JP2006091468A - Light transmission body, light diffusion plate and screen for projector apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入射した光を透過する光透過体、及びこの光透過体を用いた光拡散板、並びにこの光拡散板を用いたプロジェクター装置用スクリーンに関する。 The present invention relates to a light transmissive body that transmits incident light, a light diffusing plate using the light transmissive body, and a projector apparatus screen using the light diffusing plate.
近年、会議等において聴衆に資料を提示する表示装置として、いわゆるオーバーヘッドプロジェクターやスライドプロジェクターが広く用いられている。また、一般家庭においても、液晶を用いたビデオプロジェクターや動画フィルムプロジェクター等が普及しつつある。また、表示装置としては、いわゆる液晶表示装置も普及しつつある。 In recent years, so-called overhead projectors and slide projectors have been widely used as display devices for presenting materials to audiences at meetings and the like. In general households, video projectors and movie film projectors using liquid crystals are becoming popular. As a display device, a so-called liquid crystal display device is also spreading.
このような各種プロジェクター装置や液晶表示装置においては、スクリーンに投影される映像光や蛍光管から照射される光を拡散するために光拡散板が設けられる。かかる光拡散板としては、通常、微小な凸レンズ、より具体的には、１０μｍ〜数百μｍオーダの球形ビーズを面上に敷き詰めることによって構成される。 In such various projector devices and liquid crystal display devices, a light diffusing plate is provided to diffuse image light projected on a screen and light emitted from a fluorescent tube. Such a light diffusing plate is usually configured by laying fine convex lenses, more specifically, spherical beads on the order of 10 μm to several hundred μm on the surface.
このような光拡散に関する技術としては、例えば特許文献１及び特許文献２等に記載された技術が提案されている。 As a technique related to such light diffusion, techniques described in, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 have been proposed.
具体的には、特許文献１には、透過型スクリーンに好適な光拡散板及びその製造方法が開示されている。特に、この光拡散板は、光が入射される一方の面に光線を屈折拡散させる微細な凹凸形状を有し、観察側となる他方の面はほぼ平坦で、微細な凹凸形状にほぼ沿うように光吸収層を形成されたものである。これにより、この光拡散板においては、拡散効果を大きくするとともに、小さな透過損失で外光反射の低減効果を大きくすることができるとしている。 Specifically, Patent Document 1 discloses a light diffusing plate suitable for a transmissive screen and a manufacturing method thereof. In particular, this light diffusing plate has a fine concavo-convex shape that refracts and diffuses light rays on one surface on which light is incident, and the other surface on the observation side is substantially flat so that it substantially conforms to the fine concavo-convex shape. A light absorption layer is formed on the surface. Thereby, in this light diffusing plate, the diffusion effect can be increased and the effect of reducing external light reflection can be increased with a small transmission loss.
また、特許文献２には、液晶リアプロジェクター装置や液晶表示パネル等の画像装置に使用される光コントロール部材の製造方法が開示されている。特に、この光コントロール部材の製造方法は、凹凸形状が設けられ且つ延伸できる素材からなる型を延伸して凹凸形状を拡大し、この拡大された凹凸形状を転写して光コントロール部材若しくは光コントロール部材の製造型を形成するものである。これにより、この光コントロール部材の製造方法においては、光の指向性を容易に調整して光の拡散作用を最適な状態に設定することができるとしている。 Patent Document 2 discloses a method for manufacturing a light control member used in an image device such as a liquid crystal rear projector device or a liquid crystal display panel. In particular, the light control member manufacturing method includes expanding a concavo-convex shape by stretching a mold having a concavo-convex shape and being stretchable, and transferring the enlarged concavo-convex shape to the light control member or the light control member. The manufacturing mold is formed. Thereby, in this light control member manufacturing method, the light directivity can be easily adjusted to set the light diffusing action to an optimum state.
ところで、光出射側の界面への入射光は、その入射角と屈折比率とに応じて屈折又は全反射する。ここで、従来のアクリル製球形ビーズＢＺを用いた光拡散板に対して垂直に球面内へと入射する平行光を考える。この場合、例えば図９に示すように、球面を形成する各凸部の中央付近に入射する入射光Ｌ１は、屈折して観察側へと出射するものの、臨界角である４２°以上となる球周辺部に入射する入射光Ｌ２，Ｌ３は、内部で全反射を繰り返し、観察側へと出射しない。そのため、従来の球形ビーズＢＺを用いた光拡散板においては、観察者に到達する光量が減少し、効率が悪いという問題があった。 By the way, the incident light on the interface on the light exit side is refracted or totally reflected according to the incident angle and the refraction ratio. Here, consider the parallel light that enters the spherical surface perpendicular to the light diffusion plate using the conventional acrylic spherical beads BZ. In this case, for example, as shown in FIG. 9, the incident light L1 incident near the center of each convex portion forming the spherical surface is refracted and emitted to the observation side, but a sphere having a critical angle of 42 ° or more. Incident light L2 and L3 incident on the peripheral portion repeats total internal reflection and does not exit to the observation side. For this reason, the conventional light diffusing plate using the spherical beads BZ has a problem in that the amount of light reaching the observer is reduced and the efficiency is poor.
また、上述した特許文献１及び特許文献２をはじめとする従来の技術においては、凹凸双方の形状を有することから、入射光に対して垂直な面上で急激に面積が狭くなる箇所が生じ、かかる箇所において全反射が生じることから、効率が悪い感が否めないという問題があった。 Further, in the conventional techniques including the above-mentioned Patent Document 1 and Patent Document 2, since both of the concave and convex shapes are formed, a portion where the area is suddenly narrowed on the surface perpendicular to the incident light occurs, Since total reflection occurs at such a location, there is a problem that a sense of inefficiency cannot be denied.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、極めて容易に製造することができるとともに拡散効率を大幅に向上させることができる光透過体及び光拡散板、並びにこの光拡散板を用いたプロジェクター装置用スクリーンを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a light transmitting body and a light diffusing plate that can be manufactured extremely easily and can greatly improve the diffusion efficiency, and the light diffusing plate. An object of the present invention is to provide a screen for a projector device used.
上述した目的を達成する本発明にかかる光透過体は、入射した光を透過する光透過体であって、少なくとも一方の界面に多数の凹部が形成されていることを特徴としている。 The light transmitting body according to the present invention that achieves the above-described object is a light transmitting body that transmits incident light, and is characterized in that a large number of recesses are formed in at least one interface.
このような本発明にかかる光透過体は、少なくとも一方の界面に多数の凹部が形成されていることから、ある凹部における臨界角よりも周辺部に入射した入射光が全反射することなく、隣接する凹部を介して出射するようになる。すなわち、本発明にかかる光透過体においては、入射光が屈折して外部へと出射する割合を大きくすることができる。 In such a light transmitting body according to the present invention, since a large number of recesses are formed in at least one interface, incident light incident on the peripheral portion is not totally reflected at a certain angle than a critical angle in a certain recess, and is adjacent to each other. The light is emitted through the concave portion. That is, in the light transmitting body according to the present invention, the ratio of incident light being refracted and emitted to the outside can be increased.
具体的には、本発明にかかる光透過体においては、光出射側に前記凹部が形成されており、光入射側には、前記凹部に対応した多数の凸部が形成されている。 Specifically, in the light transmitting body according to the present invention, the concave portion is formed on the light emitting side, and a large number of convex portions corresponding to the concave portion are formed on the light incident side.
ここで、このような前記凹部としては、略球体内面の一部形状からなるように形成することができる。このような凹部を有する本発明にかかる光透過体は、所定の基材に微小凸レンズを敷き詰めて構成される原版を反転させて製造することができる。 Here, such a concave portion can be formed so as to have a partial shape of a substantially spherical inner surface. The light transmitting body according to the present invention having such concave portions can be manufactured by inverting an original plate constituted by laying micro convex lenses on a predetermined base material.
具体的には、本発明にかかる光透過体は、前記原版上に所定の樹脂を塗布し、前記樹脂上に被覆された所定のフィルムを剥離することによって製造することができる。ここで、前記樹脂としては、紫外線硬化樹脂を用いるのが望ましく、製造の容易化を図ることができる。また、前記フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルムを用いるのが好適であり、本発明にかかる光透過体は、前記紫外線硬化樹脂上に被覆された前記ポリエチレンテレフタレートフィルム上から紫外線を照射することによって当該ポリエチレンテレフタレートフィルムが剥離されることによって製造することができる。 Specifically, the light transmitting body according to the present invention can be manufactured by applying a predetermined resin on the original plate and peeling off a predetermined film coated on the resin. Here, as the resin, it is desirable to use an ultraviolet curable resin, and the manufacturing can be facilitated. In addition, it is preferable to use a polyethylene terephthalate film as the film, and the light transmitting body according to the present invention can be obtained by irradiating the polyethylene terephthalate film coated on the ultraviolet curable resin with ultraviolet rays. It can be manufactured by peeling off the terephthalate film.
これにより、本発明にかかる光透過体は、高価な金型を一切用いず安価に製造することができる。 Thereby, the light transmission body concerning this invention can be manufactured cheaply without using an expensive metal mold | die at all.
また、本発明にかかる光透過体は、前記フィルムの代わりに、所定の基材に微小凸レンズを敷き詰めて構成される光拡散板の台紙を用い、前記台紙側に前記紫外線硬化樹脂が塗布されることによっても製造することができる。このように、本発明にかかる光透過体においては、紫外線硬化樹脂の台紙として従来の光拡散板を用いることにより、光拡散度を容易に向上させることができる。 Moreover, the light transmitting body according to the present invention uses a mount of a light diffusing plate configured by laying micro convex lenses on a predetermined base material instead of the film, and the ultraviolet curable resin is applied to the mount side. Can also be manufactured. As described above, in the light transmitting body according to the present invention, the light diffusion degree can be easily improved by using the conventional light diffusion plate as the mount of the ultraviolet curable resin.
さらに、前記凹部としては、回転楕円体内面の一部形状からなるように形成することもできる。これにより、本発明にかかる光透過体は、入射光を効率よく出射して拡散度を向上させることができ、視野角が広いスクリーンを安価に作製することができる。このような凹部を有する本発明にかかる光透過体は、所定の基材に微小凸レンズを敷き詰めて構成される原版を反転させて製造することができる。 Furthermore, the recess may be formed to have a partial shape on the inner surface of the spheroid. Thereby, the light transmission body according to the present invention can emit incident light efficiently and improve the diffusivity, and can produce a screen having a wide viewing angle at low cost. The light transmitting body according to the present invention having such concave portions can be manufactured by inverting an original plate constituted by laying micro convex lenses on a predetermined base material.
具体的には、本発明にかかる光透過体は、前記原版上に所定の樹脂を塗布し、前記樹脂上に被覆された所定のフィルムを剥離することによって作製される凹部群上に所定の樹脂溶液を塗布し、その塗布面を下方にして固化させることによって作製される型を用いて製造することができる。ここで、前記型としては、合成樹脂型又は電気鋳造型を用いるのが好適である。 Specifically, the light transmitting body according to the present invention includes a predetermined resin on a concave group produced by applying a predetermined resin on the original plate and peeling off a predetermined film coated on the resin. It can be manufactured using a mold produced by applying a solution and solidifying the coated surface downward. Here, it is preferable to use a synthetic resin mold or an electroforming mold as the mold.
また、前記型としては、延伸可能な素材を用いて作製したものを用いることもできる。そして、本発明にかかる光透過体は、前記型を回転楕円体の長軸方向と直交する方向に延伸し、前記界面に垂直で互いに直交する凹部断面形状が異なる仮型を用いて製造することができる。より具体的には、本発明にかかる光透過体は、前記仮型に基づいて２回転写した本型を用いて製造することができる。なお、延伸した前記界面の形状である楕円の長軸と短軸との比率は、１．２乃至２．０であるのが望ましい。 Moreover, what was produced using the raw material which can be extended | stretched as said type | mold can also be used. The light transmitting body according to the present invention is manufactured using a temporary mold in which the mold is extended in a direction perpendicular to the major axis direction of the spheroid and the cross-sectional shapes of the recesses perpendicular to the interface and perpendicular to each other are different. Can do. More specifically, the light transmitting body according to the present invention can be manufactured using a main mold transferred twice based on the temporary mold. The ratio of the major axis to the minor axis of the ellipse, which is the shape of the stretched interface, is preferably 1.2 to 2.0.
さらに、本発明にかかる光透過体は、前記原版上に所定の樹脂溶液を塗布し、その塗布面を下方にして固化させることによって作製される型を用いて製造することもできる。この場合においても、前記型としては、合成樹脂型又は電気鋳造型を用いるのが好適である。 Furthermore, the light transmitting body according to the present invention can be manufactured by using a mold that is prepared by applying a predetermined resin solution on the original plate and solidifying the coated surface downward. Also in this case, it is preferable to use a synthetic resin mold or an electroforming mold as the mold.
そして、この場合においても、前記型としては、延伸可能な素材を用いて作製したものを用いることができる。すなわち、本発明にかかる光透過体は、前記型を回転楕円体の長軸方向と直交する方向に延伸し、前記界面に垂直で互いに直交する凹部断面形状が異なる仮型を作製し、前記仮型に基づいて２回転写した本型を用いて製造することができる。なお、延伸した前記界面の形状である楕円の長軸と短軸との比率は、１．２乃至２．０であるのが望ましい。 And also in this case, what was produced using the raw material which can be extended | stretched can be used as said type | mold. That is, the light transmissive body according to the present invention extends the mold in a direction perpendicular to the major axis direction of the spheroid, produces a temporary mold having different sectional shapes of the recesses perpendicular to the interface and perpendicular to each other. It can be manufactured using the main mold transferred twice based on the mold. The ratio of the major axis to the minor axis of the ellipse, which is the shape of the stretched interface, is preferably 1.2 to 2.0.
このように、本発明にかかる光透過体は、途中型を一方向に延伸することにより、視野角が狭くてもよい垂直方向のみの視野角を狭めることができ、高輝度を実現することができる。 As described above, the light transmitting body according to the present invention can narrow the viewing angle only in the vertical direction, which may have a narrow viewing angle, by extending the halfway mold in one direction, thereby realizing high luminance. it can.
また、上述した目的を達成する本発明にかかる光拡散板は、入射した光を拡散する光拡散板であって、所定の基材と、前記基材における少なくとも一方の界面に多数の凹部が形成された光透過体とを備えることを特徴としている。 The light diffusing plate according to the present invention that achieves the above-described object is a light diffusing plate that diffuses incident light, and a plurality of concave portions are formed at a predetermined base material and at least one interface of the base material. It is characterized by comprising a light transmitting body.
さらに、上述した目的を達成する本発明にかかるプロジェクター装置用スクリーンは、プロジェクター装置による映像光を投影するプロジェクター装置用スクリーンであって、所定の基材と、前記基材における少なくとも一方の界面に多数の凹部が形成された光透過体を有する光拡散板を備えることを特徴としている。 Furthermore, a projector device screen according to the present invention that achieves the above-described object is a projector device screen that projects image light from the projector device, and a large number of screens are provided at a predetermined base material and at least one interface of the base material. It is characterized by comprising a light diffusing plate having a light transmitting body in which a concave portion is formed.
このような本発明にかかる光拡散板及びプロジェクター装置用スクリーンは、基材における少なくとも一方の界面に多数の凹部が形成されていることから、ある凹部における臨界角よりも周辺部に入射した入射光が全反射することなく、隣接する凹部を介して出射するようになる。すなわち、本発明にかかる光拡散板及びプロジェクター装置用スクリーンにおいては、入射光が屈折して外部へと出射する割合を大きくすることができる。 In such a light diffusing plate and projector apparatus screen according to the present invention, since a large number of concave portions are formed at at least one interface of the base material, incident light that has entered the peripheral portion more than the critical angle at a certain concave portion. Is emitted through the adjacent recess without being totally reflected. That is, in the light diffusing plate and the projector device screen according to the present invention, it is possible to increase the rate at which incident light is refracted and emitted to the outside.
本発明においては、界面における全反射によって不要な方向へと出射していた光を必要な方向へと出射させることができ、拡散効率を大幅に向上させることができる光学製品を極めて容易に製造することができる。 In the present invention, an optical product that can emit light that has been emitted in an unnecessary direction by total reflection at the interface in a necessary direction and can greatly improve the diffusion efficiency is manufactured extremely easily. be able to.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
この実施の形態は、プロジェクター装置用スクリーンや液晶表示装置に用いて好適な光拡散板である。特に、この光拡散板は、従来の光拡散板では凸状に形成されていた光出射側に、多数の凹部を設けることにより、入射光が全反射してしまう領域を極力低減したものである。 This embodiment is a light diffusing plate suitable for use in projector screens and liquid crystal display devices. In particular, this light diffusing plate reduces the region where incident light is totally reflected by providing a large number of concave portions on the light emitting side formed in a convex shape in the conventional light diffusing plate. .
まず、第１の実施の形態として示す光拡散板について説明する。 First, the light diffusion plate shown as the first embodiment will be described.
例えば図１に示すように、光拡散板１０は、一般に、所定の光源２１から出射され、フレネルレンズ等の所定の光学系２２によって形成された平行光Ｌを入射すると、この平行光Ｌを出射する際に様々な方向へと拡散させる用途に用いられる。 For example, as shown in FIG. 1, the light diffusing plate 10 generally emits a parallel light L emitted from a predetermined light source 21 and incident on a parallel light L formed by a predetermined optical system 22 such as a Fresnel lens. It is used for applications that diffuse in various directions.
このような光拡散板１０は、図２及び図３に示すように、所定の透明フィルム等からなる所定の基材の光出射側に、略球体内面の一部形状からなる多数の凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，・・・を設けて構成される。すなわち、光拡散板１０は、従来の球形ビーズ等の微小な凸レンズを用いた光拡散板のように、光出射側が凸状に形成されるのではなく、凹状に形成される。これにともない、光拡散板１０は、光入射側に多数の凸部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，・・・が形成される。 As shown in FIGS. 2 and 3, the light diffusing plate 10 has a large number of concave portions 11a having a substantially spherical inner surface on the light emitting side of a predetermined substrate made of a predetermined transparent film or the like. 11b, 11c, 11d,... Are provided. That is, the light diffusing plate 10 is not formed in a convex shape on the light emitting side, but is formed in a concave shape, unlike a light diffusing plate using a minute convex lens such as a conventional spherical bead. Accordingly, the light diffusing plate 10 has a large number of convex portions 12a, 12b, 12c, 12d,.
このような光拡散板１０においては、従来の凸レンズを用いた光拡散板と同様に、凹部１１ａの中央付近に入射する入射光Ｌ１は、屈折して観察側へと出射し、凹部１１ｂにおける臨界角である４２°近傍に入射する入射光Ｌ２は、全反射してしまう。しかしながら、かかる拡散板１０においては、凹部１１ｃにおける臨界角よりも周辺部に入射する入射光Ｌ３は、隣接する凹部１１ｄを介して観察側へと出射する。したがって、かかる拡散板１０においては、入射光が観察側へと出射する割合が大きくなる。 In such a light diffusing plate 10, the incident light L1 incident on the vicinity of the center of the concave portion 11a is refracted and emitted toward the observation side, as in the case of the light diffusing plate using the conventional convex lens, and is critical in the concave portion 11b. Incident light L <b> 2 that enters the vicinity of the angle of 42 ° is totally reflected. However, in such a diffusing plate 10, the incident light L3 incident on the peripheral portion with respect to the critical angle in the concave portion 11c is emitted to the observation side through the adjacent concave portion 11d. Therefore, in such a diffuser plate 10, the rate at which incident light is emitted to the observation side increases.
このような光拡散板１０は、所定の基材に球形ビーズ等の微小凸レンズを敷き詰めた従来の光拡散板を原版とし、これを反転させて製造することができる。すなわち、光拡散板１０は、従来の光拡散板からなる原版上に紫外線硬化樹脂を塗布し、この紫外線硬化樹脂上をポリエチレンテレフタレートフィルムによって被覆し、このポリエチレンテレフタレートフィルム上から紫外線を照射することによって当該ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離することにより、製造することができる。 Such a light diffusing plate 10 can be manufactured by using a conventional light diffusing plate in which a minute convex lens such as a spherical bead is spread on a predetermined substrate as an original, and inverting it. That is, the light diffusing plate 10 is obtained by applying an ultraviolet curable resin on an original plate made of a conventional light diffusing plate, coating the ultraviolet curable resin with a polyethylene terephthalate film, and irradiating the polyethylene terephthalate film with ultraviolet rays. It can manufacture by peeling the said polyethylene terephthalate film.
また、光拡散板１０は、ポリエチレンテレフタレートフィルムの代わりに、従来の光拡散板を用い、その台紙側に紫外線硬化樹脂を塗布して製造することもできる。 Moreover, the light diffusing plate 10 can also be manufactured by using a conventional light diffusing plate instead of the polyethylene terephthalate film and applying an ultraviolet curable resin to the mount side.
このように、光拡散板１０は、従来の光拡散板を原版として用い、紫外線硬化樹脂に転写することにより、多数の凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，・・・を容易に形成することができ、高価な金型を一切用いず安価に製造することができる。また、光拡散板１０においては、紫外線硬化樹脂の台紙として従来の光拡散板を用いることにより、光拡散度を容易に向上させることができる。 As described above, the light diffusing plate 10 can be easily formed with a large number of recesses 11a, 11b, 11c, 11d,... By transferring the light diffusing plate to an ultraviolet curable resin using a conventional light diffusing plate as an original plate. It can be manufactured at low cost without using any expensive mold. Moreover, in the light diffusing plate 10, the light diffusivity can be easily improved by using a conventional light diffusing plate as a mount of the ultraviolet curable resin.
さて、本件出願人は、従来の光出射側に凸部が形成された拡散板と本発明にかかる凹部が形成された拡散板とを採用した場合において、光の透過の影響を比較するために、いわゆるＦＤＴＤ法（Finite Difference Tome Domain Method）による光場シミュレーションを行った（非定常状態）。なお、ＦＤＴＤ法とは、マクスウェルの方程式を時間及び空間で差分化し、解析空間の電磁界を、いわゆるリープフロッグアルゴリズムを用いて時間的に更新し、出力点の時間応答を得る手法である。 Now, in order to compare the influence of light transmission in the case where the diffuser plate having the convex portion formed on the conventional light emitting side and the diffuser plate having the concave portion according to the present invention are adopted by the present applicant, An optical field simulation by the so-called FDTD method (Finite Difference Tome Domain Method) was performed (unsteady state). Note that the FDTD method is a technique for differentiating Maxwell's equations in time and space, updating the electromagnetic field in the analysis space in time using a so-called leapfrog algorithm, and obtaining the time response of the output point.
モデルは、図４(ａ)に光出射側に凸部が形成された拡散板を示すとともに、図４(ｂ)に光出射側に凹部が形成された拡散板を示すように、これら拡散板の下側から平面波のパルス光（波長λ＝５３０ｎｍ）を入射させた場合における光の進行方向のみについて光場を計算した。なお、拡散板の屈折率は、ｎ＝１．４とし、光出射側の屈折率は、空気を想定してｎ＝１．０とした。 As shown in FIG. 4 (a), the model shows a diffuser plate with a convex portion formed on the light exit side, and FIG. 4 (b) shows the diffuser plate with a concave portion formed on the light exit side. The light field was calculated only for the traveling direction of light when plane wave pulse light (wavelength λ = 530 nm) was incident from below. The refractive index of the diffusion plate was n = 1.4, and the refractive index on the light exit side was n = 1.0 assuming air.
図５(ａ)に、光出射側に凸部が形成された拡散板についての結果を示し、図５(ｂ)に、光出射側に凹部が形成された拡散板についての結果を示す。これらの図から、光出射側に凸部が形成された拡散板においては、当該拡散板の内部にかなりの光量の光が滞在しているのに対して、光出射側に凹部が形成された拡散板においては、当該拡散板の内部に光がほとんど滞在していないことがわかる。すなわち、この結果は、光出射側に凸部が形成された拡散板においては、全反射によって凸部内部に光が戻されてしまう現象が多いのに対して、光出射側に凹部が形成された拡散板においては、光が外部に出射される確率が高い、という事実を示しているのに他ならない。 FIG. 5 (a) shows the result for the diffuser plate with the convex portion formed on the light output side, and FIG. 5 (b) shows the result for the diffuser plate with the concave portion formed on the light output side. From these figures, in the diffuser plate in which the convex portion is formed on the light emitting side, a considerable amount of light stays inside the diffuser plate, whereas the concave portion is formed on the light emitting side. In the diffusion plate, it can be seen that almost no light stays inside the diffusion plate. That is, as a result, in the diffuser plate in which the convex portion is formed on the light emitting side, there is many phenomenon that light is returned to the inside of the convex portion by total reflection, whereas a concave portion is formed on the light emitting side. The diffusion plate is nothing but the fact that the probability that light is emitted to the outside is high.
このように、光拡散板１０においては、従来では多数の微小な凸レンズを並置していた構成を反転し、多数の凹レンズを並置して構成することにより、界面における全反射によって不要な方向へと出射していた光を必要な方向へと出射させることができ、高効率な光透過を実現することができる。 As described above, in the light diffusing plate 10, the configuration in which a large number of minute convex lenses are conventionally juxtaposed is reversed, and a large number of concave lenses are juxtaposed to form an unnecessary direction due to total reflection at the interface. The emitted light can be emitted in a necessary direction, and highly efficient light transmission can be realized.
つぎに、第２の実施の形態として示す光拡散板について説明する。この第２の実施の形態として示す光拡散板は、第１の実施の形態として示した光拡散板をさらに改良し、光拡散度をより向上させることができるものである。具体的には、第２の実施の形態として示す光拡散板は、第１の実施の形態として示した光拡散板に、さらに樹脂を塗布することにより、略球体内面の一部形状とされる凹部群を回転楕円体内面の一部形状とされる凹部群とし、視野角を広げたものである。また、この光拡散板は、途中型をシリコンゴム等によって作製し、これを一方向に延伸することにより、延伸方向の視野角を狭め、高輝度を実現するものである。 Next, the light diffusion plate shown as the second embodiment will be described. The light diffusion plate shown as the second embodiment can further improve the light diffusion plate by further improving the light diffusion plate shown as the first embodiment. Specifically, the light diffusing plate shown as the second embodiment is formed into a substantially spherical inner surface shape by further applying a resin to the light diffusing plate shown as the first embodiment. The concave group is a concave group having a partial shape on the inner surface of the spheroid, and the viewing angle is widened. In addition, this light diffusing plate is made of silicon rubber or the like, and stretched in one direction, thereby narrowing the viewing angle in the stretching direction and realizing high luminance.
図６及び図７に示すように、光拡散板５０は、所定の透明フィルム等からなる所定の基材の光出射側に、回転楕円体内面の一部形状からなる多数の凹部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，・・・を設けて構成される。これにともない、光拡散板５０は、光入射側に多数の凸部５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，・・・が形成される。 As shown in FIGS. 6 and 7, the light diffusing plate 50 includes a plurality of concave portions 51 a, 51 b, which are partly formed on the inner surface of the spheroid, on the light emitting side of a predetermined substrate made of a predetermined transparent film or the like. 51c, 51d,... Are provided. Accordingly, the light diffusion plate 50 has a large number of convex portions 52a, 52b, 52c, 52d,.
このような光拡散板５０において、凹部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，・・・に入射する入射光Ｌ４は、屈折して観察側へと出射するが、入射面から出射面までの距離が長いことから、入射位置から出射位置までの水平方向距離が長くなる。すなわち、光拡散板５０においては、略球体内面の一部形状からなる凹部が形成されている場合に比べ、視野角を広げることができる。 In such a light diffusing plate 50, incident light L4 incident on the recesses 51a, 51b, 51c, 51d,... Is refracted and emitted to the observation side, but the distance from the incident surface to the emission surface is long. Therefore, the horizontal distance from the incident position to the emission position becomes longer. That is, in the light diffusing plate 50, the viewing angle can be widened as compared with the case where a concave portion having a partial shape on the substantially spherical inner surface is formed.
このような光拡散板５０は、従来の球形ビーズ等の微小凸レンズを敷き詰めた光拡散板を原版とし、これを反転させて製造することができる。すなわち、光拡散板５０を製造するにあたっては、第１の実施の形態として示した光拡散板１０を製造する過程で、従来の光拡散板を反転させて得られる凹部群上に所定の合成樹脂溶液を塗布し、その塗布面を下方にして固化させる。これにより、合成樹脂溶液が自重によって下方へと集まることから、合成樹脂量が下部ほど多くなり、凹状の回転楕円体群が形成される。光拡散板５０は、このようにして作製された反転型からレプリカを作製することにより、製造することができる。 Such a light diffusing plate 50 can be manufactured by using a conventional light diffusing plate in which fine convex lenses such as spherical beads are spread as an original plate and inverting it. That is, in manufacturing the light diffusing plate 50, a predetermined synthetic resin is formed on the concave group obtained by inverting the conventional light diffusing plate in the process of manufacturing the light diffusing plate 10 shown as the first embodiment. The solution is applied and solidified with the application surface down. Thereby, since the synthetic resin solution gathers downward by its own weight, the amount of the synthetic resin increases toward the lower part, and a concave spheroid group is formed. The light diffusing plate 50 can be manufactured by manufacturing a replica from the inversion type manufactured as described above.
また、光拡散板５０は、従来の光拡散板上における球形ビーズの頂部近傍にローラを用いて合成樹脂溶液を塗布し、その塗布面を下方にして固化させることによっても製造することができる。この場合、合成樹脂溶液が自重によって下方へと集まることから、合成樹脂量が下部ほど多くなり、凸状の回転楕円体群が形成される。光拡散板５０は、この回転楕円体群を型としてレプリカを作製することにより、製造することができる。 The light diffusing plate 50 can also be manufactured by applying a synthetic resin solution in the vicinity of the top of spherical beads on a conventional light diffusing plate using a roller and solidifying the coated surface downward. In this case, since the synthetic resin solution gathers downward due to its own weight, the amount of the synthetic resin increases toward the lower part, and a convex spheroid group is formed. The light diffusing plate 50 can be manufactured by making a replica using this spheroid group as a mold.
このように、光拡散板５０は、多数の凹部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，・・・の形状を回転楕円体内面の一部形状とすることにより、入射光を効率よく出射して拡散度を向上させることができ、視野角が広いスクリーンを安価に作製することができる。 As described above, the light diffusing plate 50 efficiently emits incident light by making the shape of the numerous concave portions 51a, 51b, 51c, 51d,... And a screen with a wide viewing angle can be manufactured at low cost.
ところで、光拡散板５０においては、左右対称の拡散角を実現するのではなく、界面に対して垂直方向の視野角は狭くてもよく、水平方向の視野角のみが広い方が望ましい。そこで、光拡散板５０においては、レプリカとして作製される上述した型として、例えばシリコンゴム等の延伸可能な素材を用いて作製することにより、かかる視野角の変化を実現することができる。 By the way, in the light diffusing plate 50, the symmetrical viewing angle is not realized, but the viewing angle in the vertical direction with respect to the interface may be narrow, and it is desirable that only the viewing angle in the horizontal direction is wide. Therefore, in the light diffusing plate 50, the viewing angle change can be realized by using a moldable material such as silicon rubber as the above-described mold manufactured as a replica.
すなわち、光拡散板５０を製造するにあたっては、延伸可能な合成樹脂型を作製し、この合成樹脂型を回転楕円体の長軸方向と直交する方向に延伸する。これにより、光出射面において、凹部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ・・・の開口形状は、例えば図８に示すように、円状ではなく楕円状に変形される。すなわち、光拡散板５０を製造するにあたっては、光出射面となる界面に垂直で互いに直交する凹部断面形状が異なる仮型を作製する。このとき、楕円状の界面としては、当該楕円の長軸と短軸との比率を１．２乃至２．０程度とするのが望ましい。そして、光拡散板５０は、この仮型に基づいて２回転写した本型を用いることにより、製造することができる。 That is, in manufacturing the light diffusing plate 50, a stretchable synthetic resin mold is produced, and the synthetic resin mold is stretched in a direction orthogonal to the major axis direction of the spheroid. As a result, the opening shape of the recesses 51a, 51b, 51c... Is deformed into an elliptical shape instead of a circular shape, for example, as shown in FIG. That is, in manufacturing the light diffusing plate 50, temporary molds having different sectional shapes of the recesses perpendicular to each other and perpendicular to the interface serving as the light emitting surface are manufactured. At this time, as an elliptical interface, the ratio of the major axis to the minor axis of the ellipse is preferably about 1.2 to 2.0. The light diffusing plate 50 can be manufactured by using the main mold transferred twice based on the temporary mold.
このように、光拡散板５０は、途中型を一方向に延伸することにより、視野角が狭くてもよい垂直方向のみの視野角を狭めることができ、これにより、高輝度を実現することができる。 As described above, the light diffusion plate 50 can narrow the viewing angle only in the vertical direction, which may have a narrow viewing angle, by extending the halfway mold in one direction, thereby realizing high luminance. it can.
以上説明したように、本発明の実施の形態として示す光拡散板１０，５０においては、少なくとも一方の界面、特に光出射側の界面に、略球体内面若しくは回転楕円体内面の一部形状からなる凹部、又は回転楕円体の短軸断面を延伸した凹部を多数形成することにより、界面における全反射によって不要な方向へと出射していた光を必要な方向へと出射させることができ、高効率な光透過を実現することができる。したがって、これら拡散板１０，５０を適用したプロジェクター装置用スクリーンや液晶表示装置は、極めて良好な画質を実現することができる。 As described above, in the light diffusing plates 10 and 50 shown as the embodiment of the present invention, at least one of the interfaces, particularly the light emitting side interface, is formed of a substantially spherical inner surface or a partial shape of the inner surface of the spheroid. By forming a large number of recesses or recesses that extend the short-axis cross section of the spheroid, light that was emitted in an unnecessary direction by total reflection at the interface can be emitted in the required direction, and high efficiency Light transmission can be realized. Therefore, the projector screen and the liquid crystal display device to which the diffusion plates 10 and 50 are applied can realize extremely good image quality.
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、紫外線硬化樹脂を用いて光拡散板１０，５０を製造するものとして説明したが、本発明は、紫外線硬化樹脂の代わりに、熱硬化樹脂や２液混合型樹脂等を用いることによって製造することもできる。 The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the above-described embodiment, it has been described that the light diffusion plates 10 and 50 are manufactured using an ultraviolet curable resin. However, the present invention is not limited to an ultraviolet curable resin, but a thermosetting resin or a two-component mixed resin. Etc. can also be used.
また、上述した実施の形態では、ポリエチレンテレフタレートフィルムを用いて光拡散板１０，５０を製造するものとして説明したが、本発明は、ポリエチレンテレフタレートフィルムの代わりに、アクリル性の樹脂フィルムやポリカーボネート性の樹脂フィルム等を用いてもよい。 Moreover, in embodiment mentioned above, although demonstrated as what manufactures the light diffusing plates 10 and 50 using a polyethylene terephthalate film, this invention is an acrylic resin film and polycarbonate property instead of a polyethylene terephthalate film. A resin film or the like may be used.
さらに、上述した実施の形態では、合成樹脂による型を用いて光拡散板５０を製造するものとして説明したが、本発明は、電気鋳造による型を用いて製造するようにしてもよい。 Furthermore, in the above-described embodiment, the light diffusion plate 50 is described as being manufactured using a mold made of synthetic resin. However, the present invention may be manufactured using a mold formed by electroforming.
さらにまた、上述した実施の形態では、入射した光を拡散する光拡散板について説明したが、本発明は、光拡散板に限らず、入射した光を透過する所定の光学部品に適用される光透過体として提供することもできる。 Furthermore, in the above-described embodiment, the light diffusing plate that diffuses the incident light has been described. However, the present invention is not limited to the light diffusing plate, but is applied to a predetermined optical component that transmits the incident light. It can also be provided as a permeator.
このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。 Thus, it goes without saying that the present invention can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
１０，５０ 光拡散板、 １１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，・・・ 凹部、 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，・・・ 凸部、 ２１ 光源、 ２２ 光学系
10, 50 Light diffusing plate, 11a, 11b, 11c, 11d, 51a, 51b, 51c, 51d,... Recessed part, 12a, 12b, 12c, 12d, 52a, 52b, 52c, 52d,. 21 light source, 22 optical system
Claims (22)
少なくとも一方の界面に多数の凹部が形成されていること
を特徴とする光透過体。 A light transmitting body that transmits incident light,
A light transmissive body, wherein a plurality of recesses are formed on at least one interface.
光入射側には、前記凹部に対応した多数の凸部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の光透過体。 The concave portion is formed on the light emitting side,
The light transmitting body according to claim 1, wherein a plurality of convex portions corresponding to the concave portions are formed on the light incident side.
前記紫外線硬化樹脂上に被覆された前記ポリエチレンテレフタレートフィルム上から紫外線を照射することによって当該ポリエチレンテレフタレートフィルムが剥離されることを特徴とする請求項６記載の光透過体。 The film is a polyethylene terephthalate film,
The light transmitting body according to claim 6, wherein the polyethylene terephthalate film is peeled off by irradiating ultraviolet rays on the polyethylene terephthalate film coated on the ultraviolet curable resin.
前記型を回転楕円体の長軸方向と直交する方向に延伸し、前記界面に垂直で互いに直交する凹部断面形状が異なる仮型を用いて製造されることを特徴とする請求項１１記載の光透過体。 The mold is made using a stretchable material,
12. The light according to claim 11, wherein the mold is manufactured using temporary molds that extend in a direction orthogonal to the major axis direction of the spheroid and have different sectional shapes of the recesses perpendicular to the interface and orthogonal to each other. Permeant.
前記型を回転楕円体の長軸方向と直交する方向に延伸し、前記界面に垂直で互いに直交する凹部断面形状が異なる仮型を用いて製造されることを特徴とする請求項１６記載の光透過体。 The mold is made using a stretchable material,
17. The light according to claim 16, wherein the mold is manufactured using temporary molds that extend in a direction orthogonal to the major axis direction of the spheroid and have different sectional shapes of the recesses perpendicular to the interface and orthogonal to each other. Permeant.
所定の基材と、
前記基材における少なくとも一方の界面に多数の凹部が形成された光透過体とを備えること
を特徴とする光拡散板。 A light diffusing plate for diffusing incident light,
A predetermined substrate;
A light diffusing plate, comprising: a light transmitting body having a plurality of recesses formed on at least one interface of the substrate.
所定の基材と、
前記基材における少なくとも一方の界面に多数の凹部が形成された光透過体を有する光拡散板を備えること
を特徴とするプロジェクター装置用スクリーン。
A projector device screen for projecting image light from the projector device,
A predetermined substrate;
A projector device screen, comprising: a light diffusing plate having a light transmitting body in which a plurality of recesses are formed on at least one interface of the substrate.
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