屈折率分布の構造制御による光拡散特性の制御とプロジェクションディスプレイへの応用

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1.研究の目的前年度までの研究として波長オーダーで周期的に形成されたナノ構造の屈折率分布による光の回折、干渉を用いた拡散メカニズムの解析をおこない、その結果従来一般に用いられている単純な屈折や反射では実現不可能である拡散角度範囲の非入射角度依存性を有し、かつ回折や干渉では実現不可能な高い効率および非波長依存性を有する特異なナノ構造の屈折率分布を明らかにすることに成功した(特願2004-267170および2004-359623、現在これを国内みなし取り下げして国際特許出願準備中)。そこで本年度は上記拡散メカニズムを実際のディスプレイに応用することを目指し、光の拡散角度と方向を制御する新しい拡散光制御理論(Diffused Light Control理論:DLC理論)の確立を目的とした。2.本年度の研究実績本年度の研究では上記の屈折率分布を有する拡散素子(Dフィルム)について、前年度までに明らかにした基本特性を基にし、Dフィルムが有するトップハット(特定の角度範囲内で輝度が一定)な拡散特性および拡散特性の非入射角度依存性という特異な性質を利用し、Dフィルムを積層して配置することにより従来の拡散素子(内部微粒子による拡散フィルム、表面微細形状による拡散フィルム)の単純な積層では実現不可能な拡散特性を実現する設計手法を確立した。さらに前年度に測定手法を明らかにしたDフィルムの拡散特性、面内均一性、ぼけ特性等の諸光学特性の中で、ディスプレイにおいて特に重要な要素である明るさと視野角を決定する拡散特性に注目して最適化をおこない、前述の拡散制御手法により実際に最適な拡散特性を実現した。また上記拡散素子を用いたプロジェクションディスプレイの試作をおこない、明るさ、視野角、後方散乱等諸特性において直視型ディスプレイに匹敵する特性を有することを確認した。