CN102197322B - 激光用光扩散单元、使用该单元的透射及图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光用光扩散单元、具备递归地利用入射光的反射光的反射机构的该光扩散单元、具备该光扩散单元及半导体激光光源的激光透射、以及具备该光扩散单元或该激光透射的图像显示装置，其中，上述激光用光扩散单元，在可封入液体的透明单元内，封入在透射光的液体介质中使平均粒径为100nm以上且1.5μm以下的微粒分散成胶体状而成的微粒分散液。该光扩散单元显著地降低或消除半导体激光的斑点噪声。此外，该光扩散单元的构成简易且占用体积也小，而可容易地组装入使用激光的任何方式的图像显示装置中。因此，可在使用激光的图像显示装置没有大型化、或大幅地增加成本的情况下，显著地降低或消除斑点噪声。

Description

激光用光扩散单元、使用该单元的透射及图像显示装置
技术领域
本发明涉及一种激光用光扩散单元、使用该光扩散单元的激光透射及图像显示装置，其中，所述激光用的光扩散单元用于除去由于从液晶显示装置等图像显示装置中使用的激光光源所发出的激光而在显示图像上产生的斑点噪声(speckle noise)。
背景技术
近年来，具有将半导体激光用于图像显示装置的光源的倾向。以往，作为这样的光源，一直使用超高压水银灯或LED等。然而，经常要求提高颜色再现性和扩大颜色显示范围。由感应发射得到的激光由于具有频带非常窄的发光光谱，因此显现纯色的能力优良。而且，若将激光所产生的3原色(红、绿、蓝)组合，则与已知的光源相比在可显现非常高的色域的方面更优良。因此，成为图像显示装置用的具有魅力的光源。而且，目前，已克服可见光激光产生装置的大小、耗电量、及成本等在实用化时成为障碍的问题，而实际上正生产以半导体激光作为光源的可显现广色域的大型背投影式电视。
已知：若使用对应上述3原色的3种激光(例如，蓝色：460nm、绿色：532nm、红色：635nm)的组合，则可确保NTSC色域的150至170%的范围，可得到比已有的其它任一种方式的显示器更接近实物的影像。例如，使用布朗管(Braun tube)的CRT显示器能够显现的色域是NTSC色域的60至70%，虽然比液晶显示器优良，但如果与组合上述3种激光能够显现的色域相比，则为相当狭窄。
需要说明的是，上述的NTSC色域是指由美国的NationalTelevision System Committee(国家电视标准委员会，NTSC)制定的模拟电视方式的色域的标准规格。
如上所述，3原色的激光的组合在色域的显现上优良，但若直接利用则存在产生斑点噪声的问题。即，从激光光源射出的光，由于是非常容易干涉的相干光，因此当直接应用于图像显示时，最终被投影的图像中常常产生明部与暗部在图像整体上若隐若现的被称为斑点噪声的光斑。因此，当直接利用激光时，与使用一直以来利用的光源的图像显示装置相比，可见度变差。为了改善上述问题而利用半导体激光作为图像显示装置的光源，则必须降低或除去斑点噪声，使其接近非相干光，防止对可见度造成不良影响。其中，无斑点噪声的投影光被称为非相干光。
对于此问题，已提出各种解决法。例如：在专利文献1中公开了使激光通过进行旋转的扩散元件(例如磨砂玻璃)而使投影在屏幕上的图像的斑点图案移动的方法。若扩散元件的旋转速度足够快，则观察者的眼睛无法检测到斑点，看起来会像是斑点已消失了。然而，需要将使扩散元件旋转的结构搭载到图像显示装置中，存在图像显示装置复杂化的缺点。
在专利文献2中记载了通过激光在屏幕上扫描的同时显示图像的类型的装置。根据该装置，随着通过在屏幕上的扫描方向周期性地配置有圆柱透镜的双凸透镜进行激光扫瞄，射向透镜焦点的光的入射角变化，投影至屏幕上的光的斑点图案也变化，结果，降低斑点噪声。此装置虽然具有不使用驱动机构的优点，但时常需要进行投影的特殊屏幕。此外，仅用于扫描方式类型的装置等的限制多。
在专利文献3及专利文献4中公开了制作使激光的斑点噪声降低的光纤束元件的技术。其特征在于，使用任意2根光纤的长度之差大于光源的相干长度的、由多个光纤构成的光纤束。光纤的数目越多，则斑点噪声越降低。因此，为了得到性能良好的光纤束，需要数十至数百根长度不同的光纤。可以认为这与制造成本增加有关。此外，为了将该光纤束装入装置中，需要较大的体积，不能说有利于装入使用现有的激光光源的图像显示装置中。
专利文献5中涉及激光照明光学装置，公开了通过用光路差不同的复数个阶梯状反射镜使该光学系统中的光束分割反射而降低斑点噪声的方法。根据该方法，通过使分割后的光束的光路长度比相干长度更长，使空间相干性降低。结果，合成出干涉性弱的光束，斑点噪声降低。在该方法中，阶梯状反射镜的分割数越多，斑点噪声的降低效果越大。因此，如果使降低效果增大，则认为会增加斑点消除部的体积，从而产生与专利文献3及专利文献4的光纤束的情况同样的问题。
在专利文献6中公开如下方法，其中，具备封入由微粒的分散质与透光性的分散介质构成的流体组合物的扩散元件、及微粒的振动施加单元两者，并且，在使相干的激光通过元件内时利用振动施加单元使分散质(微粒)微小振动，由此降低斑点噪声。该方法中，通过交流电场的变化、磁场的变化或超音波等而强制地进行该微小振动。通过该微粒的微小振动而扩散的激光的扩散光，使该斑点图案随机且高速地变化。使人类无法察知此高速变化的斑点图案，从而将斑点噪声除去。与专利文献1等需要机械驱动部的方法相比，该方法具有可更小型化的可能性。但是，在该专利文献6中，完全未公开关于微粒的平均粒径、电场、磁场或超音波的强度、分散液中的微粒浓度等具体的技术，且完全未公开实际上这些为多少时可除去何种程度的斑点，只不过公开了一种构想。
专利文献1：日本特开平6-208089号公报
专利文献2：日本特开平5-173094号公报
专利文献3：日本特开平6-167640号公报
专利文献4：日本特开平11-223795号公报
专利文献5：日本特开平7-335523号公报
专利文献6：日本特开平11-218726号公报
发明内容
如前所述，使用半导体激光的可见光源，发光光谱明线的波长范围窄，可显现纯度高的单色，结果，图像显示装置具有优良的颜色再现性，但如上所述，需要降低或除去斑点噪声。虽然已知上述专利文献1至6等的斑点噪声的降低或除去方法，但在其中所记载的技术中，如上所述均包含各种问题点。因此，正寻求开发更简便的斑点噪声的除去方法。
本发明人为了解决上述课题而进行深入的研究，结果令人意外地发现，具有特定的平均粒径的微粒稳定地分散成胶体状的分散液，在没有从外部施加强制振动手段的情况下，通过该微粒所具有的布朗运动，将激光转换成非相干光，可以充分地除去斑点噪声，从而完成了本发明。
换言之，本发明涉及一种激光用光扩散单元，其中，在可封入液体的具有至少对向的2片基板的透明单元内，封入包含粒径为100nm以上且1.5μm以下的微粒和透射光的液体介质的微粒分散液，另还涉及具有递归地利用入射光的反射光的反射机构的该光扩散单元、具备上述任一光扩散单元和用于将激光入射到该光扩散单元中的半导体激光光源的激光透射、以及具备该光扩散单元或该透射的图像显示装置。以下，更详细地说明本发明。
换言之，本发明涉及：
(1)一种激光用光扩散单元，其中，在可封入液体的透明单元内，封入包含粒径为100nm以上且1.5μm以下的微粒和透射光的液体介质的微粒分散液；
(2)如上述(1)所述的激光用光扩散单元，其中，微粒分散液为胶乳、或无机微粒的分散液；
(3)如上述(2)所述的激光用光扩散单元，其中，胶乳中的分散微粒为丙烯酸聚合物微粒或苯乙烯聚合物微粒；
(4)如上述(2)所述的激光用光扩散单元，其中，无机微粒为氧化铝微粒；
(5)如上述(1)至(4)中任一项所述的激光用光扩散单元，其中，胶乳或无机微粒的分散液是粘度为0.1mPa·s以上且10000mPa·s以下的分散液；
(6)如上述(1)至(5)中任一项所述的激光用光扩散单元，其中，透明单元由全光线透射率为85%以上的无机材料或塑料材料构成；
(7)如上述(1)至(6)中任一项所述的激光用光扩散单元，其中，在激光用光扩散单元的激光入射侧的面上，具有将从该光扩散单元射向后方的散射光反射至激光的出射侧的反射机构；
(8)如上述(1)至(7)中任一项所述的激光用光扩散单元，其中，在填充到激光用光扩散单元中的状态下的微粒分散液的光利用率为60至95%；
(9)一种透射，其由上述(1)至(8)中任一项所述的激光用光扩散单元及半导体激光光源构成；
(10)一种图像显示装置，其具备由上述(1)至(8)中任一项所述的激光用光扩散单元及半导体激光光源构成的透射；
(11)如上述(10)所述的图像显示装置，其为前投影机或背投影方式显示器；
(12)如上述(10)或(11)所述的图像显示装置，其为背光源方式的液晶显示装置；
(13)一种降低激光斑点噪声的方法，其中，使相干的激光通过如下激光用光扩散单元内而成为非相干的出射光，所述激光用光扩散单元为：在可封入液体的透明单元内封入有包含平均粒径为100nm以上且1.5μm以下的微粒和透射光的液体介质的微粒分散液的激光用光扩散单元、或上述(2)至(8)中任一项所述的激光用光扩散单元。
本发明的激光用光扩散单元，无须施加外部力来强制地使微粒振动或运动，仅通过将本发明的光扩散单元设置在激光的通路上并使激光透射，可以将相干的激光转换成非相干的激光，从而有效地降低或消除斑点噪声。此外，该光扩散单元，由于即使分散液的厚度为约0.5mm至5mm也可充分地除去斑点噪声，因此是占用体积小、构成的构件个数也少的斑点噪声除去元件，可以简单地组装到现有的各种激光透射或图像显示装置中。例如，可以在前投影机、背投影方式的显示器、具有背光源的液晶显示装置等图像显示装置中使用。此外，因斑点噪声消除元件不需要振动/驱动装置、或电路，因此，在所组装入的图像显示装置中无须额外的占有体积，在不进行大型化或大量增加构件个数的情况下，可以容易地除去斑点噪声。
附图说明
图1是表示具备具有本发明的反射机构的激光用光扩散单元、以及半导体激光光源的本发明的透射的实施方式的一个例子的截面图。
图2是表示具备具有本发明的反射机构的激光用光扩散单元、以及半导体激光光源的本发明的透射的实施方式的一个例子的截面图。
图3是表示具备本发明的激光用光扩散单元的、利用半导体激光的边缘照明方式的面光源的构成图。
符号说明
1：  透明单元
2：  分散微粒
3：  液体介质
4：  激光振荡器
5：  反射机构
6：  扩散光(非相干的半导体激光)
7：  激光振荡器
8：  相干的半导体激光
9：  本发明的激光用光扩散单元
10： 导光板
11： 通过导光板改变前行方向而从广面积出射的扩散光(非相干光)
具体实施方式
详细说明本发明。
本发明的激光用光扩散单元用于除去由激光造成的在投影图像上可观察到的斑点噪声。该光扩散单元由可封入液体的透明单元、以及封入到该单元内的微粒分散液构成，所述微粒分散液为在光透射性的液体介质中使平均粒径为100nm以上且1.5μm以下的微粒分散成胶体状而成。
可封入液体的透明单元(图1的1及图2的1)，优选为具有至少对向的透明的2片基板、且在该基板间可封入液体的单元(容器)。透明单元优选透明性高的单元，特别是在激光的入射侧与出射侧的对向的2片基板对从激光光源射出的激光的透射率越高越优选。在该透明单元内呈现空的状态下的激光的全光线透射率为80至100%，优选85至100%，更优选为90至100%。例如该透明单元优选由玻璃材料或塑料材料构成，且不会吸收所使用的激光。关于该透明单元的材料如后所述。
分散在液体介质(光透射性液体介质)中的微粒(图1的2及图2的2)的平均粒径为100nm以上且1.5μm以下。在将该微粒分散成胶体状的分散液中，可观察到胶体所具有的一般性质、即廷得耳现象(Tyndallphenomenon)和布朗运动。若激光透射该分散液，则相干的入射光会成为非相干的出射光，从而将由激光造成的在投影图像上产生的斑点噪声除去。从激光光源发射并入射到该光扩散单元中的激光由于廷得耳现象而散射，并且由于该微粒的布朗运动而使散射的图案随机变化。结果认为，减少激光的空间相干性，且有效地降低斑点噪声。
此外，在利用本发明的激光的图像显示装置中，优选入射到本发明的光扩散单元中的激光的全光线透射率大的装置。然而，由于在廷得耳现象中后方散射也大，因此在本发明的光扩散单元的优选方式中，具备递归地利用散射至后方的光(后方散射光)的反射机构(即，使激光向入射侧的散射光反射至激光的出射侧的反射机构)(图1的5及图2的5)，从而提高全光线透射率。具有反射机构的本发明的光扩散单元中，散射至后方的光通过该反射机构递归地反射至前方(激光的出射方向)，并与前方散射光一起出射。前方散射光与递归反射光(通过反射机构反射、并出射至激光的出射方向的光)的总和成为由本发明的光扩散单元(或透射)出射的扩散光(图1及图2的6)。
本发明的光扩散单元(无反射机构)中的激光的全光线透射率｛(透射光量/入射光量)×100｝优选50至90%、更优选60至90%、进一步优选70至90%，具备反射机构时的全光线透射率为60至95%、更优选为70至95%、进一步优选为约75至95%。
在本发明的光扩散单元或透射中，为了降低斑点噪声，分散在液体介质中的微粒进行布朗运动很重要。例如在介质的粘度高而对于微粒运动的自由度低的分散体系、和介质凝胶化而使微粒无法运动的分散体系中，无法观察到斑点噪声的降低效果。
本发明的封入上述扩散单元内的分散液，在激光透射时的粘度，优选分散微粒可进行足以降低斑点噪声的布朗运动的粘度。因此，从该观点出发，分散液粘度越低越优选。然而，由于胶体粒子也必须稳定地分散在液体介质中，因此在本发明中，如后所述，根据分散微粒的种类优选的范围多少不同，通常分散液的25℃的粘度为0.1mPa·s以上且10000mPa·s以下。该粘度更优选0.1mPa·s以上且5000mPa·s以下，进一步优选0.1mPa·s以上且1000mPa·s以下。另外，从使胶体粒子长时间且更稳定地分散的观点出发，该粘度优选0.5mPa·s以上且500mPa·s以下、或300mPa·s以下，更优选1mPa·s以上且100mPa·s以下的情况，进一步优选50mPa·s以下。最优选1mPa·s以上且10mPa·s以下的情况。
本发明中使用的微粒的平均粒径约为100nm以上且1.5μm以下，优选100nm以上且1.2μm以下。更优选100nm以上且900nm以下。布朗运动的速度随着粒径变小而变快，但若平均粒径过小，则激光斑点的降低或除去不充分或不进行。此外，过大时，布朗运动的速度也会变慢，因此激光斑点的降低或除去会不充分或不进行。虽然根据微粒的种类而有些许差异，但只要在一定的范围内、例如100nm以上、优选120nm以上、更优选150nm以上、进一步优选180nm以上，则粒径越小，斑点消除作用越大。因此，上述上限的平均粒径为一个优选的标准，当为1000nm以下、进一步为500nm以下、更进一步为300nm以下时，更优选。更优选的平均粒径为120至1000nm、进一步优选150至500nm、最优选180至300nm。
作为在上述分散液中分散成胶体状的微粒(胶体微粒)，可列举：二氧化硅微粒、氧化钛微粒、氧化铝微粒、无机颜料微粒等无机微粒；和脂质体、胶束、染料微粒、有机颜料微粒、胶乳微粒(聚合物微粒)等有机微粒等。
作为这些微粒的胶体状分散液，可列举：硅胶、分散二氧化硅溶胶、氧化钛微粒或氧化铝微粒的胶体状分散液、分散染料液、颜料分散液、胶乳等。这些微粒分散液一般已知，且也可在市面上购得。其中，优选胶乳、或氧化铝微粒的胶体状分散液。根据本发明人的研究，使用这些优选的微粒分散液的情况，与使用其它微粒分散液的情况相比，激光斑点的降低效果更大。
封入到透明单元中的胶体状分散液中这些微粒的浓度，只要为可充分降低激光斑点的浓度即可，最佳范围根据分散微粒而异。通常，相对于分散液的总重量，为0.01重量%以上且70重量%以下的范围，优选0.1重量%以上且50重量%以下、更优选25重量%以下、进一步优选10重量%以下。此外，根据情况，优选的浓度为0.2重量%以上且25重量%以下、更优选10重量%以下。最优选胶乳的情况下0.2重量%以上且5重量%以下。氧化铝等无机微粒的情况下，为1重量%以上且10重量%以下，更优选2重量%以上且10重量%以下，最优选2重量%至7重量%。
封入到透明单元中的胶体状分散液中的液体介质(分散介质)，优选为不吸收从激光光源发出的激光的液体介质，通常优选水、或可与水混合的有机溶剂与水的混合液，最优选水。
在本发明中，胶乳是指聚合物微粒的胶体状分散液，包含天然橡胶胶乳等天然胶乳与合成胶乳两者。这些胶乳只要微粒的平均粒径在上述范围内，则一般可任意使用公知的胶乳。
分散在合成胶乳中的微粒(合成胶乳微粒)是将自由基聚合性单体进行乳化聚合而得到的聚合物微粒。作为聚合物微粒，只要平均粒径在上述范围内，则可使用任一者，可列举后述的自由基聚合性单体的均聚物或共聚物。
作为用于合成本发明中所使用的聚合物微粒的自由基聚合性单体，可列举：一般在合成聚合物时常用的乙烯基单体(具有乙烯性双键的化合物)。具体而言可列举：共轭二烯类单体、芳香族乙烯基类单体(芳香族乙烯基单体)、乙烯类不饱和羧酸单体、(甲基)丙烯酸烷酯单体、氰化乙烯类单体、(甲基)丙烯酰胺类单体、羧酸乙烯酯类单体、含氨基的乙烯性单体类、卤化乙烯、以及含磺酸基或磷酸基的乙烯基单体等。这些可单独使用或组合2种以上使用。
例如，作为优选的聚合物微粒，可列举：丙烯酸类聚合物微粒或苯乙烯聚合物微粒。
作为丙烯酸类聚合物，可列举：由丙烯酸类单体(具有丙烯酸骨架的单体)的聚合而得到的聚合物；或由丙烯酸类单体和可与其共聚的乙烯基单体的共聚而得到、且含有丙烯酸类单体成分作为最多的成分、其含量为聚合物构成全部成分的至少25摩尔%以上、优选40摩尔%以上的聚合物。可列举例如：由1种或2至4种(甲基)丙烯酸C1至C12烷基酯聚合而得到的(甲基)丙烯酸酯聚合物、由丙烯酸类单体与丁二烯的共聚而得到的(甲基)丙烯酸类-丁二烯聚合物、由(甲基)丙烯腈的均聚而得到的(甲基)丙烯腈聚合物、由丙烯酸类单体与苯乙烯化合物单体的聚合而得到的丙烯酸类-苯乙烯聚合物等。作为丙烯酸类聚合物，优选(甲基)丙烯酸酯聚合物。
此外，作为苯乙烯聚合物，可列举：苯乙烯化合物单体(具有苯乙烯骨架的单体)的聚合物；或由苯乙烯化合物单体和可与其共聚的乙烯基单体的共聚而得到的聚合物、且含有苯乙烯化合物单体成分作为最多的成分、其含量为聚合物构成全部成分的至少25摩尔%以上、优选40摩尔%以上的聚合物。可列举：由苯乙烯的均聚而得到的聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯聚合物、苯乙烯-丙烯酸类聚合物等，优选聚苯乙烯。
本发明中的这些聚合物的微粒，通常可通过乳化聚合而得到。此外，这些聚合物也可以为在聚合物中导入羧基等而改性后的聚合物。
优选的在合成丙烯酸类聚合物时使用的丙烯酸类单体(具有丙烯酸骨架的单体)，可列举：选自(甲基)丙烯酸或其盐、(甲基)丙烯酸(C1至C12)烷基酯(烷基上可具有羟基等取代基)、(甲基)丙烯酰胺单体、及(甲基)丙烯腈中的至少一种丙烯酸类单体。作为在合成丙烯酸类聚合物时使用的丙烯酸类成分以外的单体，可列举：可与丙烯酸类单体共聚的丙烯酸类单体以外的乙烯基单体。
作为可与丙烯酸类单体共聚的丙烯酸类单体以外的优选乙烯基单体，可列举：苯乙烯化合物单体(例如：苯乙烯、α-甲基苯乙烯等)、氯乙烯、乙酸乙烯酯、衣康酸、巴豆酸、马来酸、富马酸、乙烯、C4至C8共轭二烯(例如：1,3-丁二烯、异戊二烯及氯丁二烯)等，更优选苯乙烯化合物单体或C4至C8共轭二烯等。
更优选的丙烯酸类聚合物，为由1种或2至4种丙烯酸类单体的聚合而得到的丙烯酸类聚合物。
需要说明的是，在本说明书中，“(甲基)丙烯酸”或“(甲基)丙烯腈”等用语，以“丙烯酸或甲基丙烯酸”或“丙烯腈或甲基丙烯腈”等含义使用。
作为优选的在合成苯乙烯聚合物时使用的苯乙烯化合物单体，可列举例如：苯乙烯、乙烯基甲苯、乙基乙烯基苯、溴苯乙烯、氯苯乙烯、α-甲基苯乙烯及α-乙基苯乙烯等在苯乙烯的苯环上具有卤素原子或C1至C3烷基作为取代基的苯乙烯化合物、或在苯乙烯的乙烯基上具有C1至C3烷基作为取代基的苯乙烯化合物。
作为可与苯乙烯化合物单体共聚的、苯乙烯化合物单体以外的优选的乙烯基单体，可列举：上述丙烯酸类单体、氯乙烯、乙酸乙烯酯、衣康酸、巴豆酸、马来酸、富马酸、乙烯、及C4至C8共轭二烯(例如：1,3-丁二烯、异戊二烯及氯丁二烯)等。
作为苯乙烯聚合物，如上所述优选聚苯乙烯。
本发明中使用的合成胶乳，可通过将上述自由基聚合性单体根据常法进行乳化聚合而得到。平均粒径在上述范围内的胶乳一般公知，这些公知的胶乳可直接、或根据需要用水或其它有机溶剂、优选水混合性的有机溶剂进行稀释后，作为封入到透明单元中的分散液使用。
如果列举胶乳的一例，则可列举：日本特开2009-144101、日本特开2008-101121、日本特开2007-84777、日本特开2003-268018、日本特开2003-252667、日本特开2002-226668、或日本特开2002-97214等中记载的胶乳等，在这些胶乳中，只要使用分散微粒的平均粒径为100nm以上且1.5μm以下的胶乳即可。
分散在这些胶乳中的聚合物微粒的聚合度并无特别限定。通常以数均分子量计为5000以上且1000000以下，优选约50000以上且300000以下。
作为优选的胶乳，可列举：将丙烯酸类聚合物微粒分散成胶体状的丙烯酸类胶乳、或将苯乙烯聚合物微粒分散成胶体状的苯乙烯聚合物胶乳。
作为丙烯酸类胶乳，可列举：由选自上述丙烯酸类单体中的至少一种丙烯酸类单体的乳化聚合而得到的丙烯酸类胶乳；以及由选自上述丙烯酸类单体中的至少一种丙烯酸类单体、与选自上述作为可与其共聚的丙烯酸类单体以外的优选的单体列举的单体中的至少一种单体的乳化聚合而得到的丙烯酸类胶乳等。优选由通常1至4种丙烯酸类单体的乳化聚合而得到的丙烯酸类胶乳。
当上述丙烯酸类聚合物为共聚物时，可列举下述的丙烯酸类共聚物微粒，其中，相对于共聚物整体，选自上述丙烯酸类单体中的至少一种丙烯酸类单体成分为20至100摩尔%(其中，丙烯酸类单体成分为100摩尔%时，为选自上述丙烯酸类单体中的至少两种丙烯酸类单体成分，下同)、优选为25至100摩尔%，且选自作为可与其共聚的优选的其它单体而列举的单体中的至少一种单体成分为0至80摩尔%、优选为0至75摩尔%。
这些丙烯酸类胶乳一般已广为人知，也记载于上述日本特开2007-84777、日本特开2003-268018、日本特开2003-252667或日本特开2002-226668等中。此外，由于也已有市售物，因此可将这些直接、或适当稀释成上述浓度范围后，作为透明单元中的填充用丙烯酸类胶乳。
例如，作为市售的丙烯酸类胶乳(也称为丙烯酸类乳液)，可列举：大日本油墨化学工业株式会社制：BONCOATRTM(以下，上标RTM表示注册商标)或WATERSOLRTM；日本催化剂株式会社制：ACRYSETRTM或U-DoubleRTM；昭和高分子株式会社制：POLYSOLRTM；日本ACRYL株式会社制：PrimalRTM；BASF Dispersion株式会社制：Acronal；旭化成工业株式会社制：PolytronRTM、PolydurexRTM；Dow Chemical公司制：UCAR(商标)Latex120或UCAR(商标)Latex9037等。
作为苯乙烯聚合物胶乳，可列举：由上述的苯乙烯化合物单体的至少一种的乳化聚合而得到的苯乙烯聚合物胶乳；以及由上述苯乙烯化合物单体的至少一种、和可与其共聚的苯乙烯化合物单体以外的乙烯基单体的至少一种的乳化聚合而得到的苯乙烯类聚合物胶乳等。
当上述苯乙烯聚合物为共聚物时，可列举下述的苯乙烯聚合物，其中，相对于共聚物整体，苯乙烯化合物单体成分为20至100摩尔%(其中，苯乙烯化合物单体成分为100摩尔%时，为上述苯乙烯化合物单体中的至少两种单体成分，下同)、更优选为25至100摩尔%，且可与其共聚的上述苯乙烯化合物单体以外的乙烯基单体中至少一种单体成分为0至80摩尔%、优选为0至75摩尔%。
作为苯乙烯聚合物胶乳，特别优选由苯乙烯的均聚、或苯乙烯与丁二烯的聚合而得到的聚苯乙烯胶乳。
聚苯乙烯胶乳由于具有各种粒径及浓度的制品已市售，因此可将这些直接、或适当稀释成上述浓度范围后，作为透明单元中的填充用苯乙烯聚合物胶乳。例如作为市售的聚苯乙烯胶乳，可列举：日本ZEON株式会社制NipolRTM LX407BP系列(改性SB：粒径200至400)、AlfaAesar公司制的聚苯乙烯Latex microsphere，0.2微米等。
胶乳微粒的分散液粘度，优选0.1mPa·s以上且10000mPa·s以下，更优选0.1mPa·s以上且5000mPa·s以下。并且，进一步优选0.1mPa·s以上且1000mPa·s以下。对于更优选的粘度，如上述分散液的粘度处所述。粘度越低则布朗运动越快。
在本发明中，胶乳微粒通常在水、或可与水混合的有机溶剂与水的混合液中以稳定的胶体状态分散。封入到透明单元中的分散液中的胶乳微粒的浓度，优选可以将该分散微粒稳定地分散成胶体状，充分地除去斑点噪声，且激光的透射量尽可能多。
这些也根据胶乳的种类而异，且散射和扩散的强度根据介质与胶乳微粒的折射率的相对关系等而异，因此难以一概而论。一般而言，该浓度只要在上述分散微粒的浓度范围内即可，约为0.01重量%至70重量%，优选0.05重量%至60重量%的范围、更优选0.1重量%至30重量%。胶乳微粒的浓度进一步优选0.2重量%以上且10重量%以下，最优选0.2重量%以上且5重量%以下。
此外，为了微粒的分散稳定性，本发明中使用的微粒分散液也可根据需要在分散液中含有表面活性剂。相对于分散微粒的重量，表面活性剂为0至10重量%、优选为约0至5重量%。
此外，在本发明中使用的微粒分散液、优选胶乳水分散液中，可加入有机溶剂(优选微粒分散液混合性有机溶剂)、或该有机溶剂以外的可溶于胶乳水分散液中的溶质(以下称为可溶性溶质)，来调节光扩散性。
作为该有机溶剂，只要是分散液形成均匀体系的有机溶剂，则可使用任何溶剂。加入有机溶剂的主要目的是用于调节介质的折射率。作为可使用的有机溶剂，可列举：甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等醇类(优选为C1至C7醇、更优选为C2至C4醇)；丙酮等酮类；苯甲胺、三乙胺、吡啶等碱类溶剂；N,N'-二甲基甲酰胺、N,N'-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮等酰胺类或含氮溶剂；以及乙二醇、丙二醇等二醇类。
这些有机溶剂优选不可能损害胶体的稳定性的溶剂，通常优选与水的混合性的溶剂。例如，优选C2至C4醇或丙酮等。这些溶剂也可作为胶乳的稀释液利用。
相对于填充到透明单元中的分散液的总量，这些溶剂的添加量为约0至98重量%。
作为上述的有机溶剂以外的可溶性溶质，只要可溶于微粒分散液，则可使用任何化合物。加入可溶性物质的主要目的是用于调节介质的折射率。添加量越多，则越可提高介质的折射率。作为可使用的可溶性物质，可列举：硫酸钾、氯化钾、氯化镁、磷酸钠、磷酸钾、碳酸钠、氯化钙、芒硝(mirabilite)、硫酸铵、氯化钠等无机盐；不属于上述有机溶剂的水溶性醇、有机酸、酮、胺、硝基烷烃、醚、醛或环状醚等水溶性有机化合物；特别是蔗糖、乳糖、麦芽糖等水溶性醣类。作为可溶性物质的添加量，只要是添加后的分散液的粘度、分散微粒的浓度等为优选的范围内的值即可，只要可溶解即可添加。
通常，相对于填充到透明单元中的分散液总量，这些可溶性物质为约0至50重量%，优选约0至30重量%。
通过在胶乳水分散液中加入有机溶剂或添加可溶性物质的方法、或者胶乳的材料设计等，可以使胶体分散液的粒子与介质的折射率平衡产生变化，从而调节光扩散性。具体而言，可调节前方散射与后方散射的光量。当利用到图像显示装置中时，为了使其通过依次配置有光学器件的光路，优选前方散射的光量大。在本发明的优选方式中，由于在透明单元的激光的入射侧设置反射机构，所以此时即使对于后方散射光也可经由该反射机构使其反射至激光的出射侧，由此进行再利用，因此即使后方散射光稍多，仍可提高全光线透射率。
本发明的光扩散单元中的前方散射系数(通过后述前方散射系数的评价项中记载的式(1)算出)通常越高越优选，但在本发明的优选方式中，如前所述，由于后方散射光也可通过反射机构而得到利用，因此在1至1.5的范围、更优选约1.05至1.3的范围内，也可充分利用。
作为本发明中的微粒分散液，优选从激光光源发出的激光的利用效率(光利用率)高的分散液。微粒分散液的光利用率，如后述实施例所示，可通过在镜子上放置空的透明单元，使色彩色差计的闪光灯的光从透明单元上出射并透过透明单元，以色彩色差计测定反射的光量作为反射率，然后，将微粒分散液填充到该透明单元中，同样地测定反射率后，根据后述式(2)而算出。该微粒分散液的光利用率的优选范围为约50至95%，优选约60至95%、更优选约70至95%。最实用为约80至90%。
该光利用率越高越好，但若为了提高光利用率，而使分散微粒浓度变得过低，则有可能斑点噪声的除去不充分，因此，优选通过上述的微粒分散浓度使光利用率达到上述范围的方式进行调节。
本发明中的无机微粒分散液的粘度，优选0.15mPa·s以上且10000mPa·s以下，更优选0.15mPa·s以上且5000mPa·s以下。并且，进一步优选0.15mPa·s以上且1000mPa·s以下。对于进一步优选的分散液的粘度，如上所述。作为无机微粒，优选氧化铝微粒，且与胶乳分散液同样地粘度越低，布朗运动越快。本发明中使用的氧化铝微粒分散液，作为氧化铝溶胶等而公知，可利用市售品。作为市售品，可列举：催化剂化成株式会社制的CataloidRTMAS-3等。
关于封入到本发明的激光用光扩散单元中的优选的分散液，总结如下。%是重量%，其为相对于分散液整体的比例。
(i)一种微粒分散液，在液状分散介质中相对于分散液整体，以浓度0.1%至30%含有平均粒径为100nm以上且1.5μm以下的微粒，粘度为0.1mPa·s以上且1000mPa·s以下。
(ii)如上述(i)所述的微粒分散液，其中，液状分散介质是水、或可与水混合的有机溶剂与水的混合液，相对于液状分散介质的总量，水的含量为2%至100%，余量为可与水混合的有机溶剂。
(iii)如上述(i)或(ii)所述的微粒分散液，其中，可混合的有机溶剂是丙酮。
(iv)如上述(i)或(ii)所述的微粒分散液，其中，液状分散介质是水。
(v)如上述(i)至(iv)中任一项所述的微粒分散液，其是胶乳、或无机微粒分散液。
(vi)如上述(v)所述的微粒分散液，其中，胶乳是丙烯酸类胶乳或苯乙烯胶乳。
(vii)如上述(v)所述的微粒分散液，其中，无机微粒是氧化铝微粒。
(viii)如上述(i)至(vii)中任一项所述的微粒分散液，其中，相对于微粒分散液的总量，以浓度1至50%还含有水溶性醣类。
(ix)如上述(viii)所述的微粒分散液，其中，水溶性醣类是选自蔗糖、乳糖及麦芽糖中的至少一种。
(x)如上述(i)至(vii)中任一项所述的微粒分散液，其中，分散微粒的平均粒径为150nm至500nm、更优选180nm至300nm。
(xi)如上述(i)至(x)中任一项所述的微粒分散液，其中，相对于微粒分散液的总量，微粒分散液的微粒含量为0.2%至10%。
(xii)如上述(i)至(xi)中任一项所述的微粒分散液，其中，微粒分散液的粘度为0.5mPa·s以上且500mPa·s以下。
(xiii)如上述(i)至(xii)中任一项所述的微粒分散液，其中，微粒分散液的粘度为1mPa·s以上且10mPa·s以下。
(xiv)如上述(i)至(xii)中任一项所述的微粒分散液，其中，在填充到上述透明单元中的状态下，微粒分散液的光利用率为60至95%。
本发明中使用的透明单元，优选具有如下结构：具有至少对向的2片基板(更详细而言，垂直地面向激光的前进方向的一对平行的平面的壁面)，在内部具有可封入本发明中使用的分散液的空间，并且平行的壁面的周围可密封。一对平面间的内部间隔(可封入分散液的间隔：以下也称为内容厚度)根据分散粒子的种类、浓度、所使用的液状介质等而异，因此无法一概而论，但从增加激光的透射光量的观点来看，优选尽可能较薄。从制造容易度的方面来看，通常优选约0.1mm以上且5mm以下。更优选约0.1mm以上且4mm以下，进一步优选约0.1mm以上且3mm以下。
此外，透明单元的大小只要配合其光源等的大小即可，通常以上述平面的光的透射部分的大小计，约为0.04cm2至100cm2，优选约0.2cm2至100cm2。透明单元的上述平行的壁面(基板)的厚度，只要是可保持容器的强度即可，无特别限定。通常约为0.05mm至5mm、更优选约0.1mm至2mm、进一步优选约0.1mm至1mm。
该透明单元的形态并无特别限定，可根据设置该透明单元的激光光源或图像显示装置而形成任意形状。最普通为4至8角柱型、或圆柱型等。
作为本发明中使用的透明单元的材料(特别是上述一对平行的平面的壁面(基板)的材料)，可列举：无色透明的无机基板及无色透明的塑料基板。任一情况下均优选在从激光光源发出的激光的波长处不具吸收的基板。作为无机基板，例如玻璃基板、石英基板、蓝宝石基板等的透明性高，可以适当利用。作为塑料基板，可列举使用例如聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸类树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、MS树脂、聚乙烯醇、三乙酰基纤维素等纤维素树脂、降冰片烯/改性降冰片烯等环烯烃类树脂、氟类树脂、聚芳酯、聚醚砜、环己二烯类聚合物、丙烯腈苯乙烯(AS)树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚缩醛、聚酯、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、环氧树脂、ABS树脂、芴类树脂、聚硅氧烷树脂、有机/无机混合树脂、聚乳酸(PLA)树脂、热塑性弹性体等材料的基板，可以优选利用在光源中利用的激光的波长处不具吸收的材料。
作为对图像显示装置重要的特性，图像的可见度良好，且从光源发出的光无衰减地利用，画面相当明亮，图像容易观看。此外，近年来正在鼓励节省能源活动，因此对套组/面板制造商而言，降低图像显示装置的耗电量是与提高画质和功能同样最重要的课题之一。从这些观点来看，提高激光光源的光利用效率是重要的。因此，本发明的光扩散单元的基板的激光的全光线透射率越高越好，优选具有80%以上的全光线透射率、更优选85%以上、进一步优选透射率为90%以上。上限为100%，但由于实际上无法避免1%左右的吸收，因此为99%左右，最优选的基板中激光的全光线透射率约为90至99%。
本发明的激光用光扩散单元，在上述透明单元(优选为激光的全光线透射率为80%以上的透明单元)内含有上述微粒分散液、优选含有上述(i)至(xiii)中任一项所述的微粒分散液。
该光扩散单元中的前方散射系数F(通过后述的式(1)算出)，优选大于1。通常，在本发明的光扩散单元中，该前方散射系数F与上述同样，约为大于1且1.5以下。
此外，相对于该光扩散单元中的激光的入射光量的出射光量为约40%以上且90%以下，通过具备后述反射机构，可提高至约50%以上且95%以下。
在本发明的光扩散单元及透射的优选方式中，与该光扩散单元的激光的入射侧邻接而具有反射机构。反射机构具有下述功能：在向本发明的光扩散单元入射的光中，反射向后方散射的光并将其向出射侧导出，从而提高光利用效率。作为反射机构，只要具有上述功能，则无特别限定。通常这些可列举：反射板或反射用薄膜的设置、或者反射用涂布(包含蒸镀等)等。反射板或反射用薄膜的设置，只要在本发明的光扩散单元的激光的入射侧的基板的面上通过胶粘或其它惯用方法例如图1或图2所示进行安装即可。此外，作为反射用涂布，可列举：在本发明的光扩散单元的激光的入射侧的基板的任一面上的涂布。
作为反射板或反射用薄膜，只要为树脂中混入有白色颜料的薄膜或板、白色涂装或白色印刷后的铝板、呈现镜面的金属板或铝等金属箔、或者实施铝或银等金属蒸镀后的薄膜或板等可将所使用的激光的波长全反射的反射板或反射薄膜，则可使用任何反射板或反射薄膜。
此外，作为反射用涂布，可列举：白色涂装(也包含印刷等)、或金属蒸镀等。作为反射机构的反射率，越高越优选。例如：该反射率优选60%以上、更优选75%以上、进一步优选90%以上。上限为100%，但通常为95至98%左右。
本发明的透射，由上述本发明的激光用光扩散单元与激光光源构成。作为本发明的激光透射中使用的本发明的激光用光扩散单元，优选包含上述(i)至(xiii)中任一项所述的微粒分散液的激光用光扩散单元，在更优选的方式中，该光扩散单元有时具有上述反射机构。
作为本发明的透射中使用的激光光源，并无特别限定，只要为激光光源则可使用任一者。可使用例如：红光激光光源、蓝色激光光源、或绿光激光光源等中的任一者。这些光源均有市售物，可从市场上获得。
作为使用本发明的光扩散单元或透射的图像显示装置，有：前投影方式的图像显示装置。在该方式的图像显示装置中，以投影灯(本发明中为激光投影灯)作为光源，并将小型的显示器用于光切换(opticalswitching)，通过扩大成最后的尺寸的投影光来显示图像。本发明的透射作为该光源使用。此外，当使用本发明的光扩散单元时，只要适当设置在该投影灯与图像放大透镜之间的激光通路中即可。在该投影方式的图像显示装置中，将图像向前方放大投影的前投影机，以家庭影院等家庭用途和显示等商业用途作为主流，但最近随着提供如数字多媒体广播(digital multimedia broadcast，DMB)这样的可移动式小型多媒体播送服务，也逐渐要求可携带式的小型的投影图像显示装置。现在正认为如此的小型的投影图像显示装置会担任未来使前投影机的用途扩大的角色。本发明的透射也可使用于这样的小型的前投影机。
此外，如前投影式电视这样的背投影方式的图像显示装置，基本承袭前投影方式的结构，但在通过镜子使从光源发出的光路弯曲而使影像投影至内部的屏幕上的方面不同。前投影方式的显示器装置中，与屏幕之间需要宽阔的空间，但若为背投影方式，则即使周围不暗也可观看到影像，而无须在屏幕前方浪费的空间。本发明的光扩散单元或透射，也可用于这样的背投影方式的图像显示装置。
由于与使用其它光源的显示技术相比，激光光源的颜色再现性更优良，因此可改善成像特性，因而不仅期待应用于投影机，也期待应用于其它装置。作为一例，有：试图使点光源的激光成为面光源而作为背光源使用。本发明的激光用光扩散单元及使用该单元的激光透射，因具有斑点消除效果、与将点光源扩散而进行面光源化的功能，所以可利用于图3所示的使用激光的边缘照明方式的背光源，且能够以紧密的尺寸设计色纯度高的如液晶显示器这样的图像显示装置。
此外，只要使用半导体激光光源，则也可进行利用单色光的发光明线而高速地切换显示色的无须滤色片的场序(field sequential)方式的显示。本发明的激光用光扩散单元或使用该扩散单元的本发明的激光透射，可用于这样的场序方式的图像显示装置。若根据半导体激光光源而使用该扩散单元、或使用利用该扩散单元的本发明的激光透射，则无需机械性的驱动部分而经常性地消除各色的斑点，从而可简单地实现使用激光的场序方式的图像显示装置。作为图像显示装置，光阀和光学系的结构无特别限定，可列举例如：透射型的液晶显示装置、或半透射型的液晶显示装置。
因此，本发明的图像显示装置，无论是何种方式的图像显示装置皆可，包括所有具备激光光源和本发明的激光用光扩散单元的图像显示装置、或具备本发明的激光透射的图像显示装置。
本发明的激光用光扩散单元、或本发明的激光透射，具有使非相干激光出射的功能。本质上为相干的半导体激光，在通过本发明的封入具有特定平均粒径的微粒分散液的激光用光扩散单元时，因布朗运动造成的动态光散射，而受到相干长度以上的起伏效应，以致于丧失原本的高干涉性，成为非相干光。结果，未出现斑点噪声。
如图3所示，可以将本发明的激光用光扩散单元配置于半导体激光振荡器(激光光源)的激光的出射口附近，使出射的光立刻转换成非相干光，也可配置于远离激光的出射口的、到投影为止的激光的通路中间，从而在投影前的任意位置上转换成非相干光。
此外，本发明的图像显示装置，根据需要可在激光的通路上具有使扩散后的光再次聚集的透镜或其它光学部件。所追加的光学部件根据图像显示装置而异，例如当为投影方式时，优选具备使扩散后的光再次聚集的透镜，使扩散后的光一次聚集后再通过各光学体系。此外，当将激光利用于作为液晶显示装置的背光源时，优选具备用于使激光光源的光均匀地扩散至背光源全体的光学部件。
实施例
使用下述实施例具体地说明本发明的内容，但本发明不受这些实施例限定。另外，下述实施例中使用的%，只要没有特别说明，即为重量%。
实施例1
(1)将聚合物微粒的平均粒径为1000nm(粒径使用日机装株式会社的Microtrac超微粒粒度分布计(W)UPA-150进行测定，下同)、固体成分(聚合物微粒含量)为2.5重量%的胶乳水分散液(AlfaAesar公司制聚苯乙烯Latex microsphere，1微米)用水稀释至固体成分为0.2重量%，振摇使其均匀分散，制作成评价用分散液。该评价用分散液的粘度为2.6mPa·s(25℃)(粘度是使用东机产业株式会社的VISCOMETERTVB-10进行测定，下同)。将该评价用分散液填充至由全光线透射率为91%的玻璃制得的内容厚度为2mm的单元(外形厚度4mm、纵向30mm、横向30mm)(容量1.8mL)中，制作本发明的激光用光扩散单元(无反射机构)。
(2)如图2所示，将作为反射机构的铝蒸镀PET薄膜打开有入射口用的直径为3mm的圆形孔，然后贴附在上述(1)得到的光扩散单元的背面，从而得到具备反射机构的本发明的激光用光扩散单元。使用该光扩散单元，以下述评价方法1及2评价有无斑点噪声。此外，前方散射系数及光利用率使用设置反射机构前的激光用光扩散单元进行评价。结果如表1所示。
(1)斑点噪声的评价方法
评价方法1
使用干电池驱动的显示用绿光激光笔作为半导体激光振荡器，使1mW输出功率的激光如图2所示出射至上述制作的具备反射机构的激光用光扩散单元，在暗室中将通过该扩散单元而得到的扩散光投影至距离该扩散单元15cm的由白色纸制作的屏幕上。观察此时的投影光有无斑点噪声。
斑点噪声以所投影的扩散光的闪烁的形式显现，在不通过扩散单元时的投影光中观察到大量的闪烁。于是，通过与其比较，评价斑点噪声的降低效果。评价基准如下。
(评价基准)
○：几乎未观察到投影光的闪烁
△：观察到闪烁，但与不通过激光用光扩散单元时相比，则几乎减半或其以下。
×：与不通过扩散单元时相比，观察到同程度的大量的闪烁。
(评价方法2)
使用干电池驱动的显示用绿光激光笔作为半导体激光振荡器，使该光通过本发明的扩散单元而产生的扩散光入射至内部经硫酸钡涂布后的积分球内，观察积分球内壁的反射投影光。评价基准与上述评价方法1时相同。
(2)前方散射系数的评价
作为光扩散性、即前方散射能力的评价，评价前方散射系数。
前方散射系数F的计算方法：
使用色彩色差计(Konica Minolta株式会社制)，在镜面反射板(镜子)上设置不具有反射机构的激光用光扩散单元，并对该单元表面从正面照射色彩测量用的闪光灯的光，测定L*(CIE-1976L*a*b*表色系，依照JIS Z8729)值(Lb)。同样地测定在光吸收体(黑色的毛布)上设置不具有反射机构的激光用光扩散单元时的L*值(Ld)。然后，用下述式(1)算出前方散射系数F。Lb表示前方散射的程度，此值越大则前方散射越大。此外，Ld表示后方散射的程度，此值越大则后方散射越大。因此，得到前方散射系数F的值越大、散射至前方的成分的比例越大结果。
F＝Lb/Ld         式(1)
(3)光利用率的评价
将不具有反射机构的激光用光扩散单元的透射光及扩散光的总和评价为光利用率。
光利用率(X)的计算方法：
使用色彩色差计(Konica Minolta株式会社制)，在镜面反射板(镜子)上设置内部未填充微粒分散液的空的不具有反射机构的激光用光扩散单元，并对该单元表面从正面照射色彩测量用的闪光灯的光，测定Yxy表示系统中的反射率Y(Ya)。通过设置镜面反射板，测定透射光及扩散光的总和。同样地，测定内部填充有微粒分散液的激光用光扩散单元的反射率Y(Yb)，用下述式(2)算出。X表示将入射至激光用光扩散单元中的光作为出射光可利用的程度，此值越大，则光的利用效率越大。
X＝Yb/Ya×100        式(2)
实施例2
除了将聚合物微粒的平均粒径为200nm、固体成分(聚合物微粒含量)为2.5重量%的胶乳水分散液(AlfaAesar公司制聚苯乙烯Latexmicrosphere，0.2微米)用水稀释至固体成分为0.6重量%以外，通过与实施例1同样的操作，制作光扩散单元。与实施例1同样地评价该单元。结果如表1所示。
另外，稀释成该固体成分(聚合物微粒含量)0.6重量%的胶乳水分散液的粘度为1.4mPa·s(25℃)。
实施例3
除了将聚合物微粒的平均粒径为200nm、固体成分(聚合物微粒含量)为2.5重量%的胶乳水分散液(AlfaAesar公司制聚苯乙烯Latexmicrosphere，0.2微米)用25%蔗糖溶液稀释至固体成分为0.6重量%以外，通过与实施例1同样的操作，制作光扩散单元。与实施例1同样地评价该单元。结果如表1所示。
另外，稀释成该固体成分(聚合物微粒含量)0.6重量%的胶乳水分散液的粘度为3.9mPa·s(25℃)。
实施例4
除了使用将氧化铝微粒的平均粒径为100nm、固体成分(氧化铝微粒含量)为7重量%的氧化铝水分散液(催化剂化成株式会社制氧化铝溶胶，CataloidRTMAS-3)用水稀释至固体成分(氧化铝微粒含量)为4重量%的水分散液以外，通过与实施例1同样的操作，制作光扩散单元。与实施例1同样地评价该单元。结果如表1所示。
另外，该氧化铝微粒含量为约4重量%的氧化铝水分散液的粘度为4.0mPa·s(25℃)。
比较例1
将结冷胶(gellan gum)(纯正化学株式会社制)0.4g与纯水80g装入烧瓶中，用加热搅拌器升温至95℃的同时使其溶解。将该结冷胶溶液冷却至80℃后，添加氯化钙0.05g，得到无色透明的溶液。将该溶液作为稀释液兼胶化液。将聚合物微粒的平均粒径为1000nm、固体成分(聚合物微粒含量)为2.5重量%的胶乳水分散液(AlfaAesar公司制聚苯乙烯Latex microsphere，1微米)用上述80℃的稀释液兼胶化液进行稀释至固体成分（聚合物微粒含量）为0.2%，进行振摇使其均匀分散，填充至由玻璃制作的内容厚度为2mm的单元中。作为反射机构使用铝蒸镀的PET薄膜，与实施例1同样操作，制作带反射机构的激光用光扩散单元。放置于室温中后，单元内的分散液成为封入有胶体粒子的胶化物。对于该单元，与实施例1同样地评价有无斑点噪声、前方散射系数及光利用率。结果如表1所示。
比较例2
除了不稀释聚合物微粒的平均粒径为50nm、固体成分(聚合物微粒含量)为2.5重量%的胶乳水分散液(AlfaAesar公司制聚苯乙烯Latexmicrosphere，0.05微米)而直接利用以外，通过与实施例1同样的操作，制作光扩散单元。与实施例1同样地评价该单元有无斑点噪声、前方散射系数及光利用率。结果如表1所示。
另外，该固体成分(聚合物微粒含量)为2.5重量%的胶乳水分散液的粘度为2.1mPa·s(25℃)。
比较例3
除了使用将平均粒径为3μm的丙烯酸类聚合物微粒(综研化学株式会社制MX-300)以使固体成分(聚合物微粒含量)成为2重量%的方式加水而成的分散液(分散液粘度为2.9mPa·s，25℃)以外，通过与实施例1同样的操作，制作比较用的激光用光扩散单元。对于该单元，与实施例1同样地评价有无斑点噪声、前方散射系数及光利用率。结果如表1所示。
由于该分散体系并非稳定的胶体分散液，静置10分钟左右粒子即会沉积，因此，如表1可知，其不具有降低斑点噪声的效果，因而不优选。
表1
实施例5
(1)将聚合物微粒的平均粒径为220nm、固体成分(聚合物微粒含量)为约31重量%的丙烯酸类胶乳水分散液用水稀释至固体成分(聚合物微粒含量)为0.6重量%，振摇使其均匀分散，制作成评价用分散液。该评价用分散液的粘度为3.1mPa·s(25℃)。将该评价用分散液填充至由无色透明玻璃制作的内容厚度为2mm的四角形的单元(外形厚度4mm、纵向30mm、横向30mm)(容量1.8mL)中，制作本发明的激光用光扩散单元(无反射机构)。
(2)如图2所示将作为反射机构的铝蒸镀的PET薄膜打开有入射口用的直径为3mm的圆形孔，贴附在上述(1)中得到的光扩散单元的背面，从而得到具备反射机构的本发明的激光用光扩散单元。
使用该具备反射机构的光扩散单元，以实施例1的斑点噪声评价方法1及2中记载的方法评价有无斑点噪声。
此外，使用设置反射机构前的激光用光扩散单元(无反射机构)，使用上述(1)中的单元，除此以外，与实施例1同样地评价前方散射系数。结果如表2所示。
实施例6
除了将聚合物微粒的平均粒径为220nm、固体成分(聚合物微粒含量)为约31重量%的丙烯酸类胶乳水分散液用丙酮稀释至固体成分(聚合物微粒含量)为约0.6重量%以外，通过与实施例5同样的操作，制作本发明的激光用光扩散单元(无反射机构)、及具备反射机构的光扩散单元。与实施例5同样地评价该单元。结果如表2所示。
另外，稀释成该固体成分(聚合物微粒含量)约0.6重量%的丙烯酸类胶乳水分散液的粘度为1.3mPa·s(25℃)。
实施例7
除了将微粒的平均粒径为120nm、固体成分(聚合物微粒含量)为约42重量%的丙烯酸类胶乳水分散液用水稀释至固体成分(聚合物微粒含量)为约2重量%以外，通过与实施例5同样的操作，制作本发明的激光用光扩散单元(无反射机构)、及具备反射机构的光扩散单元。与实施例5同样地评价该单元。结果如表2所示。
另外，稀释成该固体成分(聚合物微粒含量)约2重量%的丙烯酸类胶乳水分散液的粘度为3.6mPa·s(25℃)。
实施例8
除了将聚合物微粒的平均粒径为120nm、固体成分(聚合物微粒含量)为约42重量%的丙烯酸类胶乳水分散液用25重量%蔗糖水溶液稀释至固体成分(聚合物微粒含量)为约2重量%(稀释后的分散液的粘度为5.8mPa·s(25℃))以外，通过与实施例5同样的操作，制作本发明的激光用光扩散单元(无反射机构)、及具备反射机构的光扩散单元。与实施例5同样地评价该单元。结果如表2所示。
实施例9
除了将氧化铝微粒的平均粒径为100nm、固体成分(氧化铝微粒含量)为约7重量%的氧化铝水分散液(催化剂化成株式会社制氧化铝溶胶，CataloidRTMAS-3)用水稀释至固体成分(氧化铝微粒含量)为4重量%以外，通过与实施例5同样的操作，制作光扩散单元。与实施例5同样地评价该单元。结果如表2所示。
另外，该氧化铝微粒含量为约4重量%的氧化铝水分散液的粘度为4.0mPa·s(25℃)。
比较例4
将结冷胶(纯正化学株式会社制)0.4g与纯水80g装入烧瓶中，用加热搅拌器升温至95℃的同时使其溶解。将该结冷胶溶液冷却至80℃后，添加氯化钙0.05g，得到无色透明的溶液。将该溶液作为稀释液兼胶化液。将聚合物微粒的平均粒径为230nm、固体成分(聚合物微粒含量)为约51重量%的丙烯酸类胶乳水分散液用上述80℃的稀释液兼胶化液稀释至固体成分(聚合物微粒含量)为1.275%，振摇使其均匀分散，填充至由玻璃制作的内容厚度为2mm的单元中，制作无反射机构的激光用光扩散单元。此外，作为反射机构使用铝蒸镀的PET薄膜，与实施例5同样进行，制作带反射机构的激光用光扩散单元。放置于室温中后，单元内的分散液成为封入有胶体粒子的胶化物。与实施例5同样对该单元评价有无斑点噪声。结果如表2所示。
另外，如表2所示，该激光用光扩散单元中，不具有降低斑点噪声的效果，因此省略其它评价。
比较例5
除了不稀释聚合物微粒的平均粒径为85nm、固体成分(聚合物微粒含量)为40重量%的丙烯酸类胶乳水分散液(分散液粘度为2.9mPa·s(25℃))而直接利用以外，与实施例5同样进行，制作带反射机构的比较用的激光用光扩散单元。与实施例5同样对该单元评价有无斑点噪声。结果如表2所示。
另外，如表2所示，该激光用光扩散单元中，不具有降低斑点噪声的效果、或该效果不充分，因此省略其它评价。
比较例6
除了使用将平均粒径为3μm的丙烯酸类聚合物微粒(综研化学株式会社制MX-300)以使固体成分(聚合物微粒含量)成为2重量%的方式加水而成的分散液(分散液粘度为2.9mPa·s，25℃)以外，与实施例5同样进行，制作比较用的激光用光扩散单元。与实施例5同样地对该单元评价有无斑点噪声。结果如表2所示。
另外，如表2所示，该激光用光扩散单元中，不具有降低斑点噪声的效果，因此省略其它评价。
此外，由于该分散系并非稳定的胶体分散液，静置10分钟左右粒子即会沉积，由此可知，不具有降低斑点噪声的效果，在该方面不优选。
表2
由上述表1及表2可知如下。
(1)由比较例1及4可知，即使为分散在介质中的平均粒径在100nm至1.5μm的范围内的微粒，通过分散在胶化介质中的微粒，也无法进行斑点噪声的降低。可以认为是由于该微粒的布朗运动受到胶化介质阻碍。
(2)如比较例2、3、5及6所示，即使为分散在可进行布朗运动的水介质中的微粒，当平均粒径为50nm或85nm而过小、或为3μm而过大时，也未降低斑点噪声、或即使有降低也不充分。并且，如比较例3及6所示，当平均粒径为3μm而较大时，胶体的稳定性差，不适于斑点噪声降低用的激光用光扩散单元。
(3)由实施例1至9可知，使平均粒径在100nm至1.5μm的范围的微粒分散成稳定的胶体状的分散液，适于除去或显著减轻因激光而产生的斑点噪声，并且封入该分散液的激光用光扩散单元适于除去或显著减轻斑点噪声。
实施例10
对于激光光源，将本发明的实施例1所得的带反射机构的激光用光扩散单元置于该光源的出射口，以如图2所示的配置进行安装，制作本发明的激光透射。
此外，通过将所得的激光透射代替以往的投影机的光源并进行安装，可得到具备本发明的激光透射的投影机。
产业上的可利用性
本发明的激光用光扩散单元及具备该单元的激光透射，是在不具有用于除去斑点噪声的机械性驱动装置或电振动施加方法的情况下，仅通过使用该光扩散单元或该激光透射，可除去或显著减轻使用激光的图像显示装置中的投影图像的斑点噪声，并且，可容易地设置于任何方式的该图像显示装置中，因此，在除去该图像显示装置中的斑点噪声中非常有用。此外，该光扩散单元的构成简易、占用体积也少、且也容易制造，因此，可将该图像显示装置中的用于除去斑点噪声的成本降低至最小限度。而且，具备本发明的该光扩散单元或该激光透射的本发明的图像显示装置(例如：前投影机、背投影方式的电视、液晶显示装置等)，无斑点噪声，且颜色再现性及可见度优良。

Claims (12)

1.一种激光用光扩散单元，其中，在可封入液体的透明单元内，封入含有粒径为120nm以上且500nm以下的微粒和透射光的液体介质的微粒分散液，该微粒分散液是25℃的粘度为0.1mPa·s以上且10000mPa·s以下的分散液。
2.如权利要求1所述的激光用光扩散单元，其中，微粒分散液是胶乳、或无机微粒的分散液。
3.如权利要求2所述的激光用光扩散单元，其中，胶乳中的分散微粒为丙烯酸类聚合物微粒或苯乙烯聚合物微粒。
4.如权利要求2所述的激光用光扩散单元，其中，无机微粒为氧化铝微粒。
5.如权利要求1所述的激光用光扩散单元，其中，透明单元由全光线透射率为85%以上的无机材料或塑料材料构成。
6.如权利要求1所述的激光用光扩散单元，其中，在激光用光扩散单元的激光的入射侧的面上，具有使从该光扩散单元射向后方的散射光反射至激光的出射侧的反射机构。
7.如权利要求1所述的激光用光扩散单元，其中，在填充到激光用光扩散单元的状态下的微粒分散液的光利用率是60至95%。
8.一种光源装置，由权利要求1～7中任一项所述的激光用光扩散单元及半导体激光光源构成。
9.一种图像显示装置，具备由权利要求6所述的激光用光扩散单元及半导体激光光源构成的光源装置。
10.如权利要求9所述的图像显示装置，其为前投影机或背投影方式的显示器。
11.如权利要求9所述的图像显示装置，其为背光源方式的液晶显示装置。
12.一种激光斑点噪声的降低方法，其中，使相干的激光通过激光用光扩散单元内而成为非相干的出射光，所述激光用光扩散单元，在可封入液体的透明单元内，封入含有平均粒径为120nm以上且500nm以下的微粒和透射光的液体介质的微粒分散液，该微粒分散液是粘度为0.1mPa·s以上且10000mPa·s以下的分散液。
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