JP6883510B2 - 拡散板 - Google Patents
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Description
主面に2種類以上のレンズ機能を有する複数の微細構造体が配列された、所望の拡散角度範囲内の拡散光の強度が略均一な拡散板であって、
前記複数の微細構造体の平均ピッチをPとし、前記複数の微細構造体の各々の正面方向の相対輝度の標準偏差をSkとするときに、P≦200[μm]かつSk≧0.005であり、P×P×Sk≦400[μm2]を満たす、
ことを特徴とする。
前記所望の拡散角度範囲内の拡散光の強度が、正面方向の輝度値で規格化した拡散特性の角度に対する拡散プロファイルにおいて、最大値の半分の強度になる半値角度より内側を見たときに、前記拡散特性の傾きの絶対値が最初に0.02[a.u./deg]以下になる角度又は前記拡散特性の傾きの絶対値が最初に極小点となる角度のいずれか広い方の角度よりも内側の角度範囲において、前記拡散特性の傾きの絶対値の最大値が0.08[a.u./deg]以下で、かつ、前記拡散特性の傾きの絶対値の平均値が0.04[a.u./deg]以下となる
ことが好ましい。
前記複数の微細構造体がマイクロレンズであって、前記マイクロレンズの底面の形状が多角形状である、
ことが好ましい。
前記複数の微細構造体がマイクロレンズであって、前記マイクロレンズの底面の形状が四角形又は六角形であり、前記マイクロレンズが周期的に配列されている、
ことが好ましい。
当該拡散板は透過型の拡散板であり、
前記複数の微細構造体は凸形状であり、
前記複数の微細構造体の凸面の頂点の前記主面からの最大高さと最小高さとの差をΔH[μm]、前記微細構造体の屈折率をn、入射光の波長をλ[nm]としたとき、
0.2≦ΔH×(n−1)×1000/λ
の関係を満たす
ことが好ましい。
当該拡散板は透過型の拡散板であり、
前記複数の微細構造体は凹形状であり、
前記複数の微細構造体の凹面の頂点の前記主面からの最大深さと最小深さとの差をΔD[μm]、前記微細構造体の屈折率をn、入射光の波長をλ[nm]としたとき、
0.2≦ΔD×(n−1)×1000/λ
の関係を満たす
ことが好ましい。
当該拡散板は反射型の拡散板であり、
前記複数の微細構造体は凸形状であり、
前記複数の微細構造体の凸面の頂点の前記主面からの最大高さと最小高さとの差をΔH[μm]、入射光の波長をλ[nm]としたとき、
0.1≦ΔH×1000/λ
の関係を満たす
ことが好ましい。
当該拡散板は反射型の拡散板であり、
前記複数の微細構造体が凹形状であり、
前記複数の微細構造体の凹面の頂点の前記主面からの最大深さと最小深さの差をΔD[μm]、入射光の波長をλ[nm]としたとき、
0.1≦ΔD×1000/λ
の関係を満たす
ことが好ましい。
前記拡散板の主面に複数のマイクロレンズが配列されており、
前記複数のマイクロレンズの前記主面に垂直な断面の形状は、互いに異なっているとともに、対称軸を有さず、
前記複数のマイクロレンズの平均ピッチをPとし、各々のマイクロレンズの正面方向の相対輝度の標準偏差をSkとするとき、P≦200[μm]かつSk≧0.005であり、P×P×Sk≦400[μm2]を満たす、
ことが好ましい。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本実施の形態に係る拡散板1の主面S1に垂直な断面の断面プロファイルを示す図である。図1に示すように、拡散板1は、基板の主面S1に複数のマイクロレンズ2が配列された光拡散板である。複数のマイクロレンズ2は主面S1上に格子状に配列されている。図1の縦軸は、基板の主面S1の高さを0として、レンズ形状の主面S1からの高さを示している。図1の横軸は、主面S1に平行な方向の位置を示している。なお、複数のマイクロレンズ2により構成されるマイクロレンズアレイの光軸は主面S1に垂直な方向を向いている。
以下、各工程を順に説明する。
図4を用いて、本実施の形態の拡散板1の設計におけるマイクロレンズアレイ設計工程(ST100)について説明する。本実施の形態では、基準マイクロレンズ3の形状(図5)と、基準マイクロレンズ3に位相差を与える位相変調形状4(図6)と、に分けて設計する。
拡散板1として用いられるマイクロレンズアレイには、さまざまな形態が考えられる。
マイクロレンズアレイを用いた透過型拡散板について具体的に説明する。まず、図6に示すように、位相変調形状4は連続的に形状が変化していることが特徴である。位相変調形状4の主面S1からの高低差が、複数のマイクロレンズ2にそれぞれ与えられる位相差となる。
0.2≦ΔH×(n−1)×1000/λ
の関係を満たすことが好ましく、
0.5≦ΔH×(n−1)×1000/λ
とすることがさらに好ましい。
0.2≦ΔD×(n−1)×1000/λ
の関係を満たすことが好ましく、
0.5≦ΔD×(n−1)×1000/λ
とすることがさらに好ましい。
0.1≦ΔH×1000/λ
の関係を満たすことが好ましく、
0.25≦ΔH×1000/λ
とすることがさらに好ましい。
0.1≦ΔD×1000/λ
の関係を満たすことが好ましく、
0.25≦ΔD×1000/λ
とすることがさらに好ましい。
以下、レーザ走査型のマスクレスリソグラフィと電鋳により金型を作製する金型作製工程(ST200)と、その金型と紫外線硬化性樹脂を用いた成形により拡散板1を成形する樹脂成形工程(ST300)と、について図3及び図7を参照しながらより詳細に説明する。
Z(rx,ry)=Zx(rx)+Zy(ry) ・・・(3)
Zx(rx)=−Cx×rx^2/(1+sqrt(1−(Kx+1)×Cx^2×rx^2) ・・・(4)
dZx(rx)/dx=−Cx×rx/sqrt(1−(Kx+1)×Cx^2×rx^2) ・・・(5)
Ax=tanθ=dZx(rx)/dx ・・・(6)
Rx=Ax/(Cx×sqrt(1+Ax^2×(1+Kx)) ・・・(7)
S=Rx×Ry ・・・(8)
in=In/Avg(I1〜In) ・・・(9)
Sk=stdev(i1〜in) ・・・(10)
拡散特性の計測は、輝度計(トプコンテクノハウス社製BM−7)、ゴニオステージ、及び白色LED平行光源(Opto Engineering社製LTCL23)を用いて行った。
次に従来技術の拡散特性の均一性についても計測した。まず、レンズ底面が正六角形で、レンズ幅20μm(最長対角は23μm)、レンズ断面が球面形状を持ち、その曲率半径が約20μmであるマイクロレンズが最密に充填(レンズ間のスペースが無い)されたマイクロレンズアレイを持つ、スタンパを製造した。
2 マイクロレンズ
3 基準マイクロレンズ
4 位相変調形状
Claims (8)
- 主面に2種類以上のレンズ機能を有する複数の微細構造体が配列された、所望の拡散角度範囲内の拡散光の強度が略均一な拡散板であって、
前記複数の微細構造体の平均ピッチをPとし、前記複数の微細構造体の各々の正面方向の相対輝度の標準偏差をSkとするときに、P≦200[μm]かつSk≧0.005であり、P×P×Sk≦400[μm2]を満たし、
当該拡散板は透過型の拡散板であり、
前記複数の微細構造体は凸形状であり、
前記複数の微細構造体の凸面の頂点の前記主面からの最大高さと最小高さとの差をΔH[μm]、前記微細構造体の屈折率をn、入射光の波長をλ[nm]としたとき、
0.2≦ΔH×(n−1)×1000/λ
の関係を満たす
ことを特徴とする拡散板。 - 主面に2種類以上のレンズ機能を有する複数の微細構造体が配列された、所望の拡散角度範囲内の拡散光の強度が略均一な拡散板であって、
前記複数の微細構造体の平均ピッチをPとし、前記複数の微細構造体の各々の正面方向の相対輝度の標準偏差をSkとするときに、P≦200[μm]かつSk≧0.005であり、P×P×Sk≦400[μm2]を満たし、
当該拡散板は透過型の拡散板であり、
前記複数の微細構造体は凹形状であり、
前記複数の微細構造体の凹面の頂点の前記主面からの最大深さと最小深さとの差をΔD[μm]、前記微細構造体の屈折率をn、入射光の波長をλ[nm]としたとき、
0.2≦ΔD×(n−1)×1000/λ
の関係を満たす
ことを特徴とする拡散板。 - 主面に2種類以上のレンズ機能を有する複数の微細構造体が配列された、所望の拡散角度範囲内の拡散光の強度が略均一な拡散板であって、
前記複数の微細構造体の平均ピッチをPとし、前記複数の微細構造体の各々の正面方向の相対輝度の標準偏差をSkとするときに、P≦200[μm]かつSk≧0.005であり、P×P×Sk≦400[μm2]を満たし、
当該拡散板は反射型の拡散板であり、
前記複数の微細構造体は凸形状であり、
前記複数の微細構造体の凸面の頂点の前記主面からの最大高さと最小高さとの差をΔH[μm]、入射光の波長をλ[nm]としたとき、
0.1≦ΔH×1000/λ
の関係を満たす
ことを特徴とする拡散板。 - 主面に2種類以上のレンズ機能を有する複数の微細構造体が配列された、所望の拡散角度範囲内の拡散光の強度が略均一な拡散板であって、
前記複数の微細構造体の平均ピッチをPとし、前記複数の微細構造体の各々の正面方向の相対輝度の標準偏差をSkとするときに、P≦200[μm]かつSk≧0.005であり、P×P×Sk≦400[μm2]を満たし、
当該拡散板は反射型の拡散板であり、
前記複数の微細構造体が凹形状であり、
前記複数の微細構造体の凹面の頂点の前記主面からの最大深さと最小深さの差をΔD[μm]、入射光の波長をλ[nm]としたとき、
0.1≦ΔD×1000/λ
の関係を満たす
ことを特徴とする拡散板。 - 前記所望の拡散角度範囲内の拡散光の強度が、正面方向の輝度値で規格化した拡散特性の角度に対する拡散プロファイルにおいて、最大値の半分の強度になる半値角度より内側を見たときに、前記拡散特性の傾きの絶対値が最初に0.02[a.u./deg]以下になる角度又は前記拡散特性の傾きの絶対値が最初に極小点となる角度のいずれか広い方の角度よりも内側の角度範囲において、前記拡散特性の傾きの絶対値の最大値が0.08[a.u./deg]以下で、かつ、前記拡散特性の傾きの絶対値の平均値が0.04[a.u./deg]以下となる
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の拡散板。 - 前記複数の微細構造体がマイクロレンズであって、前記マイクロレンズの底面の形状が多角形状である、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の拡散板。 - 前記複数の微細構造体がマイクロレンズであって、前記マイクロレンズの底面の形状が四角形又は六角形であり、前記マイクロレンズが周期的に配列されている、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の拡散板。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の拡散板であって、
前記拡散板の主面に複数のマイクロレンズが配列されており、
前記複数のマイクロレンズの前記主面に垂直な断面の形状は、互いに異なっているとともに、対称軸を有さず、
前記複数のマイクロレンズの平均ピッチをPとし、各々のマイクロレンズの正面方向の相対輝度の標準偏差をSkとするとき、P≦200[μm]かつSk≧0.005であり、P×P×Sk≦400[μm2]を満たす、
ことを特徴とする拡散板。
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