(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材中に前記母材と異なる屈折率を持つ複数種類の微粒子を分散させた拡散材料の拡散能を評価する拡散材料の評価方法であって、
前記拡散材料に入射する入射光の波長λに対し、前記母材中に分散された前記複数種類の微粒子の全てについてＭｉｅ理論により、前記母材の屈折率ｎm（λ）、ｉ番目の種類（ｉ＝２，…,ｎ）の微粒子の屈折率ｎpｉ（λ）、前記ｉ番目の微粒子の混合割合Ａｉ、前記ｉ番目の微粒子の粒度ｒｉ、前記複数種類の微粒子の粒度分布関数Ｆ（ｒｉ）、前記ｉ番目の微粒子と前記母材との相対屈折率ｍｉ、前記ｉ番目の微粒子の散乱断面積Ｓｉ（ｍｉ,λ）、前記拡散材料の厚さＬ、前記拡散材料内の前記微粒子の個数密度Ｎであるとき、下記式（１）によって、前記ｉ番目の微粒子と前記母材との相対屈折率ｍｉを求め、
こうして求められた相対屈折率ｍｉを用いて、下記式（２−１）および（２）によって、個々の微粒子の散乱断面積Ｓｉ（ｍｉ,λ）の総和として、前記拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を求め、
前記拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）から前記拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）を求め、
前記拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）を用いて、前記拡散材料への入射光と前記拡散材料からの出射光との色度の変化量Δｘ、Δｙを求め、
こうして得られた前記入射光と前記出射光の色度の変化量Δｘ、Δｙを用いて前記拡散材料の拡散能を評価することを特徴とする拡散材料の評価方法。
0005011102.tif 000022
【請求項２】
前記微粒子の粒度分布関数Ｆ（ｒ）は、下記式（８）で表される請求項１に記載の拡散材料の評価方法。
0005011102.tif 000023
【請求項３】
母材中に前記母材と異なる屈折率を持つ複数種類の微粒子を分散させた拡散材料の拡散能を評価する拡散材料の評価方法であって、
前記拡散材料に入射する入射光の波長λに対し、前記母材中に分散された前記複数種類の微粒子の全てについてＭｉｅ理論により、前記母材の屈折率ｎm（λ）、ｉ番目の種類（ｉ＝２，…,ｎ）の微粒子の屈折率ｎpｉ（λ）、前記ｉ番目の微粒子の混合割合Ａｉ、前記微粒子の粒度δ、前記ｉ番目の微粒子の粒度分布関数ｆｉ（δ）、前記ｉ番目の微粒子と前記母材との相対屈折率をｍｉ、前記ｉ番目の微粒子の散乱断面積Ｓｉ（δ,ｍｉ,λ）、前記拡散材料の厚さＬ、前記拡散材料内の前記微粒子の個数密度Ｎであるとき、下記式（１）によって、前記ｉ番目の微粒子と前記母材との相対屈折率ｍｉを求め、
こうして求められた相対屈折率ｍｉを用いて、下記式（２−２）および（２）によって、個々の微粒子の散乱断面積Ｓｉ（δ,ｍｉ,λ）の総和として、前記拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を求め、
前記拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）から前記拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）を求め、
前記拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）を用いて、前記拡散材料への入射光と前記拡散材料からの出射光との色度の変化量Δｘ、Δｙを求め、
こうして得られた前記入射光と前記出射光の色度の変化量Δｘ、Δｙを用いて前記拡散材料の拡散能を評価することを特徴とする拡散材料の評価方法。
0005011102.tif 000024
【請求項４】
前記微粒子の粒度分布は、正規分布をなすものであり、
前記粒度分布関数ｆｉ（δ）は、下記式（８−１）で表される請求項３に記載の拡散材料の評価方法。
0005011102.tif 000025
ここで、μｉは前記ｉ番目の種類の微粒子の平均粒径、σｉは、その標準偏差である。
【請求項５】
前記拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を用いて、下記式（３）によって前記拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）を求め、
こうして求められた光の強度の減衰率Ｃ（λ）を用いて、前記拡散材料への入射光の強度Ｐ（λ）から下記式（４）によって前記拡散材料からの出射光の強度Ｐ’（λ）を求め、
こうして求められた前記出射光の強度Ｐ’（λ）および前記入射光の強度Ｐ（λ）を用いて、下記式（５）および（６）によって前記入射光の色度ｘ、ｙ、および前記出射光の色度ｘ’、ｙ’を求め、
こうして得られた前記入射光の色度ｘ、ｙ、および前記出射光の色度ｘ’、ｙ’を用いて、下記式（７）によって前記入射光と前記出射光との色度の変化量Δｘ、Δｙを求める請求項１〜４のいずれかに記載の拡散材料の評価方法。
0005011102.tif 000026
0005011102.tif 000027
0005011102.tif 000028
0005011102.tif 000029
0005011102.tif 000030
【請求項６】
前記入射光と前記出射光の色度の変化量ΔｘおよびΔｙが、下記式（９）を満足するか否かによって、前記拡散材料の拡散能を評価する請求項１〜５のいずれかに記載の拡散材料の評価方法。
−０．０３≦Δｘ≦０．０３
−０．０３≦Δｙ≦０．０３                      …（９）
【請求項７】
母材中に前記母材と異なる屈折率を持つ複数種類の微粒子を分散させた拡散材料において、所望の拡散能を得るために前記複数種類の微粒子を配合する配合方法であって、
前記拡散材料に入射する入射光と前記拡散材料から出射する出射光との色度の変化量Δｘ、Δｙが、下記式（９）を満足するように、前記ΔｘおよびΔｙから、下記式（７）を用いて前記入射光の色度ｘ、ｙ、および前記出射光の色度ｘ’、ｙ’を求め、
こうして得られた前記入射光の色度ｘ、ｙ、および前記出射光の色度ｘ’、ｙ’から、下記式（５）および（６）を用いて前記出射光の強度Ｐ’（λ）および前記入射光の強度Ｐ（λ）を求め、
こうして得られた前記出射光の強度Ｐ’（λ）および前記入射光の強度Ｐ（λ）から、下記式（４）を用いて、前記拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）を求め、
こうして得られた前記拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）の条件を満たすように、下記式（３）を用いて、前記拡散材料への入射光の波長λに対し、前記拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を求め、
こうして求められた前記拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）が、前記母材中に分散される前記複数種類の微粒子の全てについてＭｉｅ理論により求められる個々の微粒子の散乱断面積Ｓ（λ）の総和として求められるように、前記拡散材料に入射する光の主要３波長をＢ（青光）、Ｇ（緑光）およびＲ（赤光）とするとき、下記式（１０）で示される、青光における前記総散乱断面積と赤光における前記総散乱断面積との比Ｓｔｏｔａｌ（Ｂ）／Ｓｔｏｔａｌ（Ｒ）の範囲を求めて、前記複数種類の微粒子の配合量を求め、
こうして求められた配合量に従って、前記複数種類の微粒子を配合することを特徴とする拡散材料における微粒子の配合方法。
−０．０３≦Δｘ≦０．０３
−０．０３≦Δｙ≦０．０３                      …（９）
0005011102.tif 000031
0005011102.tif 000032
0005011102.tif 000033
0005011102.tif 000034
0005011102.tif 000035
Ｋmin≦Ｓｔｏｔａｌ（Ｂ）／Ｓｔｏｔａｌ（Ｒ）≦Ｋmax      ・・・(10)
【請求項８】
前記母材の屈折率ｎm（λ）、ｉ番目の種類（ｉ＝２，…,ｎ）の微粒子の屈折率ｎpｉ（λ）、前記ｉ番目の微粒子の粒度ｒｉ、前記ｉ番目の微粒子と前記母材との相対屈折率ｍｉ、前記ｉ番目の微粒子の散乱断面積Ｓｉ（ｍｉ,λ）、前記拡散材料の厚さＬ、前記拡散材料内の前記微粒子の個数密度Ｎであり、
前記複数種類の微粒子の粒度分布関数Ｆ（ｒｉ）が、下記式（８）で表されるとき、下記式（１）によって、前記ｉ番目の微粒子と前記母材との相対屈折率ｍｉを求め、
こうして求められた相対屈折率ｍｉおよび前記拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（Ｂ）ならびにＳｔｏｔａｌ（Ｒ）の範囲を用いて、下記式（２−１）および（２）によって前記ｉ番目の微粒子の混合割合Ａｉを求める請求項７に記載の拡散材料における微粒子の配合方法。
0005011102.tif 000036
【請求項９】
前記母材の屈折率ｎm（λ）、ｉ番目の種類（ｉ＝２，…,ｎ）の微粒子の屈折率ｎpｉ（λ）、前記微粒子の粒度δ、前記ｉ番目の微粒子と前記母材との相対屈折率をｍｉ、前記ｉ番目の微粒子の散乱断面積Ｓｉ（δ,ｍｉ,λ）、前記拡散材料の厚さＬ、前記拡散材料内の前記微粒子の個数密度Ｎであり、
前記ｉ番目の微粒子の粒度分布関数ｆｉ（δ）が、正規分布をなし、下記式（８−１）で表されるとき、下記式（１）によって、前記ｉ番目の微粒子と前記母材との相対屈折率ｍｉを求め、
こうして求められた相対屈折率ｍｉおよび前記拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（Ｂ）ならびにＳｔｏｔａｌ（Ｒ）の範囲を用いて、下記式（２−２）および（２）によって前記ｉ番目の微粒子の混合割合Ａｉを求める請求項７に記載の拡散材料における微粒子の配合方法。
0005011102.tif 000037
ここで、μｉは前記ｉ番目の種類の微粒子の平均粒径、σｉは、その標準偏差である。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれかに記載の拡散材料における微粒子の配合方法によって配合された前記複数種類の微粒子を前記母材に溶融混合分散することを特徴とする拡散材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に母材と屈折率の異なる材料を導入した拡散材料の技術分野に係り、詳しくは、液晶表示装置の照明装置（バックライトユニット）等に用いられる拡散シートや拡散板などの拡散材料、プロジェクタの映像信号の結像用部材（スクリーン）や、各種の照明装置等に用いられる拡散材料およびその評価方法、設計方法、すなわち微粒子の配合方法および製造方法の技術分野に関する。より具体的には、本発明は、入射した光を拡散する拡散材料の光拡散能を評価する拡散材料の評価方法、この評価方法によって評価された波長むらのない照明光を出射する拡散材料、このような拡散材料を設計し、製造するために母材に屈折率の異なる微粒子を配合する拡散材料における微粒子の配合方法および拡散材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光を拡散させる用途の材料はさまざまな分野で使われている。例えば、室内照明においては、直接、蛍光灯を照らすのではなく、拡散板を透過させることで出射する光量を均一化している。また、大型液晶ＴＶのバックライトユニットとして用いられる直下型のバックライトユニットも、蛍光管の上に拡散板を配置して輝度むらを緩和し、均一な面光源に変換している。【０００３】
これらの拡散板に代表される光拡散材料は、母材に対して屈折率の異なる微粒子などの材料を添加し、光散乱現象を誘発することによって拡散効果を得ている。
しかしながら、青空に代表されるように光散乱現象には波長依存性があるため、光散乱材料においては、白色光源の波長依存性に変化が生じ、色むらとして観察されてしまうという問題点がある。【０００４】
この問題点に対して、色合いの均一性を高める拡散材料が、特開平１１−１５３９６３号公報（引用文献１）に提案されている。この引用文献１に開示されている拡散材料は、所定の屈折率を持つ媒体（母材、マトリックス）中に、母材と屈折率の異なる球形の微粒子などの散乱子を分散させることにより、内部に散乱能が与えられた光散乱導光体であり、この光散乱導光体の側端面部から、長波長領域と短波長領域を含む可視光を供給する光供給手段を備え、入射した光を光散乱導光体の少なくとも側部に形成された出射面から出射させる光源装置に用いられるものである。また、引用文献１には、この光散乱導光体に与えられた散乱能は、Ｍｉｅ散乱の理論より求まる散乱効率Ｑ（λ）（λ：波長）を用いることにより評価できることが開示されている。すなわち、引用文献１の光散乱導光体に与えられる散乱能は、長波長領域（赤色で代表される長波長可視領域）における散乱効率Ｑ（Ｒ）と短波長領域（青色で代表される短波長可視領域）における散乱効率Ｑ（Ｂ）との関係が、入射側端面部の近傍位置とそこから離隔した位置とにおける出射面からの出射光が、ほぼ等しい色温度となるようにバランス調整されているとされている。【０００５】
また、引用文献１には、さらに、短波長領域および長波長領域における散乱効率Ｑ（Ｂ）およびＱ（Ｒ）の比によって表される、散乱効率Ｑ（λ）のバランス調整のための調整比ｋが、以下の範囲を満たすよう調整されているのが好ましいことが開示されている。
ｋ＝Ｑ（Ｂ）／Ｑ（Ｒ）
０．７５≦ｋ≦１．２５ 
ここで、Ｂ＝４３５（ｎｍ）（青色）、Ｒ＝６１５（ｎｍ）（赤色）
また、光散乱導光体の形状は、板形状，楔形状（側端面部から隔離するに従って薄くなる傾向を有する）、または棒（ロッド）形状であるのが好ましいことが開示されている。【０００６】
その結果、引用文献１では、光散乱導光体を用いる光源装置に発生する色むらの問題が解決され、光供給端からの遠近による出射光の色合いの不均一性が軽減され、液晶ディスプレイ等の各種ディスプレイのバックライティング、あるいは他の各種の照明装置などにおける色合いの均一性の改善が容易になるとされている。
【特許文献１】特開平１１−１５３９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、引用文献１において適用されているＭｉｅ散乱の理論により求まる散乱効率Ｑ（λ）は、散乱子となる微粒子が、単一の粒径を持つ真球微粒子において一意的に決定されるパラメータであり、単一粒子径と仮定した時に理論的に求められる理論値である。また、引用文献１おいても、その実施例に表記されている散乱子を真球微粒子であると仮定して、散乱効率を算出している。
しかしながら、現実には、一般に、粒度分布を有しない粒子は存在しない。また、散乱子としてマトリックスに分散させるために用いられる微粒子の粒度を揃えようとしても、単一な粒径の微粒子を製造するのは非常に困難であり、必ず、粒度分布が存在する。【０００８】
このため、引用文献１では、散乱子を単一な微粒径としているが、実際に散乱子として用いる微粒子は粒度分布を有するため、散乱効率Ｑ（λ）を算出することができないという問題がある。すなわち、散乱子として粒度分布を有する現実の微粒子を用いる現実の光散乱導光体においては、引用文献１において定義されている散乱効率を正確に求めることができず、引用文献１に開示の散乱効率では、現実の光散乱導光体の散乱能を正確に評価することができないという問題がある。ましてや、散乱子として複数粒径の微粒子を用いる場合には、引用文献１に開示の散乱効率では、光散乱導光体の散乱能を正確に評価することができないという問題がある。
また、引用文献１には、色むらの指標として使用されている色温度の許容範囲についての開示がないため、その許容範囲と、短波長領域における拡散効率と長波長領域における拡散効率の比である調整比ｋの範囲との相互関係がわからないという問題がある。このため、この調整比ｋを引用文献１の範囲となるように散乱子を調節しても、色合いが不均一になり、人間の視覚において色むらを感じることがあるという問題もある。【０００９】
なお、引用文献１に記載の光源装置は、基本的に、サイドライト型バックライトを想定しており、直下型（拡散板用途）やブリッジ型バックライトなどにおいて、位置における波長むらよりも問題となる出射光の角度分布を解消できないという問題もある。
また、上述したように、引用文献１において、短波長領域および長波長領域における散乱効率Ｑ（Ｂ）とＱ（Ｒ）との調整比ｋを調節することは、散乱効率Ｑ（λ）が波長依存性をもたないひとつの粒径を選択することを意味している。しかしながら，市販されている微粒子は、粒度分布を有すること、また、母材と微粒子の屈折率差が大きくなると散乱の波長依存性が粒径によって顕著になることから，粒径選択を適切に行うのは難しいという問題もある。【００１０】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、拡散材料の散乱能を正確に評価することができ、さらに、粒径分布を有する微粒子を添加した場合においても、また、波長依存性の大きな微粒子を用いる場合においても、拡散材料への入射光に対する出射光の色度変化量の範囲が一定範囲内にあるか否かを正確に評価して、拡散材料の散乱能を正確に評価することができる拡散材料の評価方法、この評価方法によって評価され、波長むらのない白色光からなる照明光を射出することのできる拡散材料、および拡散材料への入射光に対する出射光の色度変化量が所定範囲内となるように母材への微粒子の配合量が設計され、波長むらのない照明光を射出することのできる拡散材料を得ることができる拡散材料への微粒子の配合方法および拡散材料の製造方法を提供することにある。【００１１】
また、本発明の他の目的は、上記目的に加え、波長依存性の大きな微粒子を用いる場合においても，これにより生じる射出光の色むらを低減することができ、また、波長むらのない白色光を射出すると同時に，高い光利用効率を実現することができ、従って，ＬＥＤなどの波長の異なる複数の光源を効率よく混色して、白色光とすることができ、さらに、光源に波長依存性を有する場合においても，これによる射出光の色合いを低減することを可能にすることのできる拡散材料、その評価方法、拡散材料における微粒子の配合方法および拡散材料の製造方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意研究を重ねた結果、粒度分布を有する場合や複数粒径が分散している場合には、調整パラメータとして系内全体における散乱断面積（単位時間あたりに散乱される全エネルギー）を用いて評価するべきであり、また、人の眼において波長むらがないと許容される範囲を色差範囲として明確に記載すると共に、これと散乱断面積の調整比との相互関係を明確に記載するべきであることを知見し、さらに、サイドライト（タンデム）型バックライトのみならず、直下型バックライト（拡散板用途）、ブリッジ型バックライトなどへの適用を考慮した場合に、直下型やブリッジ型バックライトにおいては、位置における波長むらよりも出射光の角度分布が問題となっていることを知見し、本発明に到ったものである。
【００１３】
すなわち、本発明の第１の態様は、母材中に前記母材と異なる屈折率を持つ複数種類の微粒子を分散させた拡散材料の拡散能を評価する拡散材料の評価方法であって、前記拡散材料に入射する入射光の波長λに対し、前記母材中に分散された前記複数種類の微粒子の全てについてＭｉｅ理論により、前記母材の屈折率ｎm（λ）、ｉ番目の種類（ｉ＝２，…,ｎ）の微粒子の屈折率ｎpｉ（λ）、前記ｉ番目の微粒子の混合割合Ａｉ、前記ｉ番目の微粒子の粒度ｒｉ、前記複数種類の微粒子の粒度分布関数Ｆ（ｒｉ）、前記ｉ番目の微粒子と前記母材との相対屈折率ｍｉ、前記ｉ番目の微粒子の散乱断面積Ｓｉ（ｍｉ,λ）、前記拡散材料の厚さＬ、前記拡散材料内の前記微粒子の個数密度Ｎであるとき、下記式（１）によって、前記ｉ番目の微粒子と前記母材との相対屈折率ｍｉを求め、
こうして求められた相対屈折率ｍｉを用いて、下記式（２−１）および（２）によって、個々の微粒子の散乱断面積Ｓｉ（ｍｉ,λ）の総和として、前記拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を求め、前記拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）から前記拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）を求め、前記拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）を用いて、前記拡散材料への入射光と前記拡散材料からの出射光との色度の変化量Δｘ、Δｙを求め、こうして得られた前記入射光と前記出射光の色度の変化量Δｘ、Δｙを用いて前記拡散材料の拡散能を評価することを特徴とする拡散材料の評価方法を提供するものである。
【００１５】
0005011102.tif 000002
【００１６】
また、前記微粒子の粒度分布関数Ｆ（ｒ）は、下記式（８）で表されるのが好ましい。
0005011102.tif 000003
【００１７】
また、本発明は、母材中に前記母材と異なる屈折率を持つ複数種類の微粒子を分散させた拡散材料の拡散能を評価する拡散材料の評価方法であって、前記拡散材料に入射する入射光の波長λに対し、前記母材中に分散された前記複数種類の微粒子の全てについてＭｉｅ理論により、前記母材の屈折率ｎm（λ）、ｉ番目の種類（ｉ＝２，…,ｎ）の微粒子の屈折率ｎpｉ（λ）、前記ｉ番目の微粒子の混合割合Ａｉ、前記微粒子の粒度δ、前記ｉ番目の微粒子の粒度分布関数ｆｉ（δ）、前記ｉ番目の微粒子と前記母材との相対屈折率をｍｉ、前記ｉ番目の微粒子の散乱断面積Ｓｉ（δ,ｍｉ,λ）、前記拡散材料の厚さＬ、前記拡散材料内の前記微粒子の個数密度Ｎであるとき、下記式（１）によって、前記ｉ番目の微粒子と前記母材との相対屈折率ｍｉを求め、こうして求められた相対屈折率ｍｉを用いて、下記式（２−２）および（２）によって、個々の微粒子の散乱断面積Ｓｉ（δ,ｍｉ,λ）の総和として、前記拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を求め、前記拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）から前記拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）を求め、前記拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）を用いて、前記拡散材料への入射光と前記拡散材料からの出射光との色度の変化量Δｘ、Δｙを求め、こうして得られた前記入射光と前記出射光の色度の変化量Δｘ、Δｙを用いて前記拡散材料の拡散能を評価することを特徴とする拡散材料の評価方法を提供する。
【００１８】
0005011102.tif 000004
【００１９】
また、前記微粒子の粒度分布は、正規分布をなすものであり、
前記粒度分布関数ｆｉ（δ）は、下記式（８−１）で表されるのが好ましい。
0005011102.tif 000005
ここで、μｉは前記ｉ番目の種類の微粒子の平均粒径、σｉは、その標準偏差である。【００２０】
また、前記拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を用いて、下記式（３）によって前記拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）を求め、
こうして求められた光の強度の減衰率Ｃ（λ）を用いて、前記拡散材料への入射光の強度Ｐ（λ）から下記式（４）によって前記拡散材料からの出射光の強度Ｐ’（λ）を求め、
こうして求められた前記出射光の強度Ｐ’（λ）および前記入射光の強度Ｐ（λ）を用いて、下記式（５）および（６）によって前記入射光の色度ｘ、ｙ、および前記出射光の色度ｘ’、ｙ’を求め、
こうして得られた前記入射光の色度ｘ、ｙ、および前記出射光の色度ｘ’、ｙ’を用いて、下記式（７）によって前記入射光と前記出射光との色度の変化量Δｘ、Δｙを求めるのが好ましい。
【００２１】
0005011102.tif 000006
【００２２】
前記入射光と前記出射光の色度の変化量ΔｘおよびΔｙが、下記式（９）を満足するか否かによって、前記拡散材料の拡散能を評価するのが好ましい。
−０．０３≦Δｘ≦０．０３
−０．０３≦Δｙ≦０．０３                      ・・・(9)【００２４】
また、本発明の第３の態様は、母材中に前記母材と異なる屈折率を持つ複数種類の微粒子を分散させた拡散材料において、所望の拡散能を得るために前記複数種類の微粒子を配合する配合方法であって、前記拡散材料に入射する入射光と前記拡散材料から出射する出射光との色度の変化量Δｘ、Δｙが、下記式（９）を満足するように、前記ΔｘおよびΔｙから、下記式（７）を用いて前記入射光の色度ｘ、ｙ、および前記出射光の色度ｘ’、ｙ’を求め、こうして得られた前記入射光の色度ｘ、ｙ、および前記出射光の色度ｘ’、ｙ’から、下記式（５）および（６）を用いて前記出射光の強度Ｐ’（λ）および前記入射光の強度Ｐ（λ）を求め、こうして得られた前記出射光の強度Ｐ’（λ）および前記入射光の強度Ｐ（λ）から、下記式（４）を用いて、前記拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）を求め、こうして得られた前記拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）の条件を満たすように、下記式（３）を用いて、前記拡散材料への入射光の波長λに対し、前記拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を求め、こうして求められた前記拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）が、前記母材中に分散される前記複数種類の微粒子の全てについてＭｉｅ理論により求められる個々の微粒子の散乱断面積Ｓ（λ）の総和として求められるように、前記拡散材料に入射する光の主要３波長をＢ（青光）、Ｇ（緑光）およびＲ（赤光）とするとき、下記式（１０）で示される、青光における前記総散乱断面積と赤光における前記総散乱断面積との比Ｓｔｏｔａｌ（Ｂ）／Ｓｔｏｔａｌ（Ｒ）の範囲を求めて、前記複数種類の微粒子の配合量を求め、こうして求められた配合量に従って、前記複数種類の微粒子を配合することを特徴とする拡散材料における微粒子の配合方法を提供する。
−０．０３≦Δｘ≦０．０３
−０．０３≦Δｙ≦０．０３                      …（９）
【００２６】
0005011102.tif 000007
Ｋmin≦Ｓｔｏｔａｌ（Ｂ）／Ｓｔｏｔａｌ（Ｒ）≦Ｋmax      ・・・(10)【００２７】
また、前記母材の屈折率ｎm（λ）、ｉ番目の種類（ｉ＝２，…,ｎ）の微粒子の屈折率ｎpｉ（λ）、前記ｉ番目の微粒子の粒度ｒｉ、前記ｉ番目の微粒子と前記母材との相対屈折率ｍｉ、前記ｉ番目の微粒子の散乱断面積Ｓｉ（ｍｉ,λ）、前記拡散材料の厚さＬ、前記拡散材料内の前記微粒子の個数密度Ｎ、例えばＮ[個／ｍ3]であり、
前記複数種類の微粒子の粒度分布関数Ｆ（ｒｉ）が、下記式（８）で表されるとき、下記式（１）によって、前記ｉ番目の微粒子と前記母材との相対屈折率ｍｉを求め、
こうして求められた相対屈折率ｍｉおよび前記拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（Ｂ）ならびにＳｔｏｔａｌ（Ｒ）の範囲を用いて、下記式（２−１）および（２）によって前記ｉ番目の微粒子の混合割合Ａｉを求めるのが好ましい。【００２８】
0005011102.tif 000008
0005011102.tif 000009
【００２９】
また、前記母材の屈折率ｎm（λ）、ｉ番目の種類（ｉ＝２，…,ｎ）の微粒子の屈折率ｎpｉ（λ）、前記微粒子の粒度δ、前記ｉ番目の微粒子と前記母材との相対屈折率をｍｉ、前記ｉ番目の微粒子の散乱断面積Ｓｉ（δ,ｍｉ,λ）、前記拡散材料の厚さＬ、前記拡散材料内の前記微粒子の個数密度Ｎ、例えばＮ[個／ｍ3]であり、
前記ｉ番目の微粒子の粒度分布関数ｆｉ（δ）が、正規分布をなし、下記式（８−１）で表されるとき、下記式（１）によって、前記ｉ番目の微粒子と前記母材との相対屈折率ｍｉを求め、
こうして求められた相対屈折率ｍｉおよび前記拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（Ｂ）ならびにＳｔｏｔａｌ（Ｒ）の範囲を用いて、下記式（２−２）および（２）によって前記ｉ番目の微粒子の混合割合Ａｉを求めるのが好ましい。【００３０】
0005011102.tif 000010
ここで、μｉは前記ｉ番目の種類の微粒子の平均粒径、σｉは、その標準偏差である。【００３１】
また、本発明の第４の態様は、上記第３の態様の拡散材料における微粒子の配合方法によって配合された前記複数種類の微粒子を前記母材に溶融混合分散することを特徴とする拡散材料の製造方法を提供するものである。【００３２】
なお、本発明において、拡散材料の母材中に母材と異なる屈折率を持つ複数種類の微粒子を分散させることとは、拡散材料の母材中に単一粒子径の微粒子を分散させる場合以外であれば、どのような場合も含み、例えば、同一材質、同一の屈折率を持ち、粒度や粒度分布のみが異なる微粒子、あるいは、単に、粒度分布を持つ微粒子を母材中に分散させる場合であっても良いし、もちろん、材質および屈折率の一方または両方が異なっている微粒子を分散させても良い。さらには、母材中に分散させる微粒子の材質および屈折率の一方または両方が異なっている場合には、微粒子としては、単一粒子径の微粒子であっても良いし、粒度分布を持つ微粒子であっても良い。【００３３】
なお、本発明において用いる複数種類の微粒子が、所定の粒度分布を持つことで複数種類とみなされる微粒子の場合には、上記各態様において、分布する個々の粒度を１種とみなせば良いが、本発明においては、上述の所定の粒度分布を持つ１つの種の微粒子とみなして、上記各態様において、ｉ＝ｎ＝１（１種類）として、上記各式を演算して、拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を求めても良いし、以下のようにして求めることもできる。
この場合には、微粒子の屈折率ｎp（λ）、微粒子の粒径δにおける微粒子の粒度分布関数ｆ（δ）、微粒子と前記母材との相対屈折率をｍとするときにＭｉｅ理論により求められる微粒子の散乱断面積Ｓ（δ,ｍ,λ）とするとき、下記式（１−１）および（２−３）によって、拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を求めても良い。なお、この場合に、微粒子の粒度分布が、正規分布をなす場合には、粒度分布関数ｆ（ｒ）として、下記式（８−２）で表される分布関数を用いれば良いが、微粒子の粒度分布が、離散的である、例えば、二項分布をなす場合には、下記粒度分布関数ｆ（ｒ）の代わりに、上記式（８）で表される分布関数Ｆ（ｒ）を用いれば良い。【００３４】
0005011102.tif 000011
ここで、μは平均粒径、σは標準偏差である。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の第１〜第４の態様によれば、人間の眼における色度変化量の許容範囲を考慮した拡散条件を選択することができる。
また、本発明によれば、拡散用途に用いる粒子の有する粒径分布を考慮した上で、波長むらの無い白色光などの照明光を出射する条件（粒径、濃度）を決定することができる。
さらに、本発明によれば、波長依存性の大きな粒子を用いる場合においても、波長むらが人間の眼に視認されないように複数種の粒子を選択、分散させることで波長むらのない白色光などの照明光を得ることができる。
また、本発明によれば、ＲＧＢの波長の異なる複数の光源、例えば、ＬＥＤなどを使用して白色光とする場合でも、上記と同様に、少なくとも１つの粒子を選択し、色度変化量を調整することで出射光の波長むらが人間に視認されないような白色光などの照明光を得ることができる。【００３６】
さらに、本発明によれば、拡散材料に混入する微粒子が粒度分布を有する場合でも、総散乱断面積を上記の所定の範囲となるようにすることで、色度変化量を好適に調整することができる。
また、本発明によれば、拡散材料への入射光に対する出射光の色度変化量の範囲を一定範囲にする拡散材料を設計方法、および、その設計方法により製造された拡散材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の拡散材料において発生する出射光の波長依存性と人間の目に感知される色合いについて模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の拡散材料の評価方法および拡散材料への微粒子の配合方法のアルゴリズムの一実施例を示すフローチャートの一例である。
【図３】本発明の実施例における母材および微粒子の屈折率波長依存性（ｎ（λ））を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例で用いられる光源の分光特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例における分散微粒子の粒径ｒと色度変化量（Δｘ，Δｙ）との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例における分散微粒子の粒径ｒと総散乱断面積の比Ｓtotal（Ｂ）／Ｓtotal（Ｒ）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明に係る拡散材料、拡散材料の評価方法、拡散材料における微粒子の配合方法および拡散材料の製造方法を、添付の図面に示す好適実施例に基づいて、以下に詳細に説明する。【００３９】
まず、本発明の拡散材料の評価方法および拡散材料における微粒子の配合方法で用いられる基本的な新規な技術の概要について説明する。
図１は、本発明の拡散材料において発生する出射光の波長依存性と人間の目に感知される色合いについて模式的に示す説明図である。
すなわち、拡散材料に光が入射する際に、人間は、図１のような過程で出射光の「色合い」を感じる。【００４０】
１）図１において、光源から射出された光は、分光分布Ｐ（λ）をもって拡散材料に入射する。すなわち、拡散材料への入力は、分光分布Ｐ（λ）である。
２）拡散材料に入射された光は、内部において各波長における総散乱断面積Ｓtotal（λ）に依存して散乱されながら進行し、分光分布Ｐ’（λ）をもって射出する。従って、拡散材料への出力は、分光分布Ｐ’（λ）である。
３）人間の眼に入射された光は、等色関数の、人間の赤応答感度ｘバー（λ）、緑応答感度ｙバー（λ）および青応答感度ｚバー（λ）によって下記式（５）のように色情報量Ｘ，Ｙ，Ｚ（三刺激値）に変換される。
４）三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚは、下記式（６）によって色度ｘ，ｙに変換される。ここで、（ｘ，ｙ）は、色度図としてプロットされる。
0005011102.tif 000012
ところで、本発明においては、入射光分光分布Ｐ（λ）と出射光分光分布Ｐ’（λ）との形状をほとんど変化のない状態にせしめることを目的としており、各波長における総散乱断面積Ｓtotal（λ）を制御する手法に基づいている。【００４１】
１）従って、本発明の対象とする拡散材料は、入射した可視光を内部において拡散させて、出射させる材料であり、入射光の波長依存性を変化させずに出射光として外部に射出させる材料である。
２）このため、本発明は、下記式（９）に示すように、入射光（光源からの）と出射光の色度の変化量Δｘ、Δｙが人間が色むらとして認識しない所定範囲内、好ましくは、０．０３以下となるように、拡散材料内部の拡散機能を調整するものである。なお、色度の変化量Δｘ、Δｙは、下記式（７）によって求められる。
−０．０３≦Δｘ≦０．０３
−０．０３≦Δｙ≦０．０３                      ・・・(9)
ところで、色度の変化量Δｘ、Δｙが人間の視覚において、色の変化、色むらとして認識されるものであるが、本発明では色度変化量Δｘ、Δｙを所定範囲内、好ましくは、上記式（９）を満足するようにすることで、入射光に対して波長むら、色差のない出射光とすることができる。【００４２】
0005011102.tif 000013
ここで、ｘ、ｙは、入射光（光源）の色度、ｘ’、ｙ’は、出射光の色度である。【００４３】
３）上記式（９）を満たすように、下記式（４）の比例定数Ｃ（λ）を調整する。ここで、比例定数Ｃ（λ）は、拡散材料における光の強度の減衰率である。但し、入射光および出射光の色度を求める際に必要となる三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚは、上記式（５）および（６）で表される。【００４４】
0005011102.tif 000014
【００４５】
４）上記式（４）において求められた光の減衰率Ｃ（λ）の条件を満たすように、下記式（３）に従って、拡散材料の系内の総散乱断面積Ｓtotal（λ）を調整する。
0005011102.tif 000015
ここで、光の減衰率Ｃ（λ）は、拡散材料に混入させた微粒子の総散乱断面積Ｓtotal（λ）、拡散材料に垂直入射した光が拡散材料内部を伝播する距離Ｌにより決定される。
ところで、上述したように、本発明においては、入射光の波長依存性を変化させずに出射光として外部に射出させようとするので、入射光分光分布Ｐ（λ）と、出射光分光分布Ｐ’（λ）との形状をほとんど変化のない状態にせしめるものであり、各波長における総散乱断面積Ｓtotal（λ）を制御するものであるので、理想的には、下記式（１１）が成り立つ。ここで，Ｂ，Ｇ，Ｒが、入射する可視光に含まれる主要な３波長であり、それぞれ青色，緑色，赤色に対応している。なお、光源から出射される光の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の各代表波長をＲ＝６１５［ｎｍ］、Ｇ＝５４５［ｎｍ］、Ｂ＝４３５［ｎｍ］としても良い。
Ｃ（Ｂ）／Ｃ（Ｇ）≒Ｃ（Ｒ）／Ｃ（Ｇ）
Ｓｔｏｔａｌ（Ｂ）／Ｓｔｏｔａｌ（Ｇ）≒
Ｓｔｏｔａｌ（Ｒ）／Ｓｔｏｔａｌ（Ｇ）
Ｓｔｏｔａｌ（Ｂ）／Ｓｔｏｔａｌ（Ｒ）≒１                    …（１１）
【００４６】
しかしながら、本発明は、上記式（９）で示すように、入射光と出射光の色度の変化量Δｘ、Δｙが０．０３以下となるように、拡散材料の内部の拡散機能を調整するものであるので、一般に、Ｂ（青光）とＲ（赤光）との拡散材料内部の総散乱断面積の比Ｓｔｏｔａｌ（Ｂ）／Ｓｔｏｔａｌ（Ｒ）は、下記式（１０）で与えられる許容範囲を持つ。
Ｋmin≦Ｓｔｏｔａｌ（Ｂ）／Ｓｔｏｔａｌ（Ｒ）≦Ｋmax      ・・・(10)
ここで、ＫminおよびＫmaxは、波長むらや色むらのない白色光からなる照明光を射出することのできる拡散材料内部の総散乱断面積比の最小値および最大値を示す。【００４７】
ところで、波長λの光における拡散材料内に分散された全ての散乱子である微粒子の散乱断面積の総和としての拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）は、以下のようにして求めることができる。
ａ．まず、拡散用途の粒子が複数粒径（ｎ種類）である場合について説明する。
この場合には、拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）は、下記式（１）、（２−１）および（２）によって求めることができる。
すなわち、本発明においては、選択した複数の微粒子のそれぞれについて、例えばｉ番目の微粒子について、下記式（１）によって、ｉ番目の微粒子と母材との相対屈折率ｍｉを求め、こうして求められた相対屈折率ｍｉを用いて、下記式（２−１）により、粒径ｒｉ（ｉ番目）の微粒子全体の総散乱断面積Ｓｒ（λ）を求め、下記式（２）によって拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を求める。【００４８】
0005011102.tif 000016
【００４９】
ここで、ｎm（λ）は母材の屈折率ｎm、ｎpｉ（λ）はｉ番目の種類（ｉ＝２，…,ｎ）の微粒子の屈折率、Ａｉはｉ番目の微粒子の混合割合、ｒｉはｉ番目の微粒子の粒度、Ｆ（ｒｉ）は複数種類の微粒子の粒度分布関数、ｍｉは、ｉ番目の微粒子と母材との相対屈折率、Ｓｉ（ｍｉ,λ）はＭｉｅ理論より求まるｉ番目の微粒子の散乱断面積、Ｎは拡散材料内の微粒子の個数密度、例えば[個／ｍ3]である。
なお、微粒子の粒度分布関数Ｆ（ｒ）は、散乱子として用いた微粒子の粒径の持つ粒度分布であり、一般的には、下記式（８）のように表される。この式（８）は、離散的である場合を示し、例えば、二項分布をなす場合を表すものである。【００５０】
0005011102.tif 000017
【００５１】
ところで、上述した例では、選択された複数の微粒子の、Ｍｉｅ理論より求まるｉ番目の微粒子の散乱断面積をＳｉ（ｍｉ,λ）で表し、選択された複数の微粒子の粒度分布をＦ（ｒ）で表して、上記式（２−１）によって、で示すように、粒径ｒｉ（ｉ番目）の微粒子全体の総散乱断面積Ｓｒ（λ）を求め、上記式（２）によって拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を求めており、さらに、その場合の粒度分布Ｆ（ｒ）の具体例として上記式（８）を例示しているが、本発明はこれに限定されず、ｉ番目の微粒子の散乱断面積をＳｉ（δ,ｍｉ,λ）で表し、微粒子の粒度をδとし、ｉ番目の微粒子の粒度分布関数ｆｉ（δ）で表して、上記式（２−１）の代わりに下記式（２−２）を用い、下記式（２−２）および上記式（２）によって拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を求めても良い。
ところで、この場合のｉ番目の微粒子の粒度分布関数ｆｉ（δ）は、選択された複数の微粒子の粒度分布が、例えば正規分布をなすとみなせる場合には、上記式（８）の代わりに、下記式（８−１）で表される粒度分布関数ｆｉ（δ）を用いても良い。【００５２】
0005011102.tif 000018
0005011102.tif 000019
ここで、μｉはｉ番目の微粒子の平均粒径、σｉは、その標準偏差である。【００５３】
ｂ．次に、拡散用途の微粒子が一粒径（１種類）である場合について説明する。
この場合には、微粒子の屈折率ｎp（λ）、微粒子の粒径δにおける微粒子の粒度分布関数ｆ（δ）、微粒子と前記母材との相対屈折率をｍとするときにＭｉｅ理論により求められる微粒子の散乱断面積Ｓ（δ,ｍ,λ）として、下記式（１−１）および（２−３）によって、拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を求めることができる。
なお、この場合に、微粒子の粒度分布が、正規分布をなす場合には、粒度分布関数ｆ（δ）として、下記式（８−２）で表される分布関数を用いれば良いが、微粒子の粒度分布が、離散的である、例えば、二項分布をなす場合には、下記粒度分布関数ｆ（δ）の代わりに、上記式（８）で表される分布関数Ｆ（ｒ）を用いれば良い。【００５４】
0005011102.tif 000020
ここで、μは平均粒径、σは標準偏差である。【００５５】
なお、上述したように、本発明においては、拡散材料の母材中に分散させる、母材と異なる屈折率を持つ複数種類の微粒子として、単一粒子径の微粒子以外であれば、どのような種類の微粒子の場合も含み、例えば、同一材質、同一の屈折率を持ち、粒度や粒度分布のみが異なる微粒子、あるいは、単に、粒度分布を持つ微粒子であっても良いし、もちろん材質および屈折率の一方または両方が異なっている微粒子であっても良い。さらに、母材中に分散させる微粒子の材質および屈折率の一方または両方が異なっている場合には、微粒子としては、単一粒子径の微粒子であっても良いし、粒度分布を持つ微粒子であっても良い。なお、このように、複数種類の微粒子が、所定の粒度分布を持つことで複数種類とみなされる微粒子の場合には、上記各態様において、分布する個々の粒度を１種とみなせば良いが、本発明においては、上述の所定の粒度分布を持つ１つの種の微粒子とみなして、上記各態様において、１種類として、上記各式を演算して、拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を求めても良い。【００５６】
次に、上述した本発明の新規な技術を用いた本発明の第１の態様に係る拡散材料の評価方法について説明する。
本発明の拡散材料の評価方法は、拡散材料に入射する入射光の波長λに対し、母材中に分散された複数種類の微粒子の全てについてＭｉｅ理論により求められる個々の微粒子の散乱断面積Ｓ（λ）の総和として、上記式（２）により、拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を求め、この総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）から上記式（３）によって、拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）を求め、この減衰率Ｃ（λ）を用いて、拡散材料への入射光と拡散材料からの出射光との色度の変化量Δｘ、Δｙを求め、こうして得られた入射光と出射光との色度の変化量Δｘ、Δｙを用いて、拡散材料の拡散能を評価するものであり、好ましくは、入射光と出射光の色度の変化量ΔｘおよびΔｙが、上記式（９）を満足すれば、波長むら、色むらのない白色光などの照明光を出射することができ、拡散材料は高い拡散能を持つものと評価するが、上記式（９）を満足しない場合には、拡散材料の拡散能は低いと評価するものである。【００５７】
ここで、拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）は、母材の屈折率ｎm（λ）、ｉ番目の微粒子の屈折率ｎpｉ（λ）、ｉ番目の微粒子の混合割合Ａｉ、ｉ番目の微粒子の粒度ｒｉ、複数種類の微粒子の粒度分布関数Ｆ（ｒｉ）、ｉ番目の微粒子と母材との相対屈折率ｍｉ、ｉ番目の微粒子の散乱断面積Ｓｉ（ｍｉ,λ）、拡散材料の厚さＬ、拡散材料内の微粒子の個数密度Ｎを用いて、上記式（１）によって、ｉ番目の微粒子と母材との相対屈折率ｍｉを求め、得られた相対屈折率ｍｉを用いて、上記式（２−１）および（２）によって求めるのが好ましい。なお、この場合、微粒子の粒度分布関数Ｆ（ｒ）は、上記式（８）で表される粒度分布関数を用いるのが良い。【００５８】
この時、上述した、ｉ番目の微粒子の粒度ｒｉ、複数種類の微粒子の粒度分布関数Ｆ（ｒｉ）およびｉ番目の微粒子の散乱断面積Ｓｉ（ｍｉ,λ）の代わりに、微粒子の粒度δ、ｉ番目の微粒子の粒度分布関数ｆｉ（δ）、ｉ番目の微粒子の散乱断面積Ｓｉ（δ,ｍｉ,λ）を用いて、上記式（２−２）および（２）によって拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を求めても良い。なお、この場合には、微粒子の粒度分布を正規分布をなすものとし、微粒子の粒度分布関数Ｆ（ｒ）の代わりに、粒度分布関数ｆｉ（δ）として、上記式（８−１）で表される粒度分布関数を用いても良い。【００５９】
次に、このようにして得られた拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を用いて、上記式（３）によって拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）を求める。
続いて、こうして求められた光の強度の減衰率Ｃ（λ）を用いて、上記式（４）によって、拡散材料への入射光の強度Ｐ（λ）から拡散材料からの出射光の強度Ｐ’（λ）を求める。
こうして得られた出射光の強度Ｐ’（λ）および入射光の強度Ｐ（λ）を用いて、上記式（５）および（６）によって、入射光の色度ｘ、ｙおよび出射光の色度ｘ’、ｙ’を求める。
こうして得られた入射光の色度ｘ、ｙ、および出射光の色度ｘ’、ｙ’を用いて、上記式（７）によって、入射光と出射光との色度の変化量Δｘ、Δｙを求める。
最後に、上述したように、こうして得られた入射光と出射光との色度の変化量Δｘ、Δｙが、所定範囲、好ましくは、上記式（９）を満足するか否かによって、拡散材料の拡散能を評価することができる。
【００６０】
このようにして、本発明の評価方法においては、拡散材料の散乱能を正確に評価することができる。さらに、本発明の評価方法においては、粒径分布を有する微粒子を添加した場合においても、また、波長依存性の大きな微粒子を用いる場合においても、拡散材料への入射光に対する出射光の色度変化量の範囲が一定範囲内にあるか否かを正確に評価することができるので、拡散材料が波長むらのない白色光からなる照明光を射出することのできるか否か、すなわちその散乱能を、正確に評価することができる。【００６１】
また、本発明の第２の態様の拡散材料は、本発明の評価方法によって上記式（９）を満足すると評価されたものである。従って、本発明の評価方法によって高い拡散能を持つと評価された本発明の第２の態様の拡散材料は、波長むらのない白色光からなる照明光を射出することができる。
本発明の拡散材料の母材として用いられる材料は、特に制限的ではなく、拡散材料の母材として用いられるものであれば、何でも良く、従来公知の母材の材料は全て適用可能である。例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）を初めとして、特開平１１−１９９２８号公報および特開平１１−２１３５７号公報などに開示のメタクリル樹脂などを用いることができる。
また、本発明の拡散材料に散乱子として用いられる微粒子は、特に制限的ではなく、拡散材料の散乱子として用いられるものであれば、何でも良く、従来公知の散乱微粒子の材料は全て適用可能である。例えば、シリコーン樹脂微粒子を初めとして、特開平１１−１９９２８号公報および特開平１１−２１３５７号公報などに開示の固体状の架橋性シリコーン樹脂微粒子などを用いることができる。また、本発明では、微粒子の形状は、真球状微粒子が望ましいが、これに限定されるわけではなく、どのような形状であっても良い。【００６２】
次に、本発明の第３の態様に係る拡散材料への微粒子の配合方法について説明する。
本発明の拡散材料への微粒子の配合方法は、母材中に母材と異なる屈折率を持つ複数種類の微粒子を分散させた拡散材料において、所望の拡散能を得るために、複数種類の微粒子を散乱子として母材中に分散させる際の複数種類の微粒子の配合量を適切に決定するものである。【００６３】
本発明の配合方法は、本発明の評価方法とは逆に、まず、拡散材料に入射する入射光と拡散材料から出射する出射光との色度の変化量Δｘ、Δｙが、上記式（９）を満足するように、拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）を求める。
こうして得られた拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）の条件を満たすように、拡散材料への入射光の波長λに対し、上記式（３）によって、拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を求める。
次に、こうして求められた拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）が、母材中に分散される前記複数種類の微粒子の全てについてＭｉｅ理論により求められる個々の微粒子の散乱断面積Ｓ（λ）の総和として求められるように、上記式（２）によって、複数種類の微粒子の配合量Ａiを決定するものである。
本発明の配合方法においては、こうして決定された配合量に従って、複数種類の微粒子を母在中に配合するものである。【００６４】
ここで、本発明の配合方法においては、上記式（９）を満足する入射光と前記出射光との色度の変化量ΔｘおよびΔｙから、上記式（７）を用いて前記入射光の色度ｘ、ｙ、および前記出射光の色度ｘ’、ｙ’を求め、続いて、上記式（５）および（６）を用いて出射光の強度Ｐ’（λ）および入射光の強度Ｐ（λ）を求め、次に、上記式（４）を用いて、拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）を求め、続いて、上記式（３）を用いて、拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を求めるのが好ましい。
この後、拡散材料に入射する光の主要３波長をＢ（青光）、Ｇ（緑光）およびＲ（赤光）とするとき、上記式（１０）で示される、青光における総散乱断面積と赤光における総散乱断面積との比Ｓｔｏｔａｌ（Ｂ）／Ｓｔｏｔａｌ（Ｒ）の範囲、すなわち、上限Ｋmaxおよび下限Ｋminを求めるのが良い。
【００６５】
この後、詳細は、後述するが、こうして求められた拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（Ｂ）ならびにＳｔｏｔａｌ（Ｒ）の範囲を用いて、上記式（２−１）または（２−２）、および（２）によって、ｉ番目の微粒子の混合割合Ａｉを求めることができる。
こうして得られた複数種類の微粒子の配合量は、これらの複数種類の微粒子を母材に分散させた拡散材料の入出射光の色度の変化量が上記式（９）を満足し、青光と赤光とにおける総散乱断面積との比が上記式（１０）を満足するように決定されているので、粒径分布を有する微粒子を添加した場合においても、また、波長依存性の大きな微粒子を用いる場合においても、波長むらのない白色光からなる照明光を射出する拡散材料を得ることができる。【００６６】
なお、上述した本発明の配合方法の例では、本発明の評価方法とは逆の手順で、光の減衰率Ｃ（λ）の許容範囲を求め、青光と赤光とにおける総散乱断面積の比Ｓｔｏｔａｌ（Ｂ）／Ｓｔｏｔａｌ（Ｒ）の範囲、または上限Ｋmaxおよび下限Ｋminを求めているが、本発明はこれに限定されず、本発明の配合方法は、本発明の評価方法と同じ手順で、光の減衰率Ｃ（λ）の許容範囲や粒径の許容範囲を求め、それらを用いて、青光と赤光とにおける総散乱断面積の比Ｓｔｏｔａｌ（Ｂ）／Ｓｔｏｔａｌ（Ｒ）の範囲、または上限Ｋmaxおよび下限Ｋminを求めるようにしても良い。【００６７】
また、本発明の第４の態様の拡散材料の製造方法は、本発明の配合方法によって決定された配合量に従って配合された複数種類の微粒子を母材に溶融混合分散するものである。従って、本発明の製造方法によって製造される拡散材料は、高い拡散能を持ち、波長むらのない白色光からなる照明光を射出することができる。
本発明の拡散材料を製造する方法は、配合量の決定を除いて、特に制限的ではなく、どのような方法でも良く、従来公知の製造方法は全て適用可能である。例えば、特開平１１−１９９２８号公報および特開平１１−２１３５７号公報などに開示の製造方法を適用することもできる。【００６８】
次に、上述した本発明の新規な技術を用いた本発明の拡散材料の評価方法および拡散材料への微粒子の配合方法を実施するアルゴリズムの一実施例について説明する。
図２は、本発明の拡散材料の評価方法および拡散材料への微粒子の配合方法のアルゴリズムの一実施例を示すフローチャートの一例である。【００６９】
まず、ステップＳ５０において、母材となる材料に屈折率の異なる微粒子を分散させ、出射光に波長むらがないと視認される粒子条件を決定する。
ここで、母材の屈折率をｎm（λ）、ｉ番目の微粒子の屈折率をｎpｉ（λ）、微粒子の粒径をｒ、複数種類の微粒子の粒度分布関数をＦ（ｒｉ）またはｆｉ（ｒ）、拡散材料の厚さ（光路長）をＬ[ｍ]、拡散材料内の微粒子の個数密度Ｎ[個／ｍ3] 、使用する可視光源の主要となる３波長をＢ，Ｇ，Ｒ[ｎｍ]とする。
この時、微粒子の粒径ｒは、変数となるものであるので、初期値を代入するものとする。【００７０】
次に、ステップＳ５２において、上記式（１）、（２−１）または（２−２）、（２）および（８）または（８−１）を用いて、ｉ番目の微粒子と母材との相対屈折率ｍｉを求め、さらに、ｉ番目の微粒子の散乱断面積Ｓｉ（ｍｉ,λ）またはＳｉ（δ，ｍｉ,λ）を用いて、拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を求める。
なお、このステップＳ５２において、用いる微粒子が１種の場合には、それぞれ対応する粒子条件に対して、上記式（１−１）、（２−３）および（８−２）を用いて、拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）を求める。【００７１】
続いて、ステップＳ５４において、上記式（３）を用いて、拡散材料内部の総散乱断面積Ｓｔｏｔａｌ（λ）から  拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）を求める。
次に、ステップＳ５６において、上記式（４）〜（６）を用いて、拡散材料における光の強度の減衰率Ｃ（λ）から、拡散材料への入射光の強度Ｐ（λ）および拡散材料からの出射光の強度Ｐ’（λ）、入射光の三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚおよび出射光の三刺激値Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’を経て、入射光の色度ｘ、ｙおよび出射光の色度ｘ’、ｙ’を求める。
次に、ステップＳ５８において、こうして得られた入射光の色度ｘ、ｙ、および出射光の色度ｘ’、ｙ’を用いて、上記式（７）によって、入射光と出射光との色度の変化量Δｘ、Δｙを求める。
【００７２】
本発明の評価方法においては、最後に、ステップＳ６０において、こうして得られた入射光と出射光との色度の変化量Δｘ、Δｙが、上記式（９）を満足するか否か、すなわちその絶対値が０．０３以下であるか否かによって、拡散材料の拡散能を評価することができる。
本発明の拡散材料への微粒子の配合方法においては、ステップＳ６０において、上記式（９）を満足し、その絶対値が０．０３以下である粒径範囲を決定する。ここで、上記式（９）を満足する粒径範囲の上限をｒmax、下限をｒminとすると、下記式（１２）が得られる。
ｒmin≦ｒ≦ｒmax                                  ・・・(12)【００７３】
次に、ステップＳ６２において、散乱子として用いる微粒子が１つ（１種類）か否かの判断がなされ、否（ＮＯ）であれば、ステップＳ６４に移り、１つ（１種類：ＹＥＳ）であれば、ステップＳ６８に移り、上記式（１２）を満たす粒径を決定する。
本発明の配合方法において、複数種類の微粒子の使用が予め分かっている場合には、このステップＳ６０をパスしてステップＳ５８から直接ステップＳ６２に飛んでも良いし、または、ステップＳ６０およびＳ６２の両方をパスして、ステップＳ５８から直接ステップＳ６４に飛んでも良い。【００７４】
ステップＳ６４においては、上記式（９）を満たすような青光における総散乱断面積と赤光における総散乱断面積との比Ｓｔｏｔａｌ（Ｂ）／Ｓｔｏｔａｌ（Ｒ）の範囲を決定する。すなわち、上記式（１０）の上限Ｋmaxおよび下限Ｋminを求める。
本発明の配合方法においては、最後に、ステップＳ６６において、上記式（１０）の範囲および上記式（２）を満たすｉ番目の微粒子の粒径ｒｉおよびｉ番目の微粒子の混合割合Ａｉ（ｉ＝１〜ｎ）の組み合わせを決定する。
こうして、本発明の配合方法においては、母材に分散させる複数種類の微粒子の配合量を決定することができる。
こうして、本発明においては、粒径分布を有する微粒子を添加した場合においても、また、波長依存性の大きな微粒子を用いる場合においても、波長むらのない白色光からなる照明光を射出する拡散材料を得ることができる。
【実施例】
【００７５】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
（実施例１）
以下に、図２に示すフローチャートに従って、実施例１として、実際に、母材および拡散用途の微粒子を用いた、本発明の拡散材料の評価方法および拡散材料への微粒子の配合方法を実施した。【００７６】
１）拡散材料の構成
母材：ＰＭＭＡ（屈折率ｎＤ＝１．４９２）
微粒子：トスパール（ＧＥシリコーン製シリコーン樹脂微粒子，ｎＤ＝１．４４）
光源：ＣＣＦＬ（Ｒ＝６１５[ｎｍ]，Ｇ＝５４５[ｎｍ]，Ｂ＝４３５[ｎｍ]）
ＰＭＭＡおよびトスパールの屈折率波長依存性（ｎ（λ））を図３に，ＣＣＦＬの分光特性を図４に示す。
こうして、図２のステップＳ５０における母材および拡散用途の微粒子の条件を決定した。
【００７７】
２）色度変化量の算出（Δｘ，Δｙ）
微粒子濃度：０．５ｖｏｌ％（各粒径において粒子密度Ｎ[個／ｍ３]に変換）
光路長：Ｌ＝１．０[ｍｍ]
これらの条件を用いて、図２のステップＳ５２〜Ｓ５８を行い、色度変化量（Δｘ，Δｙ）を算出した。その結果を図５に示す。図５は、分散微粒子の粒径”Particle diameter(μｍ)”と、色度変化量（Δｘ，Δｙ）との関係を示すグラフである。【００７８】
３）波長むらと視認されない粒径範囲の決定
ステップＳ６０において、図５から、上記式（９）を満足する絶対値で０．０３以下の範囲を決定した。
図５から分かるように、上記式（９）を満足する絶対値で０．０３以下の範囲は、以下のようになる（上記式（１２））ことがわかる。
６．１≦ｒ≦７．５、１１．４≦ｒ≦１４．７[μｍ]【００７９】
４）（１０）式に対応するＳtotal（Ｂ）／Ｓtotal（Ｒ）の範囲の決定
ステップＳ６４において、上記式（９）を満足するような総散乱断面積の比Ｓtotal（Ｂ）／Ｓtotal（Ｒ）の範囲を決定した。その結果を図６に示す。図６は、分散微粒子の粒径”Particle diameter(μｍ)”と、総散乱断面積の比Ｓtotal（Ｂ）／Ｓtotal（Ｒ）との関係を示すグラフである。図５および図６から分かるように、上記式（９）を満足する絶対値で０．０３以下の粒径範囲に対応する範囲は、下記式（１０）で与えられるＫminおよびＫmaxがそれぞれ０．９および１．１であることがわかる。
０．９＝Ｋmin≦Ｓtotal（Ｂ）／Ｓtotal（Ｒ）≦Ｋmax＝１．１  ・・・(10)
【００８０】
５）使用する微粒子の粒径の決定
ａ．１粒径（１種類）の場合
ステップＳ６８において、上記３）で図５から求めた上記式（１２）で示される以下の粒径範囲から、使用する微粒子の粒径を決定すればよいことがわかる。
６．１≦ｒ≦７．５、１１．４≦ｒ≦１４．７[μｍ]
ｂ．複数種類の微粒子を配合（ブレンド）する場合
ステップＳ６６において、上記４）で上記式（１０）および（２）を満足する、図６から求めた上記式（１０）で示されるＫminおよびＫmaxの範囲から、使用する微粒子の粒径と配合量（ブレンド比率）とを決定すればよいことがわかる。【００８１】
６）粒子の配合量（ブレンド比率）の決定
次に、ステップＳ６６において行う使用する微粒子の粒径と配合量（ブレンド比率）との決定について説明する。
ここでは、例えば，次に示す２粒子（２種類の微粒子）のブレンド比率は、以下のように決定した。
使用する２粒子（２種類の微粒子）の粒径および分散は、以下のようであった。
ｒｌ＝４．０[μｍ]、ｒ２＝１０．０[μｍ]、
σ１＝０．５、σ２＝１．０（ここで、両者とも粒度分布は正規分布と仮定）【００８２】
このとき、上記式（１）〜（２）および（８）または（８−１）式より、Ｓtotal（Ｒ）およびＳtotal（Ｂ）は、次のように算出された。
Ｓtotal_1（Ｒ）＝０．２９１×１０２[μｍ２]
Ｓtotal_1（Ｂ）＝０．３８８×１０２[μｍ２]
Ｓtotal_2（Ｒ）＝１．９４×１０２[μｍ２]
Ｓtotal_2（Ｂ）＝１．３０×１０２[μｍ２]
これらを用いて、上記式（２）かつ（１２）を満たすように求めると以下のブレンド比率が決定された。
０．７１２≦Ａ１≦０．９２０
０．２８８≦Ａ２≦０．０８０
このようにして、２粒子（２種類の微粒子）のブレンド比率が決定された。【００８３】
なお、本発明においては、以下の条件においても、これらの複数種類の微粒子のブレンド比率は、決定可能である。
少なくとも１粒径、つまり２粒径以上の複数粒径（粒度分布が既知の複数粒径）
異なる材質の粒子の混合（屈折率と粒度分布が既知である複数種類の微粒子）
このような条件下での１種類の微粒子の粒径の決定および複数種類の微粒子のブレンド比率の決定を説明し、本発明の効果を明らかにするために、以下の実施例２〜６および比較例１〜３を行った。【００８４】
（実施例２〜６および比較例１〜３）
実施例１と同様な母材および微粒子を用意し、実施例１と同様にして拡散材料の評価およびブレンド比率の決定を行った。用いた母材および拡散用途の微粒子の条件は、以下の通りである。
母材：ＰＭＭＡ（屈折率ｎＤ＝１．４９２）
微粒子：トスパール（ＧＥシリコーン製シリコーン樹脂微粒子、
屈折率ｎＤ＝１．４５および１．６８、
粒径ｒ＝２．０、４．０、６．５、７．０、９．０、１０．０および１１．０）
光源：ＣＣＦＬ（Ｒ＝６１５[ｎｍ]，Ｇ＝５４５[ｎｍ]，Ｂ＝４３５[ｎｍ]）
微粒子濃度：０．５ｖｏｌ％（各粒径において粒子密度Ｎ[個／ｍ３]に変換）
光路長（厚み）：Ｌ＝１．０[ｍｍ]
【００８５】
実施例２〜６および比較例１〜３において用いた母材および拡散用途の微粒子の条件および得られた結果を表１に示す。【００８６】
【表１】
0005011102.tif 000021
【００８７】
表１から明らかなように、実施例２および比較例１は、中心粒径が異なるが、共に粒度分布を持つ１種類の微粒子の例である。
実施例２は、色度変化量（Δｘ、Δｙ）の絶対値が０．０３以下であり、上記式（９）を満たし、粒径ｒが上記式（１２）の範囲内（図５参照）にあり、波長むら（色むら）のない白色照明光を射出することができるのに対し、比較例１は、色度変化量（Δｘ）の絶対値が０．０３を超えており、上記式（９）を満足せず、粒径ｒが上記式（１２）の範囲から外れており（図５参照）、射出光に波長むら（色むら）が見られることが分かる。【００８８】
次に、実施例３および４と比較例２は、２種類の微粒子のブレンド比率のみが異なるものである。ここで、実施例３および４と比較例２に用いられるブレンドのための粒径４．０μｍおよび１０．０μｍの２種類の微粒子は、共に、１種類では、図５から分かるように、粒径ｒが上記式（１２）の範囲から外れており、色度変化量（Δｘ、Δｙ）の少なくとも一方の絶対値が０．０３を超えており、上記式（９）を満足しないものであるが、実施例３および４のように、適正なブレンド比率で２種類の微粒子のブレンドすることにより、色度変化量（Δｘ、Δｙ）の絶対値を０．０３以下とし、上記式（９）を満足させ、波長むら（色むら）のない白色照明光を射出することのできる拡散材料を得ることができることが分かる。実施例３では、実施例４に比べても、特に、色度変化量（Δｘ、Δｙ）の絶対値を小さくすることができる。
一方、２種類の微粒子のブレンドをブレンドしても、そのブレンド比率が適切でない比較例２では、上記式（９）を満足させることができないことがわかる。【００８９】
実施例５では、実施例３および４に比べ、ブレンドする２種類の微粒子の粒径の差を大きくしても、適正なブレンド比率で２種類の微粒子のブレンドすることにより、色度変化量（Δｘ、Δｙ）の絶対値を０．０３以下とし、上記式（９）を満足させ、波長むら（色むら）のない白色照明光を射出することのできる拡散材料を得ることができることが分かる。
また、実施例６および比較例３では、ブレンドする２種類の微粒子の粒径および屈折率が共に異なるものであるが、実施例６のように、適正なブレンド比率で２種類の微粒子のブレンドすることにより、色度変化量（Δｘ、Δｙ）の絶対値を０．０３より極めて小さくすることができ、極めて波長むら（色むら）のない白色照明光を射出することのできる拡散材料を得ることができるが、そのブレンド比率が適切でない比較例３では、色度変化量（Δｘ、Δｙ）の絶対値を０．０３以下にすることができないことがわかる。
以上から、本発明の各実施例は、いずれも、比較例に比べ、優れた効果を持つことが分かる。【００９０】
本発明に係る拡散材料、拡散材料の評価方法、拡散材料における微粒子の配合方法および拡散材料の製造方法について、種々の実施例を挙げて上記において詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や設計の変更を行っても良いことはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明の拡散材料は、波長むらのない白色光からなる照明光を射出することができる。そのため、液晶表示装置の照明装置（バックライトユニット）等に用いられる拡散シートや拡散板などの拡散材料、プロジェクタの映像信号の結像用部材（スクリーン）や、各種の照明装置等に用いられる拡散材料に利用することができる。
また、本発明の拡散材料の評価方法は、拡散材料の散乱能を正確に評価することができる。そのため、液晶表示装置の照明装置（バックライトユニット）等に用いられる拡散シートや拡散板などの拡散材料、プロジェクタの映像信号の結像用部材（スクリーン）や、各種の照明装置等に用いられる拡散材料の評価方法に利用することができる。
また、本発明の拡散材料における微粒子の配合方法は、拡散材料への入射光に対する出射光の色度変化量が所定範囲内となるように母材への微粒子の配合量を設計でき、波長むらのない照明光を射出する拡散材料を得ることができる。そのため、液晶表示装置の照明装置（バックライトユニット）等に用いられる拡散シートや拡散板などの拡散材料、プロジェクタの映像信号の結像用部材（スクリーン）や、各種の照明装置等に用いられる拡散材料における微粒子の配合方法に利用することができる。
また、本発明の拡散材料の製造方法は、拡散材料への入射光に対する出射光の色度変化量が所定範囲内となるように母材への微粒子の配合量を設計でき、波長むらのない照明光を射出する拡散材料を製造することができる。そのため、液晶表示装置の照明装置（バックライトユニット）等に用いられる拡散シートや拡散板などの拡散材料、プロジェクタの映像信号の結像用部材（スクリーン）や、各種の照明装置等に用いられる拡散材料の製造方法に利用することができる。
【図１】
0005011102.tif 000038
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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