KR102501349B1 - 반사형 확산판, 표시 장치, 투영 장치 및 조명 장치 - Google Patents

반사형 확산판, 표시 장치, 투영 장치 및 조명 장치 Download PDF

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Abstract

(과제) 보다 균일한 확산 각도 분포 특성을 실현시키는 것.
(해결 수단) 본 발명에 관련된 반사형 확산판은, 투명 기재의 표면에 위치하는 단렌즈군으로 이루어지는 마이크로렌즈 어레이형의 확산판으로서, 상기 단렌즈군을 구성하는 각각의 단렌즈가 갖는 개구경 및 곡률 반경은, 상기 단렌즈군 전체로서 편차가 있으며, 또한, 상기 각각의 단렌즈의 정점 위치는 불규칙하게 배치되어 있고, 상기 단렌즈군에 수직 입사되는 광의 반사광의 휘도 분포가, 소정의 확산 각도 범위에서 대략 균일하고, 상기 투명 기재의 표면 법선 방향과 이루는 각이 20 도 또는 40 도의 방향으로부터 상기 단렌즈군에 입사되는 광의 적어도 어느 일방에 대해, 상기 표면 법선 방향의 반사 휘도치를 A 로 하고, 반사 확산 성분의 피크 반사 휘도치를 B 로 했을 때에, 0.3 ≤ A/B ≤ 1 의 관계가 성립한다.

Description

반사형 확산판, 표시 장치, 투영 장치 및 조명 장치
본 발명은, 반사형 확산판, 표시 장치, 투영 장치 및 조명 장치에 관한 것이다.
입사광을 여러 가지 방향으로 산란시키는 확산판은, 예를 들어, 디스플레이 등의 표시 장치나, 프로젝터 등의 투영 장치나, 각종 조명 장치 등과 같은 다양한 장치에 널리 이용되고 있다. 이러한 확산판에 있어서의 입사광의 확산 기구는, 확산판의 표면 형상에서 기인하는 광의 굴절을 이용하는 것과, 벌크체의 내부에 존재하는, 주위와는 굴절률이 상이한 물질에 의한 산란을 이용하는 것으로 크게 구별된다. 표면 형상에서 기인하는 광의 굴절을 이용한 확산판의 하나로, 수 십 ㎛ 정도의 크기의 마이크로렌즈를 벌크체의 표면에 복수 배치한, 이른바 마이크로렌즈 어레이형의 확산판이 있다.
이러한 마이크로렌즈 어레이형의 확산판으로서, 이하의 특허문헌 1 에는 초점판용의 확산판이 개시되어 있고, 이러한 확산판은, 마이크로렌즈의 피치 및 높이에 편차를 갖게 한 설계로 되어 있다. 구체적으로는, 이하의 특허문헌 1 에는, 마이크로렌즈의 피치 (P) 를, 8 ㎛ ≤ P ≤ 30 ㎛ 로 하고, 마이크로렌즈의 높이 (H) 를, 0.01×P ≤ H ≤ 0.1×P 로 하는 취지가 개시되어 있다.
또, 마이크로렌즈 어레이형의 확산판으로서, 이하의 특허문헌 2 에는, 마이크로렌즈 어레이를 구성하는 마이크로렌즈의 직경 (D) 을 100 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하로 하고, 마이크로렌즈의 표면 조도 (Ra) 를 0.1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하로 함으로써, 렌즈 표면에 대해 광 확산 효과를 부여하는 취지가 개시되어 있다. 이러한 특허문헌 2 에서는, 상기 특허문헌 1 과 마찬가지로, 마이크로렌즈의 배치 형성 패턴은 랜덤 배치 형성 패턴으로 되어 있지만, 마이크로렌즈의 높이에 대해서는, 일정하게 함으로써 응력 집중이 억제 가능하다고 하여, 랜덤성의 도입을 부정한 것으로 되어 있다.
일본 공개특허공보 평3-192232호 일본 공개특허공보 2004-145330호
그러나, 상기 특허문헌 1 에서는 각 마이크로렌즈의 곡률 반경에 대해서는 언급되어 있지 않아, 보다 균일 (평탄) 한 확산 각도 분포 특성을 실현시키는 것이 곤란하다는 문제가 있었다. 또, 상기 특허문헌 2 에 개시되어 있는 기술을 사용했다고 해도, 보다 균일 (평탄) 한 확산 각도 분포 특성을 실현시키는 것은 곤란하였다.
그래서, 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적으로 하는 바는, 보다 균일한 확산 각도 분포 특성을 실현시키는 것이 가능한, 반사형 확산판, 표시 장치, 투영 장치 및 조명 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 관점에 의하면, 투명 기재의 표면에 위치하는 단 (單) 렌즈군으로 이루어지는 마이크로렌즈 어레이형의 확산판으로서, 상기 단렌즈군을 구성하는 각각의 단렌즈가 갖는 개구경 및 곡률 반경은, 상기 단렌즈군 전체로서 편차가 있으며, 또한, 상기 각각의 단렌즈의 정점 (頂点) 위치는, 불규칙하게 배치되어 있고, 상기 단렌즈군에 수직 입사되는 광의 반사광의 휘도 분포가, 소정의 확산 각도 범위에서 대략 균일하고, 상기 투명 기재의 표면 법선 방향과 이루는 각이 20 도 또는 40 도의 방향으로부터 상기 단렌즈군에 입사되는 광의 적어도 어느 일방에 대해, 상기 표면 법선 방향의 반사 휘도치를 A 로 하고, 반사 확산 성분의 피크 반사 휘도치를 B 로 했을 때, 0.3 ≤ A/B ≤ 1 의 관계가 성립하는 반사형 확산판이 제공된다.
상기 개구경을 D [㎛] 로 하고, 상기 곡률 반경을 R [㎛] 로 하고, 상기 개구경 (D) 및 상기 곡률 반경 (R) 각각의 편차 비율을 δ [％] 로 했을 때, 이하의 식 (1) 로 나타내는 관계가 성립하는 것이 바람직하다.
Figure 112019065605714-pct00001
상기 단렌즈에 인접하는 다른 상기 단렌즈와의 경계는, 서로 상이한 곡선을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 단렌즈군의 표면에 반사층을 추가로 구비하는 것이 바람직하다.
상기 반사층은, Al 혹은 Ag 중 어느 것을 함유하는 금속층, 또는, TiO2 혹은 ZnS 중 어느 것을 함유하는 무기 반사층이어도 된다.
상기 단렌즈군을 구성하는 각각의 상기 단렌즈는, 상기 투명 기재 상에 불규칙하게 배치되어 있고, 서로 인접하는 2 개의 상기 단렌즈의 중첩폭의 최대치를 OV [㎛] 로 하고, 당해 서로 인접하는 2 개의 단렌즈의 개구경을 각각 D1 [㎛], D2 [㎛] 로 했을 때, 이하의 식 (2) 로 나타내는 관계가 성립하는 것이 바람직하다.
Figure 112019065605714-pct00002
상기 투명 기재는, 수지 기판, 수지 필름, 또는, 유리 기판 중 어느 것이어도 된다.
또, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 상기 확산판을 구비하는 표시 장치가 제공된다.
또, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 상기 확산판을 구비하는 투영 장치가 제공된다.
또, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 상기 확산판을 구비하는 조명 장치가 제공된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 보다 균일한 확산 각도 분포 특성을 실현하는 것이 가능해진다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 반사형 확산판의 구성을 모식적으로 나타낸 설명도이다.
도 2 는 동 실시형태에 관련된 반사형 확산판이 갖는 단렌즈에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
도 3 은 동 실시형태에 관련된 반사형 확산판이 갖는 단렌즈에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
도 4 는 동 실시형태에 관련된 반사형 확산판이 구비하는 단렌즈군의 일례를 상방으로부터 본 전자 현미경 사진이다.
도 5 는 동 실시형태에 관련된 반사형 확산판의 구성을 모식적으로 나타낸 설명도이다.
도 6a 는 동 실시형태에 관련된 반사형 확산판이 구비하는 단렌즈군의 배치 방법에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
도 6b 는 동 실시형태에 관련된 반사형 확산판이 구비하는 단렌즈군의 배치 방법에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
도 7a 는 동 실시형태에 관련된 반사형 확산판이 구비하는 단렌즈군의 배치 방법에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
도 7b 는 동 실시형태에 관련된 반사형 확산판이 구비하는 단렌즈군의 배치 방법에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
도 8 은 동 실시형태에 관련된 반사형 확산판으로부터의 반사광의 휘도 분포를 모식적으로 나타낸 설명도이다.
도 9 는 반사 확산광의 분포 특성의 판정 방법에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
도 10a 는 동 실시형태에 관련된 반사형 확산판의 반사 확산 특성에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
도 10b 는 동 실시형태에 관련된 반사형 확산판의 반사 확산 특성에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
도 11a 는 동 실시형태에 관련된 반사형 확산판의 반사 확산 특성에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
도 11b 는 동 실시형태에 관련된 반사형 확산판의 반사 확산 특성에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
도 12a 는 개구경, 곡률 반경 및 섭동량 (攝動量) 과 반사 확산광의 분포 특성과의 관계를 설명하기 위한 그래프도이다.
도 12b 는 개구경, 곡률 반경 및 섭동량과 반사 확산광의 분포 특성과의 관계를 설명하기 위한 그래프도이다.
도 12c 는 개구경, 곡률 반경 및 섭동량과 반사 확산광의 분포 특성과의 관계를 설명하기 위한 그래프도이다.
도 13 은 동 실시형태에 관련된 반사형 확산판의 제조 방법의 흐름의 일례를 나타낸 흐름도이다.
도 14a 는 반사형 확산판에 관한 시험예 1 의 시험 결과를 나타낸 그래프도이다.
도 14b 는 반사형 확산판에 관한 시험예 1 의 시험 결과를 나타낸 그래프도이다.
도 14c 는 반사형 확산판에 관한 시험예 1 의 시험 결과를 나타낸 그래프도이다.
도 15a 는 반사형 확산판에 관한 시험예 1 의 시험 결과를 나타낸 그래프도이다.
도 15b 는 반사형 확산판에 관한 시험예 1 의 시험 결과를 나타낸 그래프도이다.
도 15c 는 반사형 확산판에 관한 시험예 1 의 시험 결과를 나타낸 그래프도이다.
도 16a 는 반사형 확산판에 관한 시험예 1 의 시험 결과를 나타낸 그래프도이다.
도 16b 는 반사형 확산판에 관한 시험예 1 의 시험 결과를 나타낸 그래프도이다.
도 16c 는 반사형 확산판에 관한 시험예 1 의 시험 결과를 나타낸 그래프도이다.
도 17 은 반사형 확산판에 관한 시험예 1 의 시험 결과를 나타낸 그래프도이다.
도 18 은 반사형 확산판에 관한 시험예 1 의 시험 결과를 나타낸 그래프도이다.
도 19 는 반사형 확산판에 관한 시험예 1 의 시험 결과를 나타낸 그래프도이다.
도 20a 는 반사형 확산판에 관한 시험예 2 의 시험 결과를 나타낸 그래프도이다.
도 20b 는 반사형 확산판에 관한 시험예 2 의 시험 결과를 나타낸 그래프도이다.
도 20c 는 반사형 확산판에 관한 시험예 2 의 시험 결과를 나타낸 그래프도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
(본 발명의 실시형태에 관련된 반사형 확산판의 개요)
본 발명의 실시형태에 관련된 반사형 확산판에 대해 상세하게 설명함에 앞서, 본 발명의 실시형태에 관련된 반사형 확산판의 개요에 대해, 이하에서 간단하게 언급해 둔다.
이하에서 상세히 서술하는 본 발명의 실시형태에 관련된 반사형 확산판은, 광의 균질 확산 및 광학 개구의 균질 확대 기능을 구비한, 마이크로렌즈 어레이형의 반사형 확산판이다. 이러한 반사형 확산판이 갖는 광학체 (즉, 마이크로렌즈) 는, 광 확산 기능을 갖는 볼록면이 서로 상이한 형상이고, 또한, 각 렌즈의 경계 윤곽부가 상이한 곡선에 의해 인접하는 렌즈와 접하는 것을 특징으로 하는 구조체이다.
상기 특허문헌 1 및 특허문헌 2 에 개시되어 있는 바와 같은, 종래의 마이크로렌즈 어레이 구조에 의한 광학체의 경우, 일반적인 가우시안형의 광 확산 기능 및 화상 기기에 있어서의 무아레 억제 기능을 부가할 수 있을 뿐으로서, 균질한 에너지 분포의 확산 특성을 만족시키는 것이 어렵다는 문제가 있었다. 요컨대, 가시광 영역의 콜리메이트광이나, 콜리메이트성이 있는 주광선을 갖고 일정한 개구를 갖는 텔레센트릭광에 대해, 일정 영역에 있어서의 각도 성분 내에서 에너지 분포의 균질성이 매우 높고, 이 각도 성분의 일정 영역을 초과하면 에너지가 급격하게 감소할 수 있는 광학 기능 (이하, 「톱 햇형 확산」이라고도 한다) 에 관련된 과제가 해결되어 있지 않다고 하는 문제가 있었다.
이하에서 상세히 서술하는 본 발명의 실시형태에 관련된 반사형 확산판은, 가시광 영역의 콜리메이트광이나, 콜리메이트성이 있는 주광선을 갖고 일정한 개구를 갖는 텔레센트릭광에 대해, 수직 입사광의 일정 영역에 있어서의 각도 성분 내에서 반사 성분의 균질성이 매우 높고, 사입사 (斜入射) 광의 정면 반사 휘도와 확산 휘도의 비율을 제어하는 것을 특징으로 하는 광학체이다.
보다 상세하게는, 본 발명의 실시형태에 관련된 반사형 확산판은, 마이크로렌즈 어레이를 구성하는 각 단위 셀 (즉, 단렌즈인 마이크로렌즈) 의 배치, 곡률 반경, 원형 개구경에 섭동 (바꾸어 말하면, 편차) 을 갖게 하였다. 이로써, 본 발명의 실시형태에 관련된 반사형 확산판은, 서로 상이한 만곡 및 곡면의 영역을 복수 갖고, 이러한 영역 경계가 서로 상이한 곡면이고, 접선 방위가 상호 상이한 부감 투영 궤적이 상이한 곡선에 의해 구획되는, 다수의 만곡 및 곡면으로 이루어지는 광학체를 갖는다. 이로써, 상기와 같은 과제를 해결하고, 종래의 가우스형 광 확산에서는 갖지 못한, 고균질 확산 기능과 광학 개구 제어 기능을 겸비한 광학체를 실현하는 것이 가능해진다.
이하에서 상세히 서술하는 반사형 확산판의 특징은, 다음과 같다.
1) 마이크로렌즈 어레이를 구성하는 단렌즈 (마이크로렌즈) 의 곡면부는, 구면체, 또는 비구면체이다.
2) 마이크로렌즈 어레이를 구성하는 단렌즈의 배치는, 랜덤 배치이다.
3) 마이크로렌즈 어레이를 구성하는 단렌즈의 기준 개구경 (D), 기준 곡률 반경 (R), 섭동량 (δ) 을 최적으로 선택함으로써, 확산 반사광의 균질성을 실현할 수 있다.
4) 만곡 및 곡면을 갖지 않은 영역 (바꾸어 말하면, 마이크로렌즈 어레이가 배치된 광학체의 평탄부의 넓이) 은, 5 ％ 미만이다.
5) 마이크로렌즈 어레이에 있어서의 각 만곡 영역의 경계는, 서로 상이한 곡면이다.
6) 마이크로렌즈 어레이의 표면에 반사층을 가지고 있어도 된다.
7) 마이크로렌즈 어레이에 대한 0 도 입사광 (수직 입사광) 의 반사 분포는, 원하는 확산각 범위 내에서 톱 햇 특성을 나타낸다.
8) 마이크로렌즈 어레이에 대한 표면 법선 방향 반사 휘도치를 A 로 하고, 20 도 입사광 또는 40 도 입사광의 피크 반사 휘도치를 B 로 하면, 0.3 ≤ A/B ≤ 1.0 이다.
이하에서는, 이상과 같은 특징을 갖는 본 발명의 실시형태에 관련된 반사형 확산판에 대해 상세하게 설명한다.
(반사형 확산에 대해)
이하에서는, 도 1 ∼ 도 12c 를 참조하면서, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 에 대해 상세하게 설명한다.
도 1 은, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판의 구성을 모식적으로 나타낸 설명도이다. 도 2 및 도 3 은, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판이 갖는 단렌즈에 대해 설명하기 위한 설명도이다. 도 4 는, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판이 구비하는 단렌즈군의 일례를 상방으로부터 본 전자 현미경 사진이다. 도 5 는, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판의 구성을 모식적으로 나타낸 설명도이다. 도 6a ∼ 도 7b 는, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판이 구비하는 단렌즈군의 배치 방법에 대해 설명하기 위한 설명도이다. 도 8 은, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판으로부터의 반사광의 휘도 분포를 모식적으로 나타낸 설명도이다. 도 9 는, 반사 확산광의 분포 특성의 판정 방법에 대해 설명하기 위한 설명도이다. 도 10a 및 도 10b 는, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판의 반사 확산 특성에 대해 설명하기 위한 설명도이다. 도 11a 및 도 11b 는, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판의 반사 확산 특성에 대해 설명하기 위한 설명도이다. 도 12a ∼ 도 12c 는, 개구경, 곡률 반경 및 섭동량과 반사 확산광의 분포 특성과의 관계를 설명하기 위한 그래프도이다.
본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 은, 기재 상에 복수의 마이크로렌즈 (이하, 「단렌즈」라고도 한다) 가 배치된, 마이크로렌즈 어레이형의 반사형 확산판이다. 이러한 반사형 확산판 (1) 은, 도 1 에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 투명 기재 (10) 와, 투명 기재 (10) 의 표면에 형성된 단렌즈군 (20) 을 가지고 있다.
<투명 기재 (10) 에 대해>
투명 기재 (10) 는, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 에 입사되는 광의 파장 대역에 있어서, 투명으로 간주하는 것이 가능한 재질로 이루어지는 기재이다. 이러한 투명 기재 (10) 는, 필름상의 것이어도 되고, 판상의 것이어도 된다. 이러한 기재의 재질에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트 (polymenthyl methacrylate : PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (Polyethylene terephthalate : PET), 폴리카보네이트 (polycarbonate : PC), 고리형 올레핀·코폴리머 (Cyclo Olefin Copolymer : COC), 고리형 올레핀 폴리머 (Cyclo Olefin Polymer : COP), 트리아세틸셀룰로오스 (Triacetylcellulose : TAC) 등과 같은 공지된 수지를 투명 기재 (10) 로서 사용하는 것도 가능하고, 석영 유리, 붕규산 유리, 백판 (白板) 유리 등과 같은 공지된 광학 유리를 사용하는 것도 가능하다. 도 1 에서는, 투명 기재 (10) 가 사각형인 경우를 예로 들어 도시하고 있지만, 투명 기재 (10) 의 형상은 사각형으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 반사형 확산판 (1) 이 실장되는 표시 장치, 투영 장치, 조명 장치 등의 형상에 따라서, 임의의 형상을 가지고 있어도 된다.
<단렌즈군 (20) 에 대해>
투명 기재 (10) 의 표면에는, 복수의 단렌즈 (21) 로 이루어지는 단렌즈군 (20) 이 형성되어 있다. 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 에 있어서, 단렌즈군 (20) 은, 도 1 에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 복수의 단렌즈 (21) 가 서로 인접하도록 (바꾸어 말하면, 단렌즈 (21) 사이에 간극 (평탄부) 이 존재하지 않도록) 형성되는 것이 바람직하다. 투명 기재 (10) 상에 단렌즈 (21) 를 간극없이 배치시킴 (바꾸어 말하면, 단렌즈의 충전율이 100 ％ 가 되도록 배치시킴) 으로써, 입사광 중 확산판 표면에서 산란되지 않고 그대로 투과해 버리는 성분 (이하, 「0 차 투과광 성분」이라고도 한다) 을 억제하는 것이 가능해진다. 그 결과, 복수의 단렌즈 (21) 가 서로 인접하도록 배치된 단렌즈군 (20) 에서는, 확산 성능을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
또, 본 실시형태에 관련된 단렌즈군 (20) 에서는, 도 1 에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 각 단렌즈 (21) 는, 규칙적으로 배치되어 있는 것이 아니라, 불규칙하게 (랜덤하게) 배치되어 있다. 여기서, 「불규칙」이란, 반사형 확산판 (1) 에 있어서의 단렌즈군 (20) 의 임의의 영역에 있어서, 단렌즈 (21) 의 배치에 관한 규칙성이 실질적으로 존재하지 않는 것을 의미한다. 따라서, 임의의 영역에서의 미소 영역에 있어서 단렌즈 (21) 의 배치에 어떤 종류의 규칙성이 존재하였다고 해도, 임의의 영역 전체로서 단렌즈 (21) 의 배치에 규칙성이 존재하지 않는 것은, 「불규칙」에 포함되는 것으로 한다. 또한, 본 실시형태에 관련된 단렌즈군 (20) 에 있어서의 단렌즈 (21) 의 불규칙한 배치 방법에 대해서는, 이하에서 재차 상세히 서술한다.
본 실시형태에 있어서, 단렌즈군 (20) 을 구성하는 단렌즈 (21) 는, 볼록 렌즈로 되어 있다. 또, 본 실시형태에 관련된 단렌즈군 (20) 에서는, 각 단렌즈 (21) 의 표면 형상은 특별히 한정되는 것은 아니라, 구면 성분만을 포함하는 것이어도 되고, 비구면 성분이 포함되어 있어도 된다.
또, 본 실시형태에 관련된 단렌즈군 (20) 에서는, 상기와 같은 각 단렌즈 (21) 의 배치뿐만 아니라, 각 단렌즈 (21) 의 개구경 및 곡률 반경에 대해서도, 단렌즈군 (20) 전체적으로 편차를 가지고 있다.
복수의 단렌즈 (21) 가 서로 인접하도록 형성되고, 단렌즈 (21) 가 투명 기재 (10) 상에 불규칙하게 형성되며, 또한, 각 단렌즈 (21) 의 개구경 및 곡률 반경에 편차 (랜덤성) 를 갖게 함으로써, 각각의 단렌즈 (21) 의 외형은, 서로 동일한 형상으로는 되지 않고, 도 1 에 모식적으로 나타낸 바와 같이 여러 가지 형상을 갖게 되어, 대칭성을 갖지 않게 되는 것이 많아진다.
이와 같은 경우, 도 2 에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 단렌즈 A 에서는 곡률 반경이 rA 인데 반해, 단렌즈 B 에서는 곡률 반경이 rB (≠rA) 가 되는 상황도 많이 발생하게 된다. 인접하는 단렌즈의 곡률 반경이 상이한 경우, 인접하는 단렌즈간의 경계는 직선만으로 구성되는 것은 아니고, 그 적어도 일부에 곡선을 포함하게 되어, 도 3 에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 단렌즈 (21) 의 외형 (단렌즈 (21) 를 부감한 경우의 외형의 투영 궤적) 은, 서로 상이한 복수의 만곡 및 곡면의 경계로 구성되게 된다. 단렌즈간의 경계의 적어도 일부에 곡선이 포함됨으로써, 단렌즈간의 경계에서의 배치의 규칙성이 더욱 무너지게 되어, 회절 성분을 더욱 저감하는 것이 가능해진다.
도 4 는, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판에 있어서의 단렌즈군 (20) 의 일부를, 주사형 전자 현미경 (Scanning Electron Microscope : SEM) 에 의해 상방으로부터 관찰한 경우의 SEM 사진이다. 도 4 로부터 분명한 바와 같이, 단렌즈군 (20) 을 구성하는 단렌즈 (21) 의 외형 (부감 투영 궤적) 은 여러 가지 형상을 가지고 있고, 단렌즈 (21) 의 개구경도 서로 상이한 것을 알 수 있다.
<반사층 (30) 에 대해>
또, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 에서는, 도 5 에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 단렌즈군 (20) 을 구성하는 각 단렌즈 (21) 의 표면에, 반사층 (30) 이 추가로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 반사층 (30) 을 단렌즈군 (20) 의 표면에 형성함으로써, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 의 반사 성능 (즉, 입사광의 반사율) 을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
이러한 반사층 (30) 은, 원하는 반사율을 실현하는 것이 가능한 것이면, 임의의 재질을 사용하여 형성하는 것이 가능하다. 이와 같은 반사층 (30) 으로서, 예를 들어, Al 혹은 Ag 중 어느 것을 함유하는 금속층, 또는, TiO2 혹은 ZnS 중 어느 것을 함유하는 무기 반사층을 들 수 있다. Al 또는 Ag 중 어느 것을 함유하는 금속층으로는, 예를 들어, Al 단체 (單體), Ag 단체, 또는, AgPCu 합금 등과 같이, Al 또는 Ag 를 함유하는 합금 등의 금속층을 들 수 있다. 또, TiO2 혹은 ZnS 중 어느 것을 함유하는 무기 반사층으로는, 예를 들어, TiO2 및 SiO2 를 함유하는 무기 반사층이나, ZnS 및 SiO2 를 함유하는 반사층 등을 들 수 있다.
또, 이러한 반사층 (30) 의 두께에 대해서는, 특별히 한정하는 것은 아니다. 단, 예를 들어 10 ㎚ 미만의 두께를 갖는 반사층 (30) 을 형성하는 것은 곤란이 수반되는 점에서, 반사층 (30) 의 두께는, 10 ㎚ 이상인 것이 바람직하다. 한편, 상기와 같은 재질을 사용하여 반사층 (30) 을 형성한 경우, 두께가 200 ㎚ 이상이 됨으로써, 100 ％ 의 반사율을 나타내게 된다. 그 때문에, 비용성 등의 관점에서, 반사층 (30) 의 두께는, 200 ㎚ 이하인 것이 바람직하다. 이러한 반사층 (30) 의 두께는, 보다 바람직하게는 100 ㎚ 이상 200 ㎚ 이하이다.
<단렌즈 (21) 의 배치 방법에 대해>
이하에서는, 이상 설명한 바와 같은 단렌즈 (21) 의 배치 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 에 있어서, 상기와 같은 특징을 갖는 복수의 단렌즈 (21) 가 배치된 단렌즈군 (20) 은, 주로 이하의 2 가지의 배치 방법에 의해 실현되는 것이 가능하다.
제 1 배치 방법은, 기준이 되는 형상을 갖는 단렌즈 (21) 를, 처음부터 랜덤하게 배치해 가는 배치 방법이다. 이하, 이 배치 방법을 「랜덤 배치 방법」이라고도 한다. 이 배치 방법에서는, 기준이 되는 형상을 갖는 단렌즈 (21) 를 랜덤하게 배치한 다음, 단렌즈 (21) 의 형상 (즉, 개구경 및 곡률 반경) 을 각각 다르게 한다 (섭동시킨다). 그 때문에, 도 4 에 나타낸, 실제의 단렌즈군 (20) 의 배치의 모습을 나타낸 SEM 사진으로부터 분명한 바와 같이, 어느 정도 매크로적으로 단렌즈군 (20) 을 부감한 경우라도, 단렌즈 (21) 의 배치에 규칙성을 찾아낼 수는 없다.
제 2 배열 방법은, 기준이 되는 형상을 갖는 단렌즈 (21) 를 규칙적으로 배열시킨 기준이 되는 상태 (이하, 「초기 배열 상태」라고도 한다) 를 일단 설정한 다음, 이러한 초기 배열 상태로부터, 단렌즈 (21) 의 형상 (즉, 개구경 및 곡률 반경) 과 배치 위치 (보다 상세하게는, 단렌즈 (21) 의 정점 위치) 를 각각 다르게 하는 (섭동시키는) 방식이다. 이하, 이 배치 방법을 「기준 배치 방법」이라고도 한다. 이 배치 방법에서는, 규칙적인 단렌즈 (21) 의 배열을 거친 다음에, 단렌즈 (21) 의 형상 및 배치에 랜덤성을 갖게 하기 때문에, 어느 정도 매크로적으로 단렌즈군 (20) 을 부감하면, 초기 배열 상태를 어느 정도 추정할 수 있는 배치로 되어 있다.
[랜덤 배치 방법에 대해]
먼저, 도 6a 및 도 6b 를 참조하면서, 랜덤 배치 방법의 흐름에 대해 간단하게 설명한다.
랜덤 배치 방법에서는, 도 6a 에 나타낸 것처럼, 렌즈 배치 위치를 xy 좌표계로 생각한 경우에, 렌즈 배치 위치의 x 좌표 및 y 좌표를, 난수 (亂數) 로 결정해 나간다. 이 때, 주목하고 있는 단렌즈 (21) 에 대해, 이미 배치되어 있는 각 단렌즈 (21) 와의 거리를 계산하여, 이미 배치되어 있는 단렌즈 (21) 와의 중첩폭이 미리 설정되어 있는 허용 범위 내이면, 주목하고 있는 단렌즈 (21) 를 배치해 나가도록 한다. 반대로, 계산한 중첩폭이 허용 범위를 초과한 경우에는, 주목하고 있는 단렌즈 (21) 는 배치하지 않도록 한다. 이와 같이 하여, 랜덤 배치 방법에 있어서의 초기 배열이 결정된다.
상기와 같은 배치 방법에 있어서의 허용 범위가, 도 6b 에 나타낸 최대 중첩량 (OV) 이다. 이 최대 중첩량 (OV) 은, 서로 인접하는 단렌즈 (21) 와의 중첩폭의 최대치로서 파악하는 것이 가능하다.
이상이 랜덤 배치 방법의 개략이지만, 보다 구체적인 랜덤 배치 방법의 알고리즘은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2012-181816호에 개시되어 있는 공지된 방법을 이용하는 것이 가능하다.
이상과 같이 하여 초기 배열을 결정한 후, 도 6b 에 나타낸 단렌즈 (21) 의 개구경 (D) 이나 곡률 반경 (R) 을 파라미터로 하여 추가로 섭동시킴으로써, 랜덤한 형상을 갖는 단렌즈 (21) 를 랜덤하게 배치시키는 것이 가능해져, 평탄부의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.
이상과 같은 랜덤 배치 방법에 있어서, 단렌즈군 (20) 에 있어서의, 서로 인접하는 2 개의 단렌즈 (21) 의 중첩폭의 최대치를 OV [㎛] 로 하고, 서로 인접하는 2 개의 단렌즈 (21) 의 개구경을 각각 D1 [㎛], D2 [㎛] 로 했을 때, 이하의 식 (101) 로 나타내는 관계가 성립하는 것이 바람직하다. 하기 식 (101) 로 나타내는 관계가 성립하지 않는 경우에는, 랜덤 배치를 실현하기 위한 파라미터의 편차 정도가 불충분해져, 충분한 랜덤성을 실현하는 것이 곤란해질 가능성이 있다.
Figure 112019065605714-pct00003
[기준 배치 방법에 대해]
계속해서, 도 7a 및 도 7b 를 참조하면서, 기준 배치 방법의 흐름에 대해 간단하게 설명한다.
도 7a 에 나타낸 것처럼, 기준 배치 방법에서는, 먼저, 기준이 되는 초기 배열 상태를 먼저 설정한다. 단렌즈 (21) 의 규칙적인 배열 상태는 특별히 한정하는 것은 아니고, 단렌즈 (21) 의 정점 위치가 정방형상으로 배치되는 사각 배치나, 정육각형의 정점 및 정육각형의 중심에 대응하는 위치에 단렌즈 (21) 의 정점 위치가 배치되는 육각 배치 등을 적절히 이용하면 된다. 이 때, 기준 배치 방법을 실시한 후의 단렌즈군 (20) 에, 가능한 한 평탄부가 생기지 않도록 하기 위해, 규칙적인 배열 상태는, 육방 최밀 격자 등과 같은 최밀 배열 상태로 하는 것이 바람직하다.
이러한 기준 배치 방법에서는, 도 7a 좌측 중단의 도면에 나타낸 바와 같이, 격자 간격 (도 7b 에 있어서의 기준 격자 피치 (G)) 을 파라미터로 한다. 그 다음에, 도 7a 좌측 하단의 도면에 나타낸 바와 같이, 파라미터인 격자 간격을, 최밀 패턴에 대응하는 값으로부터 작게 해 간다. 이로써, 도 7a 우측 상단의 도면에 나타낸 바와 같이, 각 단렌즈가 서로 중첩되게 되어, 평탄부가 없어진다.
그 후, 도 7a 우측 중단의 도면에 나타낸 바와 같이, 각 단렌즈 (21) 의 렌즈 중심 (정점 위치) 을, 격자점으로부터 랜덤하게 움직여 나간다. 구체적으로는, 격자점으로부터의 최대 이동 거리를 파라미터로 하여 (도 7b 에 있어서의 최대 섭동량 (M)), 0 ∼ 1 의 난수와 최대 이동 거리와의 곱을 이동 거리로서, 개별적으로 결정해 나간다. 또, 이동 각도에 대해서도, 난수를 사용하여 결정해 나간다. 이로써, 도 7a 우측 하단의 도면에 나타낸 바와 같이, 최종적인 단렌즈 (21) 의 배치 패턴이 결정되게 된다.
그 후, 도 7b 에 나타낸 단렌즈 (21) 의 개구경 (D) 이나 곡률 반경 (R) 을 파라미터로 하여 추가로 섭동시킴으로써, 랜덤한 형상을 갖는 단렌즈 (21) 를, 랜덤하게 배치시키는 것이 가능해진다.
이상, 도 6a ∼ 도 7b 를 참조하면서, 본 실시형태에 관련된 단렌즈 (21) 의 배치 방법에 대해 구체적으로 설명하였다.
<반사형 확산판 (1) 의 반사 확산 특성에 대해>
본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 은, 단렌즈군 (20) 에 광이 수직 입사하는 경우 (바꾸어 말하면, 투명 기재 (10) 의 표면 법선 방향과 평행한 방향으로부터 광이 입사하는 경우) 에, 이러한 입사광의 반사광의 휘도 분포가, 소정의 확산 각도 범위 내에서 대략 균일하게 된다. 바꾸어 말하면, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 은, 소정의 확산 각도 범위 내에서 톱 햇형의 반사 특성을 나타낸다.
여기서, 본 실시형태에 있어서 반사 특성이 톱 햇형이라는 것은, 도 8 에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 수직 입사된 광의 반사광의 휘도 분포에 대해, 원하는 확산 각도 범위 (θdiff) 내에 있어서, 반사광 휘도치가, 반사광 휘도의 피크치 (Nittop) 를 중심으로 하여, ±10 ％ 의 범위 내에 들어가 있는 상태가 실현되어 있는 것을 말한다.
도 8 에 나타낸 상태가 실현됨으로써, 반사형 확산판으로부터의 반사 확산광의 분포는, 균질성을 갖게 되어, 주기적인 회절광 등도 발생하지 않게 된다. 한편, 도 8 에 나타낸 톱 햇형의 반사 특성이 실현되어 있지 않은 경우에는, 반사형 확산판으로부터의 반사 확산광의 분포는 균질한 것이 아니게 되어, 주기적인 회절광 등이 발생할 가능성이 높아진다.
본 실시형태에 있어서, 예를 들어 도 9 좌측의 도면에 나타낸 바와 같이, 반사 확산광의 분포가 균일한 경우, 주목하는 반사형 확산판은, 수직 입사광에 대해, 소정의 확산 각도 범위 내에서 대략 균일한 반사 확산성을 가지고 있다 (즉, 합격 라인에 도달해 있다) 고 판단한다. 한편, 도 9 우측의 도면에 나타낸 바와 같이, 반사 확산광의 분포에 불균일이 보여 균일하지 않고, 경우에 따라서는 주기적인 회절 패턴이 관찰되는 경우, 주목하는 반사형 확산판은, 수직 입사광에 대해, 소정의 확산 각도 범위 내에서 대략 균일한 반사 확산성을 가지고 있지 않다 (즉, 합격 라인에 도달하지 않았다) 고 판단한다.
또한, 도 9 좌측에 나타낸 반사 확산 특성은, 기준 개구경 (D) = 80 ㎛, 기준 곡률 반경 (R) = 100 ㎛, 섭동량 (δ) = 5 ％, 단렌즈의 중첩폭의 최대치 (즉, 최대 중첩량) (OV) = 40 ㎛ 인 반사형 확산판의 반사 확산 특성이다. 또, 도 9 우측에 나타낸 반사 확산 특성은, 기준 개구경 (D) = 80 ㎛, 기준 곡률 반경 (R) = 500 ㎛, 섭동량 (δ) = 0 ％, 최대 중첩량 (OV) = 36 ㎛ 인 반사형 확산판의 반사 확산 특성이다.
또, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 은, 투명 기재 (10) 의 표면 법선 방향과 이루는 각이 소정의 값이 되는 경사 방향으로부터 단렌즈군 (20) 에 입사되는 광에 대해, 특정한 관계가 성립한다.
구체적으로는, 도 10a 에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 반사형 확산판 (1) 에 대해, 투명 기재 (10) 의 표면 법선 방향과 이루는 각 (θin) 이 20 도 또는 40 도의 방향으로부터 비스듬하게 입사되어 오는 광에 대해, 반사형 확산판 (1) 에 의해 생기는 반사 확산광의 휘도 분포에 주목한다. 여기서, 도 10b 에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 반사 확산광의 휘도 분포 중, 입사광의 진행 방향과 표면 법선 방향에 의해 규정되는 평면에 있어서의 반사 확산광의 휘도 분포를, 이하에서는 편의적으로 「경도 방향의 휘도 분포」라고 부르는 것으로 하고, 반사 확산광의 휘도 분포 중, 입사광의 진행 방향과 표면 법선 방향에 의해 규정되는 평면에 대해 직교하는 평면에 있어서의 반사광의 휘도 분포를, 이하에서는 편의적으로 「위도 방향의 휘도 분포」라고 부르는 것으로 한다.
본 실시형태에 관련된 반사 확산판 (1) 에 대해, 입사각도 (θin) = 0 도로 입사되는 광 (즉, 표면 법선 방향과 평행한 방향으로부터 반사 확산판 (1) 에 대해 수직 입사되는 광) 에 대해서는, 도 11a 에 일례를 나타낸 바와 같이, 반사 확산광의 경도 방향의 휘도 분포와 위도 방향의 휘도 분포는 거의 동일한 분포 형상이 되어, 확산 각도 = 0 도를 중심으로 하여, 거의 좌우 대칭이 되는 휘도 분포가 된다.
한편, 본 실시형태에 관련된 반사 확산판 (1) 에 대해, 입사각도 (θin) = 20 도 또는 40 도로 입사되는 광에 대해, 반사 확산광의 위도 방향의 휘도 분포에 대해서는, 입사각도 (θin) = 0 도의 경우와 마찬가지로, 확산 각도 = 0 도를 중심으로 하여 거의 좌우 대칭이 되는 휘도 분포가 되는 한편, 반사 확산광의 경도 방향의 휘도 분포에 대해서는, 확산 각도 = 0 도를 중심으로 하여 좌우 비대칭이 되는 휘도 분포가 된다. 도 11b 는, 입사각도 (θin) = 20 도로 입사되는 광의 반사 확산광의 휘도 분포의 일례를 나타낸 것인데, 위도 방향의 휘도 분포는 거의 좌우 대칭인 휘도 분포가 되는 한편, 경도 방향의 휘도 분포는 좌우 비대칭인 휘도 분포로 되어 있는 것을 알 수 있다.
본 실시형태에서는, 도 11b 에 나타낸 사입사시의 반사 확산광의 휘도 분포 (보다 상세하게는, 입사각도 (θin) = 20 도 또는 40 도에 있어서의 반사 확산광의 휘도 분포) 의 적어도 어느 일방에 관해서, 면 법선 방향의 반사 휘도치를 A 로 하고, 반사 확산 성분의 피크 반사 휘도치를 B 로 했을 때에, 0.3 ≤ A/B ≤ 1 의 관계가 성립한다.
도 11b 에 나타낸 예의 경우, 확산 각도 = 0 도에 있어서의 반사 휘도치가 상기한 휘도치 A 가 되고, 확산 각도 50 도 근방에 있어서의 경도 방향의 휘도 분포의 피크치가 상기한 휘도치 B 가 된다. 또한, 입사각도 (θin) = 20 도임에도 불구하고, 피크 휘도치 B 를 제공하는 확산 각도가 50 도 근방이 되는 것은, 본 실시형태에서 주목하는 반사 확산판 (1) 의 단렌즈군에 있어서, 개구경 및 곡률 반경이 소정의 편차 (즉, 섭동량) 를 갖고 있기 때문이다.
상기 (A/B) 에 의해 주어지는 휘도비는, 1 초과의 값을 취하는 경우는 없다. 따라서, 휘도비 (A/B) 의 상한치는 1 이 된다. 한편, 휘도비 (A/B) 의 값이 0.3 미만이 되는 경우에는, 반사 확산광의 휘도 분포의 불균일이 지나치게 커져, 보다 균일한 확산 각도 분포 특성을 실현시키는 것이 곤란해진다. 따라서, 휘도비 (A/B) 의 하한치는 0.3 이 된다. 휘도비 (A/B) 의 값의 범위는, 보다 바람직하게는 0.5 이상 1.0 이하이다.
본 발명자들은, 기준 개구경 (D), 기준 곡률 반경 (R), 섭동량 (δ) 을 변경하면서 공지된 광선 추적 시뮬레이션을 실시하여, 반사형 확산판의 반사 확산 특성 (보다 상세하게는, 상기와 같은 수직 입사광의 반사 확산 특성, 및 사입사광의 반사 확산 특성) 에 대해, 상기와 같은 기준으로 검증을 실시하였다. 구체적으로는, 본 발명자들은, 기준 개구경 (D) = 30 ㎛, 50 ㎛, 또는 80 ㎛ 로 하고, 기준 곡률 반경 (R) = 30 ㎛, 100 ㎛, 또는 500 ㎛ 로 했을 경우, 섭동량 (δ) = 0 ％, 5 ％, 10 ％, 20 ％, 또는 30 ％ 로 하여, 반사형 확산판의 반사 확산 특성에 대해 시뮬레이션을 실시하였다.
얻어진 결과를, 이하의 표 1 및 도 12a ∼ 도 12c 에 모식적으로 나타냈다. 여기서, 도 12a ∼ 도 12c 에 있어서, 안이 비어 있는 막대로 나타낸 영역이, 수직 입사광 및 사입사광의 쌍방에 대한 반사 확산 특성이 합격이 된 영역을 나타내고 있다.
Figure 112019065605714-pct00004
얻어진 상기와 같은 평가 결과에 근거하여, 본 발명자들은, 수직 입사광에 관한 반사 확산 특성 및 사입사광에 관한 반사 확산 특성의 쌍방이 합격이 되는 영역과, 수직 입사광에 관한 반사 확산 특성 또는 사입사광에 관한 반사 확산 특성 중 적어도 어느 일방이 불합격이 되는 영역과의 경계를 제공하는 관계식에 대해, 추가로 검토를 실시하였다. 그 결과, 단렌즈군 (20) 의 기준 개구경을 D [㎛] 로 하고, 기준 곡률 반경을 R [㎛] 로 하고, 기준 개구경 (D) 및 기준 곡률 반경 (R) 각각의 편차 비율 (섭동량) 을 δ [％] 로 했을 때, 이하의 식 (103) 으로 나타내는 관계가 성립하는 경우에, 수직 입사광에 관한 반사 확산 특성 및 사입사광에 관한 반사 확산 특성의 쌍방이 합격이 될 가능성이 매우 높아지는 것을 알아내었다.
Figure 112019065605714-pct00005
따라서, 본 실시형태에 관련된 반사 확산판 (1) 에서는, 단렌즈군 (20) 의 기준 개구경 (D), 기준 곡률 반경 (R) 및 섭동량 (δ) 에 대해, 상기 식 (103) 의 관계가 성립하는 것이 바람직하다.
이상, 도 1 ∼ 도 12c 를 참조하면서, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 에 대해 상세하게 설명하였다.
이상 설명한 바와 같은 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 은, 단렌즈 (21) 의 배치와 단렌즈 (21) 의 형상 (개구경 및 곡률 반경) 에 랜덤성을 갖게 함으로써, 보다 균일한 확산 각도 분포 특성을 실현하는 것이 가능해진다. 또, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 에서는, 단렌즈 (21) 의 개구경이나 곡률 반경을 제어함으로써, 확산판 (1) 을 투과한 광의 확산각을 자유롭게 설계하는 것이 가능해진다.
(반사형 확산판의 제조 방법의 일례에 대해)
이하에서는, 도 13 을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 의 제조 방법의 일례에 대해 간단하게 설명한다. 도 13 은, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판의 제조 방법의 흐름의 일례를 나타낸 흐름도이다.
본 실시형태에 관련된 반사형 확산판의 제조 방법에서는, 먼저, 기반 (基盤) 의 세정이 실시된다 (스텝 S101). 이러한 기반은, 예를 들어, 유리 롤과 같은 롤상의 것이어도 되고, 유리 웨이퍼와 같은 평판상의 것이어도 된다.
다음으로, 세정 후의 기반에 대해, 레지스트 (예를 들어, 금속 산화물을 사용한 레지스트나, 유기물을 사용한 레지스트 등) 가 형성된다 (스텝 S103). 이러한 레지스트의 형성 처리는, 롤상의 기반에 대해서는, 도포 처리 또는 딥핑에 의해 실현되고, 평판상의 기반에 대해서는, 각종 코팅 처리에 의해 실현된다.
그 후, 레지스트가 형성된 기반에 대해, 노광 처리가 실시된다 (스텝 S105). 이러한 노광 처리는, 그레이 스케일 마스크 등을 이용한 노광 (복수의 그레이 스케일 마스크의 중첩에 의한 다중 노광을 포함한다), 평판 또는 롤판에 대한 그레이 스케일 노광, 피코초 펄스 레이저나 펨토초 펄스 레이저 등을 사용한 레이저 노광 등, 공지된 여러 가지 노광 방법을 적절히 적용하는 것이 가능하다.
그 후, 노광 후의 기반을 알칼리 현상하고 (스텝 S107), Ni 스퍼터 등의 공지된 스퍼터 처리 (스텝 S109) 를 실시함으로써, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 을 제조할 때의 마스터 원반 (예를 들어, 유리 마스터나 메탈 마스터 등) 이 완성된다 (스텝 S111). 그 후, 완성한 마스터 원반을 사용하여, 소프트 몰드 등과 같은 몰드가 제작된다 (스텝 S113).
다음으로, 제조된 몰드를 이용하여, 기판 유리나 기판 필름 등에 전사 처리를 실시하고 (스텝 S115), 필요에 따라 반사막이나 보호막 등을 성막함 (스텝 S117) 으로써, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 이 제조된다.
한편, 유리 기판에 대해 직접 가공을 실시하는 경우에는, 스텝 S107에 있어서의 알칼리 현상 처리에 계속해서, CF4 등의 공지된 화합물을 사용한 드라이 에칭 처리를 실시하고 (스텝 S119), 그 후, 필요에 따라 반사막이나 보호막 등을 성막함 (스텝 S121) 으로써, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 이 제조된다.
또한, 도 13 에 나타낸 제조 방법의 흐름은 어디까지나 일례로서, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판의 제조 방법이 도 13 에 나타낸 예로 한정되는 것은 아니다.
(반사형 확산판의 적용예)
다음으로, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 의 적용예에 대해 간단하게 설명한다.
이상 설명한 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 은, 그 기능을 실현하기 위해서 광을 확산시킬 필요가 있는 장치에 대해 적절히 실장하는 것이 가능하다. 기능을 실현하기 위해서 광을 확산시킬 필요가 있는 장치로는, 예를 들어, 각종 디스플레이 등의 표시 장치나, 프로젝터 등의 투영 장치를 들 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 은, 액정 표시 장치의 백라이트에 대해 적용하는 것도 가능하고, 광 정형 (整形) 의 용도에도 사용하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 은, 각종 조명 장치에 대해서도 적용하는 것이 가능해진다.
또한, 기능을 실현하기 위해서 광을 확산시킬 필요가 있는 장치는, 상기한 예로 한정되는 것은 아니고, 광의 확산을 이용하는 장치이면 그 밖의 공지된 장치에 대해서도, 본 실시형태에 관련된 반사형 확산판 (1) 을 적용하는 것이 가능하다.
실시예
계속해서, 실시예 및 비교예를 나타내면서, 본 발명에 관련된 반사형 확산판에 대해 구체적으로 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시예는, 어디까지나 본 발명에 관련된 반사형 확산판의 일례에 지나지 않으며, 본 발명에 관련된 반사형 확산판이 하기 예로 한정되는 것은 아니다.
(시험예 1)
이하에서는, 시판되는 광선 추적 시뮬레이션용 어플리케이션을 이용하여, 이하의 표 2 에 나타낸 바와 같은 기준 개구경 (D) [㎛], 기준 곡률 반경 (R) [㎛], 및 섭동량 (δ) [％] 에 기초하여 단렌즈 (21) 를 랜덤 배치 방법에 의해 배치한 경우의 여러 특성을, 시뮬레이트하였다. 또한, 이하의 시뮬레이션에서는, 단렌즈 (21) 를 형성하는 렌즈 재료를, 투명 수지 또는 유리로 하였다. 또, 반사층 (30) 으로는, 단렌즈군 (20) 의 표면에 대해, AgPCu 합금을 사용한 반사층을 100 ㎚ 성막한 조건으로 하였다.
시뮬레이션에 의해 얻어진 반사 확산광의 휘도 분포에 대해, 톱 햇형의 확산 특성을 가지고 있는지, 톱부의 휘도 분포가 균질성을 가지고 있는지, 사입사광에 관한 반사 휘도 특성을 만족하고 있는지, 의 3 점에 관해서 평가를 실시하였다. 또한, 각 평가 기준은, 다음과 같다.
[톱 햇형의 확산 특성]
A : 반사 확산광의 휘도 분포가 톱 햇 형상이다.
B : 반사 확산광의 휘도 분포가 톱 햇 형상은 아니다.
[균질성]
A : 수직 입사광에 대한 반사 확산광의 휘도 분포에 있어서 톱부의 휘도 변화가 10 ％ 이하
B : 수직 입사광에 대한 반사 확산광의 휘도 분포에 있어서 톱부의 휘도 변화가 10 ％ 초과
[사입사광에 관한 반사 휘도 특성]
A : 20 도 입사광 및 40 도 입사광의 적어도 어느 일방의 휘도비 (A/B) 가 0.3 ≤ A/B ≤ 1 의 범위 내
B : 20 도 입사광 및 40 도 입사광의 쌍방의 휘도비 (A/B) 가 0.3 ≤ A/B ≤ 1 의 범위 밖
얻어진 평가 결과를, 이하의 표 2 에 정리하여 나타내었다.
Figure 112019065605714-pct00006
또, 상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1 에 대해서는, 도 14a ∼ 도 16c 로서, 얻어진 반사 확산광의 휘도 분포를 나타내고 있다. 도 14a ∼ 도 14c 는, 실시예 1 의 반사형 확산판에 있어서의 반사 확산광의 휘도 분포이고, 도 15a ∼ 도 15c 는, 실시예 2 의 반사형 확산판에 있어서의 반사 확산광의 휘도 분포이고, 도 16a ∼ 도 16c 는, 비교예 1 의 반사형 확산판에 있어서의 반사 확산광의 휘도 분포이다.
또한, 상기 실시예 3, 실시예 4 및 비교예 2 에 대해서는, 도 17 ∼ 도 19 로서, 반사형 확산판에 있어서의 단렌즈군의 표면 형상 (부감 투영 궤적) 과 반사 확산광의 분포의 모습을 함께 나타내고 있다. 도 17 은, 실시예 3 의 반사형 확산판에 관한 것이고, 도 18 은, 실시예 4 의 반사형 확산판에 관한 것이고, 도 19 는, 비교예 2 의 반사형 확산판에 관한 것이다.
상기 표 2 및 도 14a ∼ 도 19 로부터도 분명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 대응하는 반사형 확산판에서는, 우수한 반사 확산 특성을 나타내고 있는데 반해, 본 발명의 비교예에 대응하는 반사형 확산판에서는, 균질한 반사 확산 특성이 실현되어 있지 않은 것을 알 수 있다.
(시험예 2)
계속해서, 시험예 1 과 동일하게 하고, 기준 개구경 (D) = 80 ㎛, 기준 곡률 반경 (R) = 200 ㎛, 및 섭동량 (δ) = 10 ％ 로 하여, 단렌즈 (21) 를 랜덤 배치 방법에 의해 배치한 경우의 반사 확산 특성을 시뮬레이트하였다. 또한, 이러한 시뮬레이션에서는, 단렌즈 (21) 를 형성하는 렌즈 재료를, 투명 수지 또는 유리로 하였다. 또, 반사층 (30) 으로는, 단렌즈군 (20) 의 표면에 대해, AgPCu 합금을 사용한 반사층을 100 ㎚ 성막한 조건으로 하였다.
얻어진 결과를, 도 20a ∼ 도 20c 에 나타냈다.
도 20a 는, 입사각도 (θin) = 0 도에 있어서의 반사 확산 특성을 나타낸 그래프도이고, 도 20b 는, 입사각도 (θin) = 20 도에 있어서의 반사 확산 특성을 나타낸 그래프도이고, 도 20c 는, 입사각도 (θin) = 40 도에 있어서의 반사 확산 특성을 나타낸 그래프도이다.
여기서, 본 시험예에 있어서, 입사각도 (θin) = 20 도에 있어서의 휘도비 (A/B) 의 값은 0.65 가 되고, 입사각도 (θin) = 40 도에 있어서의 휘도비 (A/B) 의 값은 0 이 되었다.
도 20a ∼ 도 20c 로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 대응하는 본 시험예에서의 반사형 확산판은, 우수한 반사 확산 특성을 나타내고 있음을 알 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상적인 지식을 가진 사람이라면, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있음이 분명하며, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
1 : 반사형 확산판
10 : 투명 기재
20 : 단렌즈군
21 : 단렌즈
30 : 반사층

Claims (10)

  1. 투명 기재의 표면에 위치하는 단렌즈군으로 이루어지는 마이크로렌즈 어레이형의 확산판으로서,
    상기 단렌즈군을 구성하는 각각의 단렌즈가 갖는 개구경 및 곡률 반경은, 상기 단렌즈군 전체로서 편차가 있으며, 또한, 상기 각각의 단렌즈의 정점 위치는, 불규칙하게 배치되어 있고,
    상기 단렌즈군에 수직 입사되는 광의 반사광의 휘도 분포에 대하여, 소정의 확산 각도 범위 내에 있어서, 반사광 휘도치가, 반사광 휘도의 피크치를 중심으로 하여, ±10 % 의 범위 내에 들어가 있는 상태이고,
    상기 투명 기재의 표면 법선 방향과 이루는 각이 20 도 또는 40 도의 방향으로부터 상기 단렌즈군에 입사되는 광의 적어도 어느 일방에 대해, 상기 표면 법선 방향의 반사 휘도치를 A 로 하고, 반사 확산 성분의 피크 반사 휘도치를 B 로 했을 때, 0.3 ≤ A/B ≤ 1 의 관계가 성립하는, 반사형 확산판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구경을 D [㎛] 로 하고, 상기 곡률 반경을 R [㎛] 로 하고, 상기 개구경 (D) 및 상기 곡률 반경 (R) 각각의 편차 비율을 δ [％] 로 했을 때, 이하의 식 (1) 로 나타내는 관계가 성립하는, 반사형 확산판.
    Figure 112019065605714-pct00007
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단렌즈에 인접하는 다른 상기 단렌즈와의 경계는, 서로 상이한 곡선을 포함하는, 반사형 확산판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단렌즈군의 표면에 반사층을 추가로 구비하는, 반사형 확산판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 반사층은, Al 혹은 Ag 중 어느 것을 함유하는 금속층, 또는, TiO2 혹은 ZnS 중 어느 것을 함유하는 무기 반사층인, 반사형 확산판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단렌즈군을 구성하는 각각의 상기 단렌즈는, 상기 투명 기재 상에 불규칙하게 배치되어 있고,
    서로 인접하는 2 개의 상기 단렌즈의 중첩폭의 최대치를 OV [㎛] 로 하고, 당해 서로 인접하는 2 개의 단렌즈의 개구경을 각각 D1 [㎛], D2 [㎛] 로 했을 때, 이하의 식 (2) 로 나타내는 관계가 성립하는, 반사형 확산판.
    Figure 112020129953218-pct00008
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 기재는, 수지 기판, 수지 필름, 또는 유리 기판 중 어느 것인, 반사형 확산판.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 반사형 확산판을 구비하는, 표시 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 반사형 확산판을 구비하는, 투영 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 반사형 확산판을 구비하는, 조명 장치.
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