JPH07169311A

JPH07169311A - 光散乱導光光源装置及び液晶表示装置

Info

Publication number: JPH07169311A
Application number: JP5343877A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Koike; 康博小池
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 1995-07-04
Also published as: US6322225B1

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶表示装置のバックライト光源等に用いる
構造簡素で、指向性に富んだ光散乱導光光源装置の提
供。【構成】１’は楔形形状を有する指向出射性の光散乱
導光体で、その一方の側面側に蛍光ランプＬが配置され
る。光散乱導光体１’の光取出面５の側には列状のプリ
ズム面４ａ，４ｂを備えた光出射方向修正素子４を配置
し、その平坦面４ｅを面光源として光束４ｆを得る。光
散乱導光体１’の裏面６には、光拡散インキパターンや
凹凸拡散面等、強い光散乱を生じさせる為の処理は特に
施されていない。裏面６に対向して正反射性の反射手段
として銀箔シート３を配置することにより、光取出面５
に沿うように出射されて無駄になる光が減少し、光束ｆ
の指向性が向上する。上方に更に公知の液晶表示デバイ
スを配置すれば、正面観察方向から見た表示品位が特に
優れた液晶表示装置が構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、入射光を体積領域で
散乱させながら導光させる機能を有する光学要素（以
下、「光散乱導光体」と言う。）を利用して面状光源を
構成する為の光散乱導光光源装置、並びにこれをバック
ライト光源に用い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
の方向に向けて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用いられている。これら公知技術
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
するものである。例えば、特開昭６２―２３５９０５号
公報、特開昭６３―６３０８３号公報、特開平２―１３
９２５号公報及び特開平２―２４５７８７号公報に記載
されたものがこれに当る。

【０００３】これらの技術を用いた面状光源において
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拡散反
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、光散乱導光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。

【０００４】また、側方から光を入射させて均一な照度
を有する面状光源を得ようとした場合、上記各公知文献
に示された例からも容易に理解されるように、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、
光散乱導光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。

【０００５】従って、この型の光散乱導光装置を液晶表
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、面状光源として照度の均一性、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。

【０００６】公知技術のもう１つの類型は、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
物質を分散させるものである。

【０００７】例えば、シリコーン樹脂からなる球状粒子
をＰＭＭＡ樹脂等の透明性材料内に分散させた光拡散板
の提案として、特開平１−１７２８０１号、特開平３−
２０７７４３号、特開平３−２９４３４８号がある。こ
れら公知の文献で開示されている粒径や粒子濃度等のデ
ータを用いて後述する有効散乱照射パラメータＥを計算
してみると、２１０〜３０００という値が算出される。

【０００８】このようなＥの値は、垂直方向から光を入
射させて使用する光拡散板を構成する場合には採用可能
であっても、本願発明が企図するような、拡がりを持っ
た光取出面から明るさの均一な光を取り出す型の光散乱
導光装置の用途には適していない。即ち、上記公知の光
散乱体に側方から光を入射させたとしても、「相当の距
離に亙って導光しつつ散乱させる」という光散乱導光体
としての機能を実質的に備えていない為に、光入射面の
極く近くの光取出面を局所的に明るくする結果となり、
例えば液晶表示装置のバックライト光源として実用的な
サイズ（数ｃｍ〜数１０ｃｍ）の均一面光源を実現する
ことは困難である。

【０００９】更に、光取出面の明るさの均一度を上げる
為の試みとして、特開平２−２２１９２４号、特開平２
−２２１９２５号、特開平２−２２１９２６号がある。
これらは、光入射面から距離の増大に応じて粒子径及び
／または粒子濃度を大きくするというものであり、有効
散乱照射パラメータＥの値を光入射面から距離の増大に
応じて大きくするということに相当している。しかし、
このような散乱体を実際に製造することは技術的に容易
でなく、量産性に欠け、経済的にも不利である。例え
ば、射出成形技術を適用し、一括成形により光散乱導光
体を得ることが困難である。

【００１０】更に、裏面に印刷パターンなどの光拡散性
を与える処理を施す一方で、透明樹脂体内部に微粒子を
含有させた導光板からなる光源装置が特開平４−１４５
４８５号で開示されている。ここでは、「表面の光拡散
処理を施さない場合の該導光板の出光面の輝度が、表面
に光拡散処理を施した粒子を含有しない時の導光板（従
来より市販の導光板）に比べ、２〜１０％になるように
する」ことによって、輝度が改善されることが述べられ
ている。即ち、この文献に示された技術思想は、輝度の
９０％以上を裏面側の光拡散処理の寄与によって生じさ
せ、残りの数％の輝度上昇を粒子含有による光拡散によ
って達成するというものに他ならない。

【００１１】実開昭５１−８９８８８号公報に開示され
ている技術も同様の範疇に属するものであり、粒子径、
粒子濃度、材料の屈折率等に関するデータの開示が全く
なされていないが、粒子を含む不透明な導光体の裏面に
光拡散性のある層を設けなければ明るさを確保すること
が出来ないという考え方に立脚したものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上述べた従来技術に
おいては、透明あるいは散乱性いずれの型の導光体を利
用する場合にあっても、光取出面の輝度を上げる為には
導光体の裏面部を中心に散乱現象をより強く発生させ、
また、何らかの手段によって光入射側からの遠近に応じ
て散乱能に強弱を付けることによって面光源としての明
るさの均一度を確保するという考え方が支配的である。

【００１３】しかし、このような考え方に基づいて、簡
便な構成で明るさのレベルと均一度が高い面光源を実用
的なサイズで実現することが困難である。即ち、明るさ
のレベルを向上させることを企図して強い散乱性を与え
ると、明るさの均一性を広い面積に亙って確保すること
が難しくなり、また、散乱能に勾配を付ける為の高コス
トの付加構成が必要となる。

【００１４】そして、更に従来技術では解決困難な問題
として、光散乱導光光源装置から出射される光の指向性
の問題がある。例えば、液晶表示装置等のディスプレイ
用バックライト光源への適用を考えた場合、表示装置の
観察方向（通常は、正面方向を中心とした限定された角
度範囲）から見た明るさが重要であり、光散乱導光光源
装置から出射される光は上記観察方向に整合した指向性
を持つことが強く望まれる。ところが、上記従来技術の
ように、導光体裏面部分を中心としてより強く散乱を起
こさせることで明るさを確保すると言うやり方では、光
散乱導光光源装置から出射される光に明瞭な指向性を持
たせることが出来ず、表示装置の観察方向に整合した指
向性を有する光散乱導光光源装置を実現することは出来
なかった。

【００１５】上記引用した実開昭５１−８９８８８号公
報の全文明細書中には、液晶表示装置のバックライト光
源を、不透明な導光体とその裏面側に配置された銀色の
反射板で構成することへの言及があるが、大きな欠陥の
ある構成として取り上げられたものであり、該欠陥を不
透明な導光体の裏面に光拡散性のある層を設けて光を多
方向へ拡散させる方向で解決しようとしていることから
も判るように、指向性に富んだ光を出射する光散乱導光
光源装置を提供しようとする方向とは逆向きの発想に基
づいた技術を開示したものであり、導光体自身の指向出
射性に関する言及が無く、また、所望の方向に明瞭な指
向性を持った光束を出射させるという技術課題の提起も
皆無である。

【００１６】本願発明の目的は、構成が簡単で、所望の
方向に明瞭な指向性を持った光束を出射する実用的なサ
イズの面光源を与えることの出来る光散乱導光光源装置
を提供し、併せて、該光散乱導光光源装置の諸特徴を有
効に反映させた液晶表示装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本願発明は、上記課題を
解決する為の基本的構成として、「少なくとも１つの相
対的に小さな光入射面領域、前記入射光を起源とする出
射光を取り出す相対的に大きな光取出面領域、及び散乱
能が一様に与えられた体積領域を有する指向出射性の光
散乱導光体と、前記光入射面領域に光を入射させる為の
光供給手段と、前記光取出面領域と相反する側に配置さ
れた正反射性の反射手段とを備えたことを特徴とする光
散乱導光光源装置。」（請求項１）を提案したものであ
る。

【００１８】また、上記構成に、「前記光入射面領域側
から見て、前記光取出面領域に垂直な方向に沿った体積
領域の厚みが、前記光入射面領域から遠ざかるに従って
減少する傾向を有している」という要件を課すことによ
って、よりコンパクトで均一な明るさを実現出来るよう
にすると共に（請求項２）、光散乱導光体の有する指向
出射性を修正する必要がある場合に対処する為に、「前
記光散乱導光体の光取出表面領域に臨み、散乱光出射方
向特性を修正する散乱光出射方向修正手段が前記光散乱
導光素子と一体あるいは別体に設けられている」という
構成要件を加えた光散乱導光光源装置を提案したもので
ある（請求項３）。

【００１９】そして、これら各構成を備えた光散乱導光
光源装置を液晶表示装置のバックライト光源として配置
することによって、上記各構成に対応した諸特徴が反映
された液晶表示装置を提供したものである（請求項４〜
請求項６）。

【００２０】

【作用】先ず、本願発明において光散乱導光体の散乱特
性を記述する為に使用されている散乱照射パラメータＥ
と相関距離ａについて、Ｄｅｂｙｅの理論を引用して説
明する。強度Ｉ0 の光が媒体中をｙ(cm)透過し、その間
の散乱により強度がＩに減衰した場合に、有効散乱照射
パラメータＥを次式（１）または（２）で定義する。

【００２１】

【数１】上式（１），（２）は各々いわゆる積分形及び微分形の
表現であって、物理的な意味は等価である。なお、この
Ｅは濁度と呼ばれることもある。一方、媒体内に分布し
た不均一構造によって光散乱が起こる場合の散乱光強度
は、縦偏光の入射光に対して出射光の大半が縦偏光であ
る通常の場合（ＶV 散乱）には、次式（３）で表され
る。

【００２２】

【数２】自然光を入射させた場合には、Ｈh 散乱を考慮して、式
（３）の右辺に（１＋cos θ2 ）／２を乗じた次式を考
えれば良いことが知られている。

【００２３】

【数３】ここで、λ0 は入射光の波長、ν＝（２πｎ）／λ0 、
ｓ＝２sin （θ／２）、ｎは媒体の屈折率、θは散乱
角、＜η2 ＞は媒体中の誘電率ゆらぎ２乗平均（以下、
＜η2 ＞＝τとして、τを適宜使用する。）であり、γ
（ｒ）は相関関数と呼ばれるものであり、次式（６）で
表わされる。

【００２４】そして、Ｄｅｂｙｅによると、媒体の屈折
率不均一構造が界面を持ってＡ相とＢ相に分かれて分散
している場合には、誘電率のゆらぎに関して相関関数γ
（ｒ）、相関距離ａ、誘電率ゆらぎ２乗平均τ等が次の
関係式（７），（８）で表される。

【００２５】

【数４】不均一構造が半径Ｒの球状界面で構成されているとみな
せば、相関距離ａは次式で表される。

【００２６】

【数５】相関関数γ（ｒ）についての式（６）を用い、式（５）
に基づいて自然光を媒体に入射させた時の有効散乱照射
パラメータＥを計算すると結果は次のようになる。

【００２７】

【数６】以上述べた関係から、相関距離ａ及び誘電率ゆらぎ２乗
平均τを変化させることにより、散乱光強度、散乱光強
度の角度依存性及び有効散乱照射パラメータＥを制御す
ることが可能であることが判る。図１には、横軸に相関
距離ａ、縦軸に誘電率ゆらぎ２乗平均τをとって有効散
乱照射パラメータＥを一定にする条件を表わす曲線が、
Ｅ＝５０［cm^-1］及びＥ＝１００［cm^-1］の場合につい
て描かれている。

【００２８】一般に、Ｅが大きければ散乱能が大きく、
Ｅが小さければ散乱能が小さい、換言すれば透明に近く
なる。Ｅ＝０は全く散乱の無いことに対応する。従っ
て、大面積の面状光源や長尺のファイバー状乃至棒状の
均一照明光源等に光散乱導光体を用いる場合にはＥを非
常に小さく選べば良い。一応の判断基準を述べれば次の
ようになる。

【００２９】例えば、有効散乱照射パラメータをＥ＝
０．００１［cm^-1］の程度とすれば、数十ｍの寸法のフ
ァイバー状の光散乱導光体を均一に光らせることが出来
る。図１に示したＥ＝１００［cm^-1］あるいはＥ＝５０
［cm^-1］の程度のケースでは、小サイズ（例えば、数ｍ
ｍ〜数ｃｍ程度）の光散乱導光体を均一に光らせるのに
好適と考えられる。

【００３０】上記基準を考慮しつつ、通常サイズのバッ
クライト光源の用途における実用性を重視した場合の有
効散乱照射パラメータＥの実際的なレンジは、Ｅ＝０．
４５〜１００［cm^-1］の程度となるが、３インチ〜１１
インチサイズの液晶表示装置のバックライト光源の用途
に特に好適な範囲は、１．０≦Ｅ≦１５の程度であるこ
とが確かめられている。

【００３１】一方、相関距離ａは、光散乱導光体内部に
おける個々の散乱現象における散乱光の方向特性に深く
関わっている量である。即ち、上記（３）式乃至（５）
式の形から推察されるように、光散乱導光体内部におけ
る光散乱は一般に前方散乱性を帯びているが、前方散乱
性の強さが相関距離ａによって変化する。

【００３２】図２は、これをａの２つの値について例示
したグラフである。図において、横軸は散乱角度θ（入
射光線の進行方向をθ＝０°とする。）を表わし、縦軸
は自然光を仮定した場合の散乱光強度、即ち、上記
（５）式をθ＝０°に対して規格化した値、Ｖvh（θ）
／Ｖvh（０）を表わしている。図に併記されているよう
に、ａ＝０．１３μｍ、上記（９）を用いて粒径に換算
して２Ｒ＝０．２μｍの場合には、規格化散乱強度のグ
ラフはθに関する緩やかな減少関数となるが、ａ＝１．
３μｍ、上記（９）式による粒径換算値で２Ｒ＝２．０
μｍの場合には、規格化散乱強度のグラフはθが小さい
範囲で急激に減少する関数となる。

【００３３】このように、光散乱導光体内の屈折率の不
均一構造によって生ずる散乱は、基本的に前方散乱性を
示し、相関距離ａの値が小さくなると前方散乱性が弱ま
り、１回の散乱における散乱角度範囲が広がる傾向を持
つようになると言うことが出来る。この事実自体は、実
験的にも確認済みの事柄である。

【００３４】以上は光散乱導光体内部に分布した屈折率
不均一構造による散乱現象そのものに着目した議論であ
るが、光散乱導光体の光取出面から実際に出射される光
の方向特性を評価する為には、光取出面における全反射
の現象と光出射時の透過率（光散乱導光体からの脱出
率）を併せて考慮する必要がある。

【００３５】基礎的な光学理論によって良く知られてい
るように、光散乱導光体の内部側から光取出面に光が入
射した時、光散乱導光体内外の媒質の屈折率によって決
まる臨界角αc （ここでは、光取出面に立てた法線方向
を０°とする。）を上回る場合には、外部（空気層）へ
の出射（脱出）が起らない。本願発明に使用される代表
的な材料であるＰＭＭＡ（屈折率１．４９２）では、α
c ＝４２°となる。他の材料の場合にも大差の無い値と
なる。

【００３６】上述したように、光散乱導光体内部におけ
る散乱は前方散乱性を示すから、光取出面の側方に光入
射面をとる通常のケースでは、光入射面から入射した光
が不均一構造に遭遇して発生した１次散乱光が直ちに上
記臨界角条件を満たすことは稀であると考えられる。

【００３７】換言すれば、光取出面からの光出射には、
光散乱導光体内部における多重散乱や光散乱導光体の背
面側の界面、あるいは反射部材による反射等を経た光が
上記臨界角条件を満たして外部に出射される現象が大き
く寄与しているものと思われる。

【００３８】そうだとすると、臨界角条件を満たす光に
注目した場合には、個々の散乱現象の属性である前方散
乱性は相当程度薄められ、光の進行方向分布には相当の
拡がりが生じている筈である。従って、光散乱導光体か
ら出射される光の方向特性は、臨界角条件を満たした光
の光取出面における透過率（脱出率）の角度依存性に大
きく左右されることになる。

【００３９】一般に、臨界角条件をぎりぎりで満たすよ
うな場合の界面透過率は極めて低く（例えば、アクリル
樹脂−空気界面の場合、Ｐ偏光成分４０％程度、Ｓ偏光
成分２０％程度）、臨界角を下回ると急激に上昇し、５
°乃至１０°以上下回った条件ではほぼ一定となる（ア
クリル樹脂−空気界面の場合、Ｐ偏光成分９０％以上、
Ｓ偏光成分８５％以上）。

【００４０】以上のことから、光取出面への入射角が３
５°前後の光が、光散乱導光体の光取出面からの光出射
に最も寄与しているものと考えられる。光取出面におけ
る屈折を考慮に入れると、３５°前後の入射角で光取出
面に入射した光は、光取出面に立てた法線に対して、６
０°前後となる（光散乱導光体の屈折率は、通常１．５
程度である）。即ち、光散乱導光体の光取出面からの出
射光は、粗く見積って光取出面表面に対して３０°前後
立ち上がった方向に指向性を有する光となる。

【００４１】但し、ここで注意すべきことは、相関距離
ａの値が余り小さくなると、前方散乱性そのものが薄れ
てしまい、一次散乱のみで広範囲の方向に散乱光が発生
するようになる為に、この指向性が弱まってしまうこと
である。本願発明では、このような現象が顕著とならな
い範囲の光散乱導光体（以下、「指向出射性の光散乱導
光体」と呼ぶ。）を使用することを前提にするものであ
る。これを相関距離ａの数値で言えば、０．０１μｍ〜
５０μｍの程度となり、特に、ａ＞０．０５μｍである
ことが好ましい。

【００４２】本願発明は、このような指向出射性の光散
乱導光体を使用し、光取出面と相反する側に正反射性手
段を配置すると共に、液晶表示装置のバックライト光源
としての用途等の必要に応じて、光出射方向修正手段を
光取出面側に臨んで設けるものである。また、上記指向
出射性の光散乱導光体に関して、光入射面側から見た厚
みを変化させることによって、より優れた特性を実現す
るものである。

【００４３】これら指向出射性の光散乱導光体と組み合
わせて配置される各手段の機能、光散乱導光体の厚みを
変化させることの意義及び光散乱導光体の材料と製法に
ついては、次の実施例の中で述べることとする。

【００４４】

【実施例】図３は、本願発明の光散乱導光光源装置の第
１の実施例を表わした模式図である。図３において、１
は指向出射性の光散乱導光体で、その一方の側面側に光
源（蛍光ランプ）Ｌを配置し、光入射面２から左方に向
かって光を入射させ、光取出面５から光を取り出す。光
取出面５の外側には、列状のプリズム面４ａ，４ｂを備
えた光出射方向修正素子４を配置し、その平坦面４ｅを
面光源として指向性のある光束４ｆを得るものである。
この上方に更に公知の液晶表示デバイスを配置すれば、
液晶表示装置が構成される。

【００４５】光散乱導光体１の裏面６には、光拡散イン
キパターンや凹凸拡散面等、強い光散乱を生じさせる為
の処理は特に施されていない。但し、光源Ｌの近傍領域
についてはこれを粗面とし、光源Ｌの強い反射による輝
度むらを防止することも考えられる。そして、裏面６に
対向して正反射性の反射手段として銀箔シート３を配置
する。裏面６に対向して配置する反射手段として、乱反
射性のもの（例えば、白色シート）ではなく、正反射性
のものを用いる理由は次の通りである。

【００４６】作用の説明の欄で述べたように、本願発明
の散乱導光光源装置に使用される光散乱導光体の指向出
射性は、「前方散乱性」、「臨界角条件」並びに「界面
透過率の角度特性」によって支持されている性質であ
る。それ故、もし、図３の配置における反射手段３を拡
散反射性のものとすると、この３つの条件の内の「前方
散乱性」の持つ効果が乱されてしまい、光散乱導光体１
の内部側から光取出面５に入射する光の方向特性に拡が
りが生じ、後方散乱成分も増加することになる。

【００４７】その結果、光散乱導光体１から出射される
光の指向性も弱められ、また、光源Ｌの光をより遠方へ
伝達する機能が阻害されることになるから、面光源とし
ての明るさの均一性も劣化する。そして、光散乱導光体
１の指向出射性が低下すると、次に述べるプリズム面に
よる屈折作用を利用した光出射方向修正素子４の有効性
が損なわれることにもなる。

【００４８】これに対して、銀箔等の正反射性の反射手
段３を採用すれば、このような不都合が生じることが無
く、白色反射シート等を用いた場合に比して、光を有効
に利用出来る特性を有する光散乱導光光源装置を得るこ
とが出来ると考えられる。

【００４９】以下、図３に示した配置における光出射方
向修正素子４の作用の概略を図４、図５を参照して説明
した上で、上記推論を実証する実測データを例示するこ
ととする。なお、図４及び図５においては、光散乱導光
体１はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ；屈折率ｎ
1 ＝１．４９２）を基材とするものであり、光出射方向
修正素子４はポリカーボネート（ＰＣ；屈折率ｎ2 ＝
１．５９）製とする。

【００５０】先ず図４は、図３に示した配置における光
の挙動を説明する断面図である。図に示されているよう
に、光出射方向修正素子４は、光散乱導光体１の光取出
面５側に臨んでそのプリズム面を内側に向けて配置され
ている。光入射方向を矢印Ｌの方向とすれば、作用の説
明の欄で述べたように、臨界角条件を満たす代表光線Ｂ
1 は、φ1 ＝３５°前後の角度を以て光取出面５に入射
し、その大部分が空気層７へ出射される。この時の出射
角φ2 は、光散乱導光体１の屈折率ｎ1 ＝１．４９２、
空気層７の屈折率ｎ0 ＝１として、６０°前後となる。

【００５１】代表光線Ｂ1 は、空気層７を直進した後、
光出射方向修正素子４のプリズム面４ａに垂直に近い角
度で入射する。特に、プリズム面の頂角φ3 ＝６０°前
後とすれば、この条件の満足度が高い（反対側のプリズ
ム面４ｂに入射する割合は相対的に小さい）。従って、
代表光線Ｂ1 は反対側のプリズム面４ｂまでほぼ直進し
て正反射され、光出射方向修正素子４の平坦面４ｅに対
して垂直方向に近い角度で入射し、光線光出射方向修正
素子４から出射される。

【００５２】次に図５は、図３に示した配置における光
出射方向修正素子４を、そのプリズム面を外側に向けて
配置した場合の光の挙動を説明する断面図である。光入
射方向を矢印Ｌの方向とすれば、図４の場合と同様に、
臨界角条件を満たす代表光線Ｂ2 は、φ1 ＝３５°前後
の角度を以て光取出面５に入射し、その大部分が空気層
７へ出射される。この時の出射角φ2 は６０°前後とな
る。

【００５３】代表光線Ｂ2 は、空気層７を直進した後、
光出射方向修正素子４の平坦面４ｅに斜めに入射し、図
示されたような屈折経路を辿り、光取出面５に対して垂
直方向に近い角度で光出射方向修正素子４の面４ｃから
出射される。（面４ｄから出射される割合は相対的に小
さい。）光出射方向修正素子４の平坦面４ｅ入射以後の
光の経路は、光出射方向修正素子４の屈折率ｎ2 やプリ
ズム頂角φ4 によって広範囲に亙って変化するから、こ
れらパラメータを選択することを通して、所望する方向
へ指向性を持った光を得ることが出来る。

【００５４】なお、光出射方向修正素子４は、図示した
ように列状にプリズム面が形成されたものに限らず、い
かなる型のものを使用しても良い。例えば、３角錐状あ
るいはドーム状の突起群を分布させたフィルム、かまぼ
こ形断面を有する列状凸部を有する板状素子等が考えら
れる。

【００５５】また、特殊なケースとして、例えば、射出
成形技術を用いて光散乱導光体１を製造する際に金型に
凹凸面を形成しておく等の手段により光取出面５に凹凸
を形成し、光出射方向修正素子の役割を果たさせる態様
も採用可能である。

【００５６】光出射方向修正素子の機能はこのようなも
のであるが、作用の説明の欄で述べた原理に従って、図
４及び図５に描かれた光線Ｂ1 ，Ｂ2 が光散乱導光体１
から出射される光をより明瞭に代表するような状況が与
えられれば、上記光出射方向修正機能の実効性が一層高
まることとなり、代表光線の出射方向から見た明るさが
格段に向上した面光源が得られる筈である。

【００５７】図６及び図７は、光散乱導光体１の背面側
に正反射性の光反射手段３を配置することによって、こ
のような状況が実現されていることを実証する比較対照
実測データを扇形グラフ及びテーブルデータで示したも
のである。

【００５８】先ず、図６は、図３の配置における反射体
３として、従来よりこの種の用途に使用されていた高反
射率の光拡散性を有する白色シートを用いた場合の出射
光４ｆの角度別光強度の実測データを、出射面４ｅの正
面方向を０°とし、光源Ｌから見て前方方向を９０°、
後方を−９０°にとって示したものである。テーブル中
の数字は、ｎｉｔを単位に用いて表わした絶対値と、正
面方向（０°方向）への出射光強度を１００とした規格
化を行なった結果（相対値）を表わしている。また、扇
形グラフはこの相対値をプロットしたものである。

【００５９】光散乱導光体１としては、ＰＭＭＡにシリ
コーン系微粒子を０．０５ｗｔ％の割合で一様に分散さ
せた４インチ×４インチ平板状のものを使用した。ま
た、ＰＣ製の光出射方向修正素子４のプリズム面４ａ，
４ｂの頂角φ3 （図４参照）は、６４°とした。

【００６０】一方、図７は、本願発明に従って、図３の
配置における反射体３として、高反射率正反射性の銀箔
シートを用いた場合の出射光４ｆの角度別光強度の実測
データを、図６の場合と全く同じ条件で実測・表示した
ものである。

【００６１】両図を比較すれば、次の事実を明確に読み
取ることが出来る。（１）図６、図７いずれにおいても、光の方向特性は０
°の方向をピークとした対称形をなしている。これは、
指向出射性を有する光散乱導光体１から出射された光の
指向性が、光出射方向修正素子４の作用によって正面方
向に修正されたことによるものである（図４及びその関
連説明を参照）。

【００６２】（２）図６、図７の扇形グラフのいずれに
おいても、正面方向から±３０°以上はずれた方向に相
対強度のふくらみがある。

【００６３】（３）しかしながら、図７ではそのふくら
みが図６の場合に比してはるかに小さく、また、テーブ
ルデータに示された絶対値も相当に小さい。例えば、±
６０°方向のデータを比較すると、図６のケースでは、
１１０４ｎｉｔ，１０４２ｎｉｔ、図７のケースでは、
７１０ｎｉｔ，５１３ｎｉｔである。また、±７０°方
向のデータをみると、図６のケースでは、１０３０ｎｉ
ｔ，９７０ｎｉｔであるが、図７のケースでは、７９８
ｎｉｔ，５５９ｎｉｔとなっている。

【００６４】（４）これに対して、０°方向の絶対値を
みると、図６では２２３１ｎｉｔであるのに対し、図７
では２７１７ｎｉｔという数値が示されている。

【００６５】以上のことから図６及び図７のデータは、
図３の配置において光散乱導光体１の背面側に配置され
る反射体３としては、光拡散性のものよりも正反射性を
有するものを用いた方が格段に有利であるとした前述の
推論を強く裏付けるものである。即ち、正反射性の反射
体を使用することにより、光散乱導光光源装置の側方へ
散逸して無駄になる光を大幅に低下させ、利用性の高い
正面方向を中心とした適度の拡がりを持った指向性を有
する光束を得ることが出来る。このような特性が、液晶
表示装置のバックライト光源として極めて好ましいこと
は説明する迄もないであろう。

【００６６】次に、図８を参照して、本願発明の第２の
実施例について説明する。なお、図８において、第１の
実施例（図３）と共通する要素の指示には同じ符号を使
用した。図において、１’は楔形形状を有する指向出射
性の光散乱導光体で、その一方の側面側に光源（蛍光ラ
ンプ）Ｌが配置される。光散乱導光体１’の光取出面５
の側には列状のプリズム面４ａ，４ｂを備えた光出射方
向修正素子４を配置し、その平坦面４ｅを面光源として
指向性のある光束ｆを得る。この上方に更に公知の液晶
表示デバイスを配置すれば、液晶表示装置が構成され
る。

【００６７】光散乱導光体１’の裏面６には、光拡散イ
ンキパターンや凹凸拡散面等、強い光散乱を生じさせる
為の処理は特に施されていない。但し、光源Ｌの近傍領
域についてはこれを粗面とし、光源Ｌの強い反射による
輝度むらを防止することも考えられる。そして、裏面６
に対向して正反射性の反射手段として銀箔シート３を配
置する。

【００６８】以上の構成は、光散乱導光体１’が楔形状
であり、光入射面領域側から見た厚みが、光入射面側か
ら遠ざかるに従って減少する傾向を有しているという点
を除けば、図３に示した第１の実施例の構成と特に変わ
るところはない。従って、光散乱導光体１’の指向出射
性、光出射方向修正素子４の作用、反射体３に正反射性
のものを用いたことによる利点等に関する前述の議論
は、図８に示した第２の実施例の構成においても成立す
る。

【００６９】そして、以下に説明する傾斜面繰り返し反
射効果によって、面光源としての明るさのレベルが格段
に向上し、明るさの均一度を確保し易くなるという利点
が生まれる。図９は、図８の配置で用いられている楔形
状の光散乱導光体１’及び反射体３の断面図であり、光
散乱導光体１’内における繰り返し反射の様子を例示し
たものである。今、光入射面２から光散乱導光体１内部
に取り込まれる光を光線Ｂ0で代表させると、Ｂ0 は、
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
と考えられる。

【００７０】この光線Ｂ0 の挙動を考察してみると、光
線Ｂ0 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５と傾斜面６において反射
を繰り返して、光散乱導光体１’の厚みの薄い部分へ近
づいていく。面５，６及び銀箔３の表面における反射も
正反射であるから、個々の反射における入射角と反射角
は等しい（θ1 ，θ2 ，θ3 ・・・・）。ここで、光取
出面５における反射に注目すると、θ2 ＞θ4 ＞θ6 ・
・・の関係が成立していることが判る。

【００７１】更に、各反射時における界面透過率を考え
てみると、光散乱導光体の指向出射性の場合と同様の議
論によって、θi ＞αc （臨界角；ＰＭＭＡ−空気界面
で４２°）の条件では全反射が起こり、θi がαc を下
回ると透過率が急上昇し、θi が所定値（ＰＭＭＡ−空
気界面で３５°前後）以下で透過率はほぼ一定となる。
図では、θ2 ＞αc ＞θ4 ＞θ6 の関係によって、出射
光Ｂ4 ，Ｂ6 が生じている様子が描かれている。

【００７２】このような効果は、代表光線Ｂ0 （無散乱
光）に限らず、１次散乱光や多重散乱光についても同様
に生じている筈であるから、光散乱導光体１’全体とし
ては、光入射面２から遠ざかる程光取出面５からの光出
射率を高める効果を生んでいるものと考えられる。この
効果を、光入射面２からの距離ｘの関数ｆ（ｘ）で評価
すると、ｆ（ｘ）はｘに関する増加関数である。一方、
光入射面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。この近接効果をｇ
（ｘ）で評価すれば、ｇ（ｘ）は減少関数となる。

【００７３】従って、近接効果ｇ（ｘ）がｆ（ｘ）によ
って相殺され、より遠くまで光を導いた上で光取出面５
から光を出射させる傾向が生まれることになる。また、
光散乱導光体１’内の光が光取出面５に入射する機会
も、楔形状の効果によって全体的に増大すると考えられ
るから、面光源としての輝度レベル自体を一段と向上さ
せる効果も期待出来る。

【００７４】なお、両面５，６のなす角度ψを変えるこ
とにより、明るさのレベル、均一度、指向特性等が若干
変化することが考えられる。また、傾斜面６（場合によ
っては光取出面５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
ましい特性を実現することも可能である。

【００７５】以上述べた楔形状の光散乱導光体１’を採
用したことによる効果は、反射体３が正反射性であると
の前提に立つものであり、もし、これが拡散反射性の白
色シート等であった場合には、光散乱導光体１’の裏面
側で光の進行方向が広範囲に散ってしまい、光を遠方へ
伝達し難くなると共に散乱導光体１’の指向出射性にも
好影響を与えないと考えられる。

【００７６】図１０及び図１１は、これを裏付ける実測
データを示したもので、光散乱導光体を平板形状のもの
から楔形状に代えたことを除き、図６及び図７全く同じ
条件によって計測を実行した結果を表わすものである。

【００７７】即ち、図１０は、図８の配置における反射
体３として、従来よりこの種の用途に使用されていた高
反射率の光拡散性を有する白色シートを用いた場合の出
射光４ｆの角度別光強度の実測データを、出射面４ｅの
正面方向を０°とし、光源Ｌから見て前方方向を９０
°、後方を−９０°にとって示したものである。テーブ
ル中の数字は、ｎｉｔを単位に用いて表わした絶対値及
び、正面方向（０°方向）への出射光強度を１００とし
た規格化を行なった相対値を表わしている。扇形グラフ
は、この相対値をプロットしたものである。

【００７８】光散乱導光体１としては、ＰＭＭＡにシリ
コーン系微粒子を０．０５ｗｔ％の割合で一様に分散さ
せた４インチ×４インチ平板状のものを使用した。ま
た、ＰＣ製の光出射方向修正素子４のプリズム面４ａ，
４ｂの頂角φ3 （図４参照）は、６４°とした。

【００７９】一方、図１１は、本願発明に従って、図８
の配置における反射体３として、高反射率正反射性の銀
箔シートを用いた場合の出射光４ｆの角度別光強度の実
測データを、実測・表示したものである。図６，７，１
０，１１を合わせて比較すれば、次の事実を明確に読み
取ることが出来る。

【００８０】（１）図１０、図１１いずれにおいても、
図６，７の場合と同じく、０°の方向をピークとする方
向特性が実現されている。これは、指向出射性を有する
光散乱導光体１’から出射された光の指向性が、光出射
方向修正素子４の作用によって正面方向に修正されたこ
とによるものである。

【００８１】（２）図１０の扇形グラフにおいては、正
面方向から±３０°以上はずれた方向に相対強度の大き
なふくらみがあるが、図１１の扇形グラフでは、前方方
向のみに小さなふくらみがあるのみである。

【００８２】（３）そして、そのふくらみ部分に対応し
た絶対値も総じて小さい。特に、４０°を越える後方散
乱を表わす−４０〜−７０°の数値を見ると、図１０の
ケース（白色シート）では、順に、１５６２ｎｉｔ，１
５１４ｎｉｔ、１４４１ｎｉｔ，１２７７ｎｉｔである
のに対し、図１１のケース（銀箔）では、５１２ｎｉ
ｔ，３６２ｎｉｔ，３０４ｎｉｔ，２２１ｎｉｔと極め
て小さな値となっている。

【００８３】（４）０°方向（正面方向）の絶対値をみ
ると、図６では２２３１ｎｉｔ、図７では２７１７ｎｉ
ｔ、図１０では４２３４ｎｉｔ、図１１では５１６３ｎ
ｉｔと急激な改善がなされていることが判る。

【００８４】これらの事実から、光散乱導光体１’を楔
形状とすることによって光散乱導光光源装置の明るさが
大幅に向上するが、背面側に配置される反射体３に正反
射性のものを採用することによってその効果が一段と強
化されるということが判る。

【００８５】以上、両実施例において反射体３として銀
箔を使用したが、正反射性を有するものであれば任意の
材料を用いることが出来る。例えば、基板上にアルミニ
ウム膜を蒸着したシートを用いても良いし、銀箔やアル
ミニウム箔を光散乱導光体の裏面６に、透明な、もしく
は、反射面の正反射機能を阻害しない接着剤を用いて貼
着しても良い。また、光散乱導光体を製造する際に（次
記の製造法参照）、透明な、もしくは、反射面の正反射
機能を阻害しないホットメルト型接着剤を用いたインモ
ールド成形法によって裏面に固着させることも出来る。

【００８６】このように、銀箔あるいはアルミニウム箔
等からなる反射体を貼着等の手段により光散乱導光体と
一体化した場合には、光散乱導光体と反射体の間に空気
層が介在しなくなることを通して次のような利点が生ま
れる。（１）蛍光灯等の光に含まれる紫外線の作用によって反
射体表面の酸化現象が進み光反射率が低下すると共に正
反射性が失われる現象が回避される。これにより、面光
源装置あるいはこれを組み込んだ液晶表示装置の明るさ
の経年変化が防止される。なお、通常の銀箔あるいはア
ルミニウム箔の表面には酸化を防止する為の紫外線吸収
性の薄い保護膜が形成されているが、長期間の使用に対
しては一般に不充分であり、また、この紫外線吸収性の
保護膜の厚さを増して保護を強化すると可視光領域の光
透過率も低下してしまうという問題が起る。更に、酸化
防止をより確実なものとする為に、使用する接着剤に紫
外線吸収剤を混入しても良い。

【００８７】（２）光散乱導光体と異なる屈折率を有す
る薄い空気層がある為に生ずる光の干渉現象に起因した
着色現象や縞状の輝度ムラが発生しなくなる。特に、使
用する接着剤として、光散乱導光体と屈折率が出来るだ
け近いものを選択すれば、この効果はより確実なものと
なる。

【００８８】（３）反射体に使用する銀箔等のサイズを
大きく選び、光入射面以外の光散乱導光体側面を覆うよ
うに貼着することにより、別体の反射テープ材を用意す
る必要がなくなり、装置全体の部品点数を減らし製造工
程を簡素化する上で有利となる。

【００８９】（４）その他、反射体表面の平坦性を確保
出来る（皺にならない）こと、ハウジング部材に対して
光散乱導光体と反射体を個別に固定する必要が無くなる
ことなどの利点もある。

【００９０】光散乱導光体の形状及び光源（光供給手
段）についても、図３，図８に示したものは、あくまで
基本形を示したものであり、各請求項に記載した要件を
遵守する限り、本願発明の技術的範囲から逸脱するもの
ではない。図１２は、可能な変形配置を例示したもので
ある。例えば、図１２（１）は、光散乱導光体１１とし
て楔形状を２個突き合わせたものを使用し、銀箔３を裏
面側に沿わせ、両側面に光源Ｌ，Ｌ’を配置したもので
ある。図１２（２）は、１個の光源Ｌを２個の楔形光散
乱導光体２１，２１’の光供給に兼用する例である。

【００９１】そして、図１２（３）では、屈曲蛍光ラン
プＬ”を用いて、２次元的に厚みの変化する光散乱導光
体３１の２つの光入射面３２（一方のみ図示）から光を
入射させるものであ。なお、これら変形例においても、
光出射方向修正素子が使用可能なことは言うまでもない
であろう（図示省略）。また更に、光散乱導光体に凹部
あるいは空洞部を設けて、そこに光源素子を配置するよ
うな形態を採用することも可能である。

【００９２】最後に、本願発明に使用される光散乱導光
体の材料及び製造方法について説明する。本願発明で使
用する光散乱導光体には、ポリマー材料をベースとした
種々のものが利用可能である。その代表的なものを挙げ
れば、下記の表１及び表２に示したように、ＰＭＭＡ
（ポリメチルメタクリレート）、ＰＳｔ（ポリスチレ
ン）、ＰＣ（ポリカーボネート）等がある。

【００９３】

【表１】

【００９４】

【表２】このようなポリマー材料をベースとする光散乱導光体
は、次のような製造法によって製造することが可能であ
る。先ず、その１つは、２種類以上のポリマーを混練す
る工程を含む成形プロセスを利用する方法である。即
ち、２種類以上の屈折率の相互に異なるポリマー材料
（任意形状で良い。工業的には、例えばペレット状のも
のが考えられる。）を混合加熱して、練り合わし（混練
工程）、混練された液状材料を射出成形機の金型内に高
圧で射出注入し、冷却固化することによって成形された
光散乱導光体を金型から取り出せば金型形状に対応した
形状の光散乱導光体を得ることが出来る。

【００９５】混練された２種類以上の異屈折率のポリマ
ーは完全には混ざり合うことなく固化するので、それら
の局所的濃度に不均一（ゆらぎ）が生まれて固定され、
一様な散乱能が与えられる。また、混練された材料を押
し出し成形機のシリンダー内に注入し、通常のやり方で
押し出せば目的とする成形物を得ることが出来る。

【００９６】これらポリマーブレンドの組合せや混合割
合については、非常に幅広い選択が可能であり、屈折率
差、成形プロセスで生成される屈折率不均一構造の強さ
や性質（散乱照射パラメータＥ、相関距離ａ、誘電率ゆ
らぎ２乗平均τ等）を考慮して決定すれば良い。なお、
使用し得るポリマー材料の代表的なものは前記表１及び
表２に示されている。

【００９７】光散乱導光体を構成する材料の製造法の別
の１つは、ポリマー材料中に屈折率の異なる（０．００
１以上の屈折率差）粒子状材料を一様に混入分散させる
ものである。そして、粒子状材料の一様混入に利用可能
な方法の１つにサスペンション重合法と呼ばれる方法が
ある。即ち、粒子状材料をモノマー中に混入し、湯中に
懸濁させた状態で重合反応を行なわせると、粒子状材料
が一様に混入されたポリマー材料を得ることが出来る。
これを原材料に用いて成形を行なえば、所望の形状の光
散乱導光体が製造される。

【００９８】また、サスペンション重合を種々の粒子状
材料とモノマーの組合せ（粒子濃度、粒径、屈折率等の
組合せ）について実行し、複数種類の材料を用意してお
き、これを選択的にブレンドして成形を行なえば、多様
な特性の光散乱導光体を製造することが出来る。また、
粒子状材料を含まないポリマーをブレンドすれば、粒子
濃度を簡単に制御することが出来る。

【００９９】粒子状材料の一様混入に利用可能な方法の
他の１つは、ポリマー材料と粒子状材料を混練するもの
である。この場合も、種々の粒子状材料とポリマーの組
合せ（粒子濃度、粒径、屈折率等の組合せ）で混練・成
形（ペレット化）を行なっておき、これらを選択的にブ
レンドして光散乱導光体を成形製造することにより、多
様な特性の光散乱導光体を得ることが出来る。

【０１００】また、上記のポリマーブレンド法と粒子状
材料混入方法を組み合わせることも可能である。例え
ば、屈折率の異なるポリマーのブレンド・混練時に粒子
状材料を混入させることが考えられる。

【０１０１】以下、製造法の幾つかの例を挙げておく。＜製造例１＞メタクリル樹脂のペレット（旭化成製、デ
ルベット８０Ｎ）に粒径０．８μｍのシリコン系樹脂粉
体（東芝シリコン製、トスパール１０８）を０．３ｗｔ
％添加し、ミキサーで混合分散させた後、押し出し機で
ストランド状に押し出し、ペレタイザーでペレット化す
ることにより、シリコン系樹脂粉体が均一に分散された
ペレットを調製した。

【０１０２】このペレットを射出成形機を用い、シリン
ダー温度２３０゜Ｃ〜２６０゜Ｃ、型温度５０゜Ｃの条
件で成形して、縦５６ｍｍ、横７５ｍｍ、厚さ４．５ｍ
ｍの板状光散乱導光体を得た。

【０１０３】製造された光散乱導光体の相関距離はａ＝
０．５３μｍであり、有効散乱照射パラメータの前記
（１１）式による見積計算値はＥ＝１２．６[cm^-1]であ
った。

【０１０４】＜製造例２＞ＭＭＡに粒径０．８μｍのシ
リコーン系樹脂粉体（東芝シリコン製、トスパール１０
８）を０．３ｗｔ％添加し、公知のサスペンション重合
法により、該粉体が均一に分散した球状粒子を得た。こ
れを製造例１と同様にペレタイザーでペレット化するこ
とにより、シリコーン系樹脂粉体が均一に分散されたペ
レットを調製した。

【０１０５】以下、製造例１と同じ条件で同型の板状光
散乱導光体を得た。この光散乱導光体は、製造例１で作
製された光散乱導光体と外観上全く区別がつかないもの
であった。そして、相関距離はａ＝０．５３μｍであ
り、有効散乱照射パラメータの前記（１１）式による見
積値はＥ＝１２．６[cm^-1]であった。

【０１０６】＜製造例３＞ポリメチルメタクリレート
（ＰＭＭＡ）にポリスチレン（ＰＳｔ）を０．５ｗｔ％
添加し、Ｖ型タンブラーを用いて１０分間、次いでヘン
シェルミキサーを用いて５分間混合した。これを径３０
ｍｍの２軸押し出し機［ナカタニ機械（株）製］を使っ
て、シリンダー温度２２０゜Ｃ〜２５０゜Ｃ、スクリュ
ー回転数７５ｒｐｍ、吐出量６ｋｇ／ｈｒの条件で融解
混合してペレットを作成した。

【０１０７】このペレットを射出成形機を用い、シリン
ダー温度２２０゜Ｃ〜２５０゜Ｃ、型温度６５゜Ｃ、射
出速度中速、射出圧力ショートショット圧プラス１０ｋ
ｇ／ｃｍ2 の条件で成形して、縦横３５ｍｍ、厚さ４．
５ｍｍの板状光散乱導光体を得た。

【０１０８】＜製造例４＞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％、０．０
８ｗｔ％、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。

【０１０９】＜製造例５＞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６８
ｍｍ、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。

【０１１０】＜製造例６＞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。

【０１１１】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６８
ｍｍ、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。

【０１１２】

【発明の効果】本願発明によれば、出射指向性の光散乱
導光体の光取出面の背面側に正反射性の反射手段を配置
することよって、不要な方向への光出射が抑制された指
向性に富んだ明るい面状光源を実現することが出来る。
特に、光散乱導光体の厚みに変化を付け、また、光取出
面に臨んで光出射方向修正手段を配することによって、
これら手段の機能が相乗的に強化され、従来では考えら
れなかった優れた特性を有する光散乱導光光源装置を提
供することが可能になった。

【０１１３】そして、このような特徴を備えた光散乱導
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
手段として配置すれば、所望の観察方向から見た時に格
段に明るい液晶表示像を得ることが出来る。例えば、携
帯用ビデオカメラのモニタ表示手段に本願発明の液晶表
示装置を組み込めば、省電力性を損なうことなく明るい
モニタ画面を表示させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】横軸に相関距離ａ、縦軸に誘電率ゆらぎ２乗平
均τをとって有効散乱照射パラメータＥを一定にする条
件を表わす曲線を、Ｅ＝５０［cm^-1］及びＥ＝１００
［cm^-1］の場合について描いたものである。

【図２】相関距離ａによって光散乱導光体の前方散乱性
の強さが変化することを説明するグラフである。

【図３】本願発明の光散乱導光光源装置の第１の実施例
を表わした模式図である。

【図４】光出射方向修正素子をそのプリズム面が内側に
向くように配置した場合の光の挙動を説明する図であ
る。

【図５】光出射方向修正素子をそのプリズム面が外に向
くように配置した場合の光の挙動を説明する図である。

【図６】図３の配置における反射体として、光拡散性を
有する白色シートを用いた場合の出射光の角度別光強度
の実測データを表わしたテーブルデータ及び扇形グラフ
である。

【図７】図７は、図３の配置における反射体として、銀
箔を用いた場合の出射光の角度別光強度の実測データを
表わしたテーブルデータ及び扇形グラフである。

【図８】本願発明の光散乱導光光源装置の第１の実施例
を表わした模式図である。

【図９】図８の配置で用いられている楔形状の光散乱導
光体及び反射体の断面図であり、光散乱導光体内におけ
る繰り返し反射の様子を代表光線について例示したもの
である。

【図１０】図８の配置における反射体として、光拡散性
を有する白色シートを用いた場合の出射光の角度別光強
度の実測データを表わしたテーブルデータ及び扇形グラ
フである。

【図１１】図８の配置における反射体として、光拡散性
を有する白色シートを用いた場合の出射光の角度別光強
度の実測データを表わしたテーブルデータ及び扇形グラ
フである。

【図１２】光散乱導光体及び光源（光供給手段）の形状
や配置について、可能な変形例を例示したものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの相対的に小さな光入射
面領域、前記入射光を起源とする出射光を取り出す相対
的に大きな光取出面領域、及び散乱能が一様に与えられ
た体積領域を有する指向出射性の光散乱導光体と、前記
光入射面領域に光を入射させる為の光供給手段と、前記
光取出面領域と相反する側に配置された正反射性の反射
手段とを備えたことを特徴とする光散乱導光光源装置。
【請求項２】前記光散乱導光体は、前記光入射面領域
側から見て、前記光取出面領域に垂直な方向に沿った前
記体積領域の厚みが、前記光入射面領域から遠ざかるに
従って減少する傾向を有していることを特徴とする請求
項１に記載された光散乱導光光源装置。
【請求項３】前記光散乱導光体の光取出表面領域に臨
み、散乱光出射方向特性を修正する散乱光出射方向修正
手段が前記光散乱導光素子と一体あるいは別体に設けら
れていることを特徴とする請求項１または請求項２に記
載された光散乱導光光源装置。
【請求項４】少なくとも１つの相対的に小さな光入射
面領域、前記入射光を起源とする出射光を取り出す相対
的に大きな光取出面領域、及び散乱能が一様に与えられ
た体積領域を有する指向出射性の光散乱導光体と、前記
光入射面領域に光を入射させる為の光供給手段と、前記
光取出面領域と相反する側に配置された正反射性の反射
手段とを備えた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ことを特
徴とする液晶表示装置。
【請求項５】前記光散乱導光体は、前記光入射面領域
側から見て、前記光取出面領域に垂直な方向に沿った前
記体積領域の厚みが、前記光入射面領域から遠ざかるに
従って減少する傾向を有していることを特徴とする請求
項４に記載された液晶表示装置。
【請求項６】前記光散乱導光体の光取出表面領域に臨
み、散乱光出射方向特性を修正する散乱光出射方向修正
手段が前記光散乱導光素子と一体あるいは別体に設けら
れていることを特徴とする請求項４または請求項５に記
載された液晶表示装置。