Figure 2023059007000002
Figure 2023059007000002

比較例1では積層に伴う位置ずれ、反り量、寸法変化、加熱収縮の加算により平面度が増加した。
これに対し、実施例1~3では各導光板が固定されているため、平面度(反り量)、寸法変化率、加熱収縮率が導光板1枚分となった。
比較例2は、間隙保持機構があるものの、位置決め機構が無い為、積層に伴う位置ずれ、反り量、寸法変化、加熱収縮の加算により平面度が増加した。また、位置決め機構がパターンエリア内であるため、回析エリアに影響があった。
In Comparative Example 1, the degree of flatness increased due to the addition of misalignment, amount of warpage, dimensional change, and heat shrinkage associated with lamination.
On the other hand, in Examples 1 to 3, since each light guide plate was fixed, the flatness (amount of warp), dimensional change rate, and heat shrinkage rate were equivalent to those of one light guide plate.
Comparative Example 2 has a gap holding mechanism but no positioning mechanism, so the flatness increased due to the addition of positional deviation, warpage, dimensional change, and heat shrinkage due to lamination. Also, since the positioning mechanism is within the pattern area, the diffraction area is affected.

本発明のARディスプレイ用の導光板を積層してなる導光板積層体は、2枚以上の導光板の間隙保持及び位置合わせが容易であり、鮮明な画像を表示できるので、例えば、ウェアラブルディスプレイ又はヘッドマウントディスプレイ等の表示装置用途に有用である。 The light guide plate laminate obtained by laminating the light guide plates for an AR display of the present invention can easily hold the gap between two or more light guide plates and align them, and can display a clear image. It is useful for display devices such as head-mounted displays.

10 画像形成部
11 画像表示装置
12 投射光学系
20 導光板
20a 画像光入射面
20b 画像光出射面
30a 入射光側レリーフ型回折素子
30b 出射光側レリーフ型回折素子
30c 樹脂基材
301,302,401,402,501,502 導光板
301a,301b,302a,302b,401a,401b,402a,402b,501a,501b,502a,502b レリーフ型回折素子
303 突起
403 爪
503 互いに勘合する凹凸又は突起
EY 観察者の眼
L1,L2,L3,L4 光
REFERENCE SIGNS LIST 10 image forming section 11 image display device 12 projection optical system 20 light guide plate 20a image light entrance surface 20b image light exit surface 30a incident light side relief type diffraction element 30b exit light side relief type diffraction element 30c resin substrate 301, 302, 401 , 402, 501, 502 Light guide plates 301a, 301b, 302a, 302b, 401a, 401b, 402a, 402b, 501a, 501b, 502a, 502b Relief type diffraction element 303 Projection 403 Claw 503 Concave and convex portions or projections EY that engage with each other Observer Eyes L1, L2, L3, L4 Light

Claims (16)

光透過性の樹脂材料によって形成された、ARディスプレイ用の導光板を積層してなる導光板積層体であって、
前記導光板の表面の画像光出射面に、回折光学パターンが設計されたレリーフ型回折素子を有し、
2枚以上の前記導光板の間隙保持及び位置合わせのための構造が前記レリーフ型回折素子に干渉しない位置に配置されていることを特徴とする、導光板積層体。
A light guide plate laminate formed by laminating light guide plates for an AR display made of a light-transmitting resin material,
a relief type diffraction element having a diffractive optical pattern designed on the image light exit surface of the surface of the light guide plate;
A light guide plate laminate, wherein a structure for maintaining the gap and aligning the two or more light guide plates is arranged at a position that does not interfere with the relief type diffraction element.
光透過性の樹脂材料によって形成された、ARディスプレイ用の導光板を積層してなる導光板積層体であって、
前記導光板の表面の画像光入射面及び画像光出射面に、回折光学パターンが設計されたレリーフ型回折素子を有し、
2枚以上の前記導光板が、前記レリーフ型回折素子に干渉しない位置に配置された間隙保持及び位置合わせ構造により積層されていることを特徴とする、導光板積層体。
A light guide plate laminate formed by laminating light guide plates for an AR display made of a light-transmitting resin material,
a relief-type diffraction element having a diffractive optical pattern designed on the image light incident surface and the image light exit surface of the surface of the light guide plate;
A light guide plate laminate, wherein two or more of the light guide plates are laminated with a gap holding and alignment structure arranged at a position not interfering with the relief type diffraction element.
前記間隙保持及び位置合わせ構造が、前記レリーフ型回折素子を有する面と相対する面の画像に関係しない位置に配置された接着用の突起である、請求項1又は2に記載の導光板積層体。 3. The light guide plate laminate according to claim 1 or 2, wherein said gap holding and alignment structure is an adhesive protrusion disposed at a non-image related position on the surface opposite to the surface having said relief type diffractive element. . 前記間隙保持及び位置合わせ構造が、前記レリーフ型回折素子を有する面と相対する面の外側の画像に関係しない位置に配置された篏合用の爪である、請求項1又は2に記載の導光板積層体。 3. A light guide plate according to claim 1 or 2, wherein said spacing and alignment structure is a mating claw positioned at an image-independent position outside the surface opposite the surface having said relief-type diffractive element. laminate. 前記間隙保持及び位置合わせ構造が、前記レリーフ型回折素子を有する面及び前記レリーフ型回折素子を有する面と相対する面に互いに勘合する凹凸又は突起である、請求項1又は2に記載の導光板積層体。 3. The light guide plate according to claim 1 or 2, wherein the gap holding and alignment structure is unevenness or projections that engage with each other on the surface having the relief-type diffraction element and the surface opposite to the surface having the relief-type diffraction element. laminate. 前記導光板の前記画像光出射面の回折光学パターンの線幅が50~250nmであり、高さが30~150nmであり、前記高さと前記線幅の比の値(高さ/線幅)が0.12~3.0である、請求項1~5のいずれか1項に記載の導光板積層体。 The diffractive optical pattern on the image light exit surface of the light guide plate has a line width of 50 to 250 nm and a height of 30 to 150 nm, and the ratio of the height to the line width (height/line width) is The light guide plate laminate according to any one of claims 1 to 5, which is 0.12 to 3.0. 前記導光板の平面度が0.5~500μmである、請求項1~6のいずれか1項に記載の導光板積層体。 The light guide plate laminate according to any one of claims 1 to 6, wherein the light guide plate has a flatness of 0.5 to 500 µm. 前記導光板の平行度が0.5~50μmである、請求項1~7のいずれか1項に記載の導光板積層体。 The light guide plate laminate according to any one of claims 1 to 7, wherein the parallelism of the light guide plate is 0.5 to 50 µm. 前記光透過性の樹脂材料のガラス転移温度が50~200℃である、請求項1~8のいずれか1項に記載の導光板積層体。 The light guide plate laminate according to any one of claims 1 to 8, wherein the light-transmitting resin material has a glass transition temperature of 50 to 200°C. 前記光透過性の樹脂材料の吸湿率が0.01~1.0%であり、吸湿による寸法変化率が0.01~1.0%である、請求項1~9のいずれか1項に記載の導光板積層体。 The light-transmitting resin material according to any one of claims 1 to 9, wherein the moisture absorption rate of the light-transmitting resin material is 0.01 to 1.0%, and the dimensional change rate due to moisture absorption is 0.01 to 1.0%. The light guide plate laminate described above. 前記光透過性の樹脂材料の熱収縮率が3.0%以下である、請求項1~10のいずれか1項に記載の導光板積層体。 The light guide plate laminate according to any one of claims 1 to 10, wherein the light-transmitting resin material has a heat shrinkage rate of 3.0% or less. 前記光透過性の樹脂材料の光線透過率が85%以上であり、黄色度が5以下であり、黄変度が5以下である、請求項1~11のいずれか1項に記載の導光板積層体。 The light guide plate according to any one of claims 1 to 11, wherein the light transmissive resin material has a light transmittance of 85% or more, a yellowness of 5 or less, and a yellowness of 5 or less. laminate. 前記光透過性の樹脂材料の屈折率が1.2~2.0である、請求項1~12のいずれか1項に記載の導光板積層体。 The light guide plate laminate according to any one of claims 1 to 12, wherein the light-transmitting resin material has a refractive index of 1.2 to 2.0. 前記導光板のリタデーションが1~200nmである、請求項1~13のいずれか1項に記載の導光板積層体。 The light guide plate laminate according to any one of claims 1 to 13, wherein the light guide plate has a retardation of 1 to 200 nm. 前記光透過性の樹脂材料のシャルピー衝撃強度が0.5~15kJ/mである、請求項1~14のいずれか1項に記載の導光板積層体。 The light guide plate laminate according to any one of claims 1 to 14, wherein the light-transmitting resin material has a Charpy impact strength of 0.5 to 15 kJ/ m2 . 前記光透過性の樹脂材料の比重が1.0~1.5g/cmである、請求項1~15のいずれか1項に記載の導光板積層体。 The light guide plate laminate according to any one of claims 1 to 15, wherein the light transmitting resin material has a specific gravity of 1.0 to 1.5 g/ cm3 .
JP2021168873A 2021-10-14 2021-10-14 Light guide plate laminate Pending JP2023059007A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021168873A JP2023059007A (en) 2021-10-14 2021-10-14 Light guide plate laminate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021168873A JP2023059007A (en) 2021-10-14 2021-10-14 Light guide plate laminate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023059007A true JP2023059007A (en) 2023-04-26

Family

ID=86095316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021168873A Pending JP2023059007A (en) 2021-10-14 2021-10-14 Light guide plate laminate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023059007A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10408989B2 (en) Optical film for improving contrast ratio, polarizing plate including same, and liquid crystal display device including same
US10222534B2 (en) Light guide plate and virtual image display device
US20210033764A1 (en) Optical element and light guide element
TWI693155B (en) Optical film for improving contrast ratio, polarizing plate including the same, and liquid crystal display including the same
US20180329208A1 (en) Light guide and virtual image display device
TWI764135B (en) Light guide plate, manufacturing method thereof, light guide plate module and image display device
JP5983790B2 (en) Transflective reflection sheet, light guide plate, display device
US20150301271A1 (en) Laminated display unit
US11714302B2 (en) Optical element and light guide element
JP6660008B2 (en) Display device
KR20200006443A (en) Polarizing plate and optical display apparatus comprising the same
US20230022744A1 (en) Optical element, image display unit, and head-mounted display
JP6027155B2 (en) Transflective reflection sheet, display device
US20090141211A1 (en) Liquid crystal display device
JP2012009300A (en) Manufacturing method of light guide plate, and light guide plate
JP2023059007A (en) Light guide plate laminate
JP2023059010A (en) Light guide plate
WO2021182598A1 (en) Light-guiding plate and ar display
JP2023061044A (en) Light guide plate
JP2015219511A (en) Display device
JP6147311B2 (en) Transflective reflection sheet, display device
JP6665566B2 (en) Light guide plate and display device
JP2020046676A (en) Method for producing resin sheet
JP6520354B2 (en) Resin sheet, semi-transmissive reflection sheet
JP6699092B2 (en) Resin sheet manufacturing method