專利名稱：照明裝置和顯示單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括表現(xiàn)出散射特性或?qū)馔该鞯墓庹{(diào)制裝置的照明裝置以及 一種顯示單元。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，圖像質(zhì)量高并且節(jié)能的液晶顯示器已得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。已提出了 一種通過(guò)局部調(diào)制背光的光強(qiáng)實(shí)現(xiàn)提高暗場(chǎng)對(duì)比(dark place contrast)的方法。在此方 法中，根據(jù)顯示圖像，通過(guò)局部驅(qū)動(dòng)用作背光的光源的發(fā)光二極管(LED)來(lái)主要調(diào)制背光。 此外，在大屏幕的液晶顯示器中，如在小屏幕液晶顯示器中一樣，日益需要更薄的顯示器。 因此，取代在液晶面板下直接設(shè)置冷陰極熒光燈(CCFL)或LED的系統(tǒng)，在導(dǎo)光板(light guide plate)的端部設(shè)置光源的邊緣發(fā)光系統(tǒng)(edge light system)已經(jīng)引起了人們的關(guān) 注。然而在邊緣發(fā)光系統(tǒng)中，難以執(zhí)行用于局部調(diào)制光源的光強(qiáng)的局部驅(qū)動(dòng)。
發(fā)明內(nèi)容
作為提取在導(dǎo)光板中傳播的光的技術(shù)，日本未審查專利申請(qǐng)公開(kāi)第6-347790號(hào) 提出了一種使用在透光和散射之間切換的聚合物分散液晶(PDLC)的顯示單元。這種技術(shù) 旨在防止反射等，并且是一種通過(guò)向PDLC局部施加電壓而在透光和散射之間切換的技術(shù)。 然而，在這種系統(tǒng)中，在PDLC在正面方向(PDLC的法線方向)上處于透明狀態(tài)的情況下，在 導(dǎo)光板中對(duì)角傳播的部分光由于液晶材料和聚合物材料之間的折射率差而被散射。因此， 在大視角區(qū)域中光被泄露，從而視角特性劣化。因此，為了提高視角特性，例如，可以將在對(duì) 角方向上泄露的光吸收到偏振板中(參見(jiàn)日本專利第3479493號(hào))。然而，在前述方法中，由于在對(duì)角方向上泄露的光被吸收到偏振板中，因此，存在 顯示變暗的缺點(diǎn)?？紤]到前述缺點(diǎn)，在本發(fā)明中，期望提供一種在降低大視角范圍內(nèi)的光泄露的同 時(shí)能夠提高顯示亮度的照明裝置以及一種顯示單元。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了第一照明裝置，包括導(dǎo)光板；光源，設(shè)置在導(dǎo)光 板的側(cè)面上；以及光調(diào)制裝置，設(shè)置在導(dǎo)光板的表面或內(nèi)部并且粘合至導(dǎo)光板，其中光調(diào)制 裝置具有彼此分開(kāi)并且彼此相對(duì)設(shè)置的一對(duì)透明基板，設(shè)置在一對(duì)透明基板的每個(gè)表面 上的一對(duì)電極，以及設(shè)置在一對(duì)透明基板的間隙中的光調(diào)制層，光調(diào)制層具有第一區(qū)域和 第二區(qū)域，第一區(qū)域和第二區(qū)域具有光學(xué)各向異性并且具有彼此不同的對(duì)電場(chǎng)的各響應(yīng)速 度。第一區(qū)域具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中，當(dāng)在一對(duì)電極之間未施加電壓時(shí)，第一區(qū)域的光軸平行于導(dǎo)光板的側(cè)面的光源的光進(jìn)入其中的光入射面，并且以第一角度與透明基板的表面交 叉。此外，第一區(qū)域具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中，當(dāng)在一對(duì)電極之間施加了電壓時(shí)，第一區(qū)域的光 軸平行于光入射面并且以大于第一角度的第二角度與透明基板的表面交叉。同時(shí)，第二區(qū) 域具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中，第二區(qū)域的光軸平行于光入射面并且以第一角度與透明基板的 表面交叉而與一對(duì)電極之間施加的電壓的存在無(wú)關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了第一顯示單元，包括顯示面板，具有以矩陣狀態(tài) 設(shè)置的多個(gè)像素，其中，多個(gè)像素基于圖像信號(hào)被驅(qū)動(dòng)；以及照明裝置，對(duì)顯示面板進(jìn)行照 明。安裝在顯示設(shè)備上的照明裝置具有與第一照明裝置的組件相同的組件。在本發(fā)明的實(shí)施方式的第一照明裝置和第一顯示單元中，包括第一區(qū)域和第二區(qū) 域的光調(diào)制層設(shè)置在粘合至導(dǎo)光板的光調(diào)制裝置中。第一區(qū)域和第二區(qū)域具有光學(xué)各向異 性以及對(duì)電場(chǎng)的前述配向特性。因此，通過(guò)控制電場(chǎng)，第一區(qū)域的光軸能夠?qū)?yīng)于第二區(qū)域 的光軸，或者能夠與第二區(qū)域的光軸不同。因此，例如，在兩個(gè)尋常光折射率都彼此接近，兩 個(gè)非尋常光折射率都彼此接近，并且通過(guò)控制電場(chǎng)第一區(qū)域的光軸取向?qū)?yīng)于第二區(qū)域的 光軸取向的情況下，折射率差在包括正面方向和對(duì)角方向的所有方向上都降低，從而能獲 得高的透光性。此外，例如，在通過(guò)控制電場(chǎng)第一區(qū)域的光軸與第二區(qū)域的光軸交叉(或垂 直)的情況下，折射率差在包括正面方向和對(duì)角方向的所有方向上增加，從而能獲得高散 射特性。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了第二照明裝置，包括導(dǎo)光板；光源，設(shè)置在導(dǎo)光 板的側(cè)面上；以及光調(diào)制裝置，設(shè)置在導(dǎo)光板的表面或內(nèi)部并且粘合至導(dǎo)光板。光調(diào)制裝 置具有彼此分開(kāi)并且彼此相對(duì)設(shè)置的一對(duì)透明基板，設(shè)置在一對(duì)透明基板的每個(gè)表面上 的一對(duì)電極，以及設(shè)置在一對(duì)透明基板的間隙中的光調(diào)制層。光調(diào)制層具有第三區(qū)域和第 四區(qū)域，第三區(qū)域和第四區(qū)域具有光學(xué)各向異性并且具有彼此不同的對(duì)電場(chǎng)的各響應(yīng)速度 同。第三區(qū)域具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中，當(dāng)在一對(duì)電極之間未施加電壓時(shí)，第三區(qū)域的光軸平 行于導(dǎo)光板的側(cè)面的光源的光進(jìn)入其中的光入射面，并且以第三角度與透明基板的表面交 叉。此外，第三區(qū)域具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中，當(dāng)在一對(duì)電極之間施加了電壓時(shí)，第三區(qū)域的光 軸平行于光入射面并且以小于第三角度的第四角度與透明基板的表面交叉或者是平行于 透明基板的表面。同時(shí)，第四區(qū)域具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中，第四區(qū)域的光軸平行于光入射面 并且以第三角度與透明基板的表面交叉而與一對(duì)電極之間施加的電壓的存在無(wú)關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了具有以矩陣狀態(tài)設(shè)置的多個(gè)像素(其中多個(gè)像素 基于圖像信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng))的第二顯示面板和對(duì)顯示面板進(jìn)行照明的照明裝置。安裝在顯示 單元上的照明裝置具有與第二照明裝置的組件相同的組件。在本發(fā)明的實(shí)施方式的第二照明裝置和第二顯示單元中，包括第三區(qū)域和第四區(qū) 域的光調(diào)制層設(shè)置在粘合至導(dǎo)光板的光調(diào)制裝置中。第三區(qū)域和第四區(qū)域具有光學(xué)各向異 性和對(duì)電場(chǎng)的前述配向特性。因此，通過(guò)控制電場(chǎng)，第三區(qū)域的光軸能夠?qū)?yīng)于第四區(qū)域的 光軸，或者能夠與第四區(qū)域的光軸不同。因此，例如，在兩個(gè)尋常光折射率都彼此接近，兩個(gè) 非尋常光折射率都彼此接近，并且通過(guò)控制電場(chǎng)方向第三區(qū)域的光軸取向?qū)?yīng)于第四區(qū)域 的光軸取向的情況下，折射率差在包括正面方向和對(duì)角方向的所有方向上降低，從而能獲 得高的透光性。此外，例如，在通過(guò)控制電場(chǎng)第三區(qū)域的光軸與第四區(qū)域的光軸交叉(或垂 直)的情況下，折射率差在包括正面方向和對(duì)角方向的所有方向上增加，從而能獲得高散射特性。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的第一照明裝置和第一顯示單元中，通過(guò)控制電場(chǎng)，第 一區(qū)域的光軸取向?qū)?yīng)于第二區(qū)域的光軸取向，或變得與第二區(qū)域的光軸取向不同。因此， 能夠在所有方向上獲得高透光性，并能夠獲得高散射特性，因此，在大視角范圍中的泄露的 光能夠被降低或能夠在暗狀態(tài)下幾乎被消除。此外，由于高的散射特性，能夠照亮局部亮狀 態(tài)部分(partially light state section)。而且，通過(guò)泄漏的光量的降低部分，能夠進(jìn)一 步照亮局部亮狀態(tài)部分。因此，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，在大視角范圍中泄漏的光降低或幾 乎消除的同時(shí)，能夠改善顯示亮度。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的第二照明裝置和第二顯示單元中，通過(guò)控制電場(chǎng)，第 三區(qū)域的光軸取向?qū)?yīng)于第四區(qū)域的光軸取向，或變得與第四區(qū)域的光軸取向不同。因此， 能夠在所有方向上獲得高透光性，并能夠獲得高散射特性，因此，在大視角范圍中的泄露的 光能夠被降低或能夠在暗狀態(tài)下幾乎被消除。此外，由于高散射特性，能夠照亮局部亮狀態(tài) 部分。而且，通過(guò)泄漏的光量的降低部分，能夠進(jìn)一步照亮局部亮狀態(tài)部分。因此，在本發(fā) 明的實(shí)施方式中，在大視角范圍中泄漏的光降低或幾乎消除的同時(shí)，能夠改善顯示亮度。根據(jù)下面的描述，本發(fā)明的其他和進(jìn)一步的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更充分地顯現(xiàn)。
圖IA和圖IB是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的背光的結(jié)構(gòu)實(shí)例的橫截面圖。圖2是示出圖IB的電極的結(jié)構(gòu)的實(shí)例的橫截面圖。圖3是示出圖IA的背光的結(jié)構(gòu)的另一實(shí)例的橫截面圖。圖4A 圖4C是用于說(shuō)明圖IA和圖IB的光調(diào)制裝置的操作的示意圖。圖5A 圖5C是用于說(shuō)明圖IA和圖IB的光調(diào)制裝置的操作的示意圖。圖6是用于說(shuō)明圖IA的背光的操作的示意圖。圖7A 圖7C是用于說(shuō)明制造圖IA的背光的步驟的橫截面圖。圖8A 圖8C是用于說(shuō)明圖7A 圖7C之后的制造步驟的橫截面圖。圖9A 圖9C是用于說(shuō)明圖8A 圖8C之后的制造步驟的橫截面圖。圖IOA 圖IOC是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的安裝在背光上的光調(diào)制裝 置的操作的示意圖。圖IlA 圖IlC是用于說(shuō)明圖IOA 圖IOC的光調(diào)制裝置的操作的示意圖。圖12是示出圖IA的背光的結(jié)構(gòu)的另一實(shí)例的橫截面圖。圖13是示出圖IA的背光的結(jié)構(gòu)的又一實(shí)例的橫截面圖。圖14是示出圖IA的背光的結(jié)構(gòu)的又一實(shí)例的橫截面圖。圖15A和圖15B是用于說(shuō)明圖IA和圖IB的光調(diào)制裝置的操作的示意圖。圖16A和圖16B是用于說(shuō)明圖IA和圖IB的光調(diào)制裝置的操作的示意圖。圖17A和圖17B是用于說(shuō)明圖IA和圖IB的光調(diào)制裝置和比較實(shí)例的效果的示圖。圖18A和18B是示出用于測(cè)量光調(diào)制裝置的光學(xué)特性的裝置實(shí)例的示圖。圖19A 圖19C是示出由圖18A和18B的裝置測(cè)量的結(jié)果的曲線圖。圖20A 圖20C是示出由圖18A和18B的裝置測(cè)量的結(jié)果的曲線圖。圖21A 圖21C是用于說(shuō)明各向異性散射的概圖。
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圖22A 圖22C是用于說(shuō)明各向同性散射的概圖。圖23是示出根據(jù)應(yīng)用實(shí)例的顯示單元的實(shí)例的橫截面圖。圖M是示出當(dāng)向?qū)嵗?的單元施加電壓時(shí)塊體(bulk)的偏振顯微鏡圖像的實(shí)例 的示圖。圖25是示出當(dāng)向比較實(shí)例1的單元施加電壓時(shí)塊體的偏振顯微鏡圖像的實(shí)例的 示圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式。將以下列順序給出描述。1.第一實(shí)施方式(背光和光調(diào)制裝置(水平配向PDLC))2.第二實(shí)施方式(背光和光調(diào)制裝置(垂直配向PDLC))3.變形實(shí)例(光調(diào)制裝置的位置和光學(xué)片的加入)4.各向異性漫射5.應(yīng)用實(shí)例(顯示單元)6.實(shí)例第一實(shí)施方式圖IA示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的背光1(照明裝置)的橫截面結(jié)構(gòu)的實(shí) 例。圖IB示出了圖IA的背光1的橫截面結(jié)構(gòu)的實(shí)例。圖IA和圖IB是示意性的示圖，其 尺寸和形狀與實(shí)際尺寸和實(shí)際形狀不同。例如，背光1從后面照射液晶顯示面板等。背光1 包括導(dǎo)光板10、設(shè)置在導(dǎo)光板10的側(cè)面上的光源20、設(shè)置在導(dǎo)光板10后面的光調(diào)制裝置 30和反射板40以及驅(qū)動(dòng)光調(diào)制裝置30的驅(qū)動(dòng)電路50。導(dǎo)光板10用來(lái)將來(lái)自設(shè)置在導(dǎo)光板10的側(cè)面上的光源20的光引導(dǎo)至導(dǎo)光板10 的頂面(upper face)。導(dǎo)光板10具有對(duì)應(yīng)于設(shè)置在導(dǎo)光板10的頂面上的顯示面板(未 示出)的形狀，例如，由頂面、底面(lower face)以及側(cè)面圍繞的立方體(rectangular solid)。在導(dǎo)光板10的側(cè)面中，來(lái)自于光源20的光進(jìn)入其中的側(cè)面將在下文中稱為光入 射面10A。例如，導(dǎo)光板10在頂面和底面中的至少一個(gè)上具有給定的圖案化的形狀，并且 具有散射和均勻化從光入射面IOA進(jìn)入的光的功能。在通過(guò)調(diào)制施加于背光1的電壓使 亮度均勻化的情況下，可以將非圖案化的平坦導(dǎo)光板用作導(dǎo)光板10。例如，導(dǎo)光板10用作 支撐設(shè)置在顯示面板和背光1之間的光學(xué)片(例如，漫射板、漫射片、透鏡膜、偏振分裂片 (polarization split sheet)等)的支撐介質(zhì)。例如，導(dǎo)光板10主要包含諸如聚碳酸酯 樹(shù)脂(polycarbonate resin, PC)和丙烯醛基樹(shù)脂(聚甲基丙烯酸甲酯樹(shù)脂(polymethyl methacrylate，PMMA))的透光熱塑性樹(shù)脂。光源20是線性光源，其由(例如)熱陰極熒光燈(HCFL)、CCFL或以線性設(shè)置的 多個(gè)LED組成。在光源20由多個(gè)LED組成的情況下，考慮到效率、實(shí)現(xiàn)薄型裝置以及均勻 性，優(yōu)選地，所有LED為白色光LED。光源20可以包括(例如)紅色LED、綠色LED以及藍(lán) 色LED。光源20可以如圖IA所示僅設(shè)置在導(dǎo)光板10的一個(gè)側(cè)面上，或者可以設(shè)置在導(dǎo)光 板10的兩個(gè)側(cè)面、三個(gè)側(cè)面或所有側(cè)面上。反射板40用來(lái)將經(jīng)由光調(diào)制裝置30從導(dǎo)光板10泄露的光返回到導(dǎo)光板10側(cè)， 并且具有諸如反射、漫射以及散射的功能。因此，從光源20輸出的光能夠被有效利用，并且有助于改善正面亮度。反射板40由(例如)發(fā)泡PET(聚乙烯對(duì)苯二甲酸，polyethylene terephthalate)、銀蒸發(fā)膜、多層反射膜、白色PET等制成。在該實(shí)施方式中，光調(diào)制裝置30與導(dǎo)光板10后面的面(導(dǎo)光板10的底面)接觸， 二者之間沒(méi)有空氣層。例如，用粘合劑(未示出)將光調(diào)制裝置30粘合在導(dǎo)光板10的后 面。例如，如圖IB中所示，在光調(diào)制裝置30中，從反射板40側(cè)起依次層疊透明基板31、下 部電極32、配向膜33、光調(diào)制層34、配向膜35、上部電極36以及透明基板37。透明基板31和37支撐光調(diào)制層34，并且通常由對(duì)可見(jiàn)光透明的基板(諸如，玻璃 板和塑料膜)制成。下部電極32設(shè)置在透明基板31的與透明基板37相對(duì)的面上。例如， 如圖2中提取的光調(diào)制裝置30的一部分所示，下部電極32具有在一個(gè)面內(nèi)方向上延伸的 條形形狀。此外，上部電極36設(shè)置在透明基板37的與透明基板31相對(duì)的面上。例如，如 圖2中所示，上部電極36具有在一個(gè)方向(即，一個(gè)面內(nèi)方向并與下部電極32的延伸方向 交叉(垂直))上延伸的條形形狀。下部電極32和上部電極36的形狀取決于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。例如，在下部電極32和上 部電極36具有前述條形形狀的情況下，例如，能夠簡(jiǎn)單地矩陣驅(qū)動(dòng)每個(gè)電極。在一個(gè)電極 以立體形式形成而另一個(gè)電極以微小的矩形形狀形成的情況下，例如，能夠有源矩陣驅(qū)動(dòng) 每個(gè)電極。在一個(gè)電極以立體形式形成而另一個(gè)電極以設(shè)置有纖細(xì)的引線(fine leading line)的塊狀態(tài)形成的情況下，例如，可以采用其中可以獨(dú)立驅(qū)動(dòng)每個(gè)分割塊的節(jié)段驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)(segment drive system)0至少下部電極32和上部電極36中的上部電極36 (背光1的頂面?zhèn)壬系碾姌O)由 諸如氧化銦錫(ITO)的透明導(dǎo)電材料構(gòu)成。下部電極32(背光1的底面?zhèn)壬系碾姌O)不必 由透明材料制成，例如，可以由金屬制成。在下部電極32由金屬材料制成的情況下，下部電 極32如反射板40 —樣，還用來(lái)反射從導(dǎo)光板10的后面進(jìn)入光調(diào)制裝置30的光。因此，在 這種情況下，例如，如圖3所示，可省略反射板40。當(dāng)從光調(diào)制裝置30的法線方向來(lái)看下部電極32和上部電極36時(shí)，在光調(diào)制裝置 30中對(duì)應(yīng)于下部電極32和上部電極36彼此相對(duì)的位置處的部分組成光調(diào)制單元30A。通 過(guò)向下部電極32和上部電極36施加給定電壓，可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)各個(gè)光調(diào)制單元30-1。各個(gè) 光調(diào)制單元30-1根據(jù)施加于下部電極32和上部電極36的電壓值的大小而對(duì)來(lái)自光源20 的光表現(xiàn)出透光性和散射特性。在說(shuō)明光調(diào)制層34時(shí)將詳細(xì)描述透光性和散射特性。例如，配向膜33和35用來(lái)對(duì)用在光調(diào)制層34的液晶和單體進(jìn)行配向。配向膜類 型的實(shí)例包括垂直配向膜和水平配向膜。在該實(shí)施方式中，將水平配向膜用于配向膜33和 35。水平配向膜的實(shí)例包括對(duì)聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚乙烯醇等進(jìn)行摩擦處理(rubbing treatment)而形成的配向膜和對(duì)其通過(guò)轉(zhuǎn)印、蝕刻等給出凹槽形狀的配向膜。此外，水平配 向膜的實(shí)例包括通過(guò)斜向蒸發(fā)諸如氧化硅的無(wú)機(jī)材料而形成的配向膜、通過(guò)離子束照射形 成的金剛石狀碳配向膜(diamond-like carbon alignment film)以及其中形成了電極圖 案狹縫(electrode pattern slit)的配向膜。在將塑料膜用作透明基板31和37的情況下， 在制造步驟上，優(yōu)選地，在用配向膜33和35涂敷透明基板31和37之后燒制溫度(firing temperature)盡可能低，因此，優(yōu)選地，將能夠在100°C或以下形成的聚酰胺酰亞胺用作配 向膜33和35。在垂直配向膜和水平配向膜中，包括對(duì)液晶分子進(jìn)行配向的功能就足夠了，而不CN 102072437 A 必要包括(對(duì)通常液晶顯示必要的)重復(fù)的電壓應(yīng)用的可靠性等，原因如下，即，通過(guò)在形 成裝置后施加電壓的可靠性由聚合的單體和液晶確定。此外，例如，即使不使用配向膜，用 于光調(diào)制層34的液晶和單體仍能夠通過(guò)在下部電極32和上部電極36之間施加電場(chǎng)和磁 場(chǎng)而被配向。即，處于電壓應(yīng)用狀態(tài)的液晶和單體的配向狀態(tài)能夠在在下部電極32和上 部電極36之間施加電場(chǎng)和磁場(chǎng)的同時(shí)通過(guò)照射紫外線而被固定。在將電壓用于形成配向 膜的情況下，各個(gè)不同電極形成為用于配向使用和用于驅(qū)動(dòng)使用，或者能夠?qū)㈦p頻液晶等 (其中，介電常數(shù)各向異性的符號(hào)根據(jù)頻率而被反轉(zhuǎn))用作液晶材料。此外，在將磁場(chǎng)用于 形成配向膜的情況下，將具有較大磁化率各向異性的材料(例如，優(yōu)選地使用包括多個(gè)苯 環(huán)的材料)優(yōu)選地用作配向膜。例如，如圖IB所示，光調(diào)制層34是包括塊體(bulk)34A (第二區(qū)域)和分散在塊 體34A中的多個(gè)微粒34B(第一區(qū)域)。塊體34A和微粒34B具有光學(xué)各向異性。圖4A示意性地示出了當(dāng)下部電極32和上部電極36之間未施加電壓時(shí)微粒34B中 的配向狀態(tài)的實(shí)例。在圖4A中，省略了塊體34A中的配向狀態(tài)的描述。圖4B示出了當(dāng)下 部電極32和上部電極36之間未施加電壓時(shí)示出塊體34A和微粒34B的折射率各向異性的 折射率橢球(index ellipsoid)的實(shí)例。折射率橢球體通過(guò)張量橢球示出從各個(gè)方向進(jìn)入 的線偏振光的折射率。通過(guò)從光入射方向觀察橢球的截面，可以用幾何學(xué)獲知折射率。圖 4C示意性地示出了當(dāng)下部電極32和上部電極36之間未施加電壓時(shí)，向正面方向前進(jìn)的光 Ll和向?qū)欠较蚯斑M(jìn)的光L2傳輸穿過(guò)光調(diào)制層34的狀態(tài)的實(shí)例。圖5A示意性地示出了當(dāng)下部電極32和上部電極36之間施加了電壓時(shí)微粒34B 中的配向狀態(tài)的實(shí)例。在圖5A中，省略了塊體34A中的配向狀態(tài)的描述。圖5B示出了當(dāng) 下部電極32和上部電極36之間施加了電壓時(shí)示出塊體34A和微粒34B的折射率各向異性 的折射率橢球的實(shí)例。圖5C示意性地示出了當(dāng)下部電極32和上部電極36之間施加了電 壓時(shí)，向正面方向前進(jìn)的光Ll和向?qū)欠较蚯斑M(jìn)的光L2在光調(diào)制層34中被散射的實(shí)例。例如，如圖4A和圖4B中所示，塊體34A和微粒34B具有這樣的結(jié)構(gòu)，即，當(dāng)下部電 極32和上部電極36之間未施加電壓時(shí)，塊體34A的光軸AXl的取向?qū)?yīng)于(平行于)微粒 34B的光軸AX2的取向。光軸AXl和AX2表示其中折射率變成與偏振方向無(wú)關(guān)的一個(gè)值的 平行于光線的傳播方向的線。此外，光軸AXl和AX2的取向不必一定要彼此對(duì)應(yīng)，光軸AXl 和AX2的取向可以由于(例如)制造誤差等而有一定偏移。此外，微粒34B具有這樣的結(jié)構(gòu)，即，當(dāng)下部電極32和上部電極36之間未施加電 壓時(shí)，光軸AX2平行于導(dǎo)光板10的光入射面IOA0此外，例如，微粒34B具有這樣的結(jié)構(gòu)， 即，當(dāng)下部電極32和上部電極36之間未施加電壓時(shí)，光軸AX2與透明基板31和37的表面 以微小的角度θ 1(第一角度)交叉(見(jiàn)圖4B)。對(duì)于角度Θ1，在說(shuō)明微粒34Β的材料時(shí) 將給出詳細(xì)描述。同時(shí)，塊體34Α具有這樣的結(jié)構(gòu)，即，塊體34Α的光軸AXl是一個(gè)常量，與下部電極 32和上部電極36之間存在的電壓施加無(wú)關(guān)。具體地，例如，如圖4Α和圖4Β以及圖5Α和圖 5Β所示，塊體34Α具有這樣的結(jié)構(gòu)，即，塊體34Α的光軸平行于導(dǎo)光板10的光入射面IOA并 且以給定的角度θ 1(第一角度)與透明基板31和37的表面交叉。即，當(dāng)下部電極32和 上部電極36之間未施加電壓時(shí)，塊體34Α的光軸AXl平行于微粒34Β的光軸ΑΧ2。光軸ΑΧ2可以不必平行于導(dǎo)光板10的光入射面10Α，也可以不必以角度θ 1與透明基板31和37的表面交叉。例如，由于制造誤差等，光軸AX2可以以稍微不同于角度Θ1 的角度與透明基板31和37的表面交叉。此外，光軸AXl和AX2可以不必平行于導(dǎo)光板10 的光入射面IOA0例如，由于制造誤差等，光軸AXl和AX2可以小角度與導(dǎo)光板10的光入射 面IOA交叉。優(yōu)選地，塊體3 的尋常光折射率等于微粒34B的尋常光折射率，而塊體34A的非 尋常光折射率等于微粒34B的非尋常光折射率。在這種情況下，例如，當(dāng)下部電極32和上部 電極36之間未施加電壓時(shí)時(shí)，如圖4A所示，在包括前向方向和對(duì)角方向上的所有方向上都 很難存在折射率差異，從而能獲得高透明度(high transparency) 0因此，例如，如圖4C所 示，向正面方向前進(jìn)的光Ll和向?qū)欠较蚯斑M(jìn)的光L2傳輸穿過(guò)光調(diào)制層34而沒(méi)有在光調(diào) 制層34中被散射。結(jié)果，例如，如圖6所示，來(lái)自光源20的光L(來(lái)自對(duì)角方向的光)被透 明區(qū)域30A的界面(透明基板31/導(dǎo)光板10和空氣之間的界面)完全反射，透明區(qū)域30A 的亮度(暗顯示的亮度)變得低于在不設(shè)置光調(diào)制裝置30的情況(圖6中(B)中的虛線) 下的亮度。此外，例如，如圖5A中所示，塊體34A和微粒34B具有這樣的結(jié)構(gòu)，即，當(dāng)在下部電 極32和上部電極36之間施加了電壓時(shí)，光軸AXl的方向與光軸AX2的方向不同(交叉)。 此外，微粒34B具有這樣的結(jié)構(gòu)，即，當(dāng)下部電極32和上部電極36之間施加了電壓時(shí)，微粒 34B的光軸AX2平行于導(dǎo)光板10的光入射面10A，并且以大于角度θ 1的角度Θ2(第二角 度)(例如，90度)與透明基板31和37的表面交叉。對(duì)于角度θ 2，將在說(shuō)明微粒34Β的 材料時(shí)詳細(xì)給出描述。當(dāng)下部電極32和上部電極36之間施加了電壓時(shí)，在光調(diào)制層34中，在包括前向 方向和對(duì)角方向上的所有方向上的折射率差異變大，從而能夠獲得高的散射特性。因此，例 如，如圖5C所示，向正面方向前進(jìn)的光Ll和向?qū)欠较蚯斑M(jìn)的光L2在光調(diào)制層34中被散 射。結(jié)果，例如，如圖6所示，來(lái)自光源20的光L(來(lái)自對(duì)角方向的光)傳輸穿過(guò)散射區(qū)域 30Β的界面(透明基板31/導(dǎo)光板10和空氣之間的界面)，并且傳輸?shù)椒瓷浒?0側(cè)的光被 反射板40反射并被傳輸穿過(guò)光調(diào)制裝置30。因此，散射區(qū)域30Β的亮度變得顯著高于在不 設(shè)置光調(diào)制裝置的情況(圖6中(B)中的虛線)下的亮度，通過(guò)透明區(qū)域30Α的亮度的減 小的部分增加了一部分白色顯示亮度(亮度增加)。塊體3 的尋常光折射率和微粒34B的尋常光折射率可以由于制造誤差等而發(fā)生 某些偏移，例如，優(yōu)選地是0. 1或以下，或者更優(yōu)選地是0. 05或以下。此外，塊體34A的非 尋常光折射率和微粒34B的非尋常光折射率可以由于制造誤差等而發(fā)生某些偏移，例如， 優(yōu)選地是0. 1或以下，或者更優(yōu)選地是0. 05或以下。此外，塊體34A的折射率差(Antl=非尋常光折射率Ii1-尋常光折射率Iitl)和微粒 34B的折射率差(An1 =非尋常光折射率Ii3-尋常光折射率n2)優(yōu)選地是盡可能的大，優(yōu)選 地是0.05或以上，更優(yōu)選地是0. 1或以上，更進(jìn)一步優(yōu)選地是0. 15或以上。在塊體34A和 微粒34B的折射率差大的情況下，光調(diào)制層34的散射能力變高，導(dǎo)光條件很容易被破壞，并 且容易提取來(lái)自導(dǎo)光板10的光。此外，塊體34A對(duì)電場(chǎng)的響應(yīng)速度不同于微粒34B對(duì)電場(chǎng)的響應(yīng)速度。塊體34A 具有不會(huì)響應(yīng)于電場(chǎng)的線狀結(jié)構(gòu)或多孔結(jié)構(gòu)(porous structure)或具有響應(yīng)速度低于微 粒34B的響應(yīng)速度的條狀結(jié)構(gòu)。例如，塊體34A是由通過(guò)聚合低分子單體獲得的聚合物材料制成。塊體34A通過(guò)熱和光中的至少一種聚合具有配向特性或可聚合特性(例如，沿微 粒34B的配向方向或配向膜33和35的配向方向進(jìn)行配向)的材料(例如，單體)形成。塊 體34A的線狀結(jié)構(gòu)、多孔結(jié)構(gòu)或條狀結(jié)構(gòu)在平行于導(dǎo)光板10的光入射面IOA并且以微小的 角度θ 1與透明基板31和37的表面交叉的方向上具有長(zhǎng)軸。在塊體34Α具有線狀結(jié)構(gòu)的 情況下，就提高被引導(dǎo)的光的散射特性而言，在短軸方向上的平均線狀結(jié)構(gòu)大小優(yōu)選地是 0. 1 μ m 10 μ m(包括兩端點(diǎn))，更優(yōu)選地是0. 2 μ m 2. 0 μ m(包括兩端點(diǎn))。此外，就降 低散射的波長(zhǎng)依賴性而言，在短軸方向上的平均線狀結(jié)構(gòu)大小優(yōu)選地是0. 5 μ m 5 μ m(包 括兩端點(diǎn))，更優(yōu)選地是1 μ m 3 μ m(包括兩端點(diǎn))。線狀結(jié)構(gòu)大小可通過(guò)偏振顯微鏡、共 焦顯微鏡、電子顯微鏡等進(jìn)行觀察。同時(shí)，微粒34B主要包含(例如)液晶材料，并比塊體34A具有更足夠高的響應(yīng)速 度。包含在微粒34B中的液晶材料(液晶分子)是(例如)棒狀分子。作為包含在微粒 34B中的液晶分子，優(yōu)選使用具有正介電常數(shù)各向異性的液晶分子(所謂的正液晶)。當(dāng)下部電極32和上部電極36之間未施加電壓時(shí)，在微粒34B中，液晶分子的長(zhǎng) 軸方向平行于光軸AX2。此時(shí)，微粒34B中的液晶分子的長(zhǎng)軸平行于導(dǎo)光板10的光入射面 10A，并以微小的角度θ 1與透明基板31和37交叉。即，當(dāng)下部電極32和上部電極36之間 未施加電壓時(shí)，在平行于導(dǎo)光板10的光入射面IOA內(nèi)，微粒34Β中的液晶分子以角度θ 1傾 斜地被配向。角度θ 1稱為預(yù)傾角(pretilt angle)，并且優(yōu)選地是(例如)0. 1度 30度 (包括兩個(gè)端點(diǎn))。角度θ 1更優(yōu)選地是0. 5度 10度(包括兩個(gè)端點(diǎn))，并且更進(jìn)一步優(yōu) 選地是0.7度 2度(包括兩個(gè)端點(diǎn))。如果角度θ 1增加，散射效率趨向于減小，原因如 后所述。此外，如果角度θ 1過(guò)分減小，在施加電壓時(shí)的液晶上升方位角(liquid crystal rising azimuthal angle)發(fā)生變化。例如，在某些情況下，液晶以180度(相反傾斜)在 相對(duì)側(cè)上的取向上增加。因此，微粒34B和塊體34A之間的折射率差沒(méi)有被有效利用，從而， 散射效率趨向于降低且亮度趨向于降低。此外，當(dāng)下部電極32和上部電極36之間施加了電壓時(shí)，在微粒34B中，液晶分子 的長(zhǎng)軸與光軸AX2交叉(垂直)。此時(shí)，微粒34B中的液晶分子的長(zhǎng)軸平行于導(dǎo)光板10的光 入射面10A，并且以大于角度Θ1的角度θ 2(例如90度)與透明基板31和37交叉。艮口， 當(dāng)下部電極32和上部電極36之間施加了電壓時(shí)，微粒34Β中的液晶分子在平行于導(dǎo)光板 10的光入射面IOA的平面內(nèi)以角度θ 2傾斜地被配向或直接保持在角度θ 2 ( = 90度)。作為具有配向特性和可聚合特性的前述單體，可以使用具有光學(xué)各向異性并與液 晶分子一起形成復(fù)合材料的材料。然而，在該實(shí)施方式中，由紫外線固化的低分子單體是優(yōu) 選的。優(yōu)選地，在未施加電壓的狀態(tài)中，液晶的光學(xué)各向異性方向?qū)?yīng)于通過(guò)聚合低分子 單體而形成的材料(聚合材料)的光學(xué)各向異性方向。因此，優(yōu)選地，液晶和低分子量單 體在紫外線固化之前在相同方向上被配向。在將液晶用作微粒34Β且液晶是棒狀分子的 情況下，要使用的單體材料的形狀優(yōu)選的也是棒狀。因此，作為單體材料，優(yōu)選地使用具有 可聚合特性和結(jié)晶性的材料。例如，材料優(yōu)選地具有從由丙烯酸基、異丁烯酸基、丙烯酰氧 (acryloyloxy)基、異丁烯?；?methacryloyloxy)基、乙烯醚(vinylether)基、環(huán)氧基 組成的組中選擇的至少一個(gè)官能團(tuán)來(lái)作為可聚合的官能團(tuán)。這些官能團(tuán)可以通過(guò)用紫外 線、紅外線或電子射線照射或加熱而進(jìn)行聚合。在用紫外線照射的過(guò)程中，為了防止配向度 的降低，可以添加具有多官能團(tuán)的液晶材料。在塊體34A具有前述線狀結(jié)構(gòu)的情況下，作為塊體34A的原材料，優(yōu)選地使用雙官能團(tuán)液晶單體。此外，為了調(diào)節(jié)表現(xiàn)液體結(jié)晶度的溫 度，可以將單官能團(tuán)單體添加到塊體34A的原材料中，為了改善交鍵密度，可以將三(更多) 官能團(tuán)的單體添加到塊體34A的原材料中。驅(qū)動(dòng)電路50控制施加于各個(gè)光調(diào)制單元30B的一對(duì)電極(下部電極32和上部電 極36)的大小，使得在一個(gè)光調(diào)制單元30A中微粒34B的光軸AX2平行于或幾乎平行于塊 體34A的光軸AX1，而在另一個(gè)光調(diào)制單元30B中微粒34B的光軸AX2交叉或垂直于塊體 34A的光軸AX1。即，驅(qū)動(dòng)電路50能夠進(jìn)行電場(chǎng)控制使得塊體34A的光軸AXl的方向?qū)?yīng) 于(或幾乎對(duì)應(yīng)于)微粒34B的光軸AX2的方向，或使得塊體34A的光軸AXl的方向不同 于(或垂直于)微粒34B的光軸AX2的方向。下文中將參照?qǐng)D7A 圖7C至圖9A 圖9C給出該實(shí)施方式的背光1的制造方法 的描述。首先，在由玻璃基板或塑料膜基板制成的透明基板31和37上形成由ITO制成的 透明導(dǎo)電膜32-1和36-1(圖7A)。接下來(lái)，在這個(gè)表面上形成抗蝕層。之后，在通過(guò)圖案化 在抗蝕層上形成電極圖案(下部電極32和上部電極36)(圖7B)。作為圖案化的方法，例如，可以使用光刻法、激光加工法、圖案印刷法，絲網(wǎng)印刷法 (screen printing method)等。此夕卜,例如,可使用由Merck Co.生產(chǎn)的“超刻蝕(hyper etching) ”材料，進(jìn)行給定的加熱，用水沖洗產(chǎn)物來(lái)進(jìn)行絲網(wǎng)印刷以執(zhí)行圖案化。電極圖案 由驅(qū)動(dòng)方法和局部驅(qū)動(dòng)的劃分?jǐn)?shù)量來(lái)確定。例如，在將42英寸顯示器劃分成12X6的情況 下，形成圖案使得電極寬度約為80mm，而電極之間的狹縫盡可能地小。然而，由于后述灰度 特性，極小狹縫不能很好的工作。因此，具體地，狹縫的大小優(yōu)選地是10 μ m 500 μ m(包 括兩端點(diǎn))。此外，可以將ITO納米粒子進(jìn)行圖案印刷并隨后進(jìn)行燒制，從而形成電極圖案。接下來(lái)，在整個(gè)表面涂敷了配向膜33和35之后，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行干燥和燒制(圖 7C)。在將聚酰亞胺材料用作配向膜33和35的情況下，經(jīng)常將NMP (N-甲基-2-吡咯烷酮， N-methyl-2-pyrrolidone)用作溶劑。在這種情況下，在大氣壓下200°C的溫度是必須的。 在這種情況下，在塑料基板用作透明基板31和37的情況下，可對(duì)配向膜33和35進(jìn)行真 空干燥并在100°C進(jìn)行燒制。之后，對(duì)配向膜33和35進(jìn)行摩擦處理。從而，配向膜33和 35用作用來(lái)水平配向的配向膜。另外，可以在配向膜33和35的摩擦方向上形成預(yù)傾斜 (pretilt)。接下來(lái)，在配向膜33上干分散(dry-scattered)或濕分散(wet-scattered)用于 形成單元間隙的隔離件38 (圖8A)。在通過(guò)真空層壓方法形成光調(diào)制單元30A的情況下，可 將隔離件38混合在要被滴下的混合物中。此外，代替隔離件38，可通過(guò)光刻法形成柱狀隔 離件。隨后，例如，用密封劑圖案39涂覆配向膜35，以密封并防止液晶以幀狀態(tài)泄露(圖 8B)。能夠通過(guò)配送方法(dispenser method)和絲網(wǎng)印刷方法來(lái)形成密封劑圖案39。將給出真空層壓法(一滴填入法0DF法，One Drop Fill method)的描述。然而， 能夠通過(guò)真空注入法，滾壓法(roll lamination method)等形成光調(diào)制單元30A。首先，對(duì)于由單元間隙、單元區(qū)域等確定的立方體，將由液晶和單體組成的混合物 41均勻地滴在平面上(圖8C)。盡管混合物41優(yōu)選地通過(guò)使用線狀引導(dǎo)精確配送器滴下， 但可以利用作為存儲(chǔ)體(bank)的密封劑圖案39來(lái)使用模片涂敷器(die coater)等。
對(duì)于液晶和單體，可以使用前述材料。液晶和單體之間的重量比為98 2 50 50，優(yōu)選地為95 5 75 25，更優(yōu)選地為92 8 85 15。通過(guò)增加液晶的比 例，可降低驅(qū)動(dòng)電壓。然而，如果液晶的比例難以增加，則存在狀態(tài)難以回到透明時(shí)的狀態(tài) (例如，電壓施加降低時(shí)的白光等級(jí)(white level))，或者在切斷電壓后的響應(yīng)速度降低的趨勢(shì)。除了液晶和單體之外，混合物物41還添加有聚合引發(fā)劑。根據(jù)要使用的紫外線波 長(zhǎng)，添加的聚合引發(fā)劑的單體比例在0. 10wt%的范圍內(nèi)調(diào)整。另外，根據(jù)需要，混 合物41還可以添加有聚合引發(fā)劑、增塑劑、粘性調(diào)節(jié)劑等。在單體在室溫下處于固態(tài)或凝 膠態(tài)的情況下，優(yōu)選地，對(duì)杯子、注射器以及基板進(jìn)行加熱。在將透明基板31和透明基板37設(shè)置在真空層壓器(未示出)中之后，進(jìn)行抽真 空并執(zhí)行層壓(圖9A)。之后，將層壓產(chǎn)物釋放到空氣中，并且在大氣壓下均勻地壓?jiǎn)卧g 隙。根據(jù)白光亮度(白光等級(jí))與驅(qū)動(dòng)電壓之間的關(guān)系，可適當(dāng)選擇單元間隙。單元間隙 的尺寸為5 μ m 40 μ m(包括兩端點(diǎn))，更優(yōu)選地為6 μ m 20 μ m(包括兩端點(diǎn))，更進(jìn)一 步優(yōu)選地為7 μ m 10 μ m(包括兩個(gè)端點(diǎn))。在層壓之后，優(yōu)選地，根據(jù)需要執(zhí)行配向處理(未示出)。在當(dāng)層壓?jiǎn)卧徊迦胝?交的尼科耳光偏振器之間時(shí)產(chǎn)生光泄露的情況下，對(duì)該單元進(jìn)行一定時(shí)間的熱處理，或在 室溫下對(duì)該單元進(jìn)行配向。之后，照射紫外線L3以聚合單體(圖9B)。從而，制成了光調(diào)制 裝置30。在紫外線照射過(guò)程中，優(yōu)選地，不改變單元溫度。優(yōu)選地使用紅外切割過(guò)濾器 (infrared cut filter)，或者優(yōu)選地使用UV-LED等作為光源。紫外照度(ultraviolet illumination)影響復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)。因此，優(yōu)選地，根據(jù)使用的液晶材料、使用的單 體材料以及其復(fù)合物，適當(dāng)調(diào)整紫外線照度。紫外線照度優(yōu)選地為0. Imff/cm2 500mW/ cm2 (包括兩個(gè)端點(diǎn))，并且更優(yōu)選地為0. 5mff/cm2 30mW/cm2 (包括兩個(gè)端點(diǎn))。隨著紫外 線照度更低，驅(qū)動(dòng)電壓趨向于更低?？筛鶕?jù)生產(chǎn)率和特性選擇合適的紫外線照度。之后，光調(diào)制模塊被粘結(jié)至導(dǎo)光板10?？梢酝ㄟ^(guò)粘附或粘連將光調(diào)制模塊30粘結(jié) 至導(dǎo)光板10。優(yōu)選地，使用折射率盡可能接近導(dǎo)光板10的折射率和光調(diào)制設(shè)備30的基板 材料的折射率的材料來(lái)進(jìn)行粘附或粘連。最后，將引線(leading line)(未示出)附接至 下部電極32和上部電極36。從而，制成了實(shí)施方式的背光1。在下文中給出了形成光調(diào)制裝置30及最后光調(diào)制裝置30被粘結(jié)至導(dǎo)光板10的 過(guò)程的描述。然而，在設(shè)置有配向膜35的透明基板37被預(yù)先粘結(jié)至導(dǎo)光板10的表面之后， 可以形成背光1。此外，可以通過(guò)薄片法(sheet method)或滾壓法(roll-to-toll method) 來(lái)形成背光1。接下來(lái)，將給出該實(shí)施方式的背光1的操作和效果。在該實(shí)施方式的背光1中，例如，將電壓施加到各個(gè)光調(diào)制單元30-1的一對(duì)電極 (下部電極32和上部電極36)上，使得在光調(diào)制單元30A中微粒34B的光軸AX2平行于或 幾乎平行于塊體34A的光軸AXl，而在光調(diào)制單元30-1中微粒34B的光軸AX2交叉或垂直 于塊體34A的光軸AXl。因此，在光調(diào)制裝置30中，從光源20輸出并進(jìn)入導(dǎo)光板10的光傳 輸穿過(guò)傳輸區(qū)域30A(其中光軸AXl和光軸AX2彼此平行或幾乎平行)。同時(shí)，在光調(diào)制裝 置30中，從光源20輸出并進(jìn)入導(dǎo)光板10的光在散射區(qū)域30B (其中光軸AXl和光軸AX2彼此交叉或彼此垂直)中被散射。在散射光中，傳輸穿過(guò)散射區(qū)域30B的底面的光由反射 板40反射并再次返回到導(dǎo)光板10。之后，光從背光1的頂面輸出。此外，在散射光中，向散 射區(qū)域30B的頂面前進(jìn)的光傳輸穿過(guò)導(dǎo)光板10，并隨后從背光1的頂面輸出。如上所述，在 該實(shí)施方式中，光幾乎不能從傳播區(qū)域30A的頂面輸出，光從散射區(qū)域30B的頂面輸出。因 此，增加了在正面方向上的調(diào)制比例。通常，PDLC通過(guò)將液晶材料和各向同性低分子材料相混合，并通過(guò)紫外線照射產(chǎn) 生相分離，對(duì)溶劑進(jìn)行干燥等而形成，并且是液晶材料的微粒分散在聚合材料中的復(fù)合層。 在未施加電壓時(shí)復(fù)合層中的液晶材料是隨機(jī)取向的并因此示出散射特性。同時(shí)，在施加了 電壓時(shí)，復(fù)合層中的液晶材料在電場(chǎng)方向上進(jìn)行配向。因此，在液晶材料的尋常光折射率等 于聚合材料的折射率的情況下，在正面方向(PDLC的法線方向)上表現(xiàn)出高的透光性(透 明性)。然而，在液晶材料中，液晶材料的非尋常光折射率和聚合材料的折射率之間的差異 在對(duì)角方向上顯著。因此，即使在正面方向上表現(xiàn)出透光性，在對(duì)角方向上仍表現(xiàn)出散射特 性。通常，經(jīng)常的情況是使用PDLC的光調(diào)制裝置具有其中PDLC被夾在兩個(gè)玻璃板 (其上形成了透明導(dǎo)電膜)之間的結(jié)構(gòu)。在光穿過(guò)空氣對(duì)角地進(jìn)入到具有前述結(jié)構(gòu)的光調(diào) 制裝置的情況下，從對(duì)角方向進(jìn)入的光由于空氣和玻璃板之間的折射率差異而被折射，并 且以較小的角進(jìn)入PDLC。因此在這樣的光調(diào)制裝置中，不會(huì)產(chǎn)生散射。例如，在光以80度 的角穿過(guò)空氣進(jìn)入的情況下，通過(guò)在玻璃界面的折射，入射到PDLC的光的入射角降低至約 40度。然而，在使用導(dǎo)光板的邊緣發(fā)光系統(tǒng)中，光穿過(guò)導(dǎo)光板進(jìn)入。因此，光以約80度的 大角度穿過(guò)PDLC。因此，由于液晶材料的非尋常光折射率和聚合材料的折射率之間的差大， 并且光以較大角度穿過(guò)PDLC，所以經(jīng)受散射的光路變得更長(zhǎng)。例如，在尋常光折射率為1. 5 且非尋常光折射率為1. 65的液晶材料的微粒分散在折射率為1. 5的聚合材料中的情況下， 在正面方向(PDLC的法線方向)上不存在折射率差，但在對(duì)角方向上折射率差變得更大。因 此，由于不能降低在對(duì)角方向上的散射特性，所以視角特性不好。此外，在將諸如漫射膜的 光學(xué)膜設(shè)置在導(dǎo)光板上情況下，對(duì)角泄漏的光通過(guò)漫射膜等在正面方向上被漫射。因此在 正面方向上泄漏的光增加，并且在正面方向上的調(diào)制率降低。同時(shí)，在該實(shí)施方式中，塊體34A和微粒34B主要包含光學(xué)各向異性材料。因此， 在對(duì)角方向上散射特性降低而改善了透光性。例如，在塊體34A主要包含尋常光折射率和 非尋常光折射率等于微粒34B的光學(xué)各向異性材料的尋常光折射率和非尋常光折射率的 光學(xué)各向異性材料并且在下部電極32和上部電極36之間未施加電壓的區(qū)域，它們的光軸 取向彼此對(duì)應(yīng)或幾乎彼此對(duì)應(yīng)。因此，在包括正面方向(光調(diào)制裝置30的法線方向)和對(duì) 角方向的所有方向上的折射率差降低或消除，并能夠獲得高透光性。結(jié)果，能夠降低或幾乎 消除在大視角區(qū)域中的光泄漏，并且能夠改善視角特性。例如，在將尋常光折射率為1. 5且非尋常光折射率為1. 65的液晶與尋常光折射率 為1. 5且非尋常光折射率為1. 65的液晶單體混合，并且液晶單體以液晶和液晶單體通過(guò)配 向膜或電場(chǎng)進(jìn)行配向的狀態(tài)進(jìn)行聚合的情況下，液晶的光軸對(duì)應(yīng)于通過(guò)聚合液晶單體形成 的聚合物的光軸。因此，折射率能在所有方向上一致。從而，在這種情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)高透 光狀態(tài)，并且能夠進(jìn)一步改善視角特性。
此外，在該實(shí)施方式中，例如，如圖6所示，透明區(qū)域30A的亮度(暗顯示(black display)的亮度)低于不設(shè)置光調(diào)制裝置30的情況下的亮度(圖6中(B)中虛線)。同 時(shí)，散射區(qū)域30B的亮度顯著高于不設(shè)置光調(diào)制裝置30的情況下的亮度(圖6中(B)中虛 線)，并且通過(guò)透明區(qū)域30A的亮度的降低部分來(lái)增加一部分白色顯示亮度(亮度增加)。亮度增加是一種相比于在整個(gè)屏幕上進(jìn)行白色顯示的情況用來(lái)在進(jìn)行局部白色 顯示情況下改善亮度的技術(shù)。通常，這樣的技術(shù)經(jīng)常用在CRT、PDP等中。然而，在液晶顯示 器中，背光均勻且整個(gè)地產(chǎn)生光而與圖像無(wú)關(guān)，因此，不能局部增加亮度。然而，在背光是由 LED背光(其中，二維地設(shè)置多個(gè)背光)組成的情況下，可以部分地關(guān)掉LED。然而，在這種 情況下，來(lái)自LED被關(guān)掉的暗區(qū)的漫射光不存在。因此，相比于所有LED導(dǎo)通的情況，亮度 降低。此外，通過(guò)增加施加在部分導(dǎo)通的LED上的電流，可以增加亮度。然而，在這種情況 下，由于在非常短的時(shí)間內(nèi)施加了大的電流，這對(duì)電路的負(fù)載和可靠性是不利的。同時(shí)，在該實(shí)施方式中，塊體34A和微粒34B主要包含光學(xué)各向異性材料。因此， 防止了在對(duì)角方向上的散射特性，并且在暗狀態(tài)下從導(dǎo)光板泄漏的光很少。因此，從局部暗 狀態(tài)區(qū)到局部亮狀態(tài)區(qū)(light state section)進(jìn)行了光傳導(dǎo)。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)亮度增加 而不增加對(duì)背光1的輸入電力。此外，在該實(shí)施方式中，在下部電極32和上部電極36之間未施加電壓的區(qū)域中， 微粒34B的光軸AX2平行于導(dǎo)光板10的光入射面10A，并且以微小的角度θ 1與透明基板 31和37的表面交叉。即，包含在微粒34Β中的液晶分子在平行于光入射面IOA的平面內(nèi)以 角度θ 1被傾斜地進(jìn)行配向(給出預(yù)傾角)。因此，當(dāng)在下部電極32和上部電極36之間 施加了電壓時(shí)，包含在微粒34Β中的液晶材料在隨機(jī)方向上并沒(méi)有增加，而是在平行于光 入射面IOA的平面內(nèi)增加。此時(shí)，在平行于光入射面IOA的平面內(nèi)，塊體34Α和微粒34Β的 光軸AXl和ΑΧ2彼此交叉或彼此垂直。在這種情況下，在光從導(dǎo)光板10的光入射面IOA進(jìn) 入時(shí)，垂直于透明基板31振動(dòng)的光感測(cè)微粒34Β的非尋常光折射率和塊體34Α的尋常光折 射率之間的差。此時(shí)，由于微粒34Β的非尋常光折射率和塊體34Α的尋常光折射率之間的 差大，所以，垂直于透明基板31振動(dòng)的光的散射效率增加。同時(shí)，平行于透明基板31振動(dòng) 的光感測(cè)微粒34Β的尋常光折射率和塊體34Α的非尋常光折射率之間的差。此時(shí)，由于微 粒34Β的尋常光折射率和塊體34Α的非尋常光折射率之間的差大，平行于透明基板31振動(dòng) 的光的散射效率也增加。因此，在下部電極32和上部電極36之間施加了電壓的區(qū)域中傳 播的光在對(duì)角方向上包括許多分量。例如，在將丙烯醛基導(dǎo)光板用作導(dǎo)光板10的情況下， 在下部電極32和上部電極36之間施加了電壓的區(qū)域中的光在41. 8度以上進(jìn)行傳播。結(jié) 果，折射率差在包括對(duì)角方向的所有方向上增加，并且能夠獲得高散射特性，因此能夠改善 顯示亮度。此外，由于前述亮度增加的效果，所以能進(jìn)一步改善顯示亮度。例如，在當(dāng)未施加電壓時(shí)塊體34Α和微粒34Β的光軸AXl和ΑΧ2被設(shè)置為垂直于 導(dǎo)光板10的光入射面IOA的情況下，以及在當(dāng)下部電極32和上部電極36之間施加了電壓 時(shí)在垂直于光入射面IOA的平面內(nèi)包含在微粒34Β中的液晶材料增加的情況下，垂直于透 明基板31振動(dòng)的光感測(cè)微粒34Β的非尋常光折射率和塊體34Α的尋常光折射率之間的差， 同時(shí)平行于透明基板31振動(dòng)的光感測(cè)微粒34Β的尋常光折射率和塊體34Α的尋常光折射 率之間的差。微粒34Β的尋常光折射率和塊體34Α的尋常光折射率之間的差幾乎不存在， 或根本不存在。因此，在光從光入射面IOA進(jìn)入時(shí)，如前面所述情況，垂直于透明基板31振
16動(dòng)的光感測(cè)的大的折射率差，同時(shí)平行于透明基板31振動(dòng)的光幾乎感測(cè)不到折射率差或 根本感測(cè)不到折射率差。結(jié)果，垂直于透明基板31振動(dòng)的光的散射效率變高，同時(shí)平行于 透明基板31振動(dòng)的光的散射效率低或?yàn)榱?。因此，在光軸AXl和AX2被設(shè)置為垂直于光入 射面IOA的情況下，散射效率低于光軸AXl和AX2被設(shè)置為平行于光入射面IOA的情況下 的散射效率，因此，從導(dǎo)光板10提取的亮度低于該實(shí)施方式的光調(diào)制裝置30的亮度。因此，在該實(shí)施方式中，能夠改善顯示亮度，同時(shí)減小或幾乎消除高視角范圍內(nèi)的 光泄漏。結(jié)果，能夠增加在正面方向上的調(diào)制比例。第二實(shí)施方式接下來(lái)，將給出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的背光的描述。該實(shí)施方式的背光的 結(jié)構(gòu)與前述實(shí)施方式的背光1的結(jié)構(gòu)的不同之處在于將垂直配向膜用作配向膜33和35， 并且設(shè)置了光調(diào)制層64來(lái)代替前述實(shí)施方式的光調(diào)制層34。因此，將主要給出不同于前述 實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)不同的點(diǎn)的描述，將適當(dāng)省略與前述實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)共同的點(diǎn)的描述。如上所述，在該實(shí)施方式中，將垂直配向膜用作配向膜33和35。通過(guò)垂直配向膜， 在塊體64A和微粒64B(隨后描述)中，形成了相對(duì)于透明基板31(預(yù)傾斜)傾斜的配向。 作為垂直配向膜，可以使用硅烷耦合材料、聚乙烯醇(PVA)、聚酰亞胺材料、界面活性劑等。 例如，通過(guò)在涂敷和干燥這些材料執(zhí)行摩擦處理，在摩擦方向上形成預(yù)傾斜。此外，在將塑 料膜用作透明基板31和37的情況下，在制造步驟中，優(yōu)選地，在用配向膜33和35涂敷透明 基板31和37的表面之后，燒制溫度盡可能低。因此，在這種情況下，將硅烷耦合材料(乙 醇溶劑可以與該材料一起使用)優(yōu)選地用作配向膜33和35?？梢詫?duì)配向膜33和35不進(jìn) 行摩擦處理而形成預(yù)傾斜。實(shí)現(xiàn)如上所述預(yù)傾斜的方法的實(shí)例包括這樣的方法，即，在該方 法中，在配向膜33和35中形成單元，在對(duì)該單元施加磁場(chǎng)或由傾斜電極施加傾斜電場(chǎng)的同 時(shí)用紫外線照射該單元。然而，在使用垂直配向膜作為配向膜33和35時(shí)，作為包含在微粒34B中的液晶分 子，優(yōu)選地，使用具有負(fù)介電常數(shù)各向異性的分子(所謂的負(fù)液晶)。接下來(lái)，將給出該實(shí)施方式的光調(diào)制層64的描述。光調(diào)制層64是包含塊體 64A(第四區(qū)域)和分散在塊體64A中的多個(gè)微粒64B(第三區(qū)域)的復(fù)合層。塊體64A和 微粒64B具有光學(xué)各向異性。圖IOA示意性地示出了當(dāng)下部電極32和上部電極36之間未施加電壓時(shí)微粒64B 中的配向狀態(tài)的實(shí)例。在圖IOA中，省略了塊體64A中配向狀態(tài)的描述。圖IOB示出了當(dāng) 下部電極32和上部電極36之間未施加電壓時(shí)示出塊體64A和微粒64B的折射率各向異性 的折射率橢球的實(shí)例。圖IOC示意性示出了當(dāng)下部電極32和上部電極36之間未施加電壓 時(shí)，向正面方向前進(jìn)的光Ll和向?qū)欠较蚯斑M(jìn)的光L2傳輸穿過(guò)光調(diào)制層64的狀態(tài)實(shí)例。圖IlA示意性地示出了當(dāng)下部電極32和上部電極36之間施加了電壓時(shí)微粒64B 中的配向狀態(tài)的實(shí)例。在圖IlA中，省略了塊體64A中的配向狀態(tài)的描述。圖IlB示出了 當(dāng)下部電極32和上部電極36之間施加了電壓時(shí)示出塊體64A和微粒64B的折射率各向異 性的折射率橢球的實(shí)例。圖IlC示意性地示出了當(dāng)下部電極32和上部電極36之間施加了 電壓時(shí)，向正面方向前進(jìn)的光Ll和向?qū)欠较蚯斑M(jìn)的光L2在光調(diào)制層64中被散射的狀態(tài) 的實(shí)例。例如，如圖IOA和圖IOB中所示，塊體64A和微粒64B具有這樣的結(jié)構(gòu)，S卩，當(dāng)下部電極32和上部電極36之間未施加電壓時(shí)，塊體64A的光軸AX3的取向?qū)?yīng)于(平行于) 微粒64B的光軸AX4的取向。光軸AX3和AX4表示其中折射率變成與偏振方向無(wú)關(guān)的一個(gè) 值的平行于光線的傳播方向的線。此外，光軸AX3和AX4的取向不必一定要彼此對(duì)應(yīng)，光軸 AX3和AX4的取向可以由于(例如)制造誤差等而有一定偏移。此外，微粒64B具有這樣的結(jié)構(gòu)，即，當(dāng)下部電極32和上部電極36之間未施加電 壓時(shí)，光軸AX4平行于導(dǎo)光板10的光入射面IOA0此外，例如，微粒64B具有這樣的結(jié)構(gòu)， 即，當(dāng)下部電極32和上部電極36之間未施加電壓時(shí)，光軸AX4與透明基板31和37的法線 以微小的角度Θ3(第三角度)交叉(見(jiàn)圖10B)。對(duì)于角度θ 3，在說(shuō)明微粒64Β的材料時(shí) 將給出詳細(xì)描述。同時(shí)，塊體64Α具有這樣的結(jié)構(gòu)，即，塊體64Α的光軸ΑΧ4是與下部電極32和上部 電極36之間存在的電壓施加無(wú)關(guān)的常量。具體地，例如，如圖IOA和圖IOB以及圖IlA和 圖IlB所示，塊體64Α具有這樣的結(jié)構(gòu)，即，塊體64Α的光軸平行于導(dǎo)光板10的光入射面 IOA并且以微小的角度θ 3(第三角度)與透明基板31和37的法線交叉。S卩，當(dāng)下部電極 32和上部電極36之間未施加電壓時(shí)，塊體64Α的光軸ΑΧ3平行于微粒64Β的光軸ΑΧ4。光軸ΑΧ4沒(méi)有必要平行于導(dǎo)光板10的光入射面10Α，并且也沒(méi)有必要以角度θ 3 與透明基板31和37的法線交叉。例如，由于制造誤差等，光軸ΑΧ4可以以稍微不同于角度 θ 3的角度與透明基板31和37的法線交叉。此外，光軸ΑΧ3和ΑΧ4可以不必平行于導(dǎo)光板 10的光入射面IOA0例如，由于制造誤差等，光軸ΑΧ3和ΑΧ4可以小角度與導(dǎo)光板10的光 入射面IOA交叉。優(yōu)選地，塊體64Α的尋常光折射率等于微粒64Β的尋常光折射率，且塊體64Α的非 尋常光折射率等于微粒64Β的非尋常光折射率。在這種情況下，例如，當(dāng)在下部電極32和 上部電極36之間未施加電壓時(shí)，如圖IOA所示，在包括正面方向和對(duì)角方向上的所有方向 上幾乎不存在折射率差，從而能獲得高透光性。因此，例如，如圖IOC所示，向正面方向前進(jìn) 的光Ll和向?qū)欠较蚯斑M(jìn)的光L2傳輸穿過(guò)光調(diào)制層64而在光調(diào)制層64中未被散射。結(jié) 果，如在前述實(shí)施方式中一樣，例如，如圖6所示，來(lái)自光源20的光L(來(lái)自對(duì)角方向的光) 被透明區(qū)域30Α的界面(透明基板31/導(dǎo)光板10和空氣之間的界面)完全反射，透明區(qū)域 30Α的亮度(暗顯示的亮度)變得低于不設(shè)置光調(diào)制裝置30的情況下的亮度(圖6中(B) 中的虛線)。此外，例如，如圖IlA中所示，塊體64Α和微粒64Β具有這樣的結(jié)構(gòu)，即 ，當(dāng)在下部 電極32和上部電極36之間施加了電壓時(shí)，光軸ΑΧ3的取向與光軸ΑΧ4的取向不同(交 叉)。此外，當(dāng)下部電極32和上部電極36之間施加了電壓時(shí)，例如，微粒64Β具有這樣的結(jié) 構(gòu)，即，微粒64Β的光軸ΑΧ4平行于導(dǎo)光板10的光入射面10Α，并且以大于角度θ 3的角度 θ 4(第四角度)與透明基板31和37的法線交叉，或者與透明基板31和37的表面平行。 對(duì)于角度θ 4，將在說(shuō)明微粒64Β的材料時(shí)詳細(xì)給出描述。因此，在下部電極32和上部電極36之間施加了電壓的區(qū)域中傳播的光包括對(duì)角 方向的多個(gè)分量。例如，在將丙烯醛基導(dǎo)光板用作導(dǎo)光板10的情況下，在下部電極32和上 部電極36之間施加了電壓的區(qū)域中的光以41. 8度或以上進(jìn)行傳播。結(jié)果，在下部電極32 和上部電極36之間施加了電壓的區(qū)域中傳播的光中，折射率差增加，并且能獲得高的光散 射特性。因此，例如，如圖IlC中所示，向正面方向前進(jìn)的光Ll和向?qū)欠较蚯斑M(jìn)的光L2在光調(diào)制層64中被散射。結(jié)果，如在前述實(shí)施方式中一樣，例如，如圖6所示，來(lái)自光源20 的光L(來(lái)自對(duì)角方向的光)傳輸穿過(guò)散射區(qū)域30B的界面(透明基板31/導(dǎo)光板10和空 氣之間的界面)，并且傳輸?shù)椒瓷浒?0側(cè)的光被反射板40反射并傳輸穿過(guò)光調(diào)制裝置30。 因此，散射區(qū)域30B的亮度變得顯著高于不設(shè)置光調(diào)制裝置30的情況下的亮度(圖6中 (B)中的虛線)，并通過(guò)透明區(qū)域30A的亮度的減小的部分來(lái)增加一部分白色顯示亮度(亮 度增加)。由于(例如)制造誤差等，塊體64A的尋常光折射率和微粒64B的尋常光折射率 可以有些偏移，例如，優(yōu)選地為0. 1或以下，或者更優(yōu)選地為0. 05或以下。此外，由于制造 誤差等，塊體64A的非尋常光折射率和微粒64B的非尋常光折射率可以有些偏移，例如，優(yōu) 選地為0. 1或以下，或者更優(yōu)選地為0. 05或以下。此外，優(yōu)選地，塊體64A的折射率差(Δ n0 =非尋常光折射率尋常光折射率 n0)和微粒64B的折射率差(An1 =非尋常光折射率n3-尋常光折射率n2)盡可能的大，優(yōu) 選地為0. 05或以上，更優(yōu)選地為0. 1或以上，更進(jìn)一步優(yōu)選地為0. 15或以上。在塊體64A 和微粒64B的折射率差大的情況下，光調(diào)制層64的散射能力變高，導(dǎo)光條件(light guide condition)容易破壞，容易提取來(lái)自導(dǎo)光板10的光。此外，塊體64A對(duì)電場(chǎng)的響應(yīng)速度不同于微粒64B對(duì)電場(chǎng)的響應(yīng)速度。塊體64A 具有不會(huì)響應(yīng)于電場(chǎng)的線狀結(jié)構(gòu)或多孔結(jié)構(gòu)，或具有響應(yīng)速度低于微粒64B的響應(yīng)速度的 條狀結(jié)構(gòu)。例如，塊體64A由通過(guò)聚合低分子單體獲得的聚合物材料制成。塊體64A通過(guò) 熱和光中的至少一種聚合具有配向特性或可聚合特性(例如，沿微粒64B的配向方向或配 向膜33和35的配向方向進(jìn)行配向)的材料(例如，單體)形成。同時(shí)，微粒64B主要包含(例如)液晶材料，并具有比塊體64A的響應(yīng)速度足夠大 的響應(yīng)速度。包含在微粒64B中的液晶材料(液晶分子)是(例如)棒狀分子。作為包含 在微粒64B中的液晶分子，使用具有負(fù)介電常數(shù)各向異性的液晶分子(所謂的負(fù)液晶)。當(dāng)下部電極32和上部電極36之間未施加電壓時(shí)，在微粒64B中，液晶分子的長(zhǎng) 軸方向平行于光軸AX4。此時(shí)，微粒64B中的液晶分子的長(zhǎng)軸平行于導(dǎo)光板10的光入射面 10A，并以微小的角度θ 3與透明基板31和37的法線交叉。S卩，當(dāng)下部電極32和上部電極 36之間未施加電壓時(shí)，微粒64Β中的液晶分子在平行于導(dǎo)光板10的光入射面IOA內(nèi)以角度 θ 3被傾斜地進(jìn)行配向。角度θ 3稱為預(yù)傾角，并且優(yōu)選地為(例如)0. 1度 30度(包 括兩個(gè)端點(diǎn))。角度θ 3更優(yōu)選地為0. 5度 10度(包括兩個(gè)端點(diǎn))，并且更進(jìn)一步優(yōu)選 地為0.7度 2度(包括兩個(gè)端點(diǎn))。在角度θ 3增加的情況下，散射效率趨向于減小，原 因如后所述。此外，在角度θ 3過(guò)分減小的情況下，在施加電壓時(shí)的液晶降低方位角發(fā)生變 化。例如，在某些情況下，液晶以180度(相反傾斜)在相對(duì)側(cè)上的方位角取向上降低。因 此，微粒64Β和塊體64Α之間的折射率差沒(méi)有被有效利用，從而，散射效率趨向于降低且亮 度趨向于降低。此外，當(dāng)下部電極32和上部電極36之間施加了電壓時(shí)，在微粒64Β中，液晶分子 的長(zhǎng)軸與光軸ΑΧ4交叉(垂直)。此時(shí)，微粒64Β中的液晶分子的長(zhǎng)軸平行于導(dǎo)光板10的 光入射面10Α，并且以大于角度θ 3的角度θ 4與透明基板31和37的法線交叉。S卩，當(dāng)下 部電極32和上部電極36之間施加了電壓時(shí)，微粒64Β中的液晶分子在平行于導(dǎo)光板10的 光入射面IOA的平面內(nèi)以角度θ 4被傾斜配向或水平位于角度θ 4( = 90度)。
作為前述具有配向特性和可聚合特性的單體，可以使用具有光學(xué)各向異性并與液 晶分子一起形成復(fù)合材料的材料。然而，在該實(shí)施方式中，由紫外線固化的低分子單體是優(yōu) 選的。優(yōu)選地，在未施加電壓的狀態(tài)下，液晶的光學(xué)各向異性方向?qū)?yīng)于通過(guò)聚合低分子單 體而形成的材料(聚合材料)的光學(xué)各向異性方向。因此，優(yōu)選地，液晶和低分子單體在紫 外線固化之前在相同方向上被配向。在液晶用作微粒64B且液晶是棒狀分子的情況下，所 用單體材料的形狀優(yōu)選的也是棒狀。因此，作為單體材料，優(yōu)選地使用具有可聚合特性和結(jié) 晶性的材料。例如，優(yōu)選地，該材料具有從由丙烯酸基、異丁烯酸基、丙烯酰氧基、異丁烯酰 基氧基(methacryloyloxy group)、乙烯醚(vinylether group)以及環(huán)氧團(tuán)組成的組中選 擇的至少一個(gè)官能團(tuán)來(lái)作為可聚合的官能團(tuán)。官能團(tuán)可以通過(guò)用紫外線、紅外線、或電子射 線來(lái)照射或加熱被聚合。為了防止在用紫外線照射過(guò)程中配向度的降低，可以添加具有多 個(gè)官能團(tuán)的液晶材料。在塊體64A具有前述線狀結(jié)構(gòu)的情況下，作為塊體64A的原材料，優(yōu) 選地使用雙官能團(tuán)的液晶單體。此外，可以將單官能團(tuán)單體添加到塊體64A的原材料中以 調(diào)節(jié)表現(xiàn)出液體結(jié)晶度的溫度，或者可以將三(更多)官能團(tuán)的單體添加到塊體64A的原 材料以改善交鍵密度。接下來(lái)將給出該實(shí)施方式的背光的操作和效果的描述。在該實(shí)施方式的背光中，例如，將電壓施加到各個(gè)光調(diào)制單元30B的一對(duì)電極(下 部電極32和上部電極36)上，使得在光調(diào)制單元30A中微粒64B的光軸AX4平行于或幾乎 平行于塊體64A的光軸AX3，而在另一個(gè)光調(diào)制單元30A中微粒64B的光軸AX4交叉或垂直 于塊體64A的光軸AX3。因此，從光源20輸出并進(jìn)入導(dǎo)光板10的光傳輸穿過(guò)光調(diào)制裝置 30中的光軸AX3和光軸AX42彼此平行或幾乎平行的傳輸區(qū)域30A。同時(shí)，從光源20輸出 并且進(jìn)入導(dǎo)光板10的光在光調(diào)制裝置30中的光軸AX3和光軸AX4彼此交叉或彼此垂直的 散射區(qū)域30B中被散射。在散射光中，傳輸穿過(guò)散射區(qū)域30B的底面的光由反射板40反射 并再次返回到導(dǎo)光板10。之后，光從背光的頂面輸出。此外，在散射光中，向散射區(qū)域30B 的頂面前進(jìn)的光傳輸穿過(guò)導(dǎo)光板10。之后，該光從背光的頂面輸出。如上所述，在該實(shí)施方 式中，光幾乎不從傳輸區(qū)域30A的頂面輸出，光從散射區(qū)域30B的頂面輸出。因此，增加了 在正面方向上的調(diào)制比例。同時(shí)，在該實(shí)施方式中，塊體64A和微粒64B主要包含光學(xué)各向異性材料。因此， 在對(duì)角方向上散射特性降低而改善了透光性。例如，在塊體64A主要包含尋常光折射率和 非尋常光折射率等于微粒64B的光學(xué)各向異性材料的尋常光折射率和非尋常光折射率的 光學(xué)各向異性材料并且下部電極32和上部電極36之間未施加電壓的情況下，它們的光軸 取向彼此對(duì)應(yīng)或幾乎彼此對(duì)應(yīng)。因此，在包括正面方向(光調(diào)制裝置30的法線方向)和對(duì) 角方向的所有方向上的折射率差降低或消除，能夠獲得高透光性。結(jié)果，能夠降低或消除在 大視角區(qū)域中的光泄漏，從而能夠改善視角特性。例如，在將尋常光折射率為1. 5而非尋常光折射率為1. 65的液晶與尋常光折射率 為1. 5而非尋常光折射率為1. 65的液晶單體混合，并且液晶單體以液晶和液晶單體通過(guò)配 向膜或電場(chǎng)進(jìn)行配向的狀態(tài)進(jìn)行聚合的情況下，液晶的光軸對(duì)應(yīng)于通過(guò)聚合液晶單體形成 的聚合物的光軸，因此，折射率能在所有方向上均一致。從而，在這種情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)高透 光性狀態(tài)，并且能夠進(jìn)一步改善視角特性。此外，在該實(shí)施方式中，例如，如圖6所示，透明區(qū)域30A的亮度(暗顯示亮度)低于不設(shè)置光調(diào)制裝置30的情況下的亮度(圖6中(B)中虛線)。同時(shí)，散射區(qū)域30B的亮 度顯著高于不設(shè)置光調(diào)制裝置30的情況下的亮度(圖6中(B)中虛線)，并且通過(guò)透明區(qū) 域30A的亮度的降低部分來(lái)增加一部分白色顯示亮度(亮度增加)，原因如下。S卩，塊體64A 和微粒64B主要包含光學(xué)各向異性材料。因此，防止了對(duì)角方向上的散射特性，并且暗狀態(tài) 下從導(dǎo)光板泄漏的光很少。因此，從局部暗狀態(tài)區(qū)到局部亮狀態(tài)區(qū)進(jìn)行了光傳導(dǎo)。因此，能 夠?qū)崿F(xiàn)亮度增加而不增加對(duì)背光輸入的電力。此外，在該實(shí)施方式中，在下部電極32和上部電極36之間未施加電壓的區(qū)域中， 微粒64B的光軸AX4平行于導(dǎo)光板10的光入射面10A，并且以微小的角度θ 3與透明基板 31和37的法線交叉。即，包含在微粒64Β中的液晶分子在平行于光入射面IOA的平面內(nèi)以 角度θ 3被傾斜地配向(給出預(yù)傾角)。因此，當(dāng)在下部電極32和上部電極36之間施加了 電壓時(shí)，包含在微粒64Β中的液晶材料在隨機(jī)方向上沒(méi)有減少，而在平行于光入射面IOA的 平面內(nèi)降低了。此時(shí)，在平行于光入射面IOA的平面內(nèi)塊體64Α和微粒64Β的光軸ΑΧ3和 ΑΧ4彼此交叉或彼此垂直。在這種情況下，在光從導(dǎo)光板10的光入射面IOA進(jìn)入時(shí)，垂直于 透明基板31振動(dòng)的光感測(cè)微粒64Β的尋常光折射率和塊體64Α的非尋常光折射率之間的 差。此時(shí)，由于微粒64Β的尋常光折射率和塊體64Α的非尋常光折射率之間的差很大，所以 垂直于透明基板31振動(dòng)的光的散射效率增加。同時(shí)，平行于透明基板31振動(dòng)的光感測(cè)微 粒64Β的非尋常光折射率和塊體64Α的尋常光折射率之間的差。此時(shí)，由于微粒64Β的非 尋常光折射率和塊體64Α的尋常光折射率之間的差很大，所以平行于透明基板31振動(dòng)的光 的散射效率增加。因此，在下部電極32和上部電極36之間施加了電壓的區(qū)域中傳播的光 在對(duì)角方向上包括許多分量。例如，在將丙烯醛基導(dǎo)光板用作導(dǎo)光板10的情況下，在下部 電極32和上部電極36之間施加了電壓的區(qū)域中的光以41. 8度或以上進(jìn)行傳播。結(jié)果，折 射率差增加，并且能夠獲得高的散射特性，并因此能夠改善顯示亮度。此外，由于前述亮度 增加的效果，所以能進(jìn)一步改善顯示亮度。例如，在未施加電壓時(shí)塊體64Α和微粒64Β的光軸ΑΧ3和ΑΧ4被設(shè)置為平行于導(dǎo)光 板10的光入射面IOA和幾乎平行于透明基板31和37的法線的情況下，以及在當(dāng)下部電極 32和上部電極36之間施加了電壓時(shí)包含在微粒64Β中的液晶材料在垂直于光入射面IOA 的平面內(nèi)降低的情況下，垂直于透明基板31振動(dòng)的光感測(cè)微粒64Β的尋常光折射率和塊體 64Α的非尋常光折射率之間的差，同時(shí)平行于透明基板31振動(dòng)的光感測(cè)微粒64Β的尋常光 折射率和塊體64Α的尋常光折射率之間的差。微粒64Β的尋常光折射率和塊體64Α的尋常 光折射率之間的差幾乎不存在，或根本不存在。因此，在光從光入射面IOA進(jìn)入時(shí)，垂直于 透明基板31振動(dòng)的光如前述情況那樣感測(cè)大的折射率差，同時(shí)平行于透明基板31振動(dòng)的 光幾乎感測(cè)不到折射率差或根本感測(cè)不到折射率差。結(jié)果，垂直于透明基板31振動(dòng)的光的 散射效率變高，同時(shí)平行于透明基板31振動(dòng)的光的散射效率低或?yàn)榱?。因此，在光軸ΑΧ3 和ΑΧ4被設(shè)置為垂直于光入射面IOA的情況下，散射效率低于光軸ΑΧ3和ΑΧ4被設(shè)置為平 行于光入射面IOA的情況下的散射效率，因此，從導(dǎo)光板10提取的亮度低于該實(shí)施方式的 光調(diào)制裝置30的亮度。此外，在未形成預(yù)傾斜或預(yù)傾角基本上為幾乎90度的情況下，液晶在其上降低的 取向變成是隨機(jī)的。因此，在這種情況下，折射率差變成了在塊體64Α的光軸ΑΧ3和微粒 64Β的光軸ΑΧ4平行于導(dǎo)光板10的光入射面IOA時(shí)的折射率差和在塊體64Α的光軸ΑΧ3和微粒64B的光軸AX4垂直于導(dǎo)光板10的光入射面IOA時(shí)的折射率差的平均值。因此，在這 種情況下，提取的亮度變得低于在塊體64A的光軸AX3和微粒64B的光軸AX4平行于導(dǎo)光 板10的光入射面IOA的情況下的提取亮度。因此，在該實(shí)施方式中，能夠在減小或幾乎消除大視角范圍內(nèi)的光泄漏的同時(shí)改 善顯示亮度。結(jié)果，能夠增加在正面方向上的調(diào)制比例。變形實(shí)例在前述各個(gè)實(shí)施方式中，光調(diào)制裝置30與導(dǎo)光板10的背面(底面)相接觸，二者 之間沒(méi)有空氣層。然而，例如，如圖12中所示，光調(diào)制裝置30可以與導(dǎo)光板10的頂面相接 觸，二者之間沒(méi)有空氣層。此外，例如，如圖13中所示，光調(diào)制裝置30可以設(shè)置在導(dǎo)光板10 內(nèi)部。在這種情況下，需要光調(diào)制裝置30與導(dǎo)光板10之間無(wú)空氣層地相接觸。在前述各個(gè)實(shí)施方式中，在導(dǎo)光板10上未進(jìn)行任何具體設(shè)置。然而，例如，如圖14 中所示，可以設(shè)置光學(xué)片70(例如，漫射板、漫射片、透鏡膜、偏振分割片等)。在這種情況 下，從導(dǎo)光板10在在對(duì)角方向上輸出的部分光在正面方向上增加，因此能夠有效改善調(diào)制 比例。各向異性漫射圖15A 圖16B示出在前述第一實(shí)施方式的光調(diào)制層34中塊體34A和微粒34B 的折射率橢球的實(shí)例。圖15A和圖15B示出當(dāng)下部電極32和上部電極36之間未施加電壓 時(shí)塊體34A和微粒34B的折射率橢球的實(shí)例。圖16A和圖16B示出當(dāng)下部電極32和上部 電極36之間施加了電壓時(shí)塊體34A和微粒34B的折射率橢球的實(shí)例。如前所述，如在圖15A和圖15B中所示，在下部電極32和上部電極36之間未施加 電壓時(shí)，塊體34A的光軸和微粒34B的光軸在與導(dǎo)光板10的光入射面IOA平行并且與基板 31和37以角度θ 1交叉的方向上取向。此外，如前所述，如在圖16Α和圖16Β中所示，當(dāng)在 下部電極32和上部電極36之間施加了電壓的情況下，塊體34Α的光軸在與當(dāng)下部電極32 和上部電極36之間未施加電壓時(shí)的光軸相同的方向上取向。此外，微粒34Β的光軸在平行 于導(dǎo)光板10的光入射面IOA并且以大于角度Θ1的角度θ 2(例如，90度)與透明基板31 和37的表面交叉的方向上取向。如上所述，微粒34Β中的液晶分子根據(jù)施加電壓的存在而表現(xiàn)出前述的改變。在 改變的過(guò)程中，塊體34Α不會(huì)響應(yīng)于電壓變化，塊體34Α的線狀結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)軸方向在摩擦方向 (平行于光入射面IOA的方向(圖15Α 圖16Β的Y軸方向))上取向。因此，當(dāng)在下部電 極32和上部電極36之間施加了電壓時(shí)，從光源20輸出并且在光調(diào)制層34中傳播的光在 傳播的同時(shí)在塊體34Α的短軸方向上以平均線狀結(jié)構(gòu)大小的周期來(lái)感測(cè)微粒34Β的非尋常 光折射率和塊體34Α的尋常光折射率之間的差。結(jié)果，在光調(diào)制層34中傳播的光在光調(diào)制 層34的厚度方向上被大量散射，但是在平行于光入射面IOA的方向上并沒(méi)有被散射很多。 即，光調(diào)制層34對(duì)從光源20輸出并且在光調(diào)制層34中傳播的光表現(xiàn)出各向異性散射。在 下文中，將給出光調(diào)制層34實(shí)際上表現(xiàn)出多大的各向異性散射的檢測(cè)。圖17Α和圖17Β示出測(cè)量來(lái)自導(dǎo)光板的光的輸出角度特性的結(jié)果。圖17Α示出了 使用在平面內(nèi)表現(xiàn)出光學(xué)各向異性的調(diào)制層；34的情況的結(jié)果。圖17Β示出使用調(diào)制層34 的情況的結(jié)果。通常，白色反光板用在光調(diào)制層的底面上。為了精確研究光調(diào)制層和導(dǎo)光 板的輸出特性，在光調(diào)制層的底面上設(shè)置黑色吸收層(black absorption layer)而不是白色反光板。在使用了在平面內(nèi)表現(xiàn)出光學(xué)各向異性的光調(diào)制層的情況下，在從導(dǎo)光板提取的 光中，通過(guò)窄的余量，存在許多位于導(dǎo)光板附近的分量，而在正面方向分量很少。同時(shí)，在使 用了在平面內(nèi)表現(xiàn)出光學(xué)各向異性的光調(diào)制層；34的情況下，在正面方向的光在從導(dǎo)光板 提取時(shí)相對(duì)較大，這樣的輪廓(profile)適合于照明裝置。此外，在暗狀態(tài)中，在光學(xué)各向 同性調(diào)制層中對(duì)角泄漏的光大于在各向異性光調(diào)制層中對(duì)角泄漏的光，就光調(diào)制比例性能 來(lái)說(shuō)，這產(chǎn)生了一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。此外，在將光學(xué)片用在導(dǎo)光板上，在其間具有空氣界面的情況下， 由光學(xué)片和空氣之間的界面的反射而造成的光損失會(huì)很高。因此，作為導(dǎo)光板的輸出特性， 在正面方向上的分量較大是合適的。在兩個(gè)用于檢測(cè)的光調(diào)制層中，各個(gè)使用的單體材料 和各個(gè)使用的液晶材料彼此不同，因此，很難彼此比較各自自身的光提取強(qiáng)度。然而，在使 用了與光調(diào)制層具有相同光學(xué)性能的材料的情況下，在使用了具有平面內(nèi)的光學(xué)各向異性 的光調(diào)制層34的情況下，能夠更加提高光使用效率。從前述結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在使用兩個(gè)光調(diào)制層的情況下，各個(gè)輸出角度特性彼此不 同。接下來(lái)，測(cè)量光調(diào)制層34自身的散射特性。在使用導(dǎo)光板的狀態(tài)下，由導(dǎo)光板進(jìn)行了 全部的反射，從而不能測(cè)量散射角度特性。因此，散射角由圖18A和圖18B中所示的裝置測(cè) 量。具體地，將匹配油(matching oil) 110和光調(diào)制層34放入柱狀玻璃容器100。用激光 L以大入射角θ (例如，80度)照射光調(diào)制層34，使得光被引導(dǎo)穿過(guò)導(dǎo)光板，并且測(cè)定散射 角特性。圖19Α中示出了當(dāng)激光L以大入射角θ (例如，80度)進(jìn)入光調(diào)制層34時(shí)測(cè)量面 130上的亮度分布狀態(tài)。此外，在圖19Β中示出了通過(guò)在垂直于摩擦方向的平面(對(duì)應(yīng)于圖 15Α 圖16Β的ZX平面))內(nèi)設(shè)置平行于光調(diào)制層34中的塊體34Α的光軸AXl (未示出) 的軸作為中心軸由探測(cè)器120的掃描而獲得的光強(qiáng)度分布。此時(shí)的光強(qiáng)分布對(duì)應(yīng)于圖19Α 中的方向1上的分布。此外，在圖19C中示出了通過(guò)在平行于摩擦方向的平面內(nèi)以及在平 行于光調(diào)制層；34的光入射面的平面內(nèi)(對(duì)應(yīng)于圖15Α 圖16Β的ZY平面)設(shè)置垂直于光 調(diào)制層34中的塊狀34Α的的光軸(未示出)的軸作為中心軸由探測(cè)器120的掃描獲得的 亮度分布。此時(shí)的光強(qiáng)分布對(duì)應(yīng)于圖19Α中方向2中的分布。從圖19Α 圖19C可以發(fā)現(xiàn)，在垂直于摩擦方向的平面(對(duì)應(yīng)于圖15Α 圖16Β 的ZX平面)內(nèi)的散射特性高于在平行于摩擦方向的平面(對(duì)應(yīng)于圖15Α 圖16Β的ZY平 面)內(nèi)的散射特性。在正面方向上(輸出角度0度)每個(gè)強(qiáng)度相差約50倍(當(dāng)施加了電 壓時(shí))。即，發(fā)現(xiàn)，例如，如圖21Α 21C中所示，光調(diào)制層34具有各向異性散射特性，其中， 在光調(diào)制層34的厚度方向(Ζ軸方向)上的散射大于在摩擦方向(平行于光入射面IOA的 方向(Y軸方向))上的散射。因此，發(fā)現(xiàn)通過(guò)在塊體34Α的線狀結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)軸方向在平行于 摩擦方向(平行于光入射面IOA的方向(圖15Α 圖16Β的Y軸方向))的方向上取向的 狀態(tài)下在光調(diào)制層34的厚度方向上對(duì)微粒34Β中的液晶分子進(jìn)行配向，光調(diào)制層34對(duì)從 光源20輸出的光表現(xiàn)出前述的各向異性散射。圖20Α示出光調(diào)制層34的散射特性。圖20Β示出其中液晶的傾斜取向(預(yù)傾斜 90度)未由電壓確定的光調(diào)制層的散射特性。圖20C示出由各向同性聚合物制成且沒(méi)有表 現(xiàn)出面內(nèi)光學(xué)各向異性的普通調(diào)制層的散射特性。從圖20Α 圖20C發(fā)現(xiàn)，在光調(diào)制層34 中，相比于在其他光調(diào)制層，甚至在正面方向上進(jìn)入的光也被大量的散射，并且僅光調(diào)制層 34表現(xiàn)出各向異性散射。
接下來(lái)，將描述為什么從導(dǎo)光板提取的光優(yōu)于示出前述各向異性散射的情況下的 原因。在設(shè)置了光調(diào)制層、導(dǎo)光板以及光源的情況下，例如，如圖22A和圖22C中所示，印有 白色圖案的導(dǎo)光板和前述普通光調(diào)制層表現(xiàn)出各向同性散射特性。因此，在平行于導(dǎo)光板 的面內(nèi)方向上的光散射很大，改變角度直到破壞導(dǎo)光條件的比率變小。同時(shí)，如在光調(diào)制層 34中一樣表現(xiàn)出各向異性散射的情況下，例如，如圖21A 圖21C中所示，進(jìn)入的光在垂直 于導(dǎo)光板的面內(nèi)方向上被大量地散射，因此，散射優(yōu)先產(chǎn)生在導(dǎo)光條件被破壞的方向上。因 此，通過(guò)表現(xiàn)出各向異性散射改善了從導(dǎo)光板的光提取效率。就改善導(dǎo)光板的散射特性而言，在塊體34A的短軸方向上的平均線狀結(jié)構(gòu)大小優(yōu) 選地位0. 1 μ m 10 μ m (包括兩端點(diǎn))，更優(yōu)選地為0. 2 μ m 2. 0 μ m (包括兩端點(diǎn))。應(yīng)用實(shí)例將給出前述實(shí)施方式的背光的應(yīng)用實(shí)例的描述。圖23示出了根據(jù)應(yīng)用實(shí)例的顯示設(shè)備2的示意性結(jié)構(gòu)的實(shí)例。顯示設(shè)備2包括 液晶顯示面板80 (顯示面板)和設(shè)置在液晶顯示面板80的后面的背光1。由于背光安裝在 顯示單元2上，所以可以使用第一實(shí)施方式的背光和第二實(shí)施方式的背光。液晶顯示面板80用于顯示圖像。液晶顯示面板80是(例如)透射顯示面板，其 中各個(gè)像素根據(jù)視頻信號(hào)被驅(qū)動(dòng)，并且具有液晶層夾在一對(duì)透明基板之間的結(jié)構(gòu)。具體地， 液晶顯示面板80從背光1側(cè)起依次具有光偏振器，透明基板，像素電極，配向膜，液晶層、配 向膜、共用電極、濾色器、透明基板以及光偏振器。透明基板由對(duì)可見(jiàn)光透明的基板制成，諸如平板玻璃。盡管未示出，在背光1側(cè)的 透明基板中，形成了包括電連接至電極的TFT (薄膜晶體管)、引線等的有源驅(qū)動(dòng)電路。像素 電極和共用電極由例如ITO制成。像素電極(例如)以矩陣狀態(tài)或以三角形狀態(tài)(delta state)設(shè)置在透明基板上，并且用作每個(gè)像素的電極。同時(shí)，共用電極形成在濾色器上的一 個(gè)面上，并且用作與各個(gè)像素電極相對(duì)的共用電極。配向膜由(例如)諸如聚酰亞胺的聚合 物材料制成，并且用于向液晶執(zhí)行配向處理。液晶層是由(例如)垂直配向(VA)型/扭曲 向列(TN)型/超扭曲向列(STN)型液晶組成。液晶層具有根據(jù)從驅(qū)動(dòng)電路施加的電壓針 對(duì)每個(gè)像素改變從背光1輸出的光的偏振軸的取向的功能(未示出)。對(duì)每個(gè)像素的傳輸 軸(transmission axis)的取向設(shè)置有通過(guò)對(duì)液晶配置進(jìn)行多級(jí)改變的多級(jí)調(diào)節(jié)。在濾色 器中，對(duì)應(yīng)于像素電極配置設(shè)置了用于為傳輸穿過(guò)液晶層的光提供顏色分離為紅色(R)、綠 色(G)以及藍(lán)色⑶三原色或用于為傳輸穿過(guò)液晶層的光提供顏色分離為諸如R、G、B、以 及白色(W)四種顏色的多個(gè)濾色器。濾色器配置(像素配置)的實(shí)例通常包括帶狀配置， 對(duì)角配置、三角配置以及矩形配置。光偏振器是一種光閥，僅傳輸在特定振動(dòng)方向上的光(偏振光)。光偏振器可以是 吸收振動(dòng)方向而不是傳輸軸上的光(偏振光)的吸收型偏振器件。然而，就改善亮度而言， 光偏振器優(yōu)選地是將光反射到背光1側(cè)的反射偏振器件。設(shè)置各個(gè)光偏振器以使得每個(gè)偏 振軸相差90度。因此，從背光1輸出的光傳輸穿過(guò)液晶層或被阻斷。驅(qū)動(dòng)電路50控制施加于各個(gè)光調(diào)制單元30-1的每對(duì)電極(下部電極32和上部 電極36)的電壓的大小，使得在對(duì)應(yīng)于多個(gè)光調(diào)制單元30-1的多個(gè)暗顯示位置的單元中微 粒34B的光軸AX2平行于塊體34A的光軸AXl，而在對(duì)應(yīng)于多個(gè)光調(diào)制單元30_1的多個(gè)白 色顯示位置的單元中微粒34B的光軸AX2與塊體34A的光軸AXl交叉。
在該應(yīng)用實(shí)例中，作為照射液晶顯示面板80的光源，使用了前述實(shí)施方式的背光 1。因此，能夠在減小或幾乎消除在大視角范圍中的光泄漏的同時(shí)改善顯示亮度。結(jié)果，能 夠增加在正面方向上的調(diào)制比例。此外，能夠?qū)崿F(xiàn)亮度增加而無(wú)需增加對(duì)背光1的的輸入 電力。此外，在該應(yīng)用實(shí)例中，背光1根據(jù)顯示圖像部分地調(diào)制進(jìn)入液晶顯示面板80的 光的強(qiáng)度。然而，在包括在光調(diào)制器件30的電極(下部電極32和上部電極36)的圖案 邊緣部分中存在強(qiáng)烈的光變化的情況下，在顯示圖像上可看見(jiàn)其邊界部分。因此，期望獲 得在電極界面區(qū)域中光盡可能平坦變化的特性。這樣的特性被稱為灰度特性(gradation characteristics)。為了增加灰度特性，使用具有強(qiáng)漫射特性的漫射板是有效的。然而，如 果漫射特性強(qiáng)，整個(gè)光線透射率降低，因此亮度趨向于降低。因此，在該應(yīng)用實(shí)例中將漫射 板用作光學(xué)片70的情況下，漫射板的整個(gè)光線透射率為50% 85% (包括兩個(gè)端點(diǎn))，并 且更優(yōu)選的為60% 80% (包括兩個(gè)端點(diǎn))。此外，隨著背光1中導(dǎo)光板10和漫射板之間 的空間距離增加，梯度特性被進(jìn)一步改善。另外，可通過(guò)增加包括在光調(diào)制裝置30中的電 極(下部電極32和上部電極36)的圖案的數(shù)目并盡可能在亮和暗之間平坦地切換來(lái)調(diào)節(jié) 各電極的電壓。實(shí)例下文中將描述本發(fā)明的實(shí)例。下列實(shí)例作為示例給出，而本發(fā)明不限于這些實(shí)例。單元形成方法在施加了超聲波的情況下用堿性清洗液清洗涂敷有ITO(尺寸30X40mm)的玻璃 基板。之后，玻璃基板用超純水漂洗并吹干，從而獲得電極基板。由旋涂機(jī)(spin coater) 用聚酰亞胺水平配向膜涂敷電極基板，并在200°C下干燥。之后，使用摩擦布進(jìn)行摩擦以形 成水平配向膜。將平均顆粒直徑為7μπι的塑料珠子噴射在其上形成了配向膜的電極上基 板(在其周圍隨后涂覆有熱硬化密封劑)上。此外，將以類似方式形成的電極基板(為相 對(duì)電極)放置在其上以執(zhí)行固化處理來(lái)形成空單元(vacant cell)。將由液晶、紫外線固化 液晶單體以及聚合引發(fā)劑以給定組成混合而得到的溶液(下文中稱為單體混合液晶)注入 到空單元中。在注入單體混合液晶的同時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行加熱。注入有單體混合液晶的單元 被插入在交叉的尼科爾光偏振器之間，并且用傳輸?shù)墓鈱?duì)配向狀態(tài)進(jìn)行可視檢查。之后，用 紫外線進(jìn)行照射以固化液晶中的可聚合單體。評(píng)估方法1.折射率通過(guò)使用阿貝折射計(jì)來(lái)測(cè)量液晶和單體的折射率。玻璃臺(tái)的底面和上部玻璃塊涂 覆有水平配向膜以使液晶和單體配向。將光偏振器粘合至目鏡管狀部以改變輸出偏振分 量，并因此獲得尋常光折射率( )和非尋常光折射率00。在對(duì)進(jìn)入的光應(yīng)用了帶通濾波 器，輸入波長(zhǎng)為589nm，并且溫度為25°C的條件下進(jìn)行評(píng)估。2.亮度和調(diào)制比例將厚度為5mm的丙烯醛基導(dǎo)光板用折射率為1. 51的匹配油粘合至形成的玻璃單 元的上部層以形成液晶單元。之后，用白色LED光照射丙烯醛基導(dǎo)光板的端面。設(shè)置丙烯 醛基導(dǎo)光板以使得用白色LED光照射的丙烯醛基導(dǎo)光板的光入射面平行于(或垂直于)摩 擦方向。將白色反光板放置在形成的液晶單元的底面上，其間具有空氣層，并且通過(guò)使用由Autronic Co.制造的錐光偏振儀測(cè)量丙烯醛基導(dǎo)光板的法線方向上的正面亮度。此外， 在丙烯醛基導(dǎo)光板上放置漫射板和透鏡片，并測(cè)量丙烯醛基導(dǎo)光板的法線方向上的正面亮 度。將對(duì)液晶單元未施加電壓的情況作為暗亮度，將對(duì)液晶單元施加了電壓的情況作為白 亮度，并且將白亮度/暗亮度值稱為調(diào)制比例。施加的電壓為70V(IOOHz脈沖)。此外，還 使用預(yù)先粘合至丙烯醛基導(dǎo)光板的薄膜液晶單元。那時(shí)，用白光LED照射丙烯醛基導(dǎo)光板 的端面，使得薄膜液晶單元的摩擦方向變得平行于(或垂直于)丙烯醛基導(dǎo)光板的光入射3.預(yù)傾斜和光軸液晶單元的預(yù)傾角計(jì)算如下。S卩，通過(guò)使用由Woollam Co.制造的快速光譜橢率 儀(fast spectroscopy ellipsometer) (M-2000)來(lái)測(cè)量波長(zhǎng)589nm的延遲依賴入射角，并 且通過(guò)使用液晶旋轉(zhuǎn)方法根據(jù)前述測(cè)量值來(lái)計(jì)算液晶的預(yù)傾角。通過(guò)使用前述橢率儀來(lái)獲 得未施加電壓時(shí)的液晶單元的光軸。此外，在包括預(yù)傾斜取向的平面內(nèi)改變對(duì)液晶單元的 入射角(同時(shí)施加電壓)的同時(shí)通過(guò)測(cè)量延遲，并觀察延遲表現(xiàn)為最大值(或最小值)處 的入射角隨著電壓增加而增加來(lái)檢查施加電壓時(shí)的光軸的取向。4.微觀結(jié)構(gòu)通過(guò)將液晶單元設(shè)置在交叉的尼克爾光偏振器之間，同時(shí)施加70V(100Hz，占空比 (Duty) 50%)的正負(fù)脈沖電壓來(lái)觀察形成的液晶單元的微觀結(jié)構(gòu)。設(shè)置液晶單元以使得 一側(cè)的光偏振器的吸收光軸以45度與預(yù)傾斜方向交叉。表1示出在實(shí)例和比較實(shí)例中的液晶和單體的組成及其評(píng)估結(jié)果。表權(quán)利要求
1.一種照明裝置，包括導(dǎo)光板；光源，設(shè)置在所述導(dǎo)光板的側(cè)面上；以及光調(diào)制裝置，設(shè)置在所述導(dǎo)光板的表面或內(nèi)部并且粘合至所述導(dǎo)光板，其中所述光調(diào) 制裝置具有彼此分開(kāi)并且彼此相對(duì)設(shè)置的一對(duì)透明基板；一對(duì)電極，設(shè)置在所述一對(duì)透 明基板的每個(gè)的表面上；以及光調(diào)制層，設(shè)置在所述一對(duì)透明基板的間隙中，所述光調(diào)制層具有第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域具有光學(xué)各向 異性，并且具有彼此不同的對(duì)電場(chǎng)的各響應(yīng)速度，所述第一區(qū)域具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)在所述一對(duì)電極之間未施加電壓時(shí)，所述第一 區(qū)域的光軸平行于所述導(dǎo)光板的側(cè)面的所述光源的光進(jìn)入其中的光入射面，并且以第一角 度與所述透明基板的表面交叉；而當(dāng)在所述一對(duì)電極之間施加了電壓時(shí)，所述第一區(qū)域的 光軸平行于所述光入射面并且以大于所述第一角度的第二角度與所述透明基板的表面交 叉，以及所述第二區(qū)域具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中，所述第二區(qū)域的光軸平行于所述光入射面并且 以所述第一角度與所述透明基板的表面交叉而與所述一對(duì)電極之間施加的電壓的存在無(wú)關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，所述第一區(qū)域主要包含液晶材料，以及所述第二區(qū)域主要包含聚合物材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明裝置，其中，所述光調(diào)制裝置在所述電極和所述光調(diào)制 層之間具有水平配向膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明裝置，其中，當(dāng)液晶分子與所述水平配向膜的表面接觸 并且未從外部向所述液晶分子施加電場(chǎng)時(shí)，所述水平配向膜具有向所述液晶分子提供預(yù)傾 角以使得所述液晶分子的光軸以所述第一角度與所述透明基板的表面交叉并且平行于所 述光入射面的特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，所述光調(diào)制層具有在所述光調(diào)制層的厚度 方向上的散射大于在平行于所述光入射面的方向上的散射的各向異性散射特性。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的照明裝置，其中，所述第二區(qū)域具有線狀結(jié)構(gòu)，所述線狀結(jié)構(gòu) 具有在平行于所述光入射面并且以所述第一角度與所述透明基板的表面交叉的方向上的 長(zhǎng)軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明裝置，其中，所述第二區(qū)域具有不響應(yīng)于電場(chǎng)的線狀結(jié) 構(gòu)或多孔結(jié)構(gòu)，或者具有響應(yīng)速度低于所述第一區(qū)域的響應(yīng)速度的棒狀結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明裝置，其中，通過(guò)熱和光中的至少一種使經(jīng)所述水平配 向膜的操作而配向的可聚合材料聚合來(lái)形成所述第二區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，所述第一區(qū)域的尋常光折射率等于所述第 二區(qū)域的尋常光折射率，且所述第一區(qū)域的非尋常光折射率等于所述第二區(qū)域的非尋常光 折射率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，所述光調(diào)制裝置具有多個(gè)所述一對(duì)電極，在所述光調(diào)制裝置中，在設(shè)置于一個(gè)透明基板側(cè)上的電極和設(shè)置于另一透明基板側(cè)的電極之間的相對(duì)部分構(gòu)成光調(diào)制單元，以及包括驅(qū)動(dòng)部，所述驅(qū)動(dòng)部控制向每個(gè)光調(diào)制單元的所述一對(duì)電極施加的電壓的大小， 使得在一個(gè)光調(diào)制單元中所述第一區(qū)域的光軸平行于所述第二區(qū)域的光軸，而在另一光調(diào) 制單元中所述第一區(qū)域的光軸與所述第二區(qū)域的光軸交叉。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，在所述一對(duì)電極中，至少在所述照明裝置 的頂面?zhèn)壬系碾姌O由透明導(dǎo)電材料制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，在所述一對(duì)電極中，至少在所述照明裝置 的底面?zhèn)壬系碾姌O由金屬制成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，包括 在所述照明裝置的底面?zhèn)壬系姆瓷浒濉?br>
14.一種照明裝置，包括 導(dǎo)光板；光源，設(shè)置在所述導(dǎo)光板的側(cè)面上；以及光調(diào)制裝置，設(shè)置在所述導(dǎo)光板的表面或內(nèi)部并且粘合至所述導(dǎo)光板， 其中所述光調(diào)制裝置具有彼此分開(kāi)并且彼此相對(duì)設(shè)置的一對(duì)透明基板；一對(duì)電極， 設(shè)置在所述一對(duì)透明基板的每個(gè)表面上；以及光調(diào)制層，設(shè)置在所述一對(duì)透明基板的間隙 中，所述光調(diào)制層具有第三區(qū)域和第四區(qū)域，所述第三區(qū)域和所述第四區(qū)域具有光學(xué)各向 異性，并且具有彼此不同的對(duì)電場(chǎng)的各響應(yīng)速度，所述第三區(qū)域具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)在所述一對(duì)電極之間未施加電壓時(shí)，所述第三 區(qū)域的光軸平行于所述導(dǎo)光板的側(cè)面的所述光源的光進(jìn)入其中的光入射面，并且以第三角 度與所述透明基板的表面交叉；而當(dāng)在所述一對(duì)電極之間施加了電壓時(shí)，所述第三區(qū)域的 光軸平行于所述光入射面并且以小于所述第三角度的第四角度與所述透明基板的表面交 叉或者是平行于所述透明基板的表面，以及所述第四區(qū)域具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中，所述第四區(qū)域的光軸平行于所述光入射面并且 以所述第三角度與所述透明基板的表面交叉而與所述一對(duì)電極之間施加的電壓的存在無(wú) 關(guān)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的照明裝置，其中， 所述第三區(qū)域主要包含液晶材料，以及 所述第四區(qū)域主要包含聚合物材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的照明裝置，其中，所述光調(diào)制裝置在所述電極和所述光調(diào) 制層之間具有垂直配向膜。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的照明裝置，其中，當(dāng)液晶分子與所述垂直配向膜的表面接 觸并且未從外部向所述液晶分子施加電場(chǎng)時(shí)，所述垂直配向膜具有向所述液晶分子提供預(yù) 傾角以使得所述液晶分子的光軸以所述第三角度與所述透明基板的表面交叉并且平行于 所述光入射面的特性。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的照明裝置，其中，通過(guò)熱和光中的至少一種使經(jīng)所述垂直 配向膜的操作而配向的可聚合材料聚合來(lái)形成所述第四區(qū)域。
19.一種顯示單元，包括顯示面板，具有以矩陣狀態(tài)設(shè)置的多個(gè)像素，其中，所述多個(gè)像素基于圖像信號(hào)被驅(qū) 動(dòng)；以及照明裝置，對(duì)所述顯示面板進(jìn)行照明，其中，所述照明裝置從所述顯示面板側(cè)起依次具有導(dǎo)光板；光源，設(shè)置在所述導(dǎo)光板 的側(cè)面上；以及光調(diào)制裝置，設(shè)置在所述導(dǎo)光板的表面或內(nèi)部并且粘合至所述導(dǎo)光板，所述光調(diào)制裝置具有彼此分開(kāi)并且彼此相對(duì)設(shè)置的一對(duì)透明基板；一對(duì)電極，設(shè)置 在所述一對(duì)透明基板的每個(gè)表面上；以及光調(diào)制層，設(shè)置在所述一對(duì)透明基板的間隙中，所述光調(diào)制層具有第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域具有光學(xué)各向 異性并且具有彼此不同的對(duì)電場(chǎng)的各響應(yīng)速度，所述第一區(qū)域具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)在所述一對(duì)電極之間未施加電壓時(shí)，所述第一 區(qū)域的光軸平行于所述導(dǎo)光板的側(cè)面的所述光源的光進(jìn)入其中的光入射面，并且以第一角 度與所述透明基板的表面交叉；而當(dāng)在所述一對(duì)電極之間施加了電壓時(shí)，所述第一區(qū)域的 光軸平行于所述光入射面并且以大于所述第一角度的第二角度與所述透明基板的表面交 叉，以及所述第二區(qū)域具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中，所述第二區(qū)域的光軸平行于所述光入射面并且 以所述第一角度與所述透明基板的表面交叉而與所述一對(duì)電極之間施加的電壓的存在無(wú)關(guān)。
20. —種顯示單元，包括顯示面板，具有以矩陣狀態(tài)設(shè)置的多個(gè)像素，其中，所述多個(gè)像素基于圖像信號(hào)被驅(qū) 動(dòng)；以及照明裝置，對(duì)所述顯示面板進(jìn)行照明，其中，所述照明裝置從所述顯示面板側(cè)起依次具有導(dǎo)光板；光源，設(shè)置在所述導(dǎo)光板 的側(cè)面上；以及光調(diào)制裝置，設(shè)置在所述導(dǎo)光板的表面或內(nèi)部并且粘合至所述導(dǎo)光板，所述光調(diào)制裝置具有彼此分開(kāi)并且彼此相對(duì)設(shè)置的一對(duì)透明基板；一對(duì)電極，設(shè)置 在所述一對(duì)透明基板的每個(gè)表面上；以及光調(diào)制層，設(shè)置在所述一對(duì)透明基板的間隙中，所述光調(diào)制層具有第三區(qū)域和第四區(qū)域，所述第三區(qū)域和所述第四區(qū)域具有光學(xué)各向 異性并且具有彼此不同的對(duì)電場(chǎng)的各響應(yīng)速度，所述第三區(qū)域具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)在所述一對(duì)電極之間未施加電壓時(shí)，所述第三 區(qū)域的光軸平行于所述導(dǎo)光板的側(cè)面的所述光源的光進(jìn)入其中的光入射面，并且以第三角 度與所述透明基板的表面交叉；而當(dāng)在所述一對(duì)電極之間施加了電壓時(shí)，所述第三區(qū)域的 光軸平行于所述光入射面并且以小于所述第三角度的第四角度與所述透明基板的表面交 叉或者是平行于所述透明基板的表面，以及所述第四區(qū)域具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中，所述第四區(qū)域的光軸平行于所述光入射面并且 以所述第三角度與所述透明基板的表面交叉而與所述一對(duì)電極之間施加的電壓的存在無(wú) 關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明提供了能夠在降低大視角范圍內(nèi)的光泄漏的同時(shí)改善顯示亮度的照明裝置和顯示單元。在粘合至導(dǎo)光板的光調(diào)制裝置中，設(shè)置了包含塊體和微粒的光調(diào)制層，塊體和微粒都具有光學(xué)各向異性，并且具有彼此不同的對(duì)電場(chǎng)的各響應(yīng)速度。因此，通過(guò)控制電場(chǎng)，塊體和微粒的光軸取向能夠彼此對(duì)應(yīng)或能夠彼此不同。
文檔編號(hào)G02F1/13357GK102072437SQ20101052723
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者佐藤晴美, 內(nèi)田龍男, 奧山健太郎, 川上徹, 石鍋隆宏 申請(qǐng)人:國(guó)立大學(xué)法人 東北大學(xué), 索尼公司