JP3781441B2 - 光散乱導光光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本願発明は、入射光を散乱させながら導光させる光散乱導光体を利用した光散乱導光光源装置及びこれをバックライト光源に利用した液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、散乱現象を利用して光を所望の方向に向け出射させる型の光学要素あるいは装置として種々のものが知られており、液晶表示装置のバックライト光源等の用途に使われている。
これら公知の光学要素あるいは装置の１つの類型は、延在した板状の透明材料の側方より光を入射させ、一方の面側に反射要素を配し、他方の表面付近に光拡散性を与えて光出射面とする面状光源を構成し、液晶表示装置のバックライト光源等として使用するものである。この種の面状光源装置においては、光散乱が透明体の内部で体積的に生起されておらず、透明体の表面付近あるいは反射要素における乱反射や鏡面反射を利用して光出射方向に拡がりを持たせているのみなので、面光源装置から取り出せる散乱光の割合を十分に上げるには原理的な困難があった。
【０００３】
また、側方から光を入射させて均一な輝度を有する面状光源装置を得ようとした場合、反射要素の反射能等になんらかの勾配を持たせなければならず、面状光源装置部分の構造が複雑かつ大型のものとなり、製造コストも高くならざるを得なかった。従って、この型の面状光源装置を液晶表示装置のバックライト光源等の用途に用いた場合、明るさ、面状光源としての輝度均一性、薄型構造、経済性等の要求のうちのいくつかを犠牲にせざるを得なかった。
【０００４】
これらの点を改善する為に、延在した板状の透明材料の内部に該透明材料と屈折率の異なる粒状物質を分散させる等の手段によって体積的に光散乱を生じさせた型の光学要素として光散乱導光体が提案され、面状光源装置への採用が試みられている。
【０００５】
例えば、上記特開平２―２２１９２５号公報及び特開平４―１４５４８５号公報開には、光散乱導光板の側方より光を入射させ、一方の面側に反射要素を配し他方の面を光出射面として、液晶表示装置のバックライト光源等を構成することが開示されている。
【０００６】
この型の光散乱導光体（それ自身が体積的に光散乱能を有し、光を散乱させながら導光する機能を有する素子）と、該光散乱導光素体の側方より光を入射させる光源とを組み合わせて面状光源装置（光散乱導光光源装置）を構成した場合、光取出面から取り出される光の強度分布を均一化する為に、従来は、光散乱導光体内に分散させる粒状物質の分散濃度に勾配を与える等の方法により、光源から遠い部分の単位体積当りの散乱能を増大させたり、光散乱導光体の裏面側に光拡散性インク等を用いて分布密度に勾配を持たせた網目状乃至ドット状パターンを付設するという手段が講じられていた。このような付加的な技術手段は、経済的な負担を強いる原因となっており、また、必ずしも均一に輝度を上げることに成功しているとは言えなかった。
【０００７】
また、特開平４−１４０７８３号公報に開示されているように、光散乱導光体の厚さを光源から離れた部分で大きくとって輝度の均一化を図ることや、２枚の散乱能の異なる楔型の光散乱導光体を合体させて１個の光散乱導光体を構成する手法の提案もある（後者は、当発明者に係る特許出願；特願平５−１０２０１１号）。しかし、前者の方法では光散乱導光体部分の光入射面が小さくなり、それを補う為に透明な導光板が必要となり、光取出面を正面方向から見た時の光取出効率もそれほど高いとは思われない（光源素子から透明な導光体へ入射した光の相当部分が光取出面と大きな交差角を持った方向に転向されることなく消費されると考えられる）。
【０００８】
本発明者に係る後者のものは、光散乱導光体全体に亙って体積的に散乱能があり、断面でみた平均散乱能に勾配を付けることによって均一度を向上させたものであるから、光取出面を正面方向から見た時の光取出効率と輝度のいずれも高いが、最低２枚以上の散乱能の異なる光散乱導光体を用意してこれを合体させなけらばならず、構造、寸法及び製造工程等を最大限に簡素化するという観点からは理想的であるとは言い難かった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本願発明の基本的な目的は、極めて簡単な構造で、高い均一度を以て光取出面の正面あるいはこれに近い方向に高効率で光を取り出すことが出来る光乱導光光源装置を提供することによって、上述した従来技術の問題点を一括して解決することにある。
【００１０】
また、本願発明のもう１つの目的は、上記光源装置を利用して画面が明るく表示品位の高い液晶表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決する為の手段】
本願発明は、上記基本的な目的を達成する為の基本的構成として、「光入射面領域と、光取出面領域と、前記光取出面領域に対して裏面側において内部反射面を提供する裏面領域とを有する光散乱導光体と、前記光入射面領域から光入射を行なう為の光源手段とを備え、
前記光散乱導光体は、体積的に均一な散乱能を有し、且つ、前記光入射面領域から離れるに従って、前記光取出面領域と前記裏面領域との間の距離によって定められる厚みを減ずる傾向を持つ断面形状を有し、更に、前記光散乱導光体の光取出表面領域に臨んで、前記光散乱導光体から出射される散乱光の主たる進行方向を正面方向に近付けるように修正する散乱光出射方向修正手段が設けられていることを特徴とする光散乱導光光源装置」（請求項１）を提供する。
また、光散乱導光体に複数個所から光供給を行なう態様に対応して、「複数の光入射面領域と、少なくとも１つの光取出面領域と、前記光取出面領域に対して裏面側において内部反射面を提供する裏面領域とを有する光散乱導光体と、前記複数の光入射面領域の各々から光入射を行なう為の光源手段とを備え、
前記光散乱導光体は、前記複数の光入射面領域に対応して複数の領域を有するとともに、
前記光散乱導光体は、それら複数の領域の各々において、体積的に均一な散乱能を有し、且つ、対応する光入射面領域から離れるに従って、前記光取出面領域と前記裏面領域との間の距離によって定められる厚みを減ずる傾向の断面形状を有し、更に、前記光散乱導光体の光取出表面領域に臨んで、前記光散乱導光体から出射される散乱光の主たる進行方向を正面方向に近付けるように修正する散乱光出射方向修正手段が設けられていることを特徴とする光散乱導光光源装置（請求項２）、を提案する。
【００１２】
また、本願発明の上記もう１つの目的を達成する為に、上記各光散乱導光光源装置をバックライト光源手段として液晶表示素子の背面側に配置して、液晶表示装置を構成することを提案する（請求項３、請求項４）。
【００１３】
【作用】
本願発明は、光入射面領域から遠ざかるにつれて厚みを減ずる傾向を持つという形状的特徴を光散乱導光体に与えることにより、光取出面領域の正面方向あるいはこれに近い方向（以下、単に正面方向と言う。）から高い光取出効率と均一度を以て光を取り出すことが出来るという新規な知見にその基礎を置いており、従来のように散乱能に勾配を付ける等の手法に頼る考え方とは一線を画した技術思想を包含するものである。
【００１４】
先ず図１を用いて、この本願発明の基本的な考え方について説明する。図１は、本願発明における光散乱導光体と光源の配置の基本形を断面図の形でしたものであり、図中、１は光散乱導光体で光入射面２、光取出面３及び傾斜面４を有している。５は、光入射面２から光散乱導光体１内に光束を送り込む為の光源素子（例えば、蛍光ランプ）である。光散乱導光体１は、有機材料あるいは無機材料からなる透明体への異屈折率粒子添加、異屈折率材料の混練成形、重合過程を通しての屈折率不均一構造形成等の方法により体積的に均一な散乱能が与えられた楔形ブロックである。この光散乱導光体１の材質については、光の一部を散乱させながら相当の距離に亙って導光させる性質を有する限り、本願発明は特に制限を設けるものではない。
【００１５】
本図に示されたような配置においては、光入射面２から光散乱導光体１内部に取り込まれる光の主たる方向成分は、矢印群で図示したように水平方向と小さな角度をなしているものとみなすことが出来る。今、光散乱導光体１への入射光束を光線Ａで代表させて、光線の挙動を考察してみる。光散乱導光体１に入射した光線Ａは、一定割合で散乱による方向転換を受けながら、図示したように光取出面３と傾斜面４において反射を繰り返して、光散乱導光体１の末端部分へ近づいていく。各反射点Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 ・・・では、光の一部が外界へ出射される。
【００１６】
傾斜面４にミラーを配置すれば、大半の光は光散乱導光体１内に戻される。各反射点Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 ・・・における反射は、θ1 、θ2 、θ3 ・・・で示したように鏡面的に起こる。そして、両面３、４が平行でない為に、反射回数が増えるに従って、角度θが徐々に大きくなる。それ故、光取出面３から光が出射される機会が増大することになる。このような効果を仮に多重反射効果と呼ぶことにする。
【００１７】
光取出面３から出射される光の強度を光入射面２からの距離ｘの関数ｆ（ｘ）と考えると、上記多重反射効果はｆ（ｘ）を増加関数とする要因である。一方、入射面２に近い部分では光源５に近いという効果が直接光、散乱光いずれについても働く。この効果は、当然ｆ（ｘ）を減少関数にする要因である。
【００１８】
本願発明は、この両要因を重ね合わせることによって、関数ｆ（ｘ）を平坦化することが出来るという新たな知見に基づいて創出されたものである。
従来は、後者の光源近接効果を光散乱導光体の輝度均一化を妨げる要因と考え、それを弱める為に光散乱導光体の散乱能や反射点における反射能に勾配を付ける等の手段が講じられていたのであり、旧来の発想法に従えば、光散乱導光体の厚みを光入射面側で大きくとることはむしろ光源近接効果を助長し、輝度均一化に逆行するものであると考えるのが自然であった。本願発明は、上記多重反射効果を利用する考え方によってこの通念を覆したものである。
【００１９】
図１において、両面３、４のなす角度ψが大きい程、θの増大傾向が早めに現れるから、光散乱導光体１の末端部まで多重反射効果を生かすにには、角度φを小さめにとることが好ましいと思われる。また、光散乱導光体１の散乱能が小さい程、多重反射効果が相対的に大きく作用する傾向があるから、本願発明の光散乱導光光源装置は、比較的大面積の均一光源を実現するのに好適な特性を有しているということが出来る。
【００２０】
更に、傾斜面４（場合によっては光取出面３も）、を曲面とすることにより、反射角θ1 、θ2 、θ3 ・・・・の増大推移を制御し、より望ましい輝度分布を実現することも可能である。
【００２１】
本願発明の光散乱導光光源装置は、上記の如き多重反射効果を利用しているので、光取出面から比較的大きな出射角をもって出射されるが、出射光強度により好適な方向特性を持たせる為に、プリズム作用を利用した出射方向修正手段を使用することが出来る。このプリズム作用を利用した出射方向修正手段については、本願発明者に係る特願平５−１０２０１１に添付した明細書に詳しく述べられている。その基本的な作用を図２を用いて簡単に説明する。
【００２２】
図２において、光線Ｂ1 、Ｂ2 、Ｂ3 は光散乱導光体１の内部より光取出面３、プリズム素子６を通って外界に出射される光を代表させた光線を表している。周知のスネルの法則によって、各線Ｂ1 、Ｂ2 、Ｂ3 は、光取出面３に直交する方向に方向を修正される。プリズム要素の頂角、屈折率等の値を選択することによって、種々の修正特性を発揮させることが出来る。出射方向修正手段は、光散乱導光体１と別体の素子を用意することとしても良いが、光光取出面３に凹凸を形成する手法を用いることも可能である（詳細は、上記出願の明細書を参照）。
【００２３】
上記説明した本願発明の光散乱導光光源装置の作用は、該装置を液晶表示素子の背面側にバックライト光源手段として配置した場合にも当然生かされるものであって、バックライト光源を構成する光散乱導光光源装置が明るく均一に光ることによって、液晶表示像の表示品位が向上することは言うまでもない。また、本願発明で使用される光散乱導光体は、同じ光入射面面積を有する従来の光散乱導光体と比較した場合、光散乱導光体の厚さが薄くなっている領域がある分だけ小型軽量化されているから、これを組み込んだ液晶表示装置をコンパクトで軽量なものとすることが出来る。
【００２４】
【実施例】
ＭＭＡ（メチルメタクリレート）に粒径２μｍのシリコン系樹脂粉体（東芝シリコン製、トスパール１２０）を各々０．０５ｗｔ％、０．０８ｗｔ％、０．１０ｗｔ％、０．１５ｗｔ％を加えて均一に分散した４種類の試料と粒子無添加のＭＭＡ試料を用意し、計５種類の試料の各々にラジカル重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド（ＢＰＯ）０．５ｗｔ％、連鎖移動剤としてｎ―ラウリルメルカプタン（ｎ−ＬＭ）を０．２ｗｔ％加え、７０℃で２４時間注型重合させて縦６８ｍｍ、横８５ｍｍで厚さが長辺方向に３．８ｍｍから０．２ｍｍ迄徐々に変化した楔型の光散乱導光体を１枚づつ作製した。
【００２５】
各光散乱導光体を用いて図３に示された配置で５個の光散乱導光光源装置を構成した。これは図１に示した配置と基本的には同じものであるが、輝度を補強する為に反射性のシート（銀箔状シート）を傾斜面４及び光源（蛍光ランプ）５の背面に臨んで配置し、出射光方向の特性を真上方向に修正する為にプリズム状の出射方向修正素子６（各プリズム要素の頂角約９５°）を配置した。また、出射方向修正素子９と光散乱導光体１の間には光散乱を補助する光拡散シート８を配した。
【００２６】
そして、矢印で示した正面方向から色彩色差計（株式会社ミノルタ製；ＣＳ１００）を用いて光取出面３側表面（出射方向修正素子表面）の輝度分布を図上左右方向に沿った１０箇所で測定したところ、図４の結果を得た。図４に示されたグラフから明かなように、散乱能の無い透明体を用いた場合には、光源の極く近くを除いて、蛍光ランプランプ５から離れた部分で輝度が増している。これは、前述した多重反射効果が実証されたものと考えることが出来る。
【００２７】
そして、散乱能を与えた光散乱導光体を用いた場合には、トスパール分散量に応じて（散乱能増大）、光源に比較的近い部分における輝度の落ち込みが是正されることを、図示したグラフから明瞭に読み取ることが出来る。このケースでは、特に、トスパール１２０を０．０５ｗｔ％分散させたものが最も平坦な特性が得られていることが判る。
この結果から、光源５の直接光の影響が強く出ると思われる数ｍｍの近傍部分を除く大半の部分を均一光源面として使用出来ることは明らかである。
【００２８】
次に、出射方向修正素子６の作用を確認する為に図５に示したように、トスパールを０．０８ｗｔ％分散した光散乱導光体１を用いて、光取出面３における光出射方向特性を測定した。図６は、その結果を示したもので、出射方向修正素子（プリズム素子）の作用が明確に現れている。即ち、光取出面３真上方向をΨ＝０、＋−各方向を図５のようにとると、プリズム素子を置かない場合にはΨの大きな方向に光強度ピークが出るが、プリズム素子を使用した場合にはほぼ正面方向に光強度ピークをもって来ることが出来る。
【００２９】
光強度のピークが出る方向は、光散乱導光体に散乱能をもたらしている屈折率不均一構造の大きさ（例えば、異屈折率粒子の径）やプリズム素子の頂角によって変わるので、それらの組み合わせを適宜選択することによって、所望の出射光方向特性を得ることが出来る。
【００３０】
上記説明及び実験結果から考えて、本願発明の光散乱導光光源装置が図５のような配置を持つものに限られることは全くなく、種々のバリエーションが可能なことは明らかである。これらのいくつかを例示したものが、図７〜図９である。なお、各図において、プリズム素子、光拡散シート等の付属部材は記載を省略してあり、これらを適宜付加して光散乱導光光源装置が構成される。
【００３１】
図７（ｉ）は、図１あるいは図３に示した基本配置に相当するものであり、図７（ｉｉ）は、光散乱導光体１の中央部を薄くし、光源素子（蛍光ランプ）５を両側に配置した構成である。また、図７（ｉｉｉ）は、厚み勾配を対角線に沿った方向に形成した領域を有する光散乱導光体１の隣合う２辺に臨んで光源素子（蛍光ランプ）を設けた配置を表わしている。
【００３２】
更に、図８は、光散乱導光体としては、図７（ｉ）の基本形を使用するが、光源素子（蛍光ランプ）５にはコの字形のものを採用し、明るさを補強した構成を示している。図ではコの字形蛍光ランプは光散乱導光体１から離した状態（組み立て前の状態）が描かれている。この構成の有利な点は、コの字形の蛍光ランプの持つ省電力特性（同じ輝度の３本の短尺の蛍光ランプに分けて３方に配置した場合よりも電力消費が少ない性質）を活用出来ることにある。
【００３３】
図９は、蛍光ランプ５を２個の光散乱導光体１に共用する構成を断面図で示したものである。このような考え方を拡張して、例えば球状光源素子の周りに放射状に楔形状の光散乱導光体１を多数配置して円形の光源を得ることも出来る。
【００３４】
なお、いずれの配置においても、光取出面を表裏２面とすることが可能なことは言うまでもない。また、作用の説明の欄でも述べたように、光散乱導光体１の厚み勾配を一定にとらず、テーパ状の傾斜面を有する楔形状とすることによって、輝度分布を制御することも可能である。更に、光散乱導光体の断面形状を２等辺３角形状のものとする等の選択も許容されることは、本願発明の原理から考えて当然である。
【００３５】
そして、本願発明において利用可能な光散乱導光体１は、上記実施例初頭に述べた方法によって得られたものに限られることがないことも、本願発明の原理に照らして明らかである。他の幾つかの製造例と輝度分布の測定結果について簡単に列挙すれば、次のようになる。
【００３６】
（１）ＭＭＡ（メチルメタクリレート）に粒径２μｍのシリコン系樹脂粉体（東芝シリコン製、トスパール１２０）を０．０８ｗｔ％加えて均一に分散させ、ラジカル重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド（ＢＰＯ）を０．５ｗｔ％、連鎖移動剤としてｎ―ラウリルメルカプタン（ｎ−ＬＭ）を０．２ｗｔ％、各々加え、７０℃で２４時間注型重合させて縦６８ｍｍ、横８５ｍｍで厚さが長辺方向に３．８ｍｍから０．２ｍｍまで徐々に変化した楔型の光散乱導光体を作製した。
【００３７】
上述した図３と同様の配置（プリズム素子６としては、頂角約６２°のものを使用）と測定法で輝度分布を測定したところ、光取出面の大半について９５％程度の光強度の均一度が得られた。蛍光ランプに市販のものを使用した条件での明るさは約４０００カンデラであった。また、同等の厚さを有する市販のアクリル樹脂製導光体（３．８ｍｍ程度の等厚板で裏面に光拡散層をスクリーン印刷し、光取出面側には光拡散板を配置）を用いて同等の条件の下で明るさを測定したところ、ほぼ２０００カンデラといういう値を得た。このことから、この実施例の光散乱導光体を使用することによって、従来の約２倍の明るさを均一に有する光散乱導光光源装置を提供出来ることが判った。
【００３８】
（２） ＭＭＡ（メチルメタクリレート）にシリコーンオイルを０．０２５ｗｔ％加えて均一に分散させ、ラジカル重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド（ＢＰＯ）を０．５ｗｔ％、連鎖移動剤としてｎ―ブチルメルカプタン（ｎ−ＢＭ）を０．２ｗｔ％、各々加え、７０℃で３０分間にわたりゾル化を行なった上で、更に６５℃で２４時間注型重合させて縦６８ｍｍ、横８５ｍｍで厚さが長辺方向に３．８ｍｍから０．２ｍｍまで徐々に変化した楔型の光散乱導光体を作製した。
【００３９】
上述した図３と同様の配置（プリズム素子６としては、頂角約６２°のものを使用）と測定法で輝度分布を測定したところ、光取出面の大半について９０％程度の光強度の均一度が得られた。蛍光ランプに市販のものを使用した条件での明るさは約３８００カンデラであった。
【００４０】
（３）ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）に粒径２μｍのシリコン系樹脂粉体（東芝シリコン製、トスパール１２０）を０．０８ｗｔ％加え、Ｖ型タンブラを用いて１０分間、次いでヘンシェルミキサを用いて５分間混合した。これを２軸押し出し機で溶融混合（シリンダ温度２２０℃〜２５０℃）・押出成形して、ペレットを作製した。
【００４１】
このペレットを射出成形機を用いてシリンダ温度２２０℃〜２５０℃の条件で射出成形し、縦６８ｍｍ、横８５ｍｍで厚さが長辺方向に３．８ｍｍから０．２ｍｍ迄徐々に変化した楔型の光散乱導光体を２枚作製した。
【００４２】
２枚の光散乱導光体をつき合わせ、２本の蛍光ランプを使用して図７（ｉｉ）に示した配置をとらせた。図３の配置からプリズム素子と光拡散シート７を除いた条件で、輝度分布を測定したところ、光取出面の大半について９５％程度の光強度の均一度が得られた。
【００４３】
プリズム素子（頂角約６２°）と光拡散シートを使用した図３の配置で同様の測定を行なったところ、光強度の均一度は更にアップした。また、蛍光ランプに市販のものを使用した条件での明るさは約４１００カンデラであった。
【００４４】
（４）上記（２）で述べたと同様の手順に従って、縦６８ｍｍ、横８５ｍｍで図７（ｉｉｉ）に示された形状を有する楔型光散乱導光体を作製した。
【００４５】
図３の配置からプリズム素子と光拡散シート７を除いた条件で、輝度分布を測定したところ、光取出面の大半について９０％程度の光強度均一度を得ることが出来た。
【００４６】
（５）ＭＭＡ（メチルメタクリレート）にポリトリフロロエチルメタクリレート（Ｐ３ＦＭＡ）を０．１ｗｔ％加えて均一に分散させ、ラジカル重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド（ＢＰＯ）を０．５ｗｔ％、連鎖移動剤としてｎ―ラウリルメルカプタン（ｎ−ＬＭ）を０．２ｗｔ％、各々加え、７０℃で２４時間懸濁重合した。得られたポリマーを熱処理、乾燥後、径３０ｍｍの２軸押し出し機を用いて、シリンダ温度２２０℃〜２５０℃の条件で押出成形して、ペレットを作製した。
【００４７】
このペレットを射出成形機を用いてシリンダ温度２２０℃〜２５０℃の条件で射出成形し、縦６８ｍｍ、横８５ｍｍで厚さが長辺方向に３．８ｍｍから０．２ｍｍ迄徐々に変化した楔型の光散乱導光体を作製した。
【００４８】
この光散乱導光体を用いて、図７（ｉ）の配置をとらせ、図３の配置からプリズム素子と光拡散シート７を除いた条件で、輝度分布を測定したところ、光取出面の大半について９５％程度の光強度の均一度が得られた。
【００４９】
また、プリズム素子（頂角約６２°）と光拡散シートを使用した図３の配置で蛍光ランプに市販のものを使用した条件で同様の測定を行なったところ、光取出面側のほぼ全面に亙って約４１００カンデラの輝度が観測された。
【００５０】
以上の各事例で確認されたように、本願発明の光散乱導光光源装置は明るく均一な面状光源を提供するものであるから、これを液晶表示装置のバックライト光源手段に採用すれば、少ない電力で表示品位を高めることが出来るのは明らかであるが、これを確かめる為に、市販の４インチ液晶テレビジョン装置に使用されているバックライト光源を本願発明実施例のものに置き換えたところ、表示画面の明るさが増し、表示画像の品位が著しく向上した。
【００５１】
【発明の効果】
本願発明によれば、光散乱導光光源装置を構成する光散乱導光体の形状に簡単な工夫を加え、適宜出射方向修正手段を併用することによって、明るく輝度の均一性が高い光散乱導光光源装置を実現することが出来る。
また、上記実施例中（３）、（４）の事例に見られる如く、従来のプラスチック成形技術（射出成形、押し出し成形等）を利用することによって、本願発明装置の主要構成要素たる光散乱導光体を製造することが出来るから、輝度の均一度向上に相当のコストを要した従来の光散乱導光光源装置に比べて、経済性、量産性の面で格段に有利なものと言うことが出来る。
【００５２】
そして、本願発明の光散乱導光光源装置を液晶表示素子の背面側にバックライト光源手段として配置した場合、バックライト光源を構成する光散乱導光光源装置が明るく均一に光ることによって、液晶表示像の表示品位が向上することは言うまでもない。また、本願発明で使用される光散乱導光体は、同じ光入射面面積を有する従来の光散乱導光体と比較した場合、光散乱導光体の厚さが薄くなっている部分がある分だけ小型軽量化されているから、それ自体省資源性に富むものであり、また、これを組み込んだ液晶表示装置をコンパクトで軽量、安価なものとすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明における光散乱導光体と光源の配置の基本形を示した断面図である。
【図２】プリズム作用を利用した出射方向修正素子（プリズム素子）の作用を説明する為の図である。
【図３】図１の基本形に付属部材を加えて構成された光散乱導光光源装置の構成を示した断面図である。
【図４】実施例（図３の構成）の各光散乱導光光源装置における輝度分布測定結果を表わしたグラフである。
【図５】実施例の光散乱導光光源装置に対して、光取出面における光出射方向特性を測定する際の角度の取り方を説明する図である。
【図６】実施例の光散乱導光光源装置に対して、光取出面における光出射方向特性を測定した結果をプリズム素子使用／不使用時に分けて表わしたグラフである。
【図７】本願発明に従った光散乱導光光源装置における光散乱導光体と光源素子の形状及び配置関係について、いくつかの例を示した図である。
【図８】コの字形の蛍光ランプを使用して本願発明に従った光散乱導光光源装置を構成する際の配置を説明する図である。
【図９】光源素子を２個の光散乱導光体で共用して本願発明に従った光散乱導光光源装置を構成する際の配置を説明する図である。
【符号の説明】
１ 光散乱導光体
２ 光入射面
３ 光取出面
４ 傾斜面
５ 光源素子（蛍光ランプ）
６ 光出射方向修正素子（プリズム素子）
７ 反射シート（銀箔シート）
８ 光拡散シート
θ 反射角
α プリズム素子の頂角
ψ 光取出面と傾斜面とがなす角度
【産業上の利用分野】
本願発明は、入射光を散乱させながら導光させる光散乱導光体を利用した光散乱導光光源装置及びこれをバックライト光源に利用した液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、散乱現象を利用して光を所望の方向に向け出射させる型の光学要素あるいは装置として種々のものが知られており、液晶表示装置のバックライト光源等の用途に使われている。
これら公知の光学要素あるいは装置の１つの類型は、延在した板状の透明材料の側方より光を入射させ、一方の面側に反射要素を配し、他方の表面付近に光拡散性を与えて光出射面とする面状光源を構成し、液晶表示装置のバックライト光源等として使用するものである。この種の面状光源装置においては、光散乱が透明体の内部で体積的に生起されておらず、透明体の表面付近あるいは反射要素における乱反射や鏡面反射を利用して光出射方向に拡がりを持たせているのみなので、面光源装置から取り出せる散乱光の割合を十分に上げるには原理的な困難があった。
【０００３】
また、側方から光を入射させて均一な輝度を有する面状光源装置を得ようとした場合、反射要素の反射能等になんらかの勾配を持たせなければならず、面状光源装置部分の構造が複雑かつ大型のものとなり、製造コストも高くならざるを得なかった。従って、この型の面状光源装置を液晶表示装置のバックライト光源等の用途に用いた場合、明るさ、面状光源としての輝度均一性、薄型構造、経済性等の要求のうちのいくつかを犠牲にせざるを得なかった。
【０００４】
これらの点を改善する為に、延在した板状の透明材料の内部に該透明材料と屈折率の異なる粒状物質を分散させる等の手段によって体積的に光散乱を生じさせた型の光学要素として光散乱導光体が提案され、面状光源装置への採用が試みられている。
【０００５】
例えば、上記特開平２―２２１９２５号公報及び特開平４―１４５４８５号公報開には、光散乱導光板の側方より光を入射させ、一方の面側に反射要素を配し他方の面を光出射面として、液晶表示装置のバックライト光源等を構成することが開示されている。
【０００６】
この型の光散乱導光体（それ自身が体積的に光散乱能を有し、光を散乱させながら導光する機能を有する素子）と、該光散乱導光素体の側方より光を入射させる光源とを組み合わせて面状光源装置（光散乱導光光源装置）を構成した場合、光取出面から取り出される光の強度分布を均一化する為に、従来は、光散乱導光体内に分散させる粒状物質の分散濃度に勾配を与える等の方法により、光源から遠い部分の単位体積当りの散乱能を増大させたり、光散乱導光体の裏面側に光拡散性インク等を用いて分布密度に勾配を持たせた網目状乃至ドット状パターンを付設するという手段が講じられていた。このような付加的な技術手段は、経済的な負担を強いる原因となっており、また、必ずしも均一に輝度を上げることに成功しているとは言えなかった。
【０００７】
また、特開平４−１４０７８３号公報に開示されているように、光散乱導光体の厚さを光源から離れた部分で大きくとって輝度の均一化を図ることや、２枚の散乱能の異なる楔型の光散乱導光体を合体させて１個の光散乱導光体を構成する手法の提案もある（後者は、当発明者に係る特許出願；特願平５−１０２０１１号）。しかし、前者の方法では光散乱導光体部分の光入射面が小さくなり、それを補う為に透明な導光板が必要となり、光取出面を正面方向から見た時の光取出効率もそれほど高いとは思われない（光源素子から透明な導光体へ入射した光の相当部分が光取出面と大きな交差角を持った方向に転向されることなく消費されると考えられる）。
【０００８】
本発明者に係る後者のものは、光散乱導光体全体に亙って体積的に散乱能があり、断面でみた平均散乱能に勾配を付けることによって均一度を向上させたものであるから、光取出面を正面方向から見た時の光取出効率と輝度のいずれも高いが、最低２枚以上の散乱能の異なる光散乱導光体を用意してこれを合体させなけらばならず、構造、寸法及び製造工程等を最大限に簡素化するという観点からは理想的であるとは言い難かった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本願発明の基本的な目的は、極めて簡単な構造で、高い均一度を以て光取出面の正面あるいはこれに近い方向に高効率で光を取り出すことが出来る光乱導光光源装置を提供することによって、上述した従来技術の問題点を一括して解決することにある。
【００１０】
また、本願発明のもう１つの目的は、上記光源装置を利用して画面が明るく表示品位の高い液晶表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決する為の手段】
本願発明は、上記基本的な目的を達成する為の基本的構成として、「光入射面領域と、光取出面領域と、前記光取出面領域に対して裏面側において内部反射面を提供する裏面領域とを有する光散乱導光体と、前記光入射面領域から光入射を行なう為の光源手段とを備え、
前記光散乱導光体は、体積的に均一な散乱能を有し、且つ、前記光入射面領域から離れるに従って、前記光取出面領域と前記裏面領域との間の距離によって定められる厚みを減ずる傾向を持つ断面形状を有し、更に、前記光散乱導光体の光取出表面領域に臨んで、前記光散乱導光体から出射される散乱光の主たる進行方向を正面方向に近付けるように修正する散乱光出射方向修正手段が設けられていることを特徴とする光散乱導光光源装置」（請求項１）を提供する。
また、光散乱導光体に複数個所から光供給を行なう態様に対応して、「複数の光入射面領域と、少なくとも１つの光取出面領域と、前記光取出面領域に対して裏面側において内部反射面を提供する裏面領域とを有する光散乱導光体と、前記複数の光入射面領域の各々から光入射を行なう為の光源手段とを備え、
前記光散乱導光体は、前記複数の光入射面領域に対応して複数の領域を有するとともに、
前記光散乱導光体は、それら複数の領域の各々において、体積的に均一な散乱能を有し、且つ、対応する光入射面領域から離れるに従って、前記光取出面領域と前記裏面領域との間の距離によって定められる厚みを減ずる傾向の断面形状を有し、更に、前記光散乱導光体の光取出表面領域に臨んで、前記光散乱導光体から出射される散乱光の主たる進行方向を正面方向に近付けるように修正する散乱光出射方向修正手段が設けられていることを特徴とする光散乱導光光源装置（請求項２）、を提案する。
【００１２】
また、本願発明の上記もう１つの目的を達成する為に、上記各光散乱導光光源装置をバックライト光源手段として液晶表示素子の背面側に配置して、液晶表示装置を構成することを提案する（請求項３、請求項４）。
【００１３】
【作用】
本願発明は、光入射面領域から遠ざかるにつれて厚みを減ずる傾向を持つという形状的特徴を光散乱導光体に与えることにより、光取出面領域の正面方向あるいはこれに近い方向（以下、単に正面方向と言う。）から高い光取出効率と均一度を以て光を取り出すことが出来るという新規な知見にその基礎を置いており、従来のように散乱能に勾配を付ける等の手法に頼る考え方とは一線を画した技術思想を包含するものである。
【００１４】
先ず図１を用いて、この本願発明の基本的な考え方について説明する。図１は、本願発明における光散乱導光体と光源の配置の基本形を断面図の形でしたものであり、図中、１は光散乱導光体で光入射面２、光取出面３及び傾斜面４を有している。５は、光入射面２から光散乱導光体１内に光束を送り込む為の光源素子（例えば、蛍光ランプ）である。光散乱導光体１は、有機材料あるいは無機材料からなる透明体への異屈折率粒子添加、異屈折率材料の混練成形、重合過程を通しての屈折率不均一構造形成等の方法により体積的に均一な散乱能が与えられた楔形ブロックである。この光散乱導光体１の材質については、光の一部を散乱させながら相当の距離に亙って導光させる性質を有する限り、本願発明は特に制限を設けるものではない。
【００１５】
本図に示されたような配置においては、光入射面２から光散乱導光体１内部に取り込まれる光の主たる方向成分は、矢印群で図示したように水平方向と小さな角度をなしているものとみなすことが出来る。今、光散乱導光体１への入射光束を光線Ａで代表させて、光線の挙動を考察してみる。光散乱導光体１に入射した光線Ａは、一定割合で散乱による方向転換を受けながら、図示したように光取出面３と傾斜面４において反射を繰り返して、光散乱導光体１の末端部分へ近づいていく。各反射点Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 ・・・では、光の一部が外界へ出射される。
【００１６】
傾斜面４にミラーを配置すれば、大半の光は光散乱導光体１内に戻される。各反射点Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 ・・・における反射は、θ1 、θ2 、θ3 ・・・で示したように鏡面的に起こる。そして、両面３、４が平行でない為に、反射回数が増えるに従って、角度θが徐々に大きくなる。それ故、光取出面３から光が出射される機会が増大することになる。このような効果を仮に多重反射効果と呼ぶことにする。
【００１７】
光取出面３から出射される光の強度を光入射面２からの距離ｘの関数ｆ（ｘ）と考えると、上記多重反射効果はｆ（ｘ）を増加関数とする要因である。一方、入射面２に近い部分では光源５に近いという効果が直接光、散乱光いずれについても働く。この効果は、当然ｆ（ｘ）を減少関数にする要因である。
【００１８】
本願発明は、この両要因を重ね合わせることによって、関数ｆ（ｘ）を平坦化することが出来るという新たな知見に基づいて創出されたものである。
従来は、後者の光源近接効果を光散乱導光体の輝度均一化を妨げる要因と考え、それを弱める為に光散乱導光体の散乱能や反射点における反射能に勾配を付ける等の手段が講じられていたのであり、旧来の発想法に従えば、光散乱導光体の厚みを光入射面側で大きくとることはむしろ光源近接効果を助長し、輝度均一化に逆行するものであると考えるのが自然であった。本願発明は、上記多重反射効果を利用する考え方によってこの通念を覆したものである。
【００１９】
図１において、両面３、４のなす角度ψが大きい程、θの増大傾向が早めに現れるから、光散乱導光体１の末端部まで多重反射効果を生かすにには、角度φを小さめにとることが好ましいと思われる。また、光散乱導光体１の散乱能が小さい程、多重反射効果が相対的に大きく作用する傾向があるから、本願発明の光散乱導光光源装置は、比較的大面積の均一光源を実現するのに好適な特性を有しているということが出来る。
【００２０】
更に、傾斜面４（場合によっては光取出面３も）、を曲面とすることにより、反射角θ1 、θ2 、θ3 ・・・・の増大推移を制御し、より望ましい輝度分布を実現することも可能である。
【００２１】
本願発明の光散乱導光光源装置は、上記の如き多重反射効果を利用しているので、光取出面から比較的大きな出射角をもって出射されるが、出射光強度により好適な方向特性を持たせる為に、プリズム作用を利用した出射方向修正手段を使用することが出来る。このプリズム作用を利用した出射方向修正手段については、本願発明者に係る特願平５−１０２０１１に添付した明細書に詳しく述べられている。その基本的な作用を図２を用いて簡単に説明する。
【００２２】
図２において、光線Ｂ1 、Ｂ2 、Ｂ3 は光散乱導光体１の内部より光取出面３、プリズム素子６を通って外界に出射される光を代表させた光線を表している。周知のスネルの法則によって、各線Ｂ1 、Ｂ2 、Ｂ3 は、光取出面３に直交する方向に方向を修正される。プリズム要素の頂角、屈折率等の値を選択することによって、種々の修正特性を発揮させることが出来る。出射方向修正手段は、光散乱導光体１と別体の素子を用意することとしても良いが、光光取出面３に凹凸を形成する手法を用いることも可能である（詳細は、上記出願の明細書を参照）。
【００２３】
上記説明した本願発明の光散乱導光光源装置の作用は、該装置を液晶表示素子の背面側にバックライト光源手段として配置した場合にも当然生かされるものであって、バックライト光源を構成する光散乱導光光源装置が明るく均一に光ることによって、液晶表示像の表示品位が向上することは言うまでもない。また、本願発明で使用される光散乱導光体は、同じ光入射面面積を有する従来の光散乱導光体と比較した場合、光散乱導光体の厚さが薄くなっている領域がある分だけ小型軽量化されているから、これを組み込んだ液晶表示装置をコンパクトで軽量なものとすることが出来る。
【００２４】
【実施例】
ＭＭＡ（メチルメタクリレート）に粒径２μｍのシリコン系樹脂粉体（東芝シリコン製、トスパール１２０）を各々０．０５ｗｔ％、０．０８ｗｔ％、０．１０ｗｔ％、０．１５ｗｔ％を加えて均一に分散した４種類の試料と粒子無添加のＭＭＡ試料を用意し、計５種類の試料の各々にラジカル重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド（ＢＰＯ）０．５ｗｔ％、連鎖移動剤としてｎ―ラウリルメルカプタン（ｎ−ＬＭ）を０．２ｗｔ％加え、７０℃で２４時間注型重合させて縦６８ｍｍ、横８５ｍｍで厚さが長辺方向に３．８ｍｍから０．２ｍｍ迄徐々に変化した楔型の光散乱導光体を１枚づつ作製した。
【００２５】
各光散乱導光体を用いて図３に示された配置で５個の光散乱導光光源装置を構成した。これは図１に示した配置と基本的には同じものであるが、輝度を補強する為に反射性のシート（銀箔状シート）を傾斜面４及び光源（蛍光ランプ）５の背面に臨んで配置し、出射光方向の特性を真上方向に修正する為にプリズム状の出射方向修正素子６（各プリズム要素の頂角約９５°）を配置した。また、出射方向修正素子９と光散乱導光体１の間には光散乱を補助する光拡散シート８を配した。
【００２６】
そして、矢印で示した正面方向から色彩色差計（株式会社ミノルタ製；ＣＳ１００）を用いて光取出面３側表面（出射方向修正素子表面）の輝度分布を図上左右方向に沿った１０箇所で測定したところ、図４の結果を得た。図４に示されたグラフから明かなように、散乱能の無い透明体を用いた場合には、光源の極く近くを除いて、蛍光ランプランプ５から離れた部分で輝度が増している。これは、前述した多重反射効果が実証されたものと考えることが出来る。
【００２７】
そして、散乱能を与えた光散乱導光体を用いた場合には、トスパール分散量に応じて（散乱能増大）、光源に比較的近い部分における輝度の落ち込みが是正されることを、図示したグラフから明瞭に読み取ることが出来る。このケースでは、特に、トスパール１２０を０．０５ｗｔ％分散させたものが最も平坦な特性が得られていることが判る。
この結果から、光源５の直接光の影響が強く出ると思われる数ｍｍの近傍部分を除く大半の部分を均一光源面として使用出来ることは明らかである。
【００２８】
次に、出射方向修正素子６の作用を確認する為に図５に示したように、トスパールを０．０８ｗｔ％分散した光散乱導光体１を用いて、光取出面３における光出射方向特性を測定した。図６は、その結果を示したもので、出射方向修正素子（プリズム素子）の作用が明確に現れている。即ち、光取出面３真上方向をΨ＝０、＋−各方向を図５のようにとると、プリズム素子を置かない場合にはΨの大きな方向に光強度ピークが出るが、プリズム素子を使用した場合にはほぼ正面方向に光強度ピークをもって来ることが出来る。
【００２９】
光強度のピークが出る方向は、光散乱導光体に散乱能をもたらしている屈折率不均一構造の大きさ（例えば、異屈折率粒子の径）やプリズム素子の頂角によって変わるので、それらの組み合わせを適宜選択することによって、所望の出射光方向特性を得ることが出来る。
【００３０】
上記説明及び実験結果から考えて、本願発明の光散乱導光光源装置が図５のような配置を持つものに限られることは全くなく、種々のバリエーションが可能なことは明らかである。これらのいくつかを例示したものが、図７〜図９である。なお、各図において、プリズム素子、光拡散シート等の付属部材は記載を省略してあり、これらを適宜付加して光散乱導光光源装置が構成される。
【００３１】
図７（ｉ）は、図１あるいは図３に示した基本配置に相当するものであり、図７（ｉｉ）は、光散乱導光体１の中央部を薄くし、光源素子（蛍光ランプ）５を両側に配置した構成である。また、図７（ｉｉｉ）は、厚み勾配を対角線に沿った方向に形成した領域を有する光散乱導光体１の隣合う２辺に臨んで光源素子（蛍光ランプ）を設けた配置を表わしている。
【００３２】
更に、図８は、光散乱導光体としては、図７（ｉ）の基本形を使用するが、光源素子（蛍光ランプ）５にはコの字形のものを採用し、明るさを補強した構成を示している。図ではコの字形蛍光ランプは光散乱導光体１から離した状態（組み立て前の状態）が描かれている。この構成の有利な点は、コの字形の蛍光ランプの持つ省電力特性（同じ輝度の３本の短尺の蛍光ランプに分けて３方に配置した場合よりも電力消費が少ない性質）を活用出来ることにある。
【００３３】
図９は、蛍光ランプ５を２個の光散乱導光体１に共用する構成を断面図で示したものである。このような考え方を拡張して、例えば球状光源素子の周りに放射状に楔形状の光散乱導光体１を多数配置して円形の光源を得ることも出来る。
【００３４】
なお、いずれの配置においても、光取出面を表裏２面とすることが可能なことは言うまでもない。また、作用の説明の欄でも述べたように、光散乱導光体１の厚み勾配を一定にとらず、テーパ状の傾斜面を有する楔形状とすることによって、輝度分布を制御することも可能である。更に、光散乱導光体の断面形状を２等辺３角形状のものとする等の選択も許容されることは、本願発明の原理から考えて当然である。
【００３５】
そして、本願発明において利用可能な光散乱導光体１は、上記実施例初頭に述べた方法によって得られたものに限られることがないことも、本願発明の原理に照らして明らかである。他の幾つかの製造例と輝度分布の測定結果について簡単に列挙すれば、次のようになる。
【００３６】
（１）ＭＭＡ（メチルメタクリレート）に粒径２μｍのシリコン系樹脂粉体（東芝シリコン製、トスパール１２０）を０．０８ｗｔ％加えて均一に分散させ、ラジカル重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド（ＢＰＯ）を０．５ｗｔ％、連鎖移動剤としてｎ―ラウリルメルカプタン（ｎ−ＬＭ）を０．２ｗｔ％、各々加え、７０℃で２４時間注型重合させて縦６８ｍｍ、横８５ｍｍで厚さが長辺方向に３．８ｍｍから０．２ｍｍまで徐々に変化した楔型の光散乱導光体を作製した。
【００３７】
上述した図３と同様の配置（プリズム素子６としては、頂角約６２°のものを使用）と測定法で輝度分布を測定したところ、光取出面の大半について９５％程度の光強度の均一度が得られた。蛍光ランプに市販のものを使用した条件での明るさは約４０００カンデラであった。また、同等の厚さを有する市販のアクリル樹脂製導光体（３．８ｍｍ程度の等厚板で裏面に光拡散層をスクリーン印刷し、光取出面側には光拡散板を配置）を用いて同等の条件の下で明るさを測定したところ、ほぼ２０００カンデラといういう値を得た。このことから、この実施例の光散乱導光体を使用することによって、従来の約２倍の明るさを均一に有する光散乱導光光源装置を提供出来ることが判った。
【００３８】
（２） ＭＭＡ（メチルメタクリレート）にシリコーンオイルを０．０２５ｗｔ％加えて均一に分散させ、ラジカル重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド（ＢＰＯ）を０．５ｗｔ％、連鎖移動剤としてｎ―ブチルメルカプタン（ｎ−ＢＭ）を０．２ｗｔ％、各々加え、７０℃で３０分間にわたりゾル化を行なった上で、更に６５℃で２４時間注型重合させて縦６８ｍｍ、横８５ｍｍで厚さが長辺方向に３．８ｍｍから０．２ｍｍまで徐々に変化した楔型の光散乱導光体を作製した。
【００３９】
上述した図３と同様の配置（プリズム素子６としては、頂角約６２°のものを使用）と測定法で輝度分布を測定したところ、光取出面の大半について９０％程度の光強度の均一度が得られた。蛍光ランプに市販のものを使用した条件での明るさは約３８００カンデラであった。
【００４０】
（３）ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）に粒径２μｍのシリコン系樹脂粉体（東芝シリコン製、トスパール１２０）を０．０８ｗｔ％加え、Ｖ型タンブラを用いて１０分間、次いでヘンシェルミキサを用いて５分間混合した。これを２軸押し出し機で溶融混合（シリンダ温度２２０℃〜２５０℃）・押出成形して、ペレットを作製した。
【００４１】
このペレットを射出成形機を用いてシリンダ温度２２０℃〜２５０℃の条件で射出成形し、縦６８ｍｍ、横８５ｍｍで厚さが長辺方向に３．８ｍｍから０．２ｍｍ迄徐々に変化した楔型の光散乱導光体を２枚作製した。
【００４２】
２枚の光散乱導光体をつき合わせ、２本の蛍光ランプを使用して図７（ｉｉ）に示した配置をとらせた。図３の配置からプリズム素子と光拡散シート７を除いた条件で、輝度分布を測定したところ、光取出面の大半について９５％程度の光強度の均一度が得られた。
【００４３】
プリズム素子（頂角約６２°）と光拡散シートを使用した図３の配置で同様の測定を行なったところ、光強度の均一度は更にアップした。また、蛍光ランプに市販のものを使用した条件での明るさは約４１００カンデラであった。
【００４４】
（４）上記（２）で述べたと同様の手順に従って、縦６８ｍｍ、横８５ｍｍで図７（ｉｉｉ）に示された形状を有する楔型光散乱導光体を作製した。
【００４５】
図３の配置からプリズム素子と光拡散シート７を除いた条件で、輝度分布を測定したところ、光取出面の大半について９０％程度の光強度均一度を得ることが出来た。
【００４６】
（５）ＭＭＡ（メチルメタクリレート）にポリトリフロロエチルメタクリレート（Ｐ３ＦＭＡ）を０．１ｗｔ％加えて均一に分散させ、ラジカル重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド（ＢＰＯ）を０．５ｗｔ％、連鎖移動剤としてｎ―ラウリルメルカプタン（ｎ−ＬＭ）を０．２ｗｔ％、各々加え、７０℃で２４時間懸濁重合した。得られたポリマーを熱処理、乾燥後、径３０ｍｍの２軸押し出し機を用いて、シリンダ温度２２０℃〜２５０℃の条件で押出成形して、ペレットを作製した。
【００４７】
このペレットを射出成形機を用いてシリンダ温度２２０℃〜２５０℃の条件で射出成形し、縦６８ｍｍ、横８５ｍｍで厚さが長辺方向に３．８ｍｍから０．２ｍｍ迄徐々に変化した楔型の光散乱導光体を作製した。
【００４８】
この光散乱導光体を用いて、図７（ｉ）の配置をとらせ、図３の配置からプリズム素子と光拡散シート７を除いた条件で、輝度分布を測定したところ、光取出面の大半について９５％程度の光強度の均一度が得られた。
【００４９】
また、プリズム素子（頂角約６２°）と光拡散シートを使用した図３の配置で蛍光ランプに市販のものを使用した条件で同様の測定を行なったところ、光取出面側のほぼ全面に亙って約４１００カンデラの輝度が観測された。
【００５０】
以上の各事例で確認されたように、本願発明の光散乱導光光源装置は明るく均一な面状光源を提供するものであるから、これを液晶表示装置のバックライト光源手段に採用すれば、少ない電力で表示品位を高めることが出来るのは明らかであるが、これを確かめる為に、市販の４インチ液晶テレビジョン装置に使用されているバックライト光源を本願発明実施例のものに置き換えたところ、表示画面の明るさが増し、表示画像の品位が著しく向上した。
【００５１】
【発明の効果】
本願発明によれば、光散乱導光光源装置を構成する光散乱導光体の形状に簡単な工夫を加え、適宜出射方向修正手段を併用することによって、明るく輝度の均一性が高い光散乱導光光源装置を実現することが出来る。
また、上記実施例中（３）、（４）の事例に見られる如く、従来のプラスチック成形技術（射出成形、押し出し成形等）を利用することによって、本願発明装置の主要構成要素たる光散乱導光体を製造することが出来るから、輝度の均一度向上に相当のコストを要した従来の光散乱導光光源装置に比べて、経済性、量産性の面で格段に有利なものと言うことが出来る。
【００５２】
そして、本願発明の光散乱導光光源装置を液晶表示素子の背面側にバックライト光源手段として配置した場合、バックライト光源を構成する光散乱導光光源装置が明るく均一に光ることによって、液晶表示像の表示品位が向上することは言うまでもない。また、本願発明で使用される光散乱導光体は、同じ光入射面面積を有する従来の光散乱導光体と比較した場合、光散乱導光体の厚さが薄くなっている部分がある分だけ小型軽量化されているから、それ自体省資源性に富むものであり、また、これを組み込んだ液晶表示装置をコンパクトで軽量、安価なものとすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明における光散乱導光体と光源の配置の基本形を示した断面図である。
【図２】プリズム作用を利用した出射方向修正素子（プリズム素子）の作用を説明する為の図である。
【図３】図１の基本形に付属部材を加えて構成された光散乱導光光源装置の構成を示した断面図である。
【図４】実施例（図３の構成）の各光散乱導光光源装置における輝度分布測定結果を表わしたグラフである。
【図５】実施例の光散乱導光光源装置に対して、光取出面における光出射方向特性を測定する際の角度の取り方を説明する図である。
【図６】実施例の光散乱導光光源装置に対して、光取出面における光出射方向特性を測定した結果をプリズム素子使用／不使用時に分けて表わしたグラフである。
【図７】本願発明に従った光散乱導光光源装置における光散乱導光体と光源素子の形状及び配置関係について、いくつかの例を示した図である。
【図８】コの字形の蛍光ランプを使用して本願発明に従った光散乱導光光源装置を構成する際の配置を説明する図である。
【図９】光源素子を２個の光散乱導光体で共用して本願発明に従った光散乱導光光源装置を構成する際の配置を説明する図である。
【符号の説明】
１ 光散乱導光体
２ 光入射面
３ 光取出面
４ 傾斜面
５ 光源素子（蛍光ランプ）
６ 光出射方向修正素子（プリズム素子）
７ 反射シート（銀箔シート）
８ 光拡散シート
θ 反射角
α プリズム素子の頂角
ψ 光取出面と傾斜面とがなす角度
Claims (4)
- 光入射面領域と、光取出面領域と、前記光取出面領域に対して裏面側において内部反射面を提供する裏面領域とを有する光散乱導光体と、前記光入射面領域から光入射を行なう為の光源手段とを備え、
前記光散乱導光体は、体積的に均一な散乱能を有し、且つ、前記光入射面領域から離れるに従って、前記光取出面領域と前記裏面領域との間の距離によって定められる厚みを減ずる傾向を持つ断面形状を有しており、
更に、前記光散乱導光体の光取出表面領域に臨んで、前記光散乱導光体から出射される散乱光の主たる進行方向を正面方向に近付けるように修正する散乱光出射方向修正手段が設けられていることを特徴とする、前記光散乱導光光源装置。 - 複数の光入射面領域と、少なくとも１つの光取出面領域と、前記光取出面領域に対して裏面側において内部反射面を提供する裏面領域とを有する光散乱導光体と、前記複数の光入射面領域の各々から光入射を行なう為の光源手段とを備え、
前記光散乱導光体は、前記複数の光入射面領域に対応して複数の領域を有するとともに、
前記光散乱導光体は、それら複数の領域の各々において、体積的に均一な散乱能を有し、且つ、対応する光入射面領域から離れるに従って、前記光取出面領域と前記裏面領域との間の距離によって定められる厚みを減ずる傾向の断面形状を有しており、
更に、前記光散乱導光体の光取出表面領域に臨んで、前記光散乱導光体から出射される散乱光の主たる進行方向を正面方向に近付けるように修正する散乱光出射方向修正手段が設けられていることを特徴とする、前記光散乱導光光源装置。 - 光散乱導光光源装置をバックライト光源手段として液晶表示素子の背面側に配置した液晶表示装置であって；
前記光散乱導光光源装置は、光入射面領域と、光取出面領域と、前記光取出面領域に対して裏面側において内部反射面を提供する裏面領域とを有する光散乱導光体と、前記光入射面領域から光入射を行なう為の光源手段とを備え、
前記光散乱導光体は、体積的に均一な散乱能を有し、且つ、前記光入射面領域から離れるに従って、前記光取出面領域と前記裏面領域との間の距離によって定められる厚みを減ずる傾向を持つ断面形状を有しており、
更に、前記光散乱導光体の光取出表面領域に臨んで、前記光散乱導光体から出射される散乱光の主たる進行方向を正面方向に近付けるように修正する散乱光出射方向修正手段が設けられていることを特徴とする、前記液晶表示装置。 - 光散乱導光光源装置をバックライト光源手段として液晶表示素子の背面側に配置した液晶表示装置であって；
前記光散乱導光光源装置は、複数の光入射面領域と、少なくとも１つの光取出面領域と、前記光取出面領域に対して裏面側において内部反射面を提供する裏面領域とを有する光散乱導光体と、前記複数の光入射面領域の各々から光入射を行なう為の光源手段とを備え、
前記光散乱導光体は、前記複数の光入射面領域に対応して複数の領域を有するとともに、
前記光散乱導光体は、それら複数の領域の各々において、体積的に均一な散乱能を有し、且つ、対応する光入射面領域から離れるに従って、前記光取出面領域と前記裏面領域との間の距離によって定められる厚みを減ずる傾向の断面形状を有しており、
更に、前記光散乱導光体の光取出表面領域に臨んで、前記光散乱導光体から出射される散乱光の主たる進行方向を正面方向に近付けるように修正する散乱光出射方向修正手段が設けられていることを特徴とする、前記液晶表示装置。
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