專利名稱：照明裝置及顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有光調(diào)制元件的照明裝置，該光調(diào)制元件對(duì)光顯示出散射特性或透 明性。本發(fā)明還涉及顯示裝置。
背景技術(shù)：
近年來，液晶顯示器的圖片質(zhì)量和能量節(jié)省已經(jīng)得到了快速進(jìn)展，并且已經(jīng)提出 了通過局部調(diào)制背光的光強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)暗處對(duì)比度改善的方法。在該方法中，背光的光主要通 過局部驅(qū)動(dòng)用作背光光源的發(fā)光二極管(LED)來根據(jù)顯示圖片進(jìn)行調(diào)制。對(duì)于大尺寸的液 晶顯示器，與小尺寸的液晶顯示器一樣，對(duì)減小厚度的需求日益增長。人們并沒有關(guān)注在液 晶面板下面設(shè)置冷陰極熒光燈(CCFL)或LED的方法，然而，將光源設(shè)置在導(dǎo)光板邊緣的邊 緣光方法(edge light method)卻引起了注意。然而，在邊緣光方法中，難于進(jìn)行局部調(diào)制 光源的光強(qiáng)度的局部驅(qū)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
作為提取導(dǎo)光板中傳播的光的技術(shù)，例如在日本未審查專利申請(qǐng)公開 NO.H06-347790中提出了使用聚合物分散型液晶(PDLC)用于透明狀態(tài)和散射狀態(tài)之間的 轉(zhuǎn)換的顯示裝置。該技術(shù)旨在防止反射等并通過局部施加電壓到PDLC而在透明狀態(tài)和散 射狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。在該方法中，在正面方向(front direction)(與PDLC垂直的方向)PDLC 為透明狀態(tài)的情況下，在導(dǎo)光板中傾斜傳播的光的一部分被液晶材料和聚合物材料之間的 折射率差異散射。結(jié)果，在大視角的范圍內(nèi)發(fā)生漏光，并且視角特性變差。為了改善視角特 性，例如，在傾斜方向泄漏的光被偏振器吸收，如在日本專利No. 3479493中所描述的。然而，在該方法中，在傾斜方向泄漏的光被偏振器吸收，但是存在顯示器變暗的缺 點(diǎn)o因此，期望提供一種照明裝置和顯示裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)改善的顯示亮度并減小大視 角范圍內(nèi)光的泄漏。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，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；以及光調(diào)制元件，設(shè)置在導(dǎo)光板的表面上或內(nèi)部并連接到導(dǎo)光板。該光調(diào)制元件具 有成對(duì)的透明基板、電極以及光調(diào)制層。該成對(duì)的透明基板彼此分開并且彼此相對(duì)地設(shè)置； 該電極能夠產(chǎn)生沿與透明基板表面平行的方向的電場；而該光調(diào)制層設(shè)置在該成對(duì)的基板 之間的間隙中。該光調(diào)制層包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，它們對(duì)于電場的響應(yīng)速度彼此不同， 并且它們中的至少之一具有光學(xué)各向異性。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種顯示裝置，包括顯示面板，具有設(shè)置成矩陣的 多個(gè)像素，該多個(gè)像素基于圖像信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)；以及照明裝置，照射該顯示面板。設(shè)置在顯 示裝置中的照明裝置具有與以上提及的照明裝置相同的部件。本發(fā)明實(shí)施例的第一照明裝置和顯示裝置的每個(gè)在連接到導(dǎo)光板的光調(diào)制元件 中設(shè)置有光調(diào)制層和電極。該光調(diào)制層包括第一和第二區(qū)域，該第一和第二區(qū)域?qū)﹄妶龅捻憫?yīng)速度彼此不同，并且它們中的至少之一具有光學(xué)各向異性。該電極能夠產(chǎn)生沿平行于 透明基板表面的方向的電場。例如，假設(shè)第一區(qū)域當(dāng)電壓施加到電極上時(shí)顯示光學(xué)各向異 性，而在沒有電壓施加到電極上時(shí)顯示光學(xué)各向同性。而不論是否有電壓施加到電極，第二 區(qū)域都顯示光學(xué)各向同性。在這種情況下，例如，當(dāng)?shù)谝粎^(qū)域的非尋常光折射率和第二區(qū)域 的折射率彼此接近，并且通過電場控制使第一區(qū)域的光軸取向平行于或基本平行于透明基 板的表面時(shí)，傾斜方向上的折射率差異減小。在本發(fā)明中，因?yàn)楣庠丛O(shè)置在導(dǎo)光板的側(cè)表面 上，所以從光源發(fā)射并在導(dǎo)光板中傳播的光包含許多傾斜方向上的分量。因此，在上述情況 下，對(duì)于在導(dǎo)光板中傳播的光獲得了高的透明度。例如，現(xiàn)在假設(shè)不管是否有電壓施加到電極，第一和第二區(qū)域都顯示光學(xué)各向異 性。在這種情況下，通過電場控制使得第一和第二區(qū)域的取向彼此一致或彼此不同。例如， 當(dāng)通過電場控制和配向膜使第一和第二區(qū)域的尋常光折射率彼此接近，它們的非尋常光折 射率彼此接近，并且第一和第二區(qū)域的光軸取向彼此一致，則會(huì)減小包括正面方向和傾斜 方向的所有方向上的折射率差異。因此，在這種情況下，對(duì)于在導(dǎo)光板中傳播的光會(huì)獲得極 高的透明度。例如，當(dāng)通過電場控制和配向膜使它們的尋常光折射率彼此相等，它們的非尋 常光折射率也彼此相等，并且第一和第二區(qū)域的光軸取向彼此一致，則在包括正面方向和 傾斜方向的所有方向上折射率差異幾乎消失。因此，在這種情況下，對(duì)于在導(dǎo)光板中傳播的 光會(huì)獲得最高的透明度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，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；以及光調(diào)制元件，設(shè)置在導(dǎo)光板的表面上或內(nèi)部并連接到導(dǎo)光板。該光調(diào)制元件具 有成對(duì)的透明基板、電極和光調(diào)制層。該成對(duì)的透明基板彼此分開并彼此相對(duì)地設(shè)置，該電 極能夠產(chǎn)生沿與透明基板的表面平行的方向的電場，而該光調(diào)制層設(shè)置在成對(duì)的透明基板 之間的間隙中。該光調(diào)制層包括多個(gè)區(qū)域，這些區(qū)域?qū)τ陔妶龅捻憫?yīng)速度彼此不同。根據(jù) 是否有電壓施加到電極，每個(gè)區(qū)域?qū)τ趤碜怨庠吹墓怙@示出散射和透明性。在本發(fā)明實(shí)施例的第二照明裝置中，在連接到導(dǎo)光板的光調(diào)制元件中具有光調(diào)制 層和電極。該光調(diào)制層包括多個(gè)區(qū)域，這些區(qū)域?qū)τ陔妶龅捻憫?yīng)速度彼此不同。該電極能 夠產(chǎn)生沿與透明基板的表面平行的方向的電場。此外，光調(diào)制層根據(jù)是否有電壓施加到電 極上而對(duì)來自光源的光顯示出散射或透明性?？梢哉f光調(diào)制層通過電場控制而對(duì)于來自光 源的光變得透明的原因是因?yàn)樵谝韵氯N情況下至少減小了傾斜方向上的折射率差異。情況1光調(diào)制層中的一區(qū)域在電壓施加到電極時(shí)顯示出光學(xué)各向異性，而在沒有電壓施 加到電極時(shí)顯示出光學(xué)各向同性。光調(diào)制層中的另一區(qū)域不管是否有電壓施加到電極均顯 示出光學(xué)各向同性。第一區(qū)域的尋常折射率和第二區(qū)域的折射率彼此接近。通過電場控制 使第一區(qū)域的光軸取向平行于或基本平行于透明基板的表面，并且減小了傾斜方向上的折 射率差異。情況2不管是否有電壓施加到電極，第一和第二區(qū)域均顯示出光學(xué)各向異性。通過電場 控制和配向膜使第一和第二區(qū)域的光軸取向彼此一致或彼此交叉。它們的尋常光折射率彼 此接近，并且使它們的非尋常光折射率彼此接近。通過電場控制和配向膜，使第一和第二 區(qū)域的光軸取向彼此一致，并且減小了包括正面方向和傾斜方向的所有方向上的折射率差異。情況3不管是否有電壓施加到電極，第一和第二區(qū)域均顯示出光學(xué)各向異性。通過電場 控制和配向膜，使第一和第二區(qū)域的光軸取向彼此一致或彼此交叉。它們的尋常光折射率 彼此相等，并且它們的非尋常光折射率彼此相等。通過電場控制和配向膜，使第一和第二區(qū) 域的光軸取向彼此一致，并且在包括正面方向和傾斜方向的所有方向上的折射率差異幾乎 消失。在本發(fā)明實(shí)施例的第一照明裝置和顯示裝置中，在連接到導(dǎo)光板的光調(diào)制元件中 具有光調(diào)制層和電極。該光調(diào)制層包括第一和第二區(qū)域，這些區(qū)域?qū)τ陔妶龅捻憫?yīng)速度彼 此不同，并且這些區(qū)域中至少之一具有光學(xué)各向異性。該電極能夠產(chǎn)生沿與透明基板表面 平行的方向的電場。通過這種布置，至少減小了傾斜方向上的折射率差異，從而對(duì)于來自光 源的光獲得高透明性。結(jié)果，在暗狀態(tài)下，大視角范圍內(nèi)的光泄漏會(huì)減小或幾乎消失。在局 部亮狀態(tài)中的區(qū)域的亮度會(huì)相應(yīng)于減小的光泄漏量而增加。因此，在本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)大 視角范圍內(nèi)的光泄漏減小或幾乎消失時(shí)，改善了顯示亮度。在本發(fā)明實(shí)施例的第二照明裝置中，在連接到導(dǎo)光板的光調(diào)制元件中設(shè)置了光調(diào) 制層和電極。該光調(diào)制層包括多個(gè)區(qū)域，這些區(qū)域?qū)﹄妶龅捻憫?yīng)速度彼此不同，而該電極能 夠產(chǎn)生與透明基板的表面平行的方向上的電場。此外，根據(jù)是否有電場施加到電極，光調(diào)制 層對(duì)于來自光源的光顯示出散射或透明性。通過這種布置，至少減小了傾斜方向的折射率 差異，從而對(duì)于來自光源的光獲得了高的透明性。結(jié)果，在暗狀態(tài)下，大視角范圍內(nèi)的光泄 漏減小或幾乎消失。在局部亮狀態(tài)中的區(qū)域的亮度相應(yīng)于減小的光泄漏的量而增加。因此， 在本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)大視角范圍內(nèi)的光泄漏減小或者幾乎消失時(shí)，改善了顯示亮度。本發(fā)明的其他目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下的描述中變得更加明顯易懂。


圖1是說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的背光的構(gòu)造示例的截面圖；圖2A和2B是說明圖1中的光調(diào)制元件和底電極的構(gòu)造示例的示意圖；圖3是說明底電極的另一個(gè)構(gòu)造示例的透射圖；圖4是說明圖1的背光的另一個(gè)構(gòu)造示例的截面圖；圖5A至5C是解釋圖1中的光調(diào)制元件的運(yùn)行示例的示意圖；圖6A至6C是解釋圖1中的光調(diào)制元件的另一個(gè)運(yùn)行示例的示意圖；圖7(A)和⑶是解釋圖1的背光的運(yùn)行的示意圖；圖8A至8D是解釋圖1中的背光的制造工藝的截面圖；圖9A至9D是解釋圖8D之后的制造工藝的截面圖；圖10是說明圖1的背光的另一個(gè)構(gòu)造示例的截面圖；圖11是說明圖1的背光的又一個(gè)構(gòu)造示例的截面圖；圖12是說明圖1的背光的又一個(gè)構(gòu)造示例的截面圖；圖13是說明圖1的光調(diào)制元件的另一個(gè)構(gòu)造示例的截面圖；圖14是說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的背光的構(gòu)造示例的截面圖；圖15是說明圖14中的光調(diào)制元件的構(gòu)造示例的截面圖16A至16C是用于解釋圖15中的光調(diào)制元件的運(yùn)行示例的示意圖；圖17A至17C是用于解釋圖15中的光調(diào)制元件的另一個(gè)運(yùn)行示例的示意圖；圖18是說明圖15中的光調(diào)制元件的另一個(gè)構(gòu)造示例的截面圖；圖19是說明圖1中的光調(diào)制元件的又一個(gè)構(gòu)造示例的截面圖；圖20A和20B是說明圖1中的光調(diào)制元件的又一個(gè)構(gòu)造示例的截面圖；圖21是說明根據(jù)應(yīng)用示例的顯示裝置示例的截面圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的最佳實(shí)施例將在以下參照附圖詳細(xì)描述。描述將以下列順序給出。1、第一實(shí)施例(背光，常白型PDLC)2、修改(光調(diào)制元件以及電極的位置)3、第二實(shí)施例(背光，反轉(zhuǎn)PDLC)4、修改(光調(diào)制元件以及電極的位置)5、應(yīng)用示例(顯示裝置)第一實(shí)施例圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的背光1(照明裝置)的截面構(gòu)造的示例。圖 2A示出了在圖1的背光1中設(shè)置的光調(diào)制元件30 (將在后面描述)的截面構(gòu)造示例。圖 2B示出了圖2A的底電極(將在后面描述)的平面構(gòu)造示例。圖1、2A和2B是示意圖，并且 圖中的尺寸和形狀不總是與實(shí)際的尺寸和形狀相同。背光1例如從背面為液晶顯示面板等照明，并且具有導(dǎo)光板10、設(shè)置在導(dǎo)光板10 的側(cè)面的光源20、設(shè)置在導(dǎo)光板10背側(cè)的光調(diào)制元件30和反射器40、以及用于驅(qū)動(dòng)光調(diào) 制元件30的驅(qū)動(dòng)電路50。導(dǎo)光板10將來自設(shè)置在導(dǎo)光板10側(cè)面的光源20的光引導(dǎo)到導(dǎo)光板10的頂面。 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，例如為由 頂面、底面和側(cè)面圍成的長方體。導(dǎo)光板10具有頂面和底面的至少之一中形成有預(yù)定圖案 的形狀，并對(duì)從側(cè)面進(jìn)入的光具有散射和均勻化的功能。導(dǎo)光板10例如也用作支撐設(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、偏振分離片等)的支撐構(gòu) 件。例如，導(dǎo)光板10主要包含透明的熱固性樹脂，比如，聚碳酸酯樹脂(PC)、丙烯酸類樹脂 (聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA))等。光源20是線性光源，并且例如是熱陰極熒光燈(HCFL)、CCFL、設(shè)置成線的多個(gè)LED 等。光源20可以僅設(shè)置在導(dǎo)光板10的一個(gè)側(cè)面上，如圖1所示，或者設(shè)置在導(dǎo)光板10的 兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面上，盡管沒有示出。反射器40將從導(dǎo)光板10背面泄漏的光經(jīng)由光調(diào)制元件30返回到導(dǎo)光板10，并 例如具有反射、漫射、散射等功能。通過反射器40，從光源20發(fā)射的光被充分地利用，并 且也改善了正面的亮度。反射器40例如通過泡沫聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate, PET)、銀沉積膜、多層反射膜、白色PET等制成。在實(shí)施例中，光調(diào)制元件30被緊密地附著到導(dǎo)光板10的背面(下面)而沒有空 氣層(air layer)。例如通過粘結(jié)劑(沒有示出)將其緊密地附著到導(dǎo)光板10的背面。在 光調(diào)制元件30中，例如從反射器40側(cè)依次設(shè)置透明基板31、底電極32、光調(diào)制層33和透明基板34，如圖2A所示。透明基板31和34主要支撐光調(diào)制層33并通常是對(duì)可見光透明的基板，比如玻璃 或塑料膜。底電極32設(shè)置在透明基板31的表面上，并面對(duì)透明基板34。底電極32產(chǎn)生 在平行于透明基板31的表面的方向上的電場。由底電極32產(chǎn)生的電場E包括平行于光源 20的光軸的成分。例如，如圖2B所示，底電極32具有梳狀電極32A (第一電極)和梳狀電極32B (第 二電極)，梳狀電極32A具有沿與光源20的光軸交叉的方向延伸的梳齒，梳狀電極32B具有 與梳狀電極32A的梳齒交替設(shè)置的梳齒。梳狀電極32A和32B例如形成在透明基板31上 的相同平面內(nèi)。優(yōu)選地，梳狀電極32A的梳齒和梳狀電極32B的梳齒彼此平行并且垂直于 光源20的光軸。如圖2B所示，可以僅設(shè)置一組梳狀電極32A和32B，或者可以如圖3所示設(shè)置多 組。在設(shè)置多組梳狀電極32A和32B的情況下，可以彼此獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)，從而可以局部地驅(qū)動(dòng) 光調(diào)制元件30。在光調(diào)制層33中，根據(jù)施加到梳狀電極32A和32B的電壓的大小，與成組 的梳狀電極32A和32B相對(duì)的區(qū)域?qū)碜怨庠?0的光顯示出透明性或散射特性。透明性 和散射特性將在解釋光調(diào)制層33時(shí)詳細(xì)描述。底電極32例如由透明導(dǎo)電材料比如氧化銦錫(IT0)或不透明導(dǎo)電材料比如金屬 制成。在底電極32如反射器40 —樣由金屬制成時(shí)，底電極32也具有反射從導(dǎo)光板10的 背面進(jìn)入光調(diào)制元件30的光的作用。因此，在這種情況下，可以不設(shè)置反射器40，如圖4所
7J\ o光調(diào)制層33例如具有多個(gè)區(qū)域(塊體33A(第二區(qū)域)和微顆粒33B(第一區(qū) 域))，如圖2A所示，這些區(qū)域在預(yù)定電場強(qiáng)度下的光學(xué)特性彼此不同。例如，如圖2A所示， 形成塊體33A以掩埋微顆粒33B的周圍，并且當(dāng)從光調(diào)制層33的頂面和各側(cè)面看時(shí)，微顆 粒33B設(shè)置為分散在塊體33A中。微顆粒33B對(duì)電場的響應(yīng)速度高于塊體33A對(duì)電場的響
應(yīng)速度。塊體33A通過固化各向同性低分子材料形成并且由對(duì)于來自光源20的光顯示出 各向同性的高分子材料形成。當(dāng)在光調(diào)制元件30中提供配向膜的情況下，優(yōu)選使用對(duì)配向 膜不顯示配向的紫外線固化樹脂或熱固化樹脂作為各向同性低分子材料。塊體33A例如具 有不響應(yīng)于電場的條狀結(jié)構(gòu)或多孔結(jié)構(gòu)。另一方面，微顆粒33B例如主要包含液晶材料，該 液晶材料在施加具有預(yù)定強(qiáng)度的電場時(shí)顯示出配向，并且在沒有施加電場時(shí)顯示出各向同 性。也就是，微顆粒33B在不同于塊體33A的配向時(shí)顯示出光學(xué)各向異性。塊體33A和微顆粒33B的光學(xué)特性在下面詳細(xì)描述。圖5A示意性地示出在梳狀電極32A和32B之間施加預(yù)定電壓時(shí)微顆粒33B中的 取向狀態(tài)的示例。塊體33A表現(xiàn)出各向同性并且不配向。圖5B示出當(dāng)在梳狀電極32A和 32B之間施加預(yù)定電壓時(shí)塊體33A和微顆粒33B的折射率橢球體的示例。折射率橢球體通 過用張量橢球表示從各個(gè)方向進(jìn)入的線性偏振光的折射率而得到的。通過從光入射方向看 橢球體的截面，可以從幾何學(xué)上得到折射率。圖5C示意性地示出了當(dāng)在梳狀電極32A和 32B之間施加電壓時(shí)，沿橫向方向行進(jìn)的光L1和沿傾斜方向行進(jìn)的光L2穿過光調(diào)制層33 的狀態(tài)的示例。橫向方向是指平行于透明基板31表面的方向。傾斜方向是指以預(yù)定的角度(例如，導(dǎo)光板10的全反射臨界角)或更大的角度入射在透明基板31的表面上的方向。例如， 在導(dǎo)光板10由具有1. 5的折射率的丙烯酸制成并且導(dǎo)光板10的出光側(cè)表面與具有1. 0的 折射率的空氣接觸的情況下，全反射臨界角變?yōu)?1. 8度。在這種情況下，傾斜方向是指在 41. 8度以上的角度入射到透明基板31的表面上的方向。圖6A示意性地示出了當(dāng)沒有電壓施加在梳狀電極32A和32B之間時(shí)微顆粒33B 中的取向狀態(tài)的示例。在這種情況下，塊體33A顯示出各向同性并且沒有配向。圖6B示出 了當(dāng)在梳狀電極32A和32B之間沒有施加電壓時(shí)塊體32A和微顆粒33B的折射率橢球體的 示例。圖6C示意性地示出了當(dāng)在梳狀電極32A和32B之間沒有施加電壓時(shí)沿橫向方向行 進(jìn)的光L1和沿傾斜方向行進(jìn)的光L2在光調(diào)制層33中被散射的狀態(tài)的示例。當(dāng)預(yù)定電壓施加在梳狀電極32A和32B之間時(shí)，例如，如圖5A和5B所示，微顆粒 33B的光軸AX1與平行于透明基板31和34的平面(在下文稱為參考面)平行或基本平行。 光軸是指平行于光的行進(jìn)方向的線，在該線中折射率僅有一個(gè)值而與偏振方向無關(guān)。優(yōu)選地，塊體33A的折射率和微顆粒33B的尋常光折射率彼此相等。在這種情況 下，例如，當(dāng)預(yù)定電壓施加在梳狀電極32A和32B時(shí)，如圖5B所示，在傾斜方向和橫向方向 上折射率差異變小。因?yàn)樵诒緦?shí)施例中光源20設(shè)置在導(dǎo)光板10的側(cè)面，所以從光源20出 射并在導(dǎo)光板10中傳播的光包含大量傾斜方向上的分量。因此，在上述情況下，獲得相對(duì) 于在導(dǎo)光板10中傳播的光的高透明度。例如，如圖5C所示，沿橫向方向行進(jìn)的光L1和沿 傾斜方向行進(jìn)的光L2在光調(diào)制層33中很難被散射并且穿過光調(diào)制層33。結(jié)果，例如如圖 所示，來自光源20的光L(來自傾斜方向的光)被透明區(qū)域30A的界面(透明基板31或?qū)?光板10與空氣之間的界面)全部反射，并且透明區(qū)域30A的亮度(黑顯示時(shí)的亮度)變得 比在沒有設(shè)置光調(diào)制元件30的情形(圖7(B)中的交替長短虛線)低。另一方面，當(dāng)沒有電壓施加在梳狀電極32A和32B之間時(shí)，例如，如圖6A所示，微 顆粒33B隨機(jī)取向。因此，在這種情況下，例如如圖6A和6B所示，在包括傾斜方向和橫向 方向的所有方向上折射率差異大，并且獲得了高的散射性能。例如，如圖6C所示，沿橫向方 向行進(jìn)的光L1和沿傾斜方向行進(jìn)的光L2在光調(diào)制層33中被散射并穿過光調(diào)制層33。結(jié) 果，例如如圖7所示，來自光源20的光L(來自傾斜方向的光)被散射區(qū)域30B的界面(透 明基板31或?qū)Ч獍?0與空氣之間的界面)全部反射。與沒有設(shè)置光調(diào)制元件30的情形 (圖7(B)中交替的長短虛線)相比，散射區(qū)域30B的亮度(白色顯示的亮度)變高。而且， 局部白色顯示的亮度(亮度升高)相應(yīng)于透明區(qū)域30A的亮度的降低量而增加。優(yōu)選微顆粒33B的折射率差異(=非尋常光折射率-尋常光折射率)盡可能地大， 比如為0. 05或更大，更優(yōu)選地，為0. 1或更大，或者進(jìn)一步優(yōu)選地，為0. 15或更大。在微顆 粒33B的折射率差異大的情況下，光調(diào)制層33的散射性能高，容易使光導(dǎo)條件不滿足，并且 來自導(dǎo)光板10的光容易被提取。驅(qū)動(dòng)電路50控制施加到梳狀電極32A和32B的電壓大小。驅(qū)動(dòng)電路50例如施加 高電壓到梳狀電極32A而施加低電壓到梳狀電極32B，因此，產(chǎn)生橫向方向上的電場E，該電 場E具有對(duì)應(yīng)于施加到光調(diào)制層33中的梳狀電極32A和32B的電壓的大小。在設(shè)置有多 組梳狀電極32A和32B并且電壓被分離地施加到每組中的梳狀電極32A和32B的情形下， 大小彼此不同的電場E可以從每組中的梳狀電極32A和32B產(chǎn)生。下面將參照?qǐng)D8A至8D和圖9A至9D描述本實(shí)施例的背光1的制造方法。
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首先，由IT0等制成的透明導(dǎo)電膜32C形成在透明基板31上，透明基板31為玻璃 基板或塑料膜基板(圖8A)。下面，抗蝕劑層形成在整個(gè)表面上，并且之后具有梳狀形狀的 電極圖案通過構(gòu)圖形成在抗蝕劑層中。隨后，通過使用抗蝕劑層作為掩模來選擇性蝕刻透 明導(dǎo)電膜32C，形成底電極32(圖8B)。作為構(gòu)圖的方法，優(yōu)選使用光刻、激光磨削方法等。用于形成單元間隙的間隔物41通過干法或濕法散布在包括底電極32的表面上 (圖8C)。代替間隔物41，柱狀間隔物可以通過光刻來形成。隨后，在透明基板34的表面上例如以框架形狀(frame shape)施加用于粘結(jié)并防 止液晶泄漏的密封劑圖案42 (圖8D)。密封劑圖案42可以通過滴注方法或絲網(wǎng)印刷方法形 成。下面將描述真空連接方法(滴注式注入法(one drop fill method，ODFmethod))。 光調(diào)制元件30也可以通過真空注射方法等制造。首先，液晶材料和聚合材料的混合物43均勻地滴到透明基板34的表面(圖9A)。 優(yōu)選通過使用精確的線性引導(dǎo)型滴注器(dispenser)滴加混合物43?？梢圆捎媚Ｍ坎紮C(jī) (die coater)等，并使用密封劑圖案42作為提(bank)。對(duì)于液晶材料和聚合材料，使用上 面所述的材料。除了液晶材料和聚合材料之外，聚合引發(fā)劑可以添加到混合物43中。根據(jù)使用的 紫外線波長，添加的聚合引發(fā)劑的單體比率可以在0.1至10% (重量)的范圍內(nèi)(包括端 值)被調(diào)整。另外，如有必要，可以在混合物43中添加聚合抑制劑、增塑劑、粘度調(diào)節(jié)劑等。 在聚合材料在室溫下是固體或凝膠的情形下，優(yōu)選加熱蓋、注射器和基板。透明基板31和34設(shè)置在真空連接機(jī)器(未示出)中。之后，進(jìn)行抽真空并連接 透明基板31和34(圖9B)。所得的產(chǎn)物被釋放到大氣中，以通過大氣壓的均勻加壓來均勻 化單元間隙。單元間隙可以基于白色亮度(白的等級(jí))和驅(qū)動(dòng)電壓之間的關(guān)系而適當(dāng)?shù)剡x 擇，并且為5至40 ym(包括端值)，優(yōu)選為6至20 ym(包括端值)，更優(yōu)選為7至10 ym(包 括端值)。隨后，通過以紫外線L3照射單體而將其聚合，從而形成光調(diào)制層33 (圖9C)。以 這種方式，制造了光調(diào)制元件30。當(dāng)照射紫外線時(shí)，優(yōu)選防止混合物43的溫度變化。優(yōu)選使用紅外截止濾波器或使 用UV-LED等作為光源。紫外線照射對(duì)復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)施加影響，從而優(yōu)選適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié) 使用的液晶材料和單體材料的紫外線照射或液晶材料和單體材料的成分。0. 1到500mW/ cm2(包括端值)是優(yōu)選的，而0.5到30mW/cm2 (包括端值)是更優(yōu)選的。有這樣的趨勢，紫 外線照明越低，驅(qū)動(dòng)電壓就變得越低。優(yōu)選考慮產(chǎn)率和特性二者來選擇紫外線照明。光調(diào)制元件30連接到導(dǎo)光板10 (圖9D)。這可以通過粘結(jié)或焊接來實(shí)施。優(yōu)選 地，光調(diào)制元件30用折射率盡可能接近導(dǎo)光板10的折射率和光調(diào)制元件30的基板材料的 折射率的材料來粘結(jié)或焊接。最后，引線(未示出)附著到底電極32。以這種方式，制造了 本實(shí)施例的背光1。已經(jīng)描述了形成光調(diào)制元件30以及最后將光調(diào)制元件30連接到導(dǎo)光板10的工 藝。還可以初步地將透明基板34連接到導(dǎo)光板10的表面并形成背光1。背光1可以通過 任何成片方法(sheet method)和卷對(duì)卷(roll-to-roll)方法來形成?，F(xiàn)在將描述本實(shí)施例的背光1的運(yùn)行和效果.在本實(shí)施例的背光1中，來自光源20的光進(jìn)入導(dǎo)光板10，被導(dǎo)光板10的頂面和光調(diào)制元件30中的透明區(qū)域30A的底面反射，并且在導(dǎo)光板10和光調(diào)制元件30中傳播(參 照?qǐng)D7A)。在導(dǎo)光板10和光調(diào)制元件30中傳播的光在光調(diào)制元件30的散射區(qū)域30B中散 射。散射光中穿過散射區(qū)域30B的底面的光被反射器40反射，返回到導(dǎo)光板10，并從背光 1的頂面出射。散射光中朝向散射區(qū)域30B的頂面行進(jìn)的光穿過導(dǎo)光板10，并從背光1的 頂面出射。如上所述，在本實(shí)施例中，光很難從透明區(qū)域30A的頂面發(fā)射，但光可以從散射 區(qū)域30B的頂面發(fā)射。以這種方式，在正面方向上的調(diào)制率增加。通常，PDLC通過混合液晶材料和各向同性低聚合物材料并通過紫外線照射引起相 分離、干燥溶劑等形成，并且PDLC是液晶材料的微顆粒分散在高聚合物材料中的復(fù)合層。 當(dāng)沒有施加電壓時(shí)，復(fù)合層中的液晶材料以隨機(jī)方向取向，并且其顯示出散射特性。當(dāng)施加 電壓時(shí)，液晶材料沿電場方向取向。結(jié)果，在液晶材料的尋常光折射率和高聚合物材料的尋 常光折射率彼此相等并且電場沿正面方向施加的情況下，在正面方向(PDLC的法線方向) 上顯示出高的透明度。在這種情形下，然而，在傾斜方向上，液晶材料的非尋常光折射率和 高聚合物材料的非尋常光折射率之間的差異變得顯著。即使在正面方向上顯示出透明性， 在傾斜方向上出現(xiàn)散射。通常，使用PDLC的光調(diào)制元件經(jīng)常具有通過將PDLC夾設(shè)在兩個(gè)玻璃板之間獲得 的結(jié)構(gòu)，在每個(gè)玻璃板的表面上形成透明導(dǎo)電膜。在光從空氣傾斜地進(jìn)入到具有上述結(jié)構(gòu) 的光調(diào)制元件的情形下，從傾斜方向進(jìn)入的光由于空氣和玻璃板之間的折射率差異而被折 射，并且以小的角度進(jìn)入到PDLC上。結(jié)果，在這樣的光調(diào)制元件中，不會(huì)發(fā)生大的散射。例 如，在光從空氣以80°的角度進(jìn)入的情形下，到PDLC的光的入射角由玻璃界面的折射降低 到約40°。然而，在使用導(dǎo)光板的邊緣光方法中，光通過導(dǎo)光板進(jìn)入，從而光以約80°的大角 度穿過PDLC。由此，液晶材料的非尋常光折射率和高聚合物材料的折射率之間的差異大，并 且進(jìn)一步地，光以大的角度穿過PDLC，從而經(jīng)受散射的光路也變得更長。例如，在尋常光折 射率為1. 5且非尋常光折射率為1. 65的液晶材料的微顆粒分散在折射率為1. 5的高聚合 物材料中的情形下，在正面方向(PDLC的法線方向)上沒有折射率差異但在傾斜方向上折 射率差異大。結(jié)果，傾斜方向上的散射難于降低，從而視角特性差。此外，在光學(xué)膜比如擴(kuò) 散膜設(shè)置在導(dǎo)光板上的情形下，傾斜泄漏光在正面方向上也被擴(kuò)散膜等擴(kuò)散，從而正面方 向上的光泄漏增加，并且正面方向上的調(diào)制率變小。另一方面，在本實(shí)施例中，提供了光調(diào)制層33，該光調(diào)制層包括微顆粒33B，在電 壓施加到底電極32時(shí)顯示光學(xué)各向異性，而電壓沒有施加到底電極32時(shí)顯示出光學(xué)各向 同性；塊體33A，不管是否施加電壓到底電極32，塊體33A均顯示出光學(xué)各向同性。通過電 場控制，微顆粒33B的光軸AX1的取向設(shè)置為與透明基板31的表面平行或基本平行。具體 地，通過在梳狀電極32A和32B之間施加電壓，橫向方向的電場E產(chǎn)生于光調(diào)制層33中。通 過電場E，使得微顆粒33B的光軸AX1的取向平行于或基本平行于透明基板31的表面。在 這種情形下，傾斜方向上的折射率差異小。結(jié)果，獲得了對(duì)于在導(dǎo)光板10中傳播的光的高 透明性。結(jié)果，在暗狀態(tài)下，在大視角范圍內(nèi)光的泄漏減少或基本消失。局部亮狀態(tài)中的部 分中的亮度相應(yīng)于降低的光泄漏量而增加。因此，在本實(shí)施例中，在大視角范圍內(nèi)的光泄漏 減少或基本消失的同時(shí)，改善了顯示亮度。在本實(shí)施例中，例如如圖7所示，透明區(qū)域30A中的亮度(黑顯示的亮度)低于沒
11有設(shè)置光調(diào)制元件30的情形(圖7 (B)中交替的長和短虛線)。另一方面，散射區(qū)域30B中 的亮度遠(yuǎn)大于沒有設(shè)置光調(diào)制元件30的情形(圖7(B)中交替的長和短虛線)。而且，局部 白色顯示的亮度(亮度升高)相應(yīng)于透明區(qū)域30A中亮度的降低量而增加。在與在整個(gè)屏幕中進(jìn)行白色顯示的情形相比的局部地進(jìn)行白色顯示的情形中，亮 度升高是增加亮度的技術(shù)。該技術(shù)通常用于CRT、PDP等中。然而，在液晶顯示器中，背光均 勻地產(chǎn)生光而與圖像無關(guān)，從而難于局部增加亮度。在使用多個(gè)LED 二維設(shè)置的LED背光 作為背光的情形下，LED可以被局部地熄滅。在這種情形下，然而，沒有來自LED熄滅的暗 區(qū)域的擴(kuò)散光。結(jié)果，與所有LED點(diǎn)亮的情形相比，亮度變低。通過增加電流到點(diǎn)亮的局部 LED，亮度可以增加。在這種情形下，大電流流動(dòng)極短的時(shí)間，從而從電路負(fù)載和可靠性的角 度看，存在問題。另一方面，在本實(shí)施例中，對(duì)于在導(dǎo)光板10中主要沿傾斜方向傳播的光獲得了高 的透明度，從而，傾斜方向上的散射被抑制，并且在暗狀態(tài)下從導(dǎo)光板10的光泄漏小。因?yàn)?光從局部暗狀態(tài)的區(qū)域向局部亮狀態(tài)的區(qū)域引導(dǎo)，而沒有增加供給到背光1的功率，因此， 可以實(shí)現(xiàn)亮度升高。第一實(shí)施例的修改在前述實(shí)施例中，光調(diào)制元件30緊密連接到導(dǎo)光板10的背面(下面)而沒有空氣 層。光調(diào)制元件30可以緊密地連接到導(dǎo)光板10的頂面而沒有空氣層，例如如圖10所示。 光調(diào)制元件30可以設(shè)置在導(dǎo)光板10的內(nèi)部，例如如圖11所示。在這種情形下，同樣光調(diào) 制元件30必須緊密地連接到導(dǎo)光板10而沒有空氣層。在前述實(shí)施例中，在導(dǎo)光板10之上沒有設(shè)置任何元件。例如，如圖12所示，光學(xué) 片70 (比如漫射器、漫射片、透鏡膜、偏振分離片等)可以設(shè)置在導(dǎo)光板10上。盡管在前述實(shí)施例中沒有電極設(shè)置在透明基板34的表面上，但可以設(shè)置電極。例 如，如圖13所示，頂電極35(第三電極)可以以平板形狀(全部地)設(shè)置在透明基板34側(cè) 的光調(diào)制層33的表面上與包括底電極32的區(qū)域相對(duì)的區(qū)域中。在這種情形下，例如通過 將與梳狀電極32A和32B的高電壓側(cè)的電壓大小相同的電壓施加到頂電極35，在光調(diào)制層 33中產(chǎn)生的電場E的橫向方向的分量變得大于沒有設(shè)置預(yù)電極35時(shí)的情形。第二實(shí)施例圖14示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的背光2 (照明裝置)的截面構(gòu)造的示例。圖 15示出了圖14的背光2中設(shè)置的光調(diào)制元件60 (將在稍后描述)的截面構(gòu)造的示例。圖 14和15是示意圖，因此，圖中的尺寸和形狀不總是與實(shí)際的尺寸和形狀相同。例如，背光2從背面為液晶顯示面板等照明，如第一實(shí)施例的背光1和第一實(shí)施例 的修改。背光2與背光1的不同之處在于設(shè)置光調(diào)制元件60替代光調(diào)制元件30。在下面， 將主要描述相對(duì)于前述實(shí)施例及其修改的不同之處，并且與前述實(shí)施例及其修改相同的地 方將不再重復(fù)。在光調(diào)制元件60中，例如如圖15所示，從反射器40側(cè)依次設(shè)置透明基板31、底電 極32、配向膜61、光調(diào)制層62、配向膜63以及透明基板34。例如，配向膜61和63設(shè)置為使光調(diào)制層62的液晶或單體配向。作為配向膜的種 類，例如有垂直配向膜和水平配向膜。優(yōu)選地，使用垂直配向膜作為配向膜61和63。對(duì)于 垂直配向膜，可以使用硅烷耦合材料、聚乙烯醇(PVA)、聚酰亞胺基材料、表面活性劑等。對(duì)于這些材料，在形成配向膜時(shí)不必進(jìn)行摩擦工藝。這些材料是優(yōu)良的，因?yàn)樗鼈兠庥诨覊m和 靜電。在使用塑料膜作為透明基板31和34的情況下，在制造工藝中，優(yōu)選地在透明基板31 和34的表面上分別施加配向膜61和63后烘烤溫度盡可能低。因此，優(yōu)選使用硅烷耦合材 料，對(duì)于硅烷耦合材料，醇基溶劑能夠用作配向膜61和63。對(duì)于每個(gè)垂直配向膜和水平配向膜具有使液晶或單體取向的功能就足夠了，如通 常的液晶顯示器等所要求的通過重復(fù)施加電壓獲得的可靠性是不必要的。在形成裝置之后 電壓施加的可靠性由其上聚合單體的膜和液晶之間的界面決定。即使不使用配向膜時(shí)，例 如，也可以通過在透明基板34側(cè)的表面提供電極并且在底電極32和透明基板34側(cè)的電極 之間施加電場或者磁場，使光調(diào)制層62的液晶或者單體配向。也就是，當(dāng)在底電極32和透 明電極34側(cè)的電極之間施加電場或磁場時(shí)，在施加電壓的狀態(tài)下的液晶或單體的取向狀 態(tài)被紫外線照射固定。在使用用于形成配向膜的電壓的情況下，用于配向的電極和用于驅(qū) 動(dòng)的電極分開形成，或者也可以使用雙頻率液晶作為液晶的材料，在雙頻率液晶中，介電常 數(shù)各向異性的信號(hào)根據(jù)頻率等而被反轉(zhuǎn)。在使用用于形成配向膜的磁場的情況下，優(yōu)選使 用具有高磁化率各向異性的材料，例如，具有許多苯環(huán)的材料作為配向膜的材料。例如如圖15所示，光調(diào)制層62是包括塊體62A(第二區(qū)域)和分散在塊體62A中 的多個(gè)微顆粒62B (第一區(qū)域)的復(fù)合層。塊體62A和微顆粒62B都具有光學(xué)各向異性。圖16A示意性地示出了當(dāng)沒有在梳狀電極32A和32B之間施加電壓時(shí)微顆粒62B 中的取向狀態(tài)示例。在圖16A中，沒有示出塊體62A的取向狀態(tài)。圖16B示出了當(dāng)沒有在 梳狀電極32A和32B之間施加電壓時(shí)顯示塊體62A和微顆粒62B的折射率各向異性的折射 率橢球體的示例。圖16C示意性地示出了當(dāng)沒有在梳狀電極32A和32B之間施加電壓時(shí)在 橫向方向上行進(jìn)的光L1和在傾斜方向上行進(jìn)的光L2穿過光調(diào)制層62的狀態(tài)的示例。圖17A示意性地示出了當(dāng)在梳狀電極32A和32B之間施加預(yù)定的電壓時(shí)微顆粒 62B中的取向狀態(tài)的示例。在圖17A中，沒有示出塊體62A的取向狀態(tài)。圖17B示出了當(dāng)在 梳狀電極32A和32B之間施加電壓時(shí)顯示塊體62A和微顆粒62B的折射率各向異性的折射 率橢球體示例。圖17C示意性地示出了當(dāng)在梳狀電極32A和32B之間施加電壓時(shí)橫向方向 上行進(jìn)的光L1和在傾斜方向上行進(jìn)的光L2在光調(diào)制層62中被散射的狀態(tài)的示例。例如如圖16A和16B所示，塊體62A和微顆粒62B具有一結(jié)構(gòu)以使得沒有在梳狀 電極32A和32B之間施加電壓時(shí)，塊體62A的光軸AX2的取向和微顆粒62B的光軸AX3的 取向彼此一致(彼此平行)。光軸AX2和AX3的取向可以因制造誤差等彼此輕微偏離而不 必彼此一致。例如，當(dāng)沒有在梳狀電極32A和32B之間施加電壓時(shí)，微顆粒62B的光軸AX3垂直 于透明基板31和34的表面。另一方面，例如如圖16A和16B以及圖17A和17B所示，不管 是否在梳狀電極32A和32B之間施加電壓，塊體62A的光軸AX2均垂直于透明基板31和34 的表面。因制造誤差等，光軸AX2可以與透明基板31和34的表面以90度之外的角度交叉 而不必垂直于透明基板31和34的表面。因制造誤差等，光軸AX3可以與透明基板31和34 的表面以90度之外的角度交叉而不必垂直于透明基板31和34的表面。優(yōu)選地，塊體62A的尋常光折射率和微顆粒62B的尋常光折射率彼此相等，并且塊 體62A的非尋常光折射率和微顆粒62B的非尋常光折射率彼此相等。在這種情況下，例如， 當(dāng)沒有在梳狀電極32A和32B之間施加電壓時(shí)，如圖16A所示，在包括正面方向和傾斜方向
13的所有方向上幾乎沒有折射率差異，并且可以獲得高透明度。結(jié)果，例如如圖16C所示，在 橫向方向上行進(jìn)的光L1和在傾斜方向上行進(jìn)的光L2穿過光調(diào)制層62而沒有在光調(diào)制層 62中被散射。結(jié)果，例如以類似于前述實(shí)施例的圖7中所示的方式，來自光源20的光L(來 自傾斜方向的光)被透明區(qū)域30A的界面(透明基板31或?qū)Ч獍?0與空氣之間的界面) 全部反射。透明區(qū)域30A的亮度(黑顯示的亮度)變得比沒有設(shè)置光調(diào)制元件60的情形 (圖7(B)中的交替長短虛線)低。例如，塊體62A和微顆粒62B具有一結(jié)構(gòu)以使得當(dāng)在梳狀電極32A和32B之間施 加電壓時(shí)，塊體62A的光軸AX2的取向和微顆粒62B的光軸AX3的取向彼此不同(彼此垂 直)，如圖17B所示。微顆粒62B例如具有一結(jié)構(gòu)以使得當(dāng)在梳狀電極32A和32B之間施 加電壓時(shí)，微顆粒62B的光軸AX3與透明基板31和34的表面以90度之外的角度交叉或平 行于透明基板31和34的表面。因此，當(dāng)在梳狀電極32A和32B之間施加電壓時(shí)，在光調(diào)制 元件62中，在包括正面方向和傾斜方向的所有方向上的折射率差異增加，并且獲得高的散 射。結(jié)果，例如如圖17C所示，在橫向方向上行進(jìn)的光L1和在傾斜方向上行進(jìn)的光L2在光 調(diào)制層62中被散射。結(jié)果，例如以類似于實(shí)施例的圖7所示的情形，來自光源20的光L (來 自傾斜方向的光)穿過散射區(qū)域30B的界面(透明基板31或?qū)Ч獍?0與空氣之間的界 面)，并且到反射器40側(cè)的光被反射器40反射并穿過光調(diào)制元件60。因此，散射區(qū)域30B 的亮度遠(yuǎn)高于沒有設(shè)置光調(diào)制層60的情形(圖7(B)中交替的長短虛線)。而且，局部白色 顯示的亮度(亮度升高)相應(yīng)于透明區(qū)域30A中亮度的降低量而增加。塊體62A的尋常光折射率和微顆粒62B的尋常光折射率可以因制造誤差等彼此 輕微偏離，并且優(yōu)選偏離0.1以下，更優(yōu)選0.05以下。塊體62A的非尋常光折射率和微顆 粒62B的非尋常光折射率可以因制造誤差等彼此輕微偏離，并且優(yōu)選偏離0. 1以下，更優(yōu)選 0. 05以下。塊體62A的折射率差異(An =非尋常光折射率-尋常光折射率)和微顆粒62B 的折射率差異(An =非尋常光折射率-尋常光折射率)優(yōu)選盡可能大，并且優(yōu)選為0.05 以上，更優(yōu)選0. 1以上，并且進(jìn)一步優(yōu)選地，0. 15以上，原因如下。在塊體62A和微顆粒62B 的折射率差異大的情形下，光調(diào)制層62的散射性能變得更高，光引導(dǎo)條件可以更容易地得 到滿足，并且可以更容易地從導(dǎo)光板10提取光。本實(shí)施例的背光2可以通過類似于前述實(shí)施例的背光1的制造方法來制造?，F(xiàn)在將描述本實(shí)施例的背光2的運(yùn)行和效果。在本實(shí)施例的背光2中，來自光源20的光進(jìn)入導(dǎo)光板10，并被導(dǎo)光板10的頂面和 光調(diào)制元件60中透明區(qū)域30A的底面反射，并且在導(dǎo)光板10和光調(diào)制元件60中傳播(參 見圖7 (A))。在導(dǎo)光板10和光調(diào)制元件60中傳播的光在光調(diào)制元件60的散射區(qū)域30B中 被散射。散射光中穿過散射區(qū)域30B的底面的光被反射器40反射，重新返回到導(dǎo)光板10， 并從背光2的頂面出射。在散射光中朝向散射區(qū)域30B的頂面的光穿過導(dǎo)光板10并從背 光2的頂面出射。如上所述，在本實(shí)施例中，光很難從透射區(qū)域30A的頂面出射，但光可以 從散射區(qū)域30B的頂面出射。以這種方式，正面方向上的調(diào)制率增加。在第一實(shí)施例及其修改中，通過用紫外光照射液晶材料和各向同性低分子材料的 混合物而引起相分離來形成復(fù)合層，以用作光調(diào)制層33。因?yàn)楫?dāng)施加電壓時(shí)光調(diào)制層33中 的液晶材料沿電場方向取向，所以在液晶材料的尋常光折射率和高聚合材料的折射率彼此相等的情形下，在橫向方向和傾斜方向上顯示出高的透明性。然而，在正面方向上，液晶材 料的非尋常光折射率和高聚合材料的折射率之間的差異在一定程度上存在。因此，即使在 橫向和傾斜方向顯示出透明性，在正面方向上也出現(xiàn)散射。另一方面，在本實(shí)施例中，不管是否有電壓施加到電極，塊體62A和微顆粒62B都 主要包含光學(xué)各向異性材料并顯示出光學(xué)各向異性。結(jié)果，通過電場控制，使得塊體62A和 微顆粒62B的光軸AX2和AX3的取向彼此一致或彼此不同。例如，通過使它們的尋常光折射 率彼此接近，還通過使它們的非尋常光折射率彼此接近，并且通過使塊體62A和微顆粒62B 的光軸AX2和AX3的取向彼此一致，在不僅包括橫向和傾斜方向而且包括正面方向的所有 方向上折射率差異被減小。因此，在這種情況下，對(duì)于在導(dǎo)光板10中傳播的光獲得極高的 透明度。例如，當(dāng)它們的尋常光折射率彼此相等，它們的非尋常光折射率彼此相等，并且塊 體62A和微顆粒62B的光軸AX2和AX3的取向彼此一致時(shí)，在所有方向上的折射率差異幾 乎消失。因此，在此情形下，對(duì)于在導(dǎo)光板10中傳播的光獲得極高的透明度。結(jié)果，在暗狀 態(tài)下，在大視角范圍內(nèi)的光泄露減小或幾乎消失。在局部亮狀態(tài)的區(qū)域中的亮度可以相應(yīng) 于光泄露的降低量而增加。因此，在本實(shí)施例中，在大視角范圍內(nèi)的光泄露減小或幾乎消失 的同時(shí)，可以改善顯示亮度。第二實(shí)施例的修改在第二實(shí)施例中，光調(diào)制元件60緊密地連接到導(dǎo)光板10的背面(下面)而沒有 空氣層。如第一實(shí)施例的光調(diào)制元件30 —樣，光調(diào)制元件60可以緊密地連接到導(dǎo)光板10 的頂面而沒有空氣層或者可以設(shè)置在導(dǎo)光板10的內(nèi)部，例如如圖11所示。在這種情況下， 光調(diào)制元件60也必須緊密地連接到導(dǎo)光板10而沒有空氣層。在第二實(shí)施例中，在導(dǎo)光板10之上沒有設(shè)置任何元件。以類似于第一實(shí)施例的方 式，光學(xué)片70(比如漫射器、漫射片、透鏡膜、偏振分離片等)可以設(shè)置在導(dǎo)光板10上。盡管在第二實(shí)施例中沒有電極設(shè)置在透明基板34的表面上，但可以設(shè)置電極。例 如，如圖18所示，頂電極35(第三電極)可以以平板狀態(tài)(全部地)設(shè)置在與包括底電極 32的區(qū)域相對(duì)的區(qū)域中并在透明基板34的光調(diào)制層62側(cè)的表面和配向膜63之間。在這 種情形下，例如通過施加具有與梳狀電極32A和32B的高壓側(cè)的電壓大小相同的電壓(高 電壓)到頂電極35，產(chǎn)生于光調(diào)制層62中的電場E的橫向方向分量變得大于在沒有設(shè)置頂 電極35的情形。前述實(shí)施例的修改盡管在前述實(shí)施例中底電極32包括梳狀電極32A和32B，可以采用能夠在平行于 透明基板31的表面的方向上產(chǎn)生電場的其他結(jié)構(gòu)。例如，如圖19所示，彼此絕緣的電極36 和37可以設(shè)置在設(shè)于透明基板31和34之間的柱狀間隔物38的側(cè)面上。在這種情形下， 通過在電極36和37之間施加電壓，可以產(chǎn)生橫向方向上的電場。例如，如圖20A和20B所示，除去梳狀電極32B。替代地，多個(gè)帶狀電極32C(第五 電極)可以設(shè)置在相對(duì)于梳狀電極32A與光調(diào)制層33相對(duì)的側(cè)。圖20A示意性地示出了 梳狀電極32A和帶狀電極32C之間的位置關(guān)系。圖20B示出了修改的光調(diào)制元件30的截 面構(gòu)造示例。多個(gè)帶狀電極32C形成為沿與梳狀電極32A(第四電極)的梳齒延伸方向平 行的方向延伸，并且在與帶狀電極32C的延伸方向交叉(垂直)的方向上以預(yù)定的間隙平 行地設(shè)置。帶狀電極32C設(shè)置在透明基板31的表面上，相對(duì)于梳狀電極32A而設(shè)置在與光調(diào)制層33相對(duì)的側(cè)，并且設(shè)置為經(jīng)由絕緣膜(配向膜61)與梳狀電極32A相對(duì)(以預(yù)定的 間隙)。通過該構(gòu)造，梳狀電極32A和帶狀電極32C產(chǎn)生在平行于透明基板31的表面的方 向上的電場，并且通過底電極32產(chǎn)生的電場E包含平行于光源20的光軸的分量。在該修 改中，梳狀電極32A和帶狀電極32C可以是簡單矩陣驅(qū)動(dòng)，從而光調(diào)制元件30可以以像素 為單位局部地驅(qū)動(dòng)。在不需要以像素為單位局部驅(qū)動(dòng)光調(diào)制元件30的情形下，代替帶狀電極30C，盡 管沒有示出，可以相對(duì)于梳狀電極32A在光調(diào)制層33的相對(duì)側(cè)設(shè)置平板狀電極(第五電 極)。如上所述，在設(shè)置帶狀電極32C或者替代帶狀電極32C而設(shè)置平板狀電極的情形下， 頂電極35可以設(shè)置在透明基板側(cè)。應(yīng)用示例現(xiàn)在描述實(shí)施例的背光1或2的應(yīng)用示例。圖21示出了與應(yīng)用示例相關(guān)的顯示裝置3的示意性構(gòu)造。顯示裝置3具有液晶 顯示面板80 (顯示面板)和設(shè)置在液晶顯示面板80的背面的背光1或2。液晶顯示面板80設(shè)置為顯示視頻圖像。液晶顯示面板80例如是像素根據(jù)視頻信 號(hào)被驅(qū)動(dòng)的透射型液晶顯示器。液晶顯示面板80具有液晶層夾設(shè)在成對(duì)的透明基板之間 的結(jié)構(gòu)。具體地，從背光1側(cè)，液晶顯示面板80依次具有偏振器、透明基板、像素電極、配向 膜、液晶層、配向膜、公共電極、濾色器、透明基板和偏振器。透明基板是對(duì)可見光透明的基板，例如板狀玻璃。盡管沒有示出，在背光1側(cè)的透 明基板中形成包括電連接到像素電極、配線等的薄膜晶體管(TFT)的有源驅(qū)動(dòng)電路。像素 電極和公共電極例如由IT0制成。像素電極在透明基板上設(shè)置成格子或三角形并用作各像 素的電極。另一方面，公共電極形成在濾色器的整個(gè)表面上并用作面對(duì)像素電極的公共電 極。配向膜由高聚合物材料比如聚酰亞胺制成并對(duì)液晶進(jìn)行配向工藝。液晶層例如由垂直 配向(VA)模式、扭轉(zhuǎn)向列(TN)模式或超扭轉(zhuǎn)向列(STN)模式的液晶制成并具有通過從驅(qū) 動(dòng)電路(未示出)施加電壓而改變從背光1發(fā)射的光的偏振軸取向的功能。通過以多個(gè)階 段改變液晶的布置，每個(gè)像素的透射軸的取向以多個(gè)階段調(diào)整。在濾色器中，用于將穿過液 晶層的光分離成例如紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)三基色或R、G、B和白(W)四種顏色的濾色器 對(duì)應(yīng)于像素電極的陣列而布置。濾色器陣列(像素陣列)通常包括條形陣列、對(duì)角線陣列、 三角陣列和矩形陣列。偏振器是一種光閥并且僅透射在特定振動(dòng)方向上的光(偏振光)。偏振器可以是 吸收透射軸之外的振動(dòng)方向上的光(偏振光)的吸收型偏振元件，但從改善亮度的角度看， 優(yōu)選是將光反射到背光1或2側(cè)的反射型偏振元件。設(shè)置偏振器使得它們的偏振軸相差90 度。通過這種布置，從背光1或2發(fā)射的光穿過液晶或被阻止。在應(yīng)用示例中，因?yàn)榍笆鰧?shí)施例的背光1或2用作給液晶顯示面板80照明的光 源，當(dāng)均勻化面內(nèi)亮度時(shí)，增加了調(diào)制率。不增加施加到背光1或2的功率，而實(shí)現(xiàn)了亮度 升高。在應(yīng)用示例中，除了上述效果之外，還有當(dāng)在大視角范圍內(nèi)的光泄露減小或幾乎消失 時(shí)，改善顯示亮度。結(jié)果，在正面方向上的調(diào)制率進(jìn)一步增加。在應(yīng)用示例中，背光1或2根據(jù)顯示圖像局部地調(diào)制進(jìn)入液晶顯示面板80的光的 強(qiáng)度。然而，在這種情況下，如果在包括于光調(diào)制元件30或60中的電極的圖案邊緣部分中 有尖銳的亮度改變，則改變的邊緣部分也在顯示圖像中可見。因此，要求在電極邊緣部分中
16盡可能單調(diào)地改變亮度的特性。這種特性稱為順漿特性(feathering characteristic) 0 為了增加順漿特性，使用具有高擴(kuò)散率的漫射器是有效的。然而，當(dāng)擴(kuò)散率高時(shí)，總的光透 射率變低，并且具有亮度降低的趨勢。因此，在應(yīng)用示例中，在使用漫射器作為光學(xué)片70的 情形下，漫射器的總的光透射率優(yōu)選為50%至85% (包括端值)，更優(yōu)選60%至80% (包 括端值)。在背光1或2中導(dǎo)光板10和漫射器之間的空間距離越長，順漿特性變得越好。 也可以增加包括在光調(diào)制元件30或60中的電極的圖案數(shù)量并且調(diào)節(jié)每個(gè)電極的電壓，從 而在暗狀態(tài)和亮狀態(tài)之間盡可能單調(diào)地改變狀態(tài)。本申請(qǐng)包含于2009年1月5日提交于日本專利局的日本專利申請(qǐng)JP2009-000307
中所揭示的主題，將其全部內(nèi)容引用結(jié)合于此。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在權(quán)利要求及其等同特征的范圍內(nèi)，可以根據(jù)設(shè)計(jì) 需要或其他因素進(jìn)行各種修改、結(jié)合、部分結(jié)合或替換。
權(quán)利要求
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；以及光調(diào)制元件，設(shè)置在所述導(dǎo)光板的表面上或內(nèi)部，并連接到所述導(dǎo)光板，其中所述光調(diào)制元件具有成對(duì)的透明基板，彼此分開并彼此相對(duì)地設(shè)置，電極，能夠產(chǎn)生沿與所述透明基板的表面平行的方向的電場，以及光調(diào)制層，設(shè)置在所述成對(duì)的透明基板的間隙中，并且包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域?qū)τ谒鲭妶龅捻憫?yīng)速度彼此不同，并且所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域中的至少之一具有光學(xué)各向異性。
2.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述電極構(gòu)造為使得由所述電極產(chǎn)生的電場包 括平行于所述光源的光軸的分量。
3.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述電極包括第一電極，具有沿與所述光源的光軸交叉的方向延伸的梳齒；以及 第二電極，具有與所述第一電極的梳齒交替設(shè)置的梳齒。
4.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述電極包括在所述透明基板中的一個(gè)的表面 上的第一電極和第二電極，并且包括在所述透明基板中的另一個(gè)的表面上的第三電極，所述第一電極具有沿與所述光源的光軸交叉的方向延伸的梳齒， 所述第二電極具有與所述第一電極的梳齒交替設(shè)置的梳齒，以及 所述第三電極以平板狀形成在與包括所述第一電極的區(qū)域相對(duì)的區(qū)域中。
5.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述電極包括第四電極，具有沿與所述光源的光軸交叉的方向延伸的梳齒；以及 第五電極，設(shè)置在相對(duì)于所述第四電極與所述光調(diào)制層相對(duì)的側(cè)，并且設(shè)置為隔著預(yù) 定間隙與所述第四電極相對(duì)。
6.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述電極包括在所述透明基板中的一個(gè)的表面 上的第四電極和第五電極，并且包括在所述透明基板中的另一個(gè)的表面上的第六電極，所述第四電極具有沿與所述光源的光軸交叉的方向延伸的梳齒， 所述第五電極設(shè)置在相對(duì)于所述第四電極與所述光調(diào)制層相對(duì)的側(cè)，并且設(shè)置為隔著 預(yù)定間隙與所述第四電極相對(duì)，所述第六電極形成在與包括所述第四電極的區(qū)域相對(duì)的區(qū)域中。
7.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述第一區(qū)域當(dāng)施加電壓到所述電極時(shí)顯示出 光學(xué)各向異性，而當(dāng)沒有施加電壓到所述電極時(shí)顯示出光學(xué)各向同性，不管是否有電壓施加到所述電極，所述第二區(qū)域顯示出光學(xué)各向同性，以及 所述光調(diào)制層當(dāng)施加電壓到所述電極時(shí)對(duì)來自所述光源的光顯示出透明性，而當(dāng)沒有 施加電壓到所述電極時(shí)對(duì)來自所述光源的光顯示出散射。
8.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中不管是否施加電壓到所述電極，所述第一區(qū)域 和所述第二區(qū)域均顯示光學(xué)各向異性，并且所述光調(diào)制層當(dāng)施加電壓到所述電極時(shí)對(duì)來自所述光源的光顯示出散射，而當(dāng)沒有施 加電壓到所述電極時(shí)對(duì)來自所述光源的光顯示出透明性。
9.如權(quán)利要求8所述的照明裝置，其中所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域具有一結(jié)構(gòu)以使 得當(dāng)沒有施加電壓到所述電極時(shí)所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的光軸彼此平行，而當(dāng)施加 電壓到所述電極時(shí)所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的光軸彼此交叉。
10.一種照明裝置，包括 導(dǎo)光板；光源，設(shè)置在所述導(dǎo)光板的側(cè)面；以及光調(diào)制元件，設(shè)置在所述導(dǎo)光板的表面上或內(nèi)部，并連接到所述導(dǎo)光板， 其中所述光調(diào)制元件具有 成對(duì)的透明基板，彼此分開并且彼此相對(duì)地設(shè)置， 電極，能夠產(chǎn)生沿與所述透明基板的表面平行的方向的電場，以及 光調(diào)制層，設(shè)置在所述成對(duì)的透明基板之間的間隙中，并且包括多個(gè)區(qū)域，這些區(qū)域?qū)?所述電場的響應(yīng)速度彼此不同并根據(jù)是否有電壓施加到所述電極而對(duì)來自所述光源的光 顯示出散射或透明性。
11.一種顯示裝置，包括顯示面板，具有設(shè)置成矩陣的多個(gè)像素，所述多個(gè)像素基于圖像信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)；以及 照明裝置，對(duì)所述顯示面板進(jìn)行照明， 其中所述照明裝置具有 導(dǎo)光板；光源，設(shè)置在所述導(dǎo)光板的側(cè)面；以及光調(diào)制元件，設(shè)置在所述導(dǎo)光板的表面上或內(nèi)部，并連接到所述導(dǎo)光板， 并且所述光調(diào)制元件具有 成對(duì)的透明基板，彼此分開并彼此相對(duì)地設(shè)置， 電極，能夠產(chǎn)生沿與所述透明基板的表面平行的方向的電場，以及 光調(diào)制層，設(shè)置在所述成對(duì)的透明基板的間隙中，并且包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述 第一區(qū)域和所述第二區(qū)域?qū)τ谒鲭妶龅捻憫?yīng)速度彼此不同，并且所述第一區(qū)域和所述第 二區(qū)域中的至少之一具有光學(xué)各向異性。
全文摘要
一種照明裝置及顯示裝置。該照明裝置包括導(dǎo)光板；光源，設(shè)置在導(dǎo)光板的側(cè)面；以及光調(diào)制元件，設(shè)置在導(dǎo)光板的表面上或內(nèi)部，并連接到導(dǎo)光板。光調(diào)制元件具有成對(duì)的透明基板，彼此分開并彼此相對(duì)地設(shè)置；電極，能夠產(chǎn)生沿與透明基板的表面平行的方向的電場；以及光調(diào)制層，設(shè)置在成對(duì)的透明基板的間隙中，并且包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，第一區(qū)域和第二區(qū)域?qū)τ陔妶龅捻憫?yīng)速度彼此不同，并且第一區(qū)域和第二區(qū)域中的至少之一具有光學(xué)各向異性。
文檔編號(hào)F21V9/08GK101846270SQ20101000211
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月5日
發(fā)明者奧山健太郎 申請(qǐng)人:索尼公司