照明装置和显示装置
阅读：388发布：2021-12-23
专利汇可以提供照明装置和显示装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种照明装置和显示装置，照明装置包括导光件、设置在导光件的一个或多个侧表面上的 光源 、以及光调制元件，光调制元件包括：一对透明 基板 ，设置为彼此相对且其间具有间隙；第一 电极 ，设置在一个透明基板的表面上；第二电极，设置在另一个透明基板的表面上；以及光调制层，设置在间隙中并且根据 电场 的大小对来自光源的光表现出散射特性或透明性。第一电极、第二电极或这二者被 图案化 ，并且应用图案化的第一电极、第二电极或这二者的图案的 密度 根据与光源的距离而改变。，下面是照明装置和显示装置专利的具体信息内容。
1.一种照明装置，包括：
导光件，具有下表面、上表面和侧表面；
光源，设置在所述导光件的一个或多个侧表面上；以及
光调制元件，设置在所述导光件的下表面上、上表面上或者内部，并且附接至所述导光件，所述光调制元件包括：一对透明基板，设置为彼此相对且其间具有间隙；第一电极，设置在一个透明基板的表面上；第二电极，设置在另一个透明基板的表面上；以及光调制层，设置在透明基板的所述间隙中，并且根据电场的大小对来自所述光源的光表现出散射特性或透明性，
其中，所述第一电极、所述第二电极或者所述第一电极和所述第二电极二者被图案化，并且
被实施图案化的所述第一电极、所述第二电极或者所述第一电极和所述第二电极二者的图案密度根据与所述光源的距离而改变。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一电极、所述第二电极或者所述第一电极和所述第二电极二者包括多个开口，无论与所述光源的距离如何，所述多个开口的直径都是一致的，并且所述多个开口的密度根据与所述光源的距离而改变。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一电极、所述第二电极或者所述第一电极和所述第二电极二者包括多个开口，所述多个开口的直径根据与所述光源的距离而改变，并且所述多个开口的密度根据与所述光源的距离而改变。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其中，被实施图案化的所述第一电极、所述第二电极或者所述第一电极和所述第二电极二者的图案密度根据关于被实施图案化的所述第一电极整体、所述第二电极整体或者所述第一电极和所述第二电极二者作为整体的与所述光源的距离而改变。
5.根据权利要求1所述的照明装置，其中，当在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压时，所述光调制层对来自所述光源的光表现出散射特性，而当在所述第一电极和所述第二电极之间没有施加电压时，所述光调制层对来自所述光源的光表现出透明性，并且被实施图案化的所述第一电极、所述第二电极或者所述第一电极和所述第二电极二者的图案密度根据与所述光源的距离而增加。
6.根据权利要求1所述的照明装置，其中，当在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压时，所述光调制层对来自所述光源的光表现出透明性，而当在所述第一电极和所述第二电极之间没有施加电压时，所述光调制层对来自所述光源的光表现出散射特性，并且被实施图案化的所述第一电极、所述第二电极或者所述第一电极和所述第二电极二者的图案密度根据与所述光源的距离而减小。
7.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一电极、所述第二电极或者所述第一电极和所述第二电极二者由多个部分电极构成。
8.根据权利要求7所述的照明装置，其中，被实施图案化的所述第一电极、所述第二电极或者所述第一电极和所述第二电极二者的图案密度对于被实施图案化的其每一个所述部分电极来说均根据与所述光源的距离而变化。
9.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述光调制层包括第一区域和第二区域，所述第一区域和第二区域均具有光学各向异性，且对电场具有彼此不同的响应速率，当在所述第一电极和所述第二电极之间没有施加电压时，所述第一区域的光轴和所述第二区域的光轴彼此平行，而当在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压时，所述第一区域的光轴和所述第二区域的光轴彼此交叉。
10.根据权利要求9所述的照明装置，其中，当在所述第一电极和所述第二电极之间没有施加电压时，所述第一区域的光轴平行于所述导光件的侧表面中的其上入射有来自所述光源的光的光入射面，并且以第一角度与透明基板的表面相交，而当在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压时，所述第一区域的光轴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与透明基板的表面相交，并且无论是否在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压，所述第二区域的光轴都平行于所述光入射面，并且以所述第一角度与透明基板的表面相交。
11.根据权利要求9所述的照明装置，其中，当在所述第一电极和所述第二电极之间没有施加电压时，所述第一区域的光轴平行于所述导光件的侧表面中的其上入射有来自所述光源的光的光入射面，并且以第三角度与透明基板的法线相交，而当在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压时，所述第一区域的光轴平行于所述光入射面，并且以大于所述第三角度的第四角度与透明基板的法线相交或者平行于透明基板的表面，并且无论是否在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压，所述第二区域的光轴都平行于所述光入射面，并且以所述第三角度与透明基板的表面相交。
12.根据权利要求1所述的照明装置，还包括：驱动电路，
其中，所述第一电极、所述第二电极或者所述第一电极和所述第二电极二者由多个部分电极构成，所述多个部分电极构成多个单元，并且
所述驱动电路基于所述多个单元与所述光源的距离来调制施加给所述多个部分电极的电压。
13.根据权利要求12所述的照明装置，其中，所述驱动电路基于与所述光源的距离并且基于画面信号来调制施加给所述多个部分电极的电压。
14.根据权利要求12所述的照明装置，其中，所述光源包括多个光源块，所述多个光源块被设置为对应于所述多个单元，并且彼此独立地被驱动，并且
所述驱动电路基于所述多个单元中将要发光的单元与所述光源的距离来调制施加给所述光源块的电流或电压。
15.根据权利要求13所述的照明装置，其中，所述驱动电路基于所述多个单元中将要发光的单元与所述光源的距离并且基于画面信号来调整施加给所述多个部分电极的电压。
16.根据权利要求12所述的照明装置，其中，在所述多个单元的两个彼此相邻的单元之间，被实施图案化的所述第一电极、所述第二电极或者所述第一电极和所述第二电极二者的图案密度连续改变。
17.一种显示装置，包括：
显示面板，具有多个像素，所述多个像素以矩阵形式进行配置并且基于图像信号进行驱动；以及
照明装置，照射所述显示面板，所述照明装置包括：
导光件，具有下表面、上表面和侧表面；
光源，设置在所述导光件的一个或多个侧表面上；以及
光调制元件，设置在所述导光件的下表面上、上表面上或者内部，并且附接至所述导光件，所述光调制元件包括：一对透明基板，设置为彼此相对且其间具有间隙；第一电极，设置在一个透明基板的表面上；第二电极，设置在另一个透明基板的表面上；以及光调制层，设置在透明基板的所述间隙中，并且根据电场的大小对来自所述光源的光表现出散射特性或透明性，
其中，所述第一电极、所述第二电极或者所述第一电极和所述第二电极二者被图案化，并且
被实施图案化的所述第一电极、所述第二电极或者所述第一电极和所述第二电极二者的图案密度根据与所述光源的距离而改变。
照明装置和显示装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种照明装置，其具有对光表现出散射特性或透明性的光调制元件，并且还涉及一种设置有该照明装置的显示装置。
背景技术
[0002] 针对近年来液晶显示器的更高图像质量和更节能的快速发展，已经提出了一种方法，其通过部分地调制背光的光强度而实现了暗处对比度的提高。该方法主要是部分地驱动用作背光光源的发光二极管(LED)，以根据显示图像调制背光的光。此外，考虑到如小尺寸液晶显示器一样对大尺寸液晶显示器的厚度减小的持续需求，代替在液晶面板正下方设置冷阴极荧光灯(CCFL)或LED的方法，边缘光方法已经成为注意的焦点。边缘光方法在导光板的边缘处设置光源。然而，在边缘光方法中，难以执行部分调制光源的光强度的部分驱动。
发明内容
[0003] 作为用于提取在导光板中传播的光的技术，日本未审查专利申请公开第H06-347790(JP-H06-347790A)号提出了利用聚合物分散液晶(PDLC)的显示装置，例如其在透明状态和散射状态之间进行切换。该技术的目的在于防止反射等，并且向PDLC部分地施加电压以在透明状态和散射状态之间进行切换。
[0004] 对于边缘光背光，存在为了使面内亮度均匀而根据与光源(例如，LED、CCFL等)的距离改变印刷图案、用于光提取的形状的密度或者单个图案的大小的技术，例如日本未审查专利申请公开第H11-142843(JP-H11-142843A)号中所公开的技术。可以说，在JP-H11-142843A中公开的技术是用于均匀地从导光板提取光的技术，该技术仅考虑到光的提取。作为使面内亮度均匀的技术，除JP-H11-142843A之外，还存在根据与光源的距离逐渐改变散射片的光扩散率的技术，例如日本未审查专利申请公开第2004-253335(JP2004-253335A)号中所公开的技术。
[0005] 可 以 预 期 可 以 将 JP-H11-142843A或JP2004-253335A 公 开 的 技 术 与JP-H06-347790A所公开的PDLC组合来使背光的光的面内亮度均匀。然而，尽管这可以使得亮度均匀，但增加了暗显示中的亮度。因此，存在难以使亮显示与暗显示的调制比高的问题。
[0006] 期望提供一种能够均匀面内亮度的同时增加调制比的照明装置以及设置有该照明装置的显示装置。
[0007] 根据本发明实施方式的照明装置包括：导光件，具有下表面、上表面和侧表面；光源，设置在导光件的一个或多个侧表面上；以及光调制元件，设置在导光件的下表面上、上表面上或者内部，并且附接至导光件。光调制元件包括：一对透明基板，设置为彼此相对且其间具有间隙；第一电极，设置在一个透明基板的表面上；第二电极，设置在另一个透明基板的表面上；以及光调制层，设置在透明基板的间隙中并且根据电场的大小对来自光源的光表现出散射特性或透明性。第一电极、第二电极或者第一和第二电极二者被图案化，并且应用图案化的第一电极、第二电极或者第一和第二电极二者的图案的密度根据与光源的距离而改变。
[0008] 根据本发明实施方式的显示装置包括：显示面板，具有多个像素，多个像素以矩阵形式进行配置并基于图像信号被驱动；以及照明装置，照射显示面板。照明装置包括：导光件，具有下表面、上表面和侧表面；光源，设置在导光件的一个或多个侧表面上；以及光调制元件，设置在导光件的下表面上、上表面上或者内部，并且附接至导光件。光调制元件包括：一对透明基板，设置为彼此相对且其间具有间隙；第一电极，设置在一个透明基板的表面上；第二电极，设置在另一个透明基板的表面上；以及光调制层，设置在透明基板的间隙中并且根据电场的大小对来自光源的光表现出散射特性或透明性。第一电极、第二电极或者第一和第二电极二者被图案化，并且应用图案化的第一电极、第二电极或者第一和第二电极二者的图案的密度根据与光源的距离而改变。
[0009] 在根据实施方式的照明装置和显示装置中，在附接至导光件的光调制元件中设置根据电场的大小对来自光源的光表现出散射特性或透明性的光调制层。因此，从光源发出并在导光件中传播的光透射过光调制层中的通过电场控制而表现为透明性的区域，并且通过透明基板的界面被全反射或者以高反射率反射。从而，与照明装置的光出射区域中表现为透明性的区域(下文简称为“光出射区域中的透明区域”)相对应的区域中的亮度变得小于没有设置光调制元件的情况下的亮度。另一方面，在导光件中传播的光在光调制层中的通过电场控制而表现出散射特性的区域中被散射，并透射过透明基板的界面。从而，与照明装置的光出射区域中表现出散射特性的区域(下文简称为“光出射区域中的散射区域”)相对应的区域中的亮度变得大于没有设置光调制元件的情况下的亮度。此外，部分白显示中的亮度(亮度突出：luminance protrusion)增加光出射区域中的透明区域中亮度的减少量。此外，根据实施方式，设置在光调制元件中的第一电极、第二电极或者第一和第二电极二者被图案化，并且根据与光源的距离来改变向其应用图案化的第一电极、第二电极或者第一和第二电极二者的图案的密度。这使得光出射区域中的透明区域和散射区域的密度分布具有所期望的分布。从而，光出射区域中光源侧上的亮度被抑制得低于没有设置光调制元件的情况下的亮度，并且光出射区域中光源的相对侧上的亮度与没有设置光调制元件的情况下的亮度相比增加很多。
[0010] 根据实施方式的照明装置和显示装置，光出射区域中光源侧上的亮度被抑制得低于没有设置光调制元件的情况下的亮度，并且光出射区域中光源的相对侧上的亮度与没有设置光调制元件的情况下的亮度相比增加很多。因此，可以使面内亮度均匀，同时增加调制比。
[0013] 图1A和图1B是分别示出根据本发明第一实施方式的背光的结构实例的截面图；
[0014] 图2是示出顶部电极和底部电极的结构实例的透视图；
[0015] 图3A和图3B是分别示出图1所示顶部电极的上表面的结构实例的平面图；
[0016] 图4A和图4B是分别示出图1所示底部电极的上表面的结构实例的平面图；
[0017] 图5A和图5B是分别示出图1所示顶部电极的上表面的另一结构实例的平面图；
[0018] 图6A和图6B是分别示出图1所示底部电极的上表面的另一结构实例的平面图；
[0019] 图7是示出图1所示背光的另一结构实例的截面图；
[0020] 图8A至图8C是用于描述图1所示光调制元件的操作实例的示意图；
[0021] 图9A至图9C是用于描述图1所示光调制元件的另一操作实例的示意图；
[0022] 图10是用于描述图1所示背光的操作的示意图；
[0023] 图11A至图11C是用于描述图1所示背光的制造处理的截面图；
[0024] 图12A至图12C是用于描述图11C后续的制造处理的截面图；
[0025] 图13A至图13C是用于描述图12C后续的制造处理的截面图；
[0026] 图14是用于描述图1所示背光的正面亮度的特性图；
[0027] 图15A至图15C是用于描述设置在根据本发明第二实施方式的背光中的光调制元件的操作实例的示意图；
[0028] 图16A至图16C是用于描述图15A至图15C的光调制元件的另一操作实例的示意图；
[0029] 图17A和图17B是用于描述根据图1所示光调制元件的变形例的操作实例的示意图；
[0030] 图18A和图18B是用于描述图17A和图17B所示光调制元件的另一操作实例的示意图；
[0031] 图19是示出图1所示背光的又一结构实例的截面图；
[0032] 图20是示出图1所示背光的又一结构实例的截面图；
[0033] 图21是示出图1所示背光的又一结构实例的截面图；
[0034] 图22A和图22B是分别示出图1所示顶部电极的上表面的又一结构实例的平面图；
[0035] 图23A和图23B是分别示出图1所示底部电极的上表面的又一结构实例的平面图；
[0036] 图24是示出图2所示电极结构的第一变形例的透视图；
[0037] 图25是示出图2所示电极结构的第二变形例的透视图；
[0038] 图26是示出图2所示电极结构的第三变形例的透视图；
[0039] 图27是示出图2所示电极结构的第四变形例的透视图；
[0040] 图28示意性示出了发光亮度对于每个光调制单元均不同的状态；
[0041] 图29A至图29C是分别示出施加给光调制单元的电压波形的实例的波形图；
[0042] 图30示意性示出了使发光亮度在每个光调制单元中相同的状态；
[0043] 图31A和图31B是分别示出施加给光调制单元的电压波形的实例的波形图；
[0044] 图32示出了单条线的发光亮度分布的测量值；
[0045] 图33示出了用于测量图32的发光亮度分布的驱动条件；
[0046] 图34示意性示出了发光亮度对于每个光调制单元均不同的状态；
[0047] 图35示出了单条线的发光亮度分布的测量值；
[0048] 图36示出了用于测量图35的发光亮度分布的驱动条件；
[0049] 图37示意性示出了发光亮度对于每个光调制单元均不同的状态；
[0050] 图38示意性示出了发光亮度对于每个光调制单元均不同的状态；
[0051] 图39是示出施加给光调制单元的电压波形的实例以及施加给光源的电流波形的实例的波形图；
[0052] 图40是示出施加给光调制单元的电压波形的另一实例以及施加给光源的电流波形的另一实例的波形图；
[0053] 图41是示出图1所示背光的又一结构实例的截面图；
[0054] 图42示意性示出了所有光调制单元均处于明亮状态的状态；
[0055] 图43示意性示出了所有光调制单元均处于稍暗状态的状态；
[0056] 图44示出了分别表示施加给光源的电流波形的实例的波形图；
[0057] 图45是示出根据应用例的显示装置的实例的截面图。
具体实施方式
[0058] 以下，将参照附图详细描述本发明的实施方式。将以以下顺序给出描述。
[0059] 1.第一实施方式(具有反式PDLC的背光(水平型))
[0060] 2.第二实施方式(具有反式PDLC的背光(垂直型))
[0061] 3.第一变形例(具有常白PDLC的背光)
[0062] 4.第二变形例(具有光调制元件的位置差的背光)
[0063] 5.第三变形例(具有附加光学片的背光)
[0064] 6.第四变形例(具有电极图案化差的背光)
[0065] 7.驱动方法
[0066] 8.应用例(显示装置)
[0067] 9.实施例(显示装置)
[0068] [第一实施方式]
[0069] 图1A示出了根据本发明第一实施方式的背光1(照明装置)的截面结构的实例。图1B示出了图1所示的光调制元件30的截面结构的实例。注意，图1A和图1B是示意图，因此尺寸和形状不是必须与实际的相同。背光1从背面照射液晶显示面板等，并且例如设置有诸如导光板或导光片的导光件(以下在该实施方式中称为“导光板10”)、设置在导光板10的侧面上的光源20、设置在导光板10的背侧的光调制元件30和反射器40以及用于驱动光调制元件30的驱动电路50。
[0070] 导光板10将来自设置在导光板10的侧面上的光源20的光引导至背光1的上表面。导光板10具有与设置在导光板10的上表面上的显示面板(未示出)相对应的形状。例如，导光板10具有由上表面、下表面和侧表面环绕的长方体形状。在下文中，导光板10的其上入射有来自光源20的光的侧面可以被称为“光入射面10A”。导光板10具有在上表面、下表面或者上表面和下表面二者上形成预定图案的结构，并且例如具有散射从光入射面进入的光并使其均匀的功能。注意，在通过调制施加给背光1的电压来使亮度均匀的一个实施方式中，可以将没有被图案化的平面导光板用作导光板10。例如，导光板10例如还用作支持设置在显示面板和背光1之间的光学片(其可以为散射器、散射片、透镜膜、偏振分离片或其他适当的光学构件)的支持构件。例如，导光板10主要包括透明热塑树脂，其例如可以为聚碳酸酯树脂(PC)、丙烯酸树脂(聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))或其他适当的材料。
[0071] 光源20是线状光源，其例如可以为热阴极荧光灯(HCFL)、CCFL、设置为线的多个LED或者其他适当的发光器。在光源20包括多个LED的一个实施方式中，优选但不是必须的，考虑到效率、厚度减少和均匀性，所有LED都为白光LED。在可选实施方式中，光源20例如可包括红光LED、绿光LED以及蓝光LED。光源20可以如图1A所示仅设置在导光板10的一个侧面上，或者可以设置在导光板10的两个侧面上、三个侧面上或者所有侧面上。
[0072] 反射器40将通过光调制元件30从导光板10的背面泄露的光返回到导光板10，并且例如具有反射、漫射、散射等的功能。反射器40能够有效地使用来自光源20的发射光，并且还用于提高正面亮度。反射器40包括可以为发泡聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、银沉积膜、多层反射膜、白色PET的材料或构件，或者其他适当的材料或构件。
[0073] 在该实施方式中，光调制元件30紧密地附接至导光板10的背面(即，下表面)而没有在其间夹置空气层。例如，光调制元件30通过粘合剂(未示出)粘合至导光板10的背面。如图1B所示，光调制元件30例如设置有透明基板31、底部电极32、配向膜33、光调制层34、配向膜35、顶部电极36和透明基板37，它们从设置反射器40的一侧开始顺序设置。
[0074] 透明基板31和37的每一个都支持光调制层34，并且在许多情况下，它们是对于可见光透明的基板，可以为玻璃板、塑料膜或者其他适当的透明构件。底部电极32被设置在透明基板31的面向透明基板37的表面上。例如，如图2中的光调制元件30的部分切面所示，底部电极32具有带状部分电极32A(每一个均在面内的一个方向上延伸)被配置为彼此平行的结构。顶部电极36设置在透明基板37的面向透明基板31的表面上。例如，如图2所示，顶部电极36具有带状部分电极36A(每一个均在与底部电极32的延伸方向交叉(即，垂直)的方向的面内的一个方向上延伸)被配置为彼此平行的结构。
[0075] 底部电极32和顶部电极36的每一个的结构(图案)都依赖于驱动方法。例如，在带状部分电极32A和36A如上所述平行配置的一个实施方式中，可通过简单矩阵驱动方法来驱动部分电极32A和36A的每一个。在底部电极32和顶部电极36中的一个具有一体的膜且底部电极32和顶部电极36中的另一个具有精细矩形状的一个实施方式中，可通过有源矩阵驱动方法来驱动底部电极32和顶部电极36的每一个。此外，在底部电极32和顶部电极36中的一个具有一体的膜且底部电极32和顶部电极36中的另一个具有设置有精细互连线的块结构的一个实施方式中，例如可以采用分割方法，其中，分别驱动块结构的各个分割块。
[0076] 注意，底部电极32(或部分电极32A)、顶部电极36(或部分电极36A)或者底部和顶部电极32和36(或部分电极32A和36A)二者被图案化。此外，根据与光源20的距离来改变向其应用图案化的底部和顶部电极32和36(或部分电极32A和36A)中的电极图案的密度。当每一个部分电极32A都被图案化时，优选但不是必须的，可以在两个相互相邻的单元(即，在两个部分电极32A)之间连续改变图案密度。类似地，当每一个部分电极36A都被图案化时，优选但不是必须的，可以在两个相互相邻的单元(即，在两个部分电极36A)之间连续改变图案密度。
[0077] 如图3A和图3B所示，当部分电极36A被图案化时，每一个部分电极36A都设置有多个开口36B，并且根据关于顶部电极36整体的与光源20的距离改变开口36B的密度。开口36B可以为图3A和图3B所示的圆形，开口36B例如还可以具有例如椭圆形、多边形或其他适当的形状。在图3A所示的一个实施方式中，无论与光源20的距离如何，每个开口
36B的直径“r1”是均匀的(r1＝a1)，并且每单位面积的开口36B的数量随着与光源20距离的增加而减少。在图3B所示的一个实施方式中，无论与光源20的距离如何，每单位面积的开口36B的数量都是恒定的，并且开口36B的直径r1随着与光源20的距离的增加而减小。在图3B中，注意，接近光源20的直径r1为“a2”，以及离光源20最远的直径r1为“a3”(＜a2)。因此，在图3A和图3B所示的每一个实施方式中，开口36B的密度(即，每单位面积中开口36B的占有率)随着与光源20的距离的增加而变稀疏(或减小)。换句话说，顶部电极36的图案密度(即，顶部电极36的除开口36B之外的每单位面积的区域的占有率)随着与光源20的距离的增加而变密集(或增加)。
36B的直径“r1”是均匀的(r1＝a1)，并且每单位面积的开口36B的数量随着与光源20距离的增加而减少。在图3B所示的一个实施方式中，无论与光源20的距离如何，每单位面积的开口36B的数量都是恒定的，并且开口36B的直径r1随着与光源20的距离的增加而减小。在图3B中，注意，接近光源20的直径r1为“a2”，以及离光源20最远的直径r1为“a3”(＜a2)。因此，在图3A和图3B所示的每一个实施方式中，开口36B的密度(即，每单位面积中开口36B的占有率)随着与光源20的距离的增加而变稀疏(或减小)。换句话说，顶部电极36的图案密度(即，顶部电极36的除开口36B之外的每单位面积的区域的占有率)随着与光源20的距离的增加而变密集(或增加)。
[0078] 如图4A和图4B所示，当部分电极32A被图案化时，每一个部分电极32A都设置有多个开口32B，并且根据关于底部电极32整体的与光源20的距离改变开口32B的密度。对于每一个部分电极32A，开口32B的密度可以根据与光源20的距离而改变，或者不管与光源20的距离如何都是均匀的。开口32B可以为图4A和图4B所示的圆形，开口32B例如还可以具有椭圆形、多边形或其他适当的形状。在图4A所示的一个实施方式中，无论与光源20的距离如何，每个开口32B的直径“r2”是均匀的(r2＝a4)，并且每单位面积的开口32B的数量随着与光源20距离的增加而减少。在图4B所示的一个实施方式中，无论与光源20的距离如何，每单位面积的开口32B的数量都是恒定的，并且开口32B的直径r2随着与光源20的距离的增加而减小。在图4B中，注意，靠近光源20的直径r2为“a5”，以及离光源
20最远的直径r2为“a6”(＜a5)。因此，在图4A和图4B所示的每一个实施方式中，开口
32B的密度(即，每单位面积中开口32B的占有率)随着与光源20的距离的增加而变稀疏(或减小)。换句话说，底部电极32的图案密度(即，底部电极32的除开口32B之外的每单位面积的区域的占有率)随着与光源20的距离的增加而变密集(或增加)。
20最远的直径r2为“a6”(＜a5)。因此，在图4A和图4B所示的每一个实施方式中，开口
32B的密度(即，每单位面积中开口32B的占有率)随着与光源20的距离的增加而变稀疏(或减小)。换句话说，底部电极32的图案密度(即，底部电极32的除开口32B之外的每单位面积的区域的占有率)随着与光源20的距离的增加而变密集(或增加)。
[0079] 当部分电极32A和部分电极36A都被图案化时，例如，如图3A和图3B所示对部分电极36A进行图案化，以及如图4A和图4B所示对部分电极32A进行图案化。在部分电极32A和部分电极36A都被图案化的一个实施方式中，部分电极32A或部分电极36A的图案密度可以不必根据与光源20的距离而改变。即，部分电极32A的图案密度(即，开口32B的密度)可以根据关于底部电极32整体的与光源20的距离而改变，或者部分电极36A的图案密度(即，开口36B的密度)可以根据关于顶部电极36整体的与光源20的距离而改变。
[0080] 参照图5A，当根据关于顶部电极36整体的与光源20的距离来改变部分电极36A的图案密度时，部分电极32A可以设置有多个开口32B，并且不管与光源20的距离如何开口32B的密度都是均匀的。在根据关于顶部电极36整体的与光源20的距离来改变部分电极36A的图案密度的一个实施方式中，如图5B所示，每一个部分电极32A都可以为不具有开口、凹槽等的平坦结构，不在部分电极32A上设置图案。
[0081] 参照图6A，当根据关于底部电极32整体的与光源20的距离改变部分电极32A的图案密度时，部分电极36A可以设置有多个开口36B，并且不管与光源20的距离如何开口36B的密度都是均匀的。在根据关于底部电极32整体的与光源20的距离改变部分电极32A的图案密度的一个实施方式中，如图6B所示，每一个部分电极36A都可以为不具有开口、凹槽等的平坦结构，不在部分电极36A上设置图案。
[0082] 当部分电极32A和部分电极36A都被图案化时，开口32B可以设置在完全与开口36B相对的位置上。然而，优选但不是必须的，开口32B设置在与开口36B部分相对的位置，或者设置在不与开口36B相对的位置。此外，当部分电极32A和部分电极36A都被图案化时，开口32B的直径和开口36B的直径彼此相等，或者可以彼此不同。
[0083] 底部电极32和顶部电极36中的至少顶部电极36(背光1的上表面侧上的电极)包括透明导电材料，其可以为氧化铟锡(ITO)或其他适当的材料。底部电极32(背光1的下表面侧上的电极)可以不包括透明材料。例如，底部电极32可包括金属。在底部电极32由金属构成的一个实施方式中，底部电极32还具有与反射器40相同的反射从导光板10的背面进入光调制元件30的光的功能。因此，例如，如图7所示，可以不设置反射器40。
[0084] 当底部电极32和顶部电极36从光调制元件30的法线方向看时，与光调制元件30中的底部电极32和顶部电极36彼此相对的部分相对应的区域构成光调制单元30-1。每一个光调制单元30-1都可以通过向底部电极32和顶部电极36施加预定电压来独立驱动，并且根据施加给底部电极32和顶部电极36的电压值的大小对来自光源20的光表现出透明性或散射特性。当对光调制层34进行描述时，将更加详细地描述透明性和散射特性。
[0085] 例如，设置配向膜33和35，以配向用于光调制层34的液晶或单体。作为配向膜，例如，具有垂直配向膜和水平配向膜。该实施方式有利地使用水平配向膜用于配向膜33和35。水平配向膜的实例包括：通过对可以为聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚乙烯醇或其他适当材料的材料执行摩擦处理而获得的配向膜；以及具有通过诸如转印处理和蚀刻处理的处理所形成的凹槽的配向膜。此外，水平配向膜的实例包括：通过倾斜地沉积可以为氧化硅或其他适当材料的无机材料所获得的配向膜；包括通过离子束照射获得的类金刚石(diamond-like carbon)的配向膜；以及形成有电极图案的狭缝的配向膜。此外，当使用塑料膜用于透明基板31和37时，优选但不是必须的，在制造处理中分别在透明基板31和37的表面上涂覆配向膜33和35之后的烘焙温度尽可能得低。因此，优选但不是必须的，能够以100摄氏度以下的温度形成的聚酰胺-酰亚胺被用作配向膜33和35。
[0086] 垂直和水平配向膜的每一个都充分具有配向液晶和单体的功能，并且在普通液晶显示器中要求的电压重复施加的可靠性等可以不是必须的，这是因为装置制成之后的电压施加的可靠性是由液晶与通过聚合单体所形成的材料之间的界面来确定的。注意，例如通过在底部电极32和顶部电极36之间施加电场或磁场，用于光调制层34的液晶和单体可以在不使用配向膜的情况下被配向。更具体地，可以在底部电极32和顶部电极36之间施加电场或磁场，同时照射紫外光以固定液晶和单体在施加电压的状态下的配向状态。在电压用于形成配向膜的一个实施方式中，可以分别形成用于配向的电极和用于驱动的电极；或者例如可使用其介电常数各向异性的符号可根据频率反转的双频率液晶作为液晶材料。此外，在磁场被用于形成配向膜的一个实施方式中，可以优选使用具有高的磁化率各向异性的材料。例如，优选但不是必须的，具有大量苯环的材料被用作配向膜的材料。
[0087] 如图1B所示，例如，光调制层34是包括块34A(第二区域)和分散在块34A中的多个微粒34B(第一区域)的复合层。块34A和微粒34B均具有光学各向异性。
[0088] 图8A示意性示出了当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时微粒34B中的配向状态的实例。注意，在图8A中没有示出块34A中的配向状态。图8B示出了表示当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时块34A和微粒34B的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。折射率椭圆体通过张量椭球来表现从各个方向进入的线性偏振光的折射率。可以利用折射率椭圆体，通过从光入射的方向观察椭圆体的截面来以几何方式获知折射率。图8C示意性示出了当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时在正面方向上行进的光L1和在倾斜方向上行进的光L2透射过光调制层34的状态的实例。
[0089] 图9A示意性示出了当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时微粒34B中的配向状态的实例。注意，在图9A中没有示出块34A中的配向状态。图9B示出了表示当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时块34A和微粒34B的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。图9C示意性示出了当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时在正面方向上行进的光L1和在倾斜方向上行进的光L2在光调制层34中被散射的状态的实例。
[0090] 如图8A和图8B所示，例如，块34A和微粒34B被构造为：当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时块34A的光轴AX1的指向和微粒34B的光轴AX2的指向彼此一致(即，彼此平行)。这里，光轴AX1和AX2均指与无论偏振方向如何折射率都具有某一个值的光线的行进方向平行的这种线。注意，光轴AX1和AX2的指向不是必须彼此一致。例如，光轴AX1和AX2的指向可以由于制造误差等而彼此稍微偏离。
[0091] 此外，例如，微粒34B被构造为：当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时光轴AX2变得平行于导光板10的光入射面10A。此外，如图8B所示，例如，微粒34B被构造为：当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时光轴AX2以小角度θ1(第一角度)与透明基板31和37的表面相交。当对构成微粒34B的材料进行描述时，将详细描述角度θ1。
[0092] 另一方面，例如，块34A被构造为：无论底部电极32和顶部电极36之间是否存在电压施加，块34A的光轴AX1都不变。更具体地，如图8A、图8B、图9A和图9B所示，例如，块34A被构造为：块34A的光轴AX1变得平行于导光板10的光入射面10A，并且光轴AX1还以预定角度θ1(第一角度)与透明基板31和37的表面相交。即，当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时，块34A的光轴AX1与微粒34B的光轴AX2平行。
[0093] 注意，光轴AX2不是必须与导光板10的光入射面10A平行并以角度θ1与透明基板31和37的表面相交。例如，由于制造误差等，透明基板31和37的表面和角度θ1可以以与角度θ1稍微不同的角度相交。此外，光轴AX1和AX2不是必须与导光板10的光入射面10A平行。例如，由于制造误差等，光轴AX1和AX2可以以小角度与导光板10的光入射面10A相交。
[0094] 优选但不是必须的，块34A的寻常光折射率与微粒34B的寻常光折射率彼此相等，并且块34A的非常光折射率与微粒34B的非常光折射率彼此相等。在这种情况下，例如，当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时，如图8B所示，在包括正面方向和倾斜方向的所有方向上几乎没有任何折射率的差异，由此获得高透明性。从而，如图8C所示，例如，在正面方向上行进的光L1和在倾斜方向上行进的光L2透射过光调制层34，而没有在光调制层34中被散射。结果，如图10的部分(A)和部分(B)所示，例如，来自光源20的光L(即，来自倾斜方向的光)被透明区域30A的界面(即，透明基板31或导光板10与空气之间的界面)全反射。从而，透明区域30A的亮度(黑显示中的亮度)变得小于没有设置光调制元件30情况下的亮度(由图10的部分(B)中的长短虚线表示)。
[0095] 此外，如图9B所示，块34A和微粒34B被构造为：当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时，光轴AX1的指向和光轴AX2的指向变得彼此不同(即，彼此相交)。此外，例如，微粒34B被构造为：微粒34B的光轴AX2变得平行于导光板10的光入射面10A，并且光轴AX2还以大于角度θ1的角度θ2(第二角度)与透明基板31和37的表面相交。在图9B所示的一个实施方式中的第二角度θ2为90度，但其不限于此。当对构成微粒34B的材料进行描述时，将详细描述角度θ2。
[0096] 因此，当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时，在光调制层34中，折射率差在包括正面方向和倾斜方向的所有方向上增加，由此获得高散射特性。从而，如图9C所示，例如，在正面方向上行进的光L1和在倾斜方向上行进的光L2在光调制层34中被散射。结果，如图10的部分(A)和部分(B)所示，例如，来自光源20的光L(即，来自倾斜方向的光)透射过散射区域30B的界面(即，透明基板31或导光板10与空气之间的界面)，从其透射且朝向反射器40的光被反射器40反射，且透射过光调制元件30。从而，散射区域30B的亮度变得大大高于没有设置光调制层30的情况下的亮度(由图10的部分(B)中的长短虚线表示)，此外，部分白显示中的亮度(亮度突出)增加了透明区域30A中亮度的减少量。
[0097] 例如，块34A的寻常光折射率与微粒34B的寻常光折射率可以由于制造误差等彼此稍微偏离，优选为0.1以下，更优选为0.05以下。例如，块34A的非常光折射率与微粒34B的非常光折射率也可以由于制造误差等彼此稍微偏离，优选为0.1以下，更优选为0.05以下。
[0098] 此外，优选但不是必须的，块34A的折射率差(Δn0＝非常光折射率n1-寻常光折射率n0)和微粒34B的折射率差(Δn1＝非常光折射率n3-寻常光折射率n2)尽可能得大。例如，块34A的折射率差和微粒34B的折射率差优选为0.05以上，更优选为0.1以上，更优选为0.15以上。这是因为当块34A和微粒34B的折射率差较大时光调制层34的散射能力变得更大，从而可以容易地破坏导光条件，并容易地从导光板10提取光。
[0099] 块34A和微粒34B对电场具有相互不同的响应速率。例如，块34A具有不响应电场的条状结构或多孔结构，或者具有其响应速率低于微粒34B的棒状结构。例如，由通过聚合低分子材料(单体)获得的高分子材料来形成块34A。在一个实施方式中，通过以热量、光或二者聚合沿着微粒34B的配向方向或配向膜33和35的配向方向配向的、具有配向特性和聚合特性的材料(例如，单体)来形成块34A。
[0100] 另一方面，例如，微粒34B主要包括液晶材料，并且具有大大高于块34A的响应速率。例如，包含在微粒34B中的液晶材料(液晶分子)包括棒状分子。优选但不是必须的，液晶分子具有正介电各向异性(所谓的正型液晶)。
[0101] 当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时，微粒34B中液晶分子的长轴方向平行于光轴AX2。此时，微粒34B中液晶分子的长轴方向平行于导光板10的光入射面10A，并且还以小角度θ1与透明基板31和37的表面相交。角度θ1是大约1度的小角度，并且是所谓的预倾角。换句话说，当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时，微粒34B中的液晶分子在液晶分子在与导光板10的光入射面10A平行的平面中以角度θ1倾斜的状态下被配向。
[0102] 当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时，微粒34B中的液晶分子的长轴方向与光轴AX2相交(或垂直)。此时，微粒34B中的液晶分子的长轴方向平行于导光板10的光入射面10A，并且还以大于角度θ1的角度θ2(例如，但不限于90度)与透明基板31和37的表面相交。换句话说，当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时，微粒34B中的液晶分子在液晶分子在与导光板10的光入射面10A平行的平面中以角度θ2倾斜的状态下被配向，或者在液晶分子以角度θ2(＝90度)直立的状态下被配向。
[0103] 具有上述配向特性和聚合特性的单体可以为具有光学各向异性且与液晶组合的材料。在该实施方式中，优选但不是必须的，具有配向特性和聚合特性的单体为通过紫外光固化的低聚物单体。这里，在没有施加电压的状态下，优选地，液晶的光学各向异性的方向与通过聚合低聚物单体所获得的材料(高聚物材料)的光学各向异性的方向彼此一致。因此，优选但不是必须的，液晶和低聚物单体在利用紫外光固化之前在相同的方向上被配向。此外，在液晶被用作微粒34B的一个实施方式中，优选但不是必须的，当液晶包括棒状分子时，所使用单体材料的形状也为棒状。由于这些原因，优选但不是必须的，具有聚合特性和液晶特性的材料被用于单体材料。例如，优选地，从丙烯酸酯基、异丁烯酸酯基、丙烯酰氧基、异丁烯酰氧基、乙烯醚官能团和环氧基的组中选择的至少一种官能团用作可聚合的官能团。这些官能团可以通过在其上照射紫外光、红外光或电子束或者通过对它们进行加热来聚合。可以添加具有多官能团的液晶材料以抑制紫外线照射时配向程度的减少。
[0104] 驱动电路50控制施加给每个光调制单元30-1中的一对电极(即，底部电极32和顶部电极36)的电压大小，使得例如，在一个光调制单元30-1中微粒34B的光轴AX2变得平行于(或基本平行于)块34A的光轴AX1，并且在另一个光调制单元30-1中微粒34B的光轴AX2与块34A的光轴AX1相交(或变得垂直)。换句话说，驱动电路50可以通过电场控制来使得块34A的光轴AX1和微粒34B的光轴AX2彼此一致(或基本彼此一致)，或者彼此不同(或者彼此垂直)。
[0105] 现在，将参照图11A-11C至图13A-13C来描述根据该实施方式的背光1的制造方法。
[0106] 首先，如图11A所示，分别在透明基板31和37上形成透明导电膜32-1和36-1。例如，透明导电膜32-1和36-1可以为ITO，并且透明基板31和37可以为玻璃基板或塑料膜基板。然后，如图11B所示，在其整个表面上形成抗蚀剂层，此后，通过图案化在抗蚀剂层中形成电极图案。从而，形成多个部分电极32A和多个部分电极36A。这里，为部分电极32A和部分电极36A形成其图案密度根据与光源20的距离而改变的图案(在图中未示出)。
[0107] 这里所使用的用于图案化的方法可以为光刻法、激光加工法、图案印制法、丝印法或其他适当的方法。可选地，可通过以下处理实现图案化：利用位于东京的日本Merck有限公司的“HyperEtch”材料执行丝印，然后执行预定加热，然后利用水执行清洗。电极图案由驱动方法、部分驱动的划分数量来确定。例如，当将42英寸显示器划分为12×6片时，电极宽度可以为大约80mm，且电极之间狭缝的宽度可以为大约500微米(μm)。电极的材料可以为ITO、IZO、ZnO或其他适当的材料。该电极材料可以用于底部电极32和顶部电极36。可选地，电极可以仅用于底部电极32和顶部电极36中的一个，以及具有高反射率的金属材料可以用于底部电极32和顶部电极36中的另一个。
[0108] 然后，如图11C所示，在整个表面上涂覆配向膜33和35，然后被干燥和烧制。在基于聚酰亚胺的材料被用于配向膜33和35的一个实施方式中，NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)可被用作溶剂，大气中的温度可以为大约200摄氏度。当将塑料基板用作透明基板31和37时，配向膜33和35可以以100摄氏度进行真空干燥并烧制。此后，对配向膜33和35的每一个执行摩擦处理。从而，配向膜33和35的每一个均用作水平配向膜，使得可以在配向膜33和35的每一个的摩擦方向上形成预倾斜。
[0109] 然后，如图12A所示，利用干式方法或湿式方法在配向膜33上喷涂用于形成单元间隙的间隔件38。在通过真空结合法形成光调制单元30-1的一个实施方式中，间隔件38可被预先混合在将被滴注的混合物中。可选地，代替间隔件38，可以通过光刻法形成柱状间隔件。
[0110] 然后，如图12B所示，在配向膜35上涂覆用于附接和防止液晶泄露的密封剂39。例如，可以以框状涂覆密封剂39。密封剂39的图案可通过分配器法、丝印法或其他适当的方法来形成。
[0111] 以下，将描述真空结合法(单滴填充法或“ODF法”)。注意，光调制单元30-1还可以通过真空注入法等来形成。
[0112] 首先，如图12C所示，在平面内均匀地滴入与通过单元间隙、单元面积等确定的体积相对应的液晶和单体的混合物41。优选但不是必须的，使用线性引导精密分配器来滴入混合物41。可选地，密封剂39的图案可以被用作堤以使用模具涂布机(die coater)等。
[0113] 上述材料可被用作液晶和单体。液晶和单体之间的重量比为98∶2至50∶50，优选为95∶5至75∶25，更优选为92∶8至85∶15。可以通过增加液晶的比率来降低驱动电压。然而，当液晶增加得太多时，可能存在电压施加时的白色程度会降低的趋向，或者关断电压之后的响应速率会下降并且状态不太容易返回到透明状态的趋向。
[0114] 除液晶和单体之外，可以向混合物41添加聚合引发剂。可以根据所使用的紫外波长来在0.1％至10％的重量范围内调节将被添加的聚合引发剂的单体配比。可选地，混合物可以根据需要添加其他添加剂，其可以为聚合抑制剂、可塑剂、粘度调节剂或其他适当的添加剂。当单体在室温下为固体或凝胶时，优选但不是必须的，对诸如顶盖、注射器和基板的构件加温。
[0115] 然后，如图13A所示，透明基板31和37被设置在未示出的真空结合系统中，此后，执行抽真空来结合透明基板31和37。然后，结合得到的产物被释放到大气中以通过大气压的均匀加压而使单元间隙均匀。可以基于白亮度(白色程度)与驱动电压之间的关系来根据需要选择单元间隙。例如，单元间隙为5至40微米(μm)，优选为6至20微米(μm)，更优选为7至10微米。
[0116] 在结合操作之后，优选但不是必须的，根据需要执行配向处理(未示出)。在通过在正交尼科尔偏光器之间插入结合而成的单元而产生配向不规则性的情况下，单元可以被加热预定时间或者保持在室温下以对其进行配向。此后，如图13B所示，照射紫外光L3，以聚合单体来形成聚合物。由此，以上述方式制造了光调制元件30。
[0117] 优选但不是必须的，在照射紫外线的同时防止单元的温度发生变化。在这种情况下，有利地使用红外截止滤光器，或使用UV-LED等用作光源。由于紫外线照射对合成材料的组织结构产生影响，所以优选地，基于所使用的液晶材料和单体材料根据需要来调节紫外线照射，或者基于液晶材料和单体材料的组合来调节紫外线照射。关于这点，对于紫外线2 2
照射来说，0.1至500mW/cm 的范围是优选的，0.5至30mW/cm 的范围是更优选的。存在紫外线照射越低，驱动电压越低的趋势。因此，可以根据生产能力和特性这两者来选择优选的紫外线照射。
照射来说，0.1至500mW/cm 的范围是优选的，0.5至30mW/cm 的范围是更优选的。存在紫外线照射越低，驱动电压越低的趋势。因此，可以根据生产能力和特性这两者来选择优选的紫外线照射。
[0118] 然后，光调制元件30附接至导光板10。光调制元件30和导光板10的附接可以通过粘合或贴合来执行。优选但不是必须的，光调制元件30使用折射率尽可能接近导光板10的折射率和光调制元件30的基板材料的折射率的材料进行粘合或贴合。最后，未示出的互连线被附接至底部电极32和顶部电极36的每一个。由此，以上述方式制造了根据该实施方式的背光1。
[0119] 已经描述了形成光调制元件30以及最终将光调制元件30附接至导光板10的处理。然而，还可以预先将其上形成有配向膜35的透明基板37附接至导光板10的表面，之后形成背光1。此外，可通过叠片方法(sheetmethod)、卷对卷方法(roll-to-roll method)或者其他适当的方法来形成背光1。
[0120] 现在，将描述根据该实施方式的背光1的操作和效果。
[0121] 在根据该实施方式的背光1中，电压被施加给每个光调制单元30-1中的一对电极(即，底部电极32和顶部电极36)，使得例如在一个光调制单元30-1中微粒34B的光轴AX2变得平行或基本平行于块34A的光轴AX1，以及在另外的光调制单元30-1中微粒34B的光轴AX2与块34A的光轴AX1相交或变得垂直。因此，从光源20发出并进入导光板10的光透射过光调制元件30中的光轴AX1和光轴AX2彼此平行或基本平行的透明区域30A。另一方面，从光源20发出并进入导光板10的光在光调制元件30中的光轴AX1和光轴AX2彼此相交或垂直的散射区域30B中被散射。散射光中的透射过散射区域30B的底面的光被反射器40反射，并再次返回到导光板10，然后从背光1的顶面发出。此外，散射光中的朝向散射区域30B的顶面行进的光透射过导光板10，然后从背光1的顶面发出。在该实施方式中，由此，光几乎不从透明区域30A的顶面发出，但是从散射区域30B的顶面发出，从而增加了正面方向的调制比。
[0122] 通常，PDLC是通过混合液晶材料和各向同性低聚物材料并通过紫外线照射、溶剂干燥等引起相位分离所形成的合成层，其中，液晶材料的微粒分散在高聚物材料中。合成层中的液晶材料在随机方向上配向，由此在没有施加电压时表现出散射特性。相反，当施加电压时，液晶材料在电场方向上配向，由此，在液晶材料的寻常光折射率和高聚物材料的折射率彼此相等的情况下，在正面方向(PDLC的法线方向)上表现出高透明性。然而，在该液晶材料中，液晶材料的非常光折射率和高聚物材料的折射率之间的差在倾斜方向上变得显著。因此，即使在正面方向上表示出透明性时，在倾斜方向上也会出现散射特性。
[0123] 通常，利用PDLC的光调制元件通常具有PDLC被夹置在两个玻璃板(每一个上都形成有透明导电膜)之间的结构。当光从空气中倾斜入射到具有上述结构的光调制元件上时，从倾斜方向入射的光因空气和玻璃板的折射率差而被折射，由此以较小角入射到PDLC上。从而，在这种光调制元件中不会发生大的散射。例如，当来自空气的光以80度的角度入射时，通过玻璃界面中的折射使光到PDLC的入射角减少到大约40度。
[0124] 然而，在利用导光板的边缘光方案中，因为光通过导光板入射，因此光以大约80度的大角度横穿PDLC。因此，液晶材料的非常光折射率和高聚物材料的折射率之间的差较大。此外，由于光以较大角度横穿PDLC，所以经受散射的光程也变得较长。例如，当在折射率为1.5的高聚物材料中分散寻常光折射率为1.5、非常光折射率为1.65的液晶材料的微粒时，在正面方向(PDLC的法线方向)上不存在折射率差，但是折射率差在倾斜方向上较大。因此，倾斜方向上的散射特性不会减小，这不利于视角特性。此外，当在导光板上设置诸如扩散膜的光学膜时，扩散膜还在正面方向上扩散倾斜泄露光。因此，正面方向上的光泄露增加，从而降低了正面方向上的调制比。
[0125] 相反，在该实施方式中，块34A和微粒34B主要包括光学各向异性材料。因此，倾斜方向上的散射特性减小，从而提高透明性。例如，块34A和微粒34B主要包括寻常光折射率彼此相等且非常光折射率也彼此相等的光学各向异性材料，并且除此之外，其光轴的方向在没有在底部电极32和顶部电极36之间施加电压的区域中彼此一致或基本一致。从而，在包括正面方向(光调制元件30的法线方向)和倾斜方向的所有方向上减小或消除了折射率差，从而可以实现高透明性。结果，可以减少或基本消除具有大视角的范围中光的泄露，并且提高了视角特性。
[0126] 例如，当混合寻常光折射率为1.5且非常光折射率为1.65的液晶和寻常光折射率为1.5且非常光折射率为1.65的液晶单体，并且在通过配向膜或通过电场配向液晶和液晶单体的状态下聚合液晶单体时，液晶的光轴和通过聚合液晶单体所形成的聚合物的光轴彼此一致。从而，折射率在所有方向上彼此一致，使其可以实现透明性较高的状态，并且进一步提高了视角特性。
[0127] 此外，在该实施方式中，如图10的部分(A)和部分(B)所示，与没有设置光调制元件30的实例(由图10的部分(B)中的长短虚线表示)相比，透明区域30A的亮度(黑显示中的亮度)减小。另一方面，与没有设置光调制元件30的实例(由图10的部分(B)中的长短虚线表示)相比，散射区域30B中的亮度显著增加。此外，部分白显示中的亮度(亮度突出)增加了透明区域30A中亮度的减少量。
[0128] 顺便提及，亮度突出是与对整个屏幕执行白显示的情况相比当部分地执行白显示时增加亮度的技术。亮度突出通常用在CRT、PDP等中。然而，在液晶显示器中，背光不管图像如何都均匀地生成光，使得亮度不会部分增加。当二维设置多个LED的LED背光被用作背光时，可以部分地关闭LED。然后，在这种情况下，没有来自LED被关闭的暗区域的扩散光。因此，与开启所有的LED的情况相比，亮度变得较低。此外，可通过增加施加给部分开启的LED的电流来增加亮度。然而，在这种情况下，大电流在非常短的时间内流过，引起了电路上的负载方面和可靠性方面的间题。
[0129] 相反，在该实施方式中，块34A和微粒34B主要包括光学各向异性材料。因此，抑制了倾斜方向上的散射特性，并且暗状态下来自导光板的泄露光很少。从而，将光从具有部分暗状态的部分引导到具有部分亮状态的部分，使其可以实现亮度突出而不增加提供给背光1的电能。
[0130] 此外，在该实施方式中，在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压的区域中，微粒34B的光轴AX2平行于导光板10的光入射面10A，并且以小角度θ1与透明基板31和37的表面相交。换句话说，包括在微粒34B中的液晶分子在液晶分子在与光入射面10A平行的平面中以角度θ1倾斜的状态(即，施加预倾角的状态)下被配向。从而，当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时，包括在微粒34B中的液晶材料不在随机方向上立起，而是在平行于光入射面10A的平面中立起。此时，在平行于光入射面10A的平面中，块34A的光轴AX1和微粒34B的光轴AX2相交或变得彼此垂直。因此，在底部电极32和顶部电极36之间施加电压的区域中，在包括正面方向(光调制元件30的法线方向)和倾斜方向的所有方向上折射率差增加，使其可以获得高散射特性。结果，可以提高显示中的亮度。
此外，可以由于亮度突出的效果而进一步提高显示亮度。
此外，可以由于亮度突出的效果而进一步提高显示亮度。
[0131] 从而，在该实施方式中，可以减少或基本消除具有大视角的范围中光的泄露，同时提高了显示亮度，从而能够增加正面方向上的调制比。
[0132] 除此之外，在该实施方式中，底部电极32(或部分电极32A)、顶部电极36(或部分电极36B)或者底部和顶部电极32和36(或部分电极32A和36A)二者被图案化，此外，根据关于电极整体的与光源20的距离来改变向其应用图案化的底部和顶部电极32和36(或部分电极32A和36A)中电极的图案密度。这使得光出射区域中的透明区域和散射区域的密度分布具有所期望的分布。从而，背光1的光出射区域中光源20侧上的亮度被抑制得低于没有设置光调制元件30的情况下的亮度，并且背光1的光出射区域中光源20的相对侧上的亮度与没有设置光调制元件30的情况下的亮度相比增加很多。结果，例如，不仅在使背光1的整个光出射区域具有如图14的部分(B)所示的暗状态时，而且在使背光1的整个光出射区域具有如图14的部分(C)所示的亮状态时，均能够获得均匀的面内亮度。从而，如图14的部分(D)所示，当在靠近光源20的区域α1和远离光源20的区域α2上执行白显示时，可以使得区域α1和α2中的白色亮度彼此相等。此外，例如，如图14的部分(D)所示，当在比区域α1更接近光源20的区域β1、区域α1和α2之间的区域β2和比区域α2更远离光源20的区域β3上执行黑显示时，可以使得这些区域β1、β2和β3中的黑色亮度彼此相等。因此，该实施方式可以使面内亮度均匀，同时增加了调制比。
[0133] [第二实施方式]
[0134] 现在将描述根据本发明第二实施方式的背光。根据第二实施方式的背光与根据上述第一实施方式的背光1的不同之处在于，垂直配向膜被用作配向膜33和35，并且设置了具有光调制层64的光调制元件60(例如，参见图19至21)。以下，将主要集中于第二实施方式和第一实施方式之间的结构差异进行描述，并且将不再详细描述它们之间相同的结构。
[0135] 如之前所提到的，该实施方式利用垂直配向膜用于配向膜33和35。垂直配向膜的实例包括硅烷耦合材料、聚乙烯醇(PVA)、基于聚酰亚胺的材料、表面活性剂和其他适当的材料。例如，在涂覆和干燥上述材料之后执行摩擦处理，以在摩擦方向上形成预倾斜。从而，确定了垂直配向膜上的液晶通过施加电压而倾斜的方向。此外，当将塑料膜用于透明基板31和37时，优选但不是必须的，制造处理中在透明基板31和37的表面上分别涂覆配向膜33和35之后的烘焙温度尽可能得低。因此，优选但不是必须的，硅烷耦合材料(其可以使用基于乙醇的溶剂)被用作配向膜33和35。
[0136] 当将垂直配向膜用于配向膜33和35时，优选但不是必须的，具有负介电各向异性(所谓的负型液晶)的液晶分子用于包括在微粒64B中的液晶分子。
[0137] 现在，将描述根据第二实施方式的光调制层64。如上述第一实施方式，例如，光调制层64是包括块64A(第二区域)和分散在块64A中的多个微粒64B(第一区域)的复合层。块64A和微粒64B均具有光学各向异性。
[0138] 图15A示意性示出了当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时微粒64B中的配向状态的实例。注意，在图15A中没有示出块64A中的配向状态。图15B示出了表示当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时块64A和微粒64B的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。图15C示意性示出了当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时在正面方向上行进的光L1和在倾斜方向上行进的光L2透射过光调制层64的状态的实例。
[0139] 图16A示意性示出了当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时微粒64B中的配向状态的实例。注意，在图16A中没有示出块64A中的配向状态。图16B示出了表示当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时块64A和微粒64B的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。图16C示意性示出了当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时在正面方向上行进的光L1和在倾斜方向上行进的光L2在光调制层64中被散射的状态的实例。
[0140] 如图15A和图15B所示，例如，块64A和微粒64B被构造为：当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时，块64A的光轴AX3的指向和微粒64B的光轴AX4的指向彼此一致(即，彼此平行)。这里，光轴AX3和AX4均指与无论偏振方向如何折射率都具有某一个值的光线的行进方向平行的这种线。注意，光轴AX3和AX4的指向不是必须彼此一致。例如，光轴AX3和AX4的指向可以由于制造误差等而彼此稍微偏离。
[0141] 此外，例如，微粒64B被构造为：当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时，光轴AX4变得平行于导光板10的光入射面10A。此外，如图15B所示，例如，微粒64B被构造为：当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时，光轴AX4以小角度θ3(第三角度)与透明基板31和37的法线相交。当对构成微粒64B的材料进行描述时，将详细描述角度θ3。
[0142] 另一方面，例如，块64A被构造为：无论在底部电极32和顶部电极36之间是否存在电压施加，块64A的光轴AX3都不变。更具体地，如图15A、图15B、图16A和图16B所示，例如，块64A被构造为：块64A的光轴AX3变得平行于导光板10的光入射面10A，并且光轴AX3还以预定角度θ4(第四角度)与透明基板31和37的法线相交。即，当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时，块64A的光轴AX3与微粒64B的光轴AX4平行。
[0143] 注意，光轴AX4不是必须与导光板10的光入射面10A平行并以角度θ3与透明基板31和37的表面相交。例如，由于制造误差等，透明基板31和37的表面和角度θ3可以以与角度θ3稍微不同的角度相交。此外，光轴AX3和AX4不是必须与导光板10的光入射面10A平行。例如，由于制造误差等，光轴AX3和AX4可以以小角度与导光板10的光入射面10A相交。
[0144] 优选但不是必须的，块64A的寻常光折射率与微粒64B的寻常光折射率彼此相等，并且块64A的非常光折射率与微粒64B的非常光折射率彼此相等。在这种情况下，例如，当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时，如图15B所示，在包括正面方向和倾斜方向的所有方向上几乎没有任何折射率的差异，由此获得高透明性。从而，如图15C所示，例如，在正面方向上行进的光L1和在倾斜方向上行进的光L2透射过光调制层64，而没有在光调制层64中被散射。结果，如图10的部分(A)和部分(B)所示，例如，如上述第一实施方式，来自光源20的光(即，来自倾斜方向的光)被透明区域30A的界面(即，透明基板31或导光板10与空气之间的界面)全反射。从而，透明区域30A的亮度(黑显示中的亮度)变得小于没有设置光调制元件60情况下的亮度(由图10的部分(B)中的长短虚线表示)。
[0145] 此外，如图16B所示，块64A和微粒64B被构造为：当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时，光轴AX3的指向和光轴AX4的指向变得彼此不同(即，彼此相交)。此外，例如，当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时，微粒64B被构造为：微粒64B的光轴AX4变得平行于导光板10的光入射面10A且光轴AX4还以大于角度θ3的角度θ4(第四角度)与透明基板31和37的表面相交。当对构成微粒64B的材料进行描述时，将详细描述角度θ4。
[0146] 因此，当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时，在光调制层64中，折射率差在包括正面方向和倾斜方向的所有方向上增加，由此获得高散射特性。从而，如图16C所示，例如，在正面方向上行进的光L1和在倾斜方向上行进的光L2在光调制层64中被散射。结果，如图10的部分(A)和部分(B)所示，例如，来自光源20的光L(即，来自倾斜方向的光)透射过散射区域30B的界面(即，透明基板31或导光板10与空气之间的界面)，从其透射且朝向反射器40的光被反射器40反射，且透射过光调制元件60。从而，散射区域30B的亮度变得大大高于没有设置光调制层60的情况下的亮度(由图10的部分(B)中的长短虚线表示)，此外，部分白显示中的亮度(亮度突出)增加了透明区域30A中亮度的减少量。
[0147] 例如，块64A的寻常光折射率与微粒64B的寻常光折射率可以由于制造误差等而彼此稍微偏离，优选为0.1以下，更优选为0.05以下。例如，块64A的非常光折射率与微粒64B的非常光折射率也可以由于制造误差等而彼此稍微偏离，优选为0.1以下，更优选为0.05以下。
[0148] 此外，优选但不是必须的，块64A的折射率差(Δn0＝非常光折射率n1-寻常光折射率n0)和微粒64B的折射率差(Δn1＝非常光折射率n3-寻常光折射率n2)尽可能得大。例如，块64A的折射率差和微粒64B的折射率差优选为0.05以上，更优选为0.1以上，更优选为0.15以上。这是因为当块64A和微粒64B的折射率差较大时，光调制层64的散射能力变得更大，从而可以容易地破坏导光条件，并容易地从导光板10提取光。
[0149] 块64A和微粒64B对电场具有相互不同的响应速率。例如，块64A具有不响应电场的条状结构或多孔结构，或者具有其响应速率低于微粒64B的棒状结构。例如，由通过聚合低分子材料(单体)获得的高分子材料来形成块64A。在一个实施方式中，通过以热量、光或二者聚合沿着微粒64B的配向方向或配向膜33和35的配向方向配向的、具有配向特性和聚合特性的材料(例如，单体)来形成块64A。
[0150] 另一方面，例如，微粒64B主要包括液晶材料，并且具有大大高于块64A的响应速率。例如，包含在微粒64B中的液晶材料(液晶分子)包括棒状分子。优选但不是必须的，液晶分子具有负介电各向异性(所谓的负型液晶)。
[0151] 当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时，微粒64B中液晶分子的长轴方向平行于光轴AX4。此时，微粒64B中液晶分子的长轴方向平行于导光板10的光入射面10A，并且还以小角度θ3与透明基板31和37的法线相交。角度θ3是大约1度的小角度，并且是所谓的预倾角。换句话说，当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时，微粒64B中的液晶分子在液晶分子在与导光板10的光入射面10A平行的平面中以角度θ3倾斜的状态下被配向。
[0152] 当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时，微粒64B中的液晶分子的长轴方向与光轴AX4相交(或垂直)。此时，微粒64B中的液晶分子的长轴方向平行于导光板10的光入射面10A，并且还以大于角度θ3的角度θ4与透明基板31和37的法线相交。换句话说，当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时，微粒64B中的液晶分子在液晶分子在与导光板10的光入射面10A平行的平面中以角度θ4倾斜的状态下被配向，或者在液晶分子以θ4(例如但不限于90度)水平放置的状态下被配向。
[0153] 具有上述配向特性和聚合特性的单体可以为具有光学各向异性且与液晶组合的材料。在该实施方式中，优选但不是必须的，具有配向特性和聚合特性的单体为通过紫外光固化的低聚物单体。这里，在没有施加电压的状态下，优选地，液晶的光学各向异性的方向与通过聚合低聚物单体所获得的材料(高聚物材料)的光学各向异性的方向彼此一致。因此，优选但不是必须的，液晶和低聚物单体在利用紫外光固化之前在相同的方向上被配向。此外，在液晶被用作微粒64B的一个实施方式中，优选但不是必须的，当液晶包括棒状分子时，所使用单体材料的形状也为棒状。由于这些原因，优选但不是必须的，具有聚合特性和液晶特性的材料被用于单体材料。例如，优选地，从丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯醚基和环氧基的组中选择的至少一种官能团用作可聚合的官能团。这些官能团可以通过在其上照射紫外光、红外光或电子束或者通过对它们进行加热来聚合。可以添加具有多官能团的液晶材料以抑制紫外线照射时配向程度的减少。
[0154] 现在，将描述根据第二实施方式的背光的操作和效果。
[0155] 在根据该实施方式的背光中，电压被施加给每个光调制单元30-1中的一对电极(即，底部电极32和顶部电极36)，使得例如在一个光调制单元30-1中微粒64B的光轴AX4变得平行或基本平行于块64A的光轴AX3，以及在另外的光调制单元30-1中微粒64B的光轴AX4与块64A的光轴AX3相交或变得垂直。因此，从光源20发出并进入导光板10的光透射过光调制元件60中的光轴AX3和光轴AX4彼此平行或基本平行的透明区域30A。另一方面，从光源20发出并进入导光板10的光在光调制元件60中的光轴AX3和光轴AX4彼此相交或垂直的散射区域30B中被散射。散射光中的透射过散射区域30B的底面的光被反射器40反射，并再次返回到导光板10，然后从背光的顶面发出。此外，散射光中的朝向散射区域30B的顶面行进的光透射过导光板10，然后从背光的顶面发出。在第二实施方式中，由此，光几乎不从透明区域30A的顶面发出，但是从散射区域30B的顶面发出，从而增加了正面方向的调制比。
[0156] 在该实施方式中，块64A和微粒64B主要包括光学各向异性材料。因此，倾斜方向上的散射特性减小，从而提高透明性。例如，块64A和微粒64B主要包括寻常光折射率彼此相等且非常光折射率也彼此相等的光学各向异性材料，并且除此之外，其光轴的方向在没有在底部电极32和顶部电极36之间施加电压的区域中彼此一致或基本一致。从而，在包括正面方向(光调制元件60的法线方向)和倾斜方向的所有方向上减小或消除了折射率差，从而可以实现高透明性。结果，可以减少或基本消除具有大视角的范围中光的泄露，并且提高了视角特性。
[0157] 例如，当混合寻常光折射率为1.5且非常光折射率为1.65的液晶和寻常光折射率为1.5且非常光折射率为1.65的液晶单体，并且在通过配向膜或通过电场配向液晶和液晶单体的状态下聚合液晶单体时，液晶的光轴和通过聚合液晶单体所形成的聚合物的光轴彼此一致。从而，折射率在所有方向上彼此一致，使其可以实现透明性较高的状态，并且进一步提高了视角特性。
[0158] 此外，在该实施方式中，如图10的部分(A)和部分(B)所示，与没有设置光调制元件60的实例(由图10的部分(B)中的长短虚线表示)相比，透明区域30A的亮度(黑显示中的亮度)减小。另一方面，与没有设置光调制元件60的实例(由图10的部分(B)中的长短虚线表示)相比，散射区域30B中的亮度显著增加。此外，部分白显示中的亮度(亮度突出)增加了透明区域30A中亮度的减少量。这是因为，在该实施方式中，块64A和微粒64B主要包括光学各向异性材料。因此，抑制了倾斜方向上的散射特性，并且暗状态下来自导光板的泄露光很少。从而，将光从具有部分暗状态的部分引导到具有部分亮状态的部分，使其可以实现亮度突出而不增加提供给背光的电能。
[0159] 此外，在该实施方式中，在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压的区域中，微粒64B的光轴AX4平行于导光板10的光入射面10A，并且以小角度θ3与透明基板31和37的法线相交。换句话说，包括在微粒64B中的液晶分子在液晶分子在与光入射面10A平行的平面中以角度θ3倾斜的状态(即，施加预倾角的状态)下被配向。从而，当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时，包括在微粒64B中的液晶材料不倒在随机方向上，而是倒在平行于光入射面10A的平面中。此时，在平行于光入射面10A的平面中，块64A的光轴AX3和微粒64B的光轴AX4相交或变得彼此垂直。因此，在底部电极32和顶部电极36之间施加电压的区域中，在包括正面方向(光调制元件60的法线方向)和倾斜方向的所有方向上折射率差增加，使其可以获得高散射特性。结果，可以提高显示亮度。此外，可以由于亮度突出的效果而进一步提高显示亮度。
[0160] 从而，在第二实施方式中，可以减少或基本消除大视角的范围中光的泄露，同时提高了显示亮度，从而能够增加正面方向上的调制比。
[0161] 除此之外，如上述第一实施方式，底部电极32(或部分电极32A)、顶部电极36(或部分电极36B)或者底部和顶部电极32和36(或部分电极32A和36A)二者被图案化，此外，根据关于电极整体的与光源20的距离来改变向其应用图案化的底部和顶部电极32和36(或部分电极32A和36A)中电极的图案密度。这使得光出射区域中的透明区域和散射区域的密度分布具有所期望的分布。因此，如上述第一实施方式，第二实施方式可以使面内亮度均匀，同时增加了调制比。
[0162] [第一变形例]
[0163] 在上述实施方式中，块34A和块64A均具有光学各向异性。然而，块34A和块64A可均具有光学各向同性，其中，块34A和块64A的每一个通过固化具有各向同性的低聚物材料来形成，从而由对来自光源20的光表现出各向同性的高聚物材料形成。
[0164] 为了描述的方便，具有光学各向同性的块在下文被称为“块74A”。在第一变形例中，代替块34A来使用块74A。以下，将描述设置有包括块74A和微粒34B的光调制层74的光调制元件70(例如，参见图19至21)的光学特性。
[0165] 图17A示意性示出了当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时微粒34B中的配向状态的实例。注意，块74A和微粒34B表现出各向同性，并且没有被配向。图
17B示意性示出了当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时在正面方向上行进的光L1和在倾斜方向上行进的光L2在光调制层74中被散射的状态的实例。
17B示意性示出了当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时在正面方向上行进的光L1和在倾斜方向上行进的光L2在光调制层74中被散射的状态的实例。
[0166] 图18A示意性示出了当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时微粒34B中的配向状态的实例。注意，块74A在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时也表现出各向同性，并且没有被配向。微粒34B在施加电压的方向上被配向。图18B示意性示出了当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时在正面方向上行进的光L1和在倾斜方向上行进的光L2透射过光调制层74的状态的实例。
[0167] 当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时，例如，微粒34B的光轴在随机方向上被配向，由此，微粒34B总体上表现出光学各向同性。当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时，例如，微粒34B的光轴平行于导光板10的光入射面10A，并且垂直于透明基板31和37的表面。另一方面，无论在底部电极32和顶部电极36之间是否施加电压，块74A都表现出各向同性。
[0168] 块74A的折射率与微粒34B的寻常光折射率彼此相等，或者基本上相等。块74A的折射率与微粒34B的非常光折射率彼此不相同。此外，当微粒34B表现出光学各向同性时，块74A的折射率和微粒34B的折射率彼此不相同。
[0169] 当在底部电极32和顶部电极36之间施加电压时，在垂直于透明基板31和37的表面的方向上几乎不存在任何块74A和微粒34B之间的折射率差，而在平行于透明基板31和37的表面的方向上块74A和微粒34B之间的折射率差较大。从而，如图18B所示，在垂直于透明基板31和37的表面的方向上获得高透明性，而在平行于透明基板31和37的表面的方向上获得高散射特性。结果，如图10的部分(A)和部分(B)所示，例如，来自光源20的光L(即，来自倾斜方向的光)被透明区域30A的界面(即，透明基板31或导光板10与空气之间的界面)全反射。从而，透明区域30A的亮度(黑显示中的亮度)变得小于没有设置光调制元件70情况下的亮度(由图10的部分(B)中的长短虚线表示)。因此，可以减少或基本消除具有大视角的范围中光的泄露，并且提高了视角特性。
[0170] 另一方面，当在底部电极32和顶部电极36之间没有施加电压时，块74A和微粒34B之间的折射率差在所有方向上都增加，因此如图17B所示获得高散射特性。结果，如图
10的部分(A)和部分(B)所示，例如，来自光源20的光L(即，来自倾斜方向的光)透射过散射区域30B的界面(即，透明基板31或导光板10与空气之间的界面)，从其透射且朝向反射器40的光被反射器40反射，且透射过光调制元件70。从而，散射区域30B的亮度变得大大高于没有设置光调制层70的情况下的亮度(由图10的部分(B)中的长短虚线表示)，此外，部分白显示中的亮度(亮度突出)增加了透明区域30A中亮度的减少量。
10的部分(A)和部分(B)所示，例如，来自光源20的光L(即，来自倾斜方向的光)透射过散射区域30B的界面(即，透明基板31或导光板10与空气之间的界面)，从其透射且朝向反射器40的光被反射器40反射，且透射过光调制元件70。从而，散射区域30B的亮度变得大大高于没有设置光调制层70的情况下的亮度(由图10的部分(B)中的长短虚线表示)，此外，部分白显示中的亮度(亮度突出)增加了透明区域30A中亮度的减少量。
[0171] 从而，在该变形例中，可以减少或基本消除大视角的范围中光的泄露，同时提高了显示亮度，从而可以增加正面方向上的调制比。
[0172] 除此之外，在该变形例中，如上述第一实施方式，底部电极32(或部分电极32A)、顶部电极36(或部分电极36B)或者底部和顶部电极32和36(或部分电极32A和36A)二者被图案化，此外，根据与光源20的距离来改变向其应用图案化的底部和顶部电极32和36(或部分电极32A和36A)中电极的图案密度。
[0173] 当部分电极36A被图案化时，例如，根据关于顶部电极36整体的与光源20(图中未示出)的距离改变设置在部分电极36A中的开口36B的密度。在一个实施方式中，无论与光源20的距离如何，每个开口36B的直径r1都是均匀的(r1＝a1)，并且每单位面积的开口36B的数量随着与光源20距离的增加而增加。在可选实施方式中，无论与光源20的距离如何，每单位面积的开口36B的数量都是恒定的，并且开口36B的直径r1随着与光源20的距离的增加而增加。因此，在这些实施方式的每一个中，开口36B的密度(每单位面积中开口36B的占有率)随着与光源20的距离的增加而变密集(或增加)。换句话说，顶部电极36的图案密度(即，顶部电极36的除开口36B之外的每单位面积的区域的占有率)随着与光源20的距离的增加而变稀疏(或减小)。
[0174] 当部分电极32A被图案化时，例如，根据关于底部电极32整体的与光源20(图中未示出)的距离改变设置在部分电极32A中的开口32B的密度。在一个实施方式中，无论与光源20的距离如何，每个开口32B的直径r2都是均匀的(r2＝a4)，并且每单位面积的开口32B的数量随着与光源20距离的增加而增加。在可选实施方式中，无论与光源20的距离如何，每单位面积的开口32B的数量都是恒定的，并且开口32B的直径r2随着与光源20的距离的增加而增加。因此，在这些实施方式的每一个中，开口32B的密度(每单位面积中开口32B的占有率)随着与光源20的距离的增加而变密集(或增加)。换句话说，底部电极32的图案密度(即，底部电极32的除开口32B之外的每单位面积的区域的占有率)随着与光源20的距离的增加而变疏松(或减小)。
[0175] 为此，该变形例使得光出射区域中的透明区域和散射区域的密度分布具有所期望的分布。因此，如上述实施方式，第一变形例可以使面内亮度均匀，同时提高了调制比。
[0176] [第二变形例]
[0177] 在上述实施方式及其变形例中，光调制元件30、60和70的每一个都紧密地附接至导光板10的背面(即，下表面)，而在它们之间没有夹置空气层。在第二变形例中，如图19所示，光调制元件30、60或70紧密地附接至导光板10的上表面，而在它们之间没有夹置空气层。可选地，在第二变形例中，如图20所示，光调制元件30、60或70被夹置或设置在导光板10的内部。在图20所示的第二变形例中，光调制元件30、60或70紧密地附接至导光板10，而在它们之间没有夹置空气层。
[0178] [第三变形例]
[0179] 在第三变形例中，如图21所示，在第一实施方式、第二实施方式或者它们的变形例的导光板10上设置光学片80。光学片80可以为散射器、散射片、透镜膜、偏振分离片或其他适当的光学构件。如此，从导光板10出射的在倾斜方向上的那部分光被在正面方向上提升。因此，可以有效地提高调制比。
[0180] [第四变形例]
[0181] 在实施方式及其变形例的每一个中，根据关于电极整体的与光源20的距离来改变向其应用图案化的底部和顶部电极32和36(或部分电极32A和36A)中电极的图案密度。在第四变形例中，对于底部电极32和顶部电极彼此相对的每一个部分(或者每一个“块”)，根据与光源20的距离来改变图案密度。
[0182] 如图22A和图22B所示，当部分电极36A被图案化时，根据与光源20的距离，对于与底部电极32相对的每一个部分(或者每一个“块36C”)，改变部分电极36A上设置的开口36B的密度。在图22A所示的一个实施方式中，无论与光源20的距离如何，每个开口36B的直径r1是均匀的(r1＝a1)，并且对于每一个块36C，每单位面积的开口36B的数量随着与光源20距离的增加而减少。在图22B所示的可选实施方式中，无论与光源20的距离如何，每单位面积的开口36B的数量都是恒定的，并且对于每一个块36C，开口36B的直径r1随着与光源20的距离的增加而减小。在图22B中，注意，在每一个块36C中，接近光源20的直径r1为a2，以及离光源20最远的直径r1为a3(＜a2)。因此，在图22A和图22B所示的每一个实施方式中，对于每一个块36C，开口36B的密度(即，每单位面积中开口36B的占有率)随着与光源20的距离的增加而变稀疏(或减小)。
[0183] 如图23A和图23B所示，当部分电极32A被图案化时，根据与光源20的距离，对于与顶部电极36相对的每一个部分(或者每一个“块32C”)，改变部分电极32A上设置的开口32B的密度。在图23A所示的一个实施方式中，无论与光源20的距离如何，每个开口32B的直径r2都是均匀的(r2＝a4)，并且对于每一个块32C，每单位面积的开口32B的数量随着与光源20距离的增加而减少。在图23B所示的可选实施方式中，无论与光源20的距离如何，每单位面积的开口32B的数量都是恒定的，并且对于每一个块32C，开口32B的直径r2随着与光源20的距离的增加而减小。在图23B中，注意，在每一个块32C中，接近光源20的直径r2为a5，以及离光源20最远的直径r2为a6(＜a5)。因此，在图23A和图23B所示的每一个实施方式中，对于每一个块32C，开口32B的密度(即，每单位面积中开口32B的占有率)随着与光源20的距离的增加而变稀疏(或减小)。
[0184] 在第四变形例中，驱动电路50在对应于各个块32C和36C的多个光调制单元30-1上施加具有对应于与光源20的距离的峰值的电压。更具体地，驱动电路50在多个光调制单元30-1上施加其峰值随着与光源20的距离的增加而增加的电压。换句话说，在该变形例中，基于向其应用图案化的底部和顶部电极32和36(或部分电极32A和36A)中电极的图案密度的程度以及基于施加给光调制单元30-1的电压大小来控制光提取效率。从而，当显示仅显示区域的一部分变为具有白亮度的图像时，在变为具有白亮度的部分靠近光源20的情形与变为具有白亮度的部分远离光源20的情形之间不太可能发生(或消除了)白亮度的程度的差异。结果，无论白亮度在显示区域中的位置如何，白亮度的程度都是均匀的，从而可以增加显示区域整体的调制比。
[0185] [驱动方法]
[0186] 以下，将描述根据实施方式及其变形例的每一个的背光的驱动方法。
[0187] 例如，在图2和图24所示的实施方式中，在底部电极32和顶部电极36分别具有被配置为彼此平行的带状的部分电极32A和36A的情况下，例如可通过简单矩阵驱动方法来驱动部分电极32A和36A的每一个。图24示出了部分电极36A在与部分电极32A的延伸方向平行的方向上延伸的实施方式。在图25所示的实施方式中，在底部电极32和顶部电极36中的一个具有一体的膜、并且底部电极32和顶部电极36中的另一个被配置为彼此平行的带状的部分电极32A或36A的情况下，例如可以在配置部分电极32A或36A的方向上驱动部分电极32A或36A中的每一个。在图26所示的实施方式中，在去除顶部电极36从而只留下底部电极32、且底部电极32具有被配置为彼此平行的带状的部分电极32A的情况下，例如可以向两个彼此相邻的部分电极32A施加电位差。图26所示的实施方式允许在光调制层34或64中生成面内电场，从而可以通过面内电场来控制微粒34B或64B中液晶分子的配向方向。在图27所示的实施方式中，在底部电极32和顶部电极36中的一个具有一体的膜、并且底部电极32和顶部电极36中的另一个具有设置有细微互联线的块结构的情况下，例如可以独立地驱动块结构的每一个分割块。图24至图27的每一个所示的电极均应用了根据上述实施方式及其变形例中的一个的图案化(为了方便图示的目的而省略其图示)。
[0188] 在上述各种驱动方法中，在使背光的面内亮度均匀或者使部分白显示的亮度(亮度突出)在背光的面内恒定的过程中，实施方式及其变形例包括以下两个方法，作为调整从每一个光调制单元30-1输出的光的亮度的方法。
[0189] 第一调整方法：为每一个光调制单元30-1设置施加给光调制单元30-1的电压的幅度、脉宽或频率。
[0190] 第二调整方法：除实施第一调整方法外，还随时间设置流入光源20的电流的幅度、脉宽或频率。
[0191] [第一调整方法]
[0192] 图28示意性示出了发光亮度对于每一个光调制单元30-1都不同的状态。图28示出了12个光调制单元30-1排列为4×3矩阵的实例。图29A至图29C示出了施加给包括在图28所示的第一行线中的三个光调制单元30-1的电压VA、VB和VC的波形的实例。图29A示出了幅度调制的实例，其中，为各个光调制单元30-1设置电压VA、VB和VC的幅度。图
29B示出了脉宽调制的实例，其中，为各个光调制单元30-1设置电压VA、VB和VC的占空比。
图29C示出了频率调制的实例，其中，为各个光调制单元30-1设置电压VA、VB和VC的频率。
29B示出了脉宽调制的实例，其中，为各个光调制单元30-1设置电压VA、VB和VC的占空比。
图29C示出了频率调制的实例，其中，为各个光调制单元30-1设置电压VA、VB和VC的频率。
[0193] 在图29A所示的幅度调制的实例中，没有发生散射状态随时间的变化。因此，不太可能发生闪烁等。从图29A可以看出，亮度随着施加给光调制单元30-1的电压VA、VB和VC的幅度的增加而增加。
[0194] 在图29B所示的脉宽调制的实例中，不存在散射状态和非散射状态之间的状态(即，中间状态)。因此，亮度轮廓被保持，即使当亮度改变时也可以维持色度。从图29B可以看出，亮度随着施加给光调制单元30-1的电压VA、VB和VC的占空比的增加而增加。
[0195] 在图29C所示的频率调制的实例中，根据电压脉冲的频率来确定施加给光调制单元30-1的有效电压。因此，可能会发生闪烁。从图29C可以看出，亮度随着施加给光调制单元30-1的电压VA、VB和VC的频率的减小而增加。
[0196] 图30示意性示出了每个光调制单元30-1中的发光亮度彼此相等的状态。例如，可以从图31A看出，通过随着与光源20的距离的增加而增加施加给光调制单元30-1的电压VA、VB和VC的幅度来使面内亮度均匀。此外，可以从图31B看出，例如，通过随着与光源20的距离的增加而增加施加给光调制单元30-1的电压VA、VB和VC的占空比来使面内亮度均匀。
[0197] 图32示出了当电压VA、VB和VC的所有占空比都被设置为100％时的亮度分布、当电压VA、VB和VC的占空比被分别设置为32％、52％和100％时的亮度分布以及当电压VA、VB和VC都为0V时的亮度分布。图33示出了电压VA、VB和VC的驱动条件。在图32中，标记为“电压恒定”的分布对应于电压VA、VB和VC的所有占空比都被设置为100％时的亮度分布。图32中标记为“电压调制”的分布对应于电压VA、VB和VC的占空比相互不同时的亮度分布。图32中标记为“未点亮”的分布对应于电压VA、VB和VC都为0V时的亮度分布。
[0198] 从图32可以看出，当向所有光调制单元30-1施加相同的电压时，面内亮度在光源20侧变得尤其高。此外，从图32可以看出，通过适当地调整施加给光调制单元30-1的电压VA、VB和VC的占空比，可以使面内亮度的分布均匀。
[0199] 图34示意性示出了两个彼此相邻的光调制单元30-1中的一个光调制单元30-1发出最大亮度并且另一个光调制单元30-1发出最小亮度的状态。以下，光调制单元30-1发出最大亮度的状态被称为“白状态”，以及光调制单元30-1发出最小亮度的状态被称为“黑状态”。
[0200] 例如，当假设140Vpp被施加给第四行线中最左侧的光调制单元30-1并且0Vpp被施加给第四行线中剩余的两个光调制单元30-1时，从光源20输出至第四行线的光主要从最左侧的光调制单元30-1输出。这里，理论上，亮度为从第一行线输出的亮度的三倍(当第一行线全体同时发光时)。同时，例如，当假设140Vpp被施加给第二行线中最右侧的光调制单元30-1并且0Vpp被施加给第二行线中的剩余两个光调制单元30-1时，从光源输出至第二行线的光主要从最右侧的光调制单元30-1输出，但其亮度将低于第四行线中的亮度。这是因为从光源输出至第二行线的光在到达最右侧的光调制单元30-1之前在均具有黑状态的两个光调制单元30-1中被吸收或散射。因此，可以看出，即使施加给光调制单元30-1的电压相同，根据光调制单元30-1与光源20的距离以及根据位于来自光源20的光的到达路径中的光调制单元30-1的发光状态(即，例如白状态和黑状态)，也会使得发光亮度不同。
[0201] 图35示出了当只有中间的光调制单元30-1发光时的亮度分布、以及当单条线全体发光时的亮度分布。图36示出了电压VA、VB和VC的驱动条件。从图35可以看出，通过仅使中间的光调制单元30-1发光，中间光调制单元30-1的亮度高达单条线全体发光的情况下的亮度的大约2.2倍。
[0202] 图37示意性示出了发光亮度对于每一个光调制单元30-1都不同的状态。当假设140Vpp被施加给第一行线中两端的光调制单元30-1、并且0Vpp被施加给第一行线中剩余的光调制单元30-1时，例如，如图37中右上的曲线图所示，最左侧光调制单元30-1的亮度变得高于最右侧光调制单元30-1的亮度。此外，当假设140Vpp被施加给第一行线中最右侧的光调制单元30-1、并且电压值小于被施加给最右侧光调制单元30-1的电压值的电压(例如，120Vpp)被施加给最左侧光调制单元30-1时，如图37中右中的曲线图所示，最左侧光调制单元30-1的亮度和最右侧光调制单元30-1的亮度变得彼此相等。
[0203] 因此，当使包括在单条线中的各个光调制单元30-1全部同时发光时，基于：(1)将要发光的光调制单元30-1的设定亮度；(2)位于将要发光的光调制单元30-1与光源20之间的光调制单元30-1的发光亮度；以及(3)将要发光的光调制单元30-1与光源20的距离，来调整施加给光调制单元30-1的电压值，从而可使得面内的多个特定的光调制单元30-1的发光亮度彼此相等。此外，当使包括在单条线中的各个光调制单元30-1分时地发光时，基于：(1)将要发光的光调制单元30-1的设定亮度；以及(2)将要发光的光调制单元30-1与光源20的距离，来调整施加给光调制单元30-1的电压值，从而可使得面内的的多个特定的光调制单元30-1的发光亮度彼此相等。
[0204] [第二调整方法]
[0205] 图38示意性示出了对应于每条线中的光调制单元30-1划分光源20的状态。如图38所示，光源20设置有光源块20A至20D，它们对应于各条线中的光调制单元30-1进行设置。彼此独立地驱动各个光源块20A至20D。例如，如图38所示，在使除了两个均为黑状态的光调制单元30-1之外的其他所有光调制单元30-1的亮度均匀的过程中，可以如上所述有利地采用以下方法。该方法为，为每一个光调制单元30-1如上所述的那样设置施加给光调制单元30-1的电压的幅度、脉宽或频率，并且除此之外，使流入光源20的电流同步，并且随时间设置其电流或电压的幅度、脉宽或频率。以下，将对随时间设置流入光源20的电流的幅度的一个实施方式进行描述。
[0206] 图39是示出施加给包括在第一行线中的3个光调制单元30-1的电压波形的实例，以及施加给对应于第一行线的光源块20A的电流波形的实例。参照图39，施加给包括在第一行线中的所有光调制单元30-1的电压脉冲的峰值彼此相等，其中，向各个光调制单元30-1施加电压脉冲的定时(周期TA、TB和TC)彼此不同。例如，如图39的部分(A)所示，从光源20侧开始顺序施加电压脉冲。换句话说，使包括在单条线中的各个光调制单元30-1以分时的方式进行发光。这里，施加给对应于第一行线的光源块20A的电流的大小对于每个周期TA、TB和TC来说是不同的。在一个实施方式中，当如图39的部分(A)和部分(B)所示，从光源20侧顺序向包括在第一行线中的3个光调制单元30-1施加电压脉冲时，电流被施加给对应于第一行线的光源20A，同时随时间改变电流，I1、I2和I3满足以下关系式：
[0207] I1＜I2＜I3
[0208] 其中，I1是在初始周期TA期间施加的电流值，I2是在随后的周期TB期间施加的电流值，以及I3是最后的周期TC期间施加的电流值。
[0209] 图40是示出施加给包括在第三行线中的3个光调制单元30-1的电压波形的实例，以及施加给对应于第三行线的光源块20C的电流波形的实例的波形图。参照图40，除了中间的光调制单元30-1之外，施加给包括在第三行线中的所有其他光调制单元30-1的电压脉冲的峰值彼此相等。此外，向包括在第三行线中的各个光调制单元30-1施加电压脉冲的定时(周期TA、TB和TC)彼此不同。例如，如图40的部分(A)所示，从光源20侧开始顺序施加电压脉冲。换句话说，使包括在单条线中的各个光调制单元30-1以分时的方式进行发光。这里，施加给对应于第三行线的光源块20C的电流的幅度对于每个周期TA、TB和TC来说是不同的。在一个实施方式中，如图40的部分(A)和部分(B)所示，当从光源20侧顺序向包括在第三行线中的3个光调制单元30-1施加电压脉冲时，电流被施加给对应于第三行线的光源20C，同时随时间改变电流，I4、I5和I6满足以下表达式：
[0210] I4＜I6
[0211] I5＝0A或者能够在一定程度上保持黑状态的电流值
[0212] 其中，I4是在初始周期TA期间施加的电流值，I5是在随后的周期TB期间施加的电流值，以及I6是最后的周期TC期间施加的电流值。
[0213] 因此，基于：(1)将要发光的光调制单元30-1的设定亮度；以及(2)将要发光的光调制单元30-1与光源20的距离，来调整施加给光源块20C的电流值。这里，位于将要发光的光调制单元30-1和光源20之间的光调制单元30-1的发光状态常为黑状态。从而，基于：(1)将要发光的光调制单元30-1的设定亮度；以及(2)将要发光的光调制单元30-1与光源20的距离，来调整施加给光源块20C的电流值，可使得面内的多个特定的光调制单元30-1的发光亮度彼此相等。
[0214] 此外，如图39A和图40所示，包括在单条线中的多个光调制单元30-1的分时驱动可使得各个光调制单元30-1的黑插入的时间彼此相同。从而，例如，即使当白状态和黑状态下的色度不同时，也可以将色偏移抑制得很小。
[0215] 在第一调整方法和第二调整方法中，可以基于画面信号来改变将要发光的光调制单元30-1的亮度。在基于画面信号来改变将要发光的光调制单元30-1的亮度的一个实施方式中，如图41所示，画面信号50A可以被输入至对光调制元件30或60以及光源20进行驱动的驱动电路50。此外，例如，在两个彼此相邻的光调制单元30-1的发光亮度大大不同、从而即使当显示面板被放置在背光上也可以清楚地看到背光的亮度变化的情况下，例如，可以在第一调整方法或者在第一和第二调整方法中调整施加电压等，使得两个彼此相邻的光调制单元30-1中的与另一个相比具有较低发光亮度的光调制单元30-1变得稍微亮一些(散射特性变得稍大一些)。可选地，例如，可以在第一调整方法或者在第一和第二调整方法中调整施加电压等，使得两个彼此相邻的光调制单元30-1中的与另一个相比具有较高发光亮度的光调制单元30-1变得稍微暗一些(散射特性变得稍小一些)。
[0216] 这里，尽管通过施加给光调制单元30-1的电压脉冲来控制背光整体的亮度，但也可以通过施加给光源20的电流脉冲来控制背光的亮度。在一个实施方式中，当将背光整体的状态从图42所示的亮状态转换为图43所示的稍暗状态时，可以如图44的部分(A)所示改变施加给光源20的电流脉冲的峰值。在可选实施方式中，当背光整体的状态从图42所示的亮状态转换为图43所示的稍暗状态时，可以如图44的部分(B)所示改变施加给光源20的电流脉冲的占空比。
[0217] 顺便提及，在驱动液晶的过程中，从向液晶施加电压到液晶立起发生大约几毫秒(ms)的响应延迟。为了减小响应延迟，可以采用被称为过驱动的驱动方案，其输入在液晶立起的时刻具有高输出的短脉冲电压，但其响应速率最短仍需大约几百微秒(μs)。另一方面，对于LED的电流调制，响应延迟的原因是受限于电路阻抗导致的延迟以及荧光激发所需的时间。因此，不依赖于液晶的响应速率的纳秒(ns)级别的快速响应是可能的。从而，当LED被用于光源20时，可以高速调整背光整体的亮度。
[0218] [应用例]
[0219] 现在将描述根据实施方式及其变形例的背光的应用例。
[0220] 图45示出了根据应用例的显示装置2的示意性结构的实例。显示装置2设置有液晶显示面板90(显示面板)、设置在液晶显示面板90的背面的背光1、用于驱动背光1的驱动电路50以及用于驱动液晶显示面板90的驱动电路(未示出)。作为设置在显示装置2中的背光，采用根据第一实施方式、第二实施方式以及它们的变形例中的任何一种背光。
[0221] 液晶显示面板90设置有以矩阵形式配置并基于图像信号进行驱动的多个像素，以显示画面。例如，液晶显示面板90是根据图像驱动各个像素的透射型液晶显示器，并具有通过一对透明基板夹置液晶层的结构。更具体地，液晶显示面板90包括从背光1侧顺序配置的偏振器、透明基板、像素电极、配向膜、液晶层、配向膜、公共电极、滤色器、透明基板和偏振器。
[0222] 每一个透明基板都是对可见光透明的基板，其可以为玻璃板或其他适当的构件。背光1侧上的透明基板形成有有源驱动电路，该有源驱动电路包括未示出的电连接至像素电极的薄膜晶体管(TFT)、配线等等。像素电极和公共电极分别由例如ITO(氧化铟锡)构成。像素电极以栅格(lattice)或三角(delta)配置方式设置在透明基板上，并用作各个像素的电极。另一方面，公共电极形成在滤色器的整个表面上，并用作各个像素电极公共的且面向各个像素电极的电极。每一个配向膜都由高聚物材料(其可以为聚酰亚胺或其他适当的材料)构成，并对液晶执行配向处理。例如，液晶层包括处于VA(垂直配向)模式、TN(扭曲向列)模式或STN(超扭曲向列)模式的液晶。液晶层具有对每个像素通过从驱动电路(未示出)提供的施加电压来改变从背光1发出的光的偏振轴的指向的功能。可以通过在多级地改变液晶的配置来多级地调整每个像素的透光轴的指向。滤色器具有与像素电极的配置相关联地进行配置的结构，具有用于将已经穿过液晶层的光分为红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的三原色或者R、G、B和白色(W)的四种颜色的滤色器的结构。滤色器阵列(像素配置)可以为条状阵列、对角阵列、三角阵列、矩形阵列或其他适当的阵列。
[0223] 每一个偏振器都是一种光阀，并且仅允许特定振动方向上的光(偏振光)从其通过。偏振器可以为吸收除透光轴之外的振动方向上的光(偏振光)的吸收偏振元件，但是从提高亮度的观点来看，优选可以为将光反射到背光1侧的反射型的偏振元件。设置偏振器，使得它们的偏振轴相差90度。从而，从背光1发出的光透射过液晶层，或者被液晶层截断。
[0224] 驱动电路50控制施加给每一个光调制单元30-1的一对电极(即，底部电极32和顶部电极36)的电压的大小。驱动电路50控制施加给每一个光调制单元30-1的一对电极(即，底部电极32和顶部电极36)的电压的大小，使得例如，在多个光调制单元30-1中的对应于黑显示的像素位置的单元中微粒34B的光轴AX2变得平行于块34A的光轴AX1，以及在多个光调制单元30-1中的对应于白显示的像素位置的单元中微粒34B的光轴AX2与块34A的光轴AX1相交。
[0225] 在该应用例中，根据实施方式及其变形例中的任何一个的背光1被用作用于照射液晶显示面板90的光源。这使得可以减小或基本消除视角较大的范围内光的泄露，同时提高了显示亮度。结果，可以增加正面方向上的调制比。此外，可以实现亮度突出而不增加提供给背光1的电力。
[0226] 此外，在该应用例中，背光1根据显示图像来调制部分进入液晶显示面板90的光的强度。然而，当包括在光调制元件30、60或70中的电极(即，底部电极32和顶部电极36)的图案的边缘部分的亮度发生急剧变化时，在显示图像中也看到亮度急剧变化的边界部分。因此，需要亮度在电极的边界部分尽可能没有变化的特性，该特性可以被称为模糊特性。为了增加模糊特性，使用具有强散射性能的散射器是有效的。然而，当散射性能较强时，总的光透射率变低，并且亮度也可能相应降低。为此，当使用散射器作为该应用例中的光学片80时，散射器的总的光透射率优选为50％至85％，更优选为60％至80％。此外，背光1中的导光板10和散射器之间的空间距离越长，模糊特性越好。此外，还可以增加包括在光调制元件30、60或70中的电极(即，底部电极32和顶部电极36)的图案数量，并调整每个电极的电压，使得在暗状态和亮状态之间尽可能没有状态变化。
[0227] 根据该应用例，照明光中亮和暗的边界部分被模糊，使得可以抑制由光调制元件30、60或70中的电极图案引起的图像质量的劣化。此外，当在模糊照明光的亮和暗的边界部分的过程中不增加散射器时，实现了厚度的进一步减小。
[0228] [实施例]
[0229] 以下将描述实施方式和变形例的实施例。注意，实施例是示意性的，并且实施方式和变形例不限于这些实施例。
[0230] [单元制造方法]
[0231] 如下制造具有300mm×250mm尺寸的液晶单元。首先，在由PET制成的膜基板上涂覆氧化铟锡(ITO)，并且此后通过激光加工方式使用图案化方法形成ITO电极。然后，在其上形成有ITO电极的膜基板的表面上使用刮条涂布机来涂覆聚酰胺-酰亚胺溶液，此后以80摄氏度的温度干燥10分钟，然后使用摩擦布执行摩擦处理，以制造配向膜。使用粘合材料将如此制造的配向膜附接至厚度为5mm的导光板，以制造具有导光板的ITO膜。此外，在具有导光板的ITO膜上，在大气下滴注将液晶、具有紫外线固化特性的液晶单体以及聚合引发剂进行混合以具有预定组成的溶液(以下称为“单体混合液晶”)。此后，在真空下，将同样如此制造的具有配向膜的ITO膜附接至具有导光板的ITO膜，以制造具有导光板的膜液晶单元。
[0232] 这里所使用的液晶在25摄氏度温度、波长589nm的情况下具有1.513的寻常光折射率、1.714的非常光折射率以及106摄氏度的向列液晶相变温度。对于液晶单体，使用具有类似的1.49的寻常光折射率、1.64的非常光折射率以及106摄氏度的向列液晶相变温度的双官能单体。这些液晶和液晶单体以90∶10的重量比混合，并且添加对应于液晶单体1％重量比的聚合引发剂。对于聚合引发剂，使用可从位于日本东京的ADEKA公司得到的、商品名为“N-1919”的聚合引发剂。然后，照射紫外线光，以固化液晶中的液晶单体。
[0233] [面内亮度分布的测量方法]
[0234] 在附接至制成的单元的导光板的边缘面上照射白光LED光。在导光板上顺序设置散射片和透镜片。在向单元施加电压的同时，通过使用面内亮度测量系统来测量面内亮度。对于面内亮度测量系统，使用可从位于日本东京的Yugen Kaisha HI-LAND得到的、商品名为“RISA Color”的系统。
[0235] [实施例1]
[0236] 设置均具有320mm×270mm的尺寸的两个膜基板。此后，在一个膜基板上形成ITO膜，其以带状结构进行图案化以形成三条宽度均为83mm的带状ITO电极。每一个带状ITO电极都形成有多个孔，这多个孔具有100微米至700微米(μm)范围内的预定尺寸。调整形成在带状ITO电极中的孔的密度，使得每个ITO电极中孔的比例随着与白光LED所在的位置之间的距离的增加而变小。在单个ITO电极中，使孔的密度相等。在另一膜基板上也形成ITO膜，其以带状结构进行图案化以形成四条宽度均为75mm的带状电极。这两个ITO膜基板被叠置，以建立具有75mm×83mm尺寸的4×3矩阵结构。具有配向膜的ITO膜被附接至具有导光板的ITO膜，使得当从膜基板的法线方向看时，ITO电极和形成有多个孔的ITO电极互相垂直。在如此制造的根据实施例1的具有导光板的膜液晶单元上顺序设置散射片和透镜片。此后，在一对ITO电极之间施加100Hz和140Vpp的脉冲电压，使得白光LED的2
光透射过根据实施例1的具有导光板的膜液晶单元。结果，获得了3000cd/m±5％的面内亮度。该白色亮度对于实际使用来说处于耐用的值。此外，停止电压的施加，以测量黑亮度
2
的面内亮度分布。结果，获得了500cd/m±5％的面内亮度。该黑亮度对于实际使用来说也处于耐用的值。
光透射过根据实施例1的具有导光板的膜液晶单元。结果，获得了3000cd/m±5％的面内亮度。该白色亮度对于实际使用来说处于耐用的值。此外，停止电压的施加，以测量黑亮度
2
的面内亮度分布。结果，获得了500cd/m±5％的面内亮度。该黑亮度对于实际使用来说也处于耐用的值。
[0237] [实施例2]
[0238] 以类似于实施例1的方式制造根据实施例2的具有导光板的膜液晶单元，除了形成在每个带状ITO电极中的孔的尺寸随着与白光LED所在的位置之间的距离的增加而减小，从而使得每个ITO电极中孔的比例随着与白光LED的位置之间的距离的增加而变小。在如此制造的根据实施例2的具有导光板的膜液晶单元上顺序设置散射片和透镜片。此后，在一对ITO电极之间施加100Hz和140Vpp的脉冲电压，使得白光LED的光透射过根据实施2
例2的具有导光板的膜液晶单元。结果，获得了2900cd/m±5％的面内亮度。该白色亮度对于实际使用来说处于耐用的值。此外，停止电压的施加，以测量黑亮度的面内亮度分布。
2
结果，获得了480cd/m±5％的面内亮度。该黑亮度对于实际使用来说也处于耐用的值。
例2的具有导光板的膜液晶单元。结果，获得了2900cd/m±5％的面内亮度。该白色亮度对于实际使用来说处于耐用的值。此外，停止电压的施加，以测量黑亮度的面内亮度分布。
2
结果，获得了480cd/m±5％的面内亮度。该黑亮度对于实际使用来说也处于耐用的值。
[0239] [实施例3]
[0240] 以类似于实施例1的方式制造根据实施例3的具有导光板的膜液晶单元，除了形成在每个带状ITO电极(其设置在一个膜基板上)中的孔的密度在每个ITO电极内(即，在3×4个块中的单个块内)随着与白光LED所在的位置之间的距离的增加而减小。在如此制造的根据实施例3的具有导光板的膜液晶单元上顺序设置散射片和透镜片。此后，在最接近白光LED位置的一对ITO电极之间施加100Hz和48Vpp的脉冲电压，在次接近白光LED位置的一对ITO电极之间施加100Hz和62Vpp的脉冲电压，并且在最远离白光LED位置的一对ITO电极之间施加100Hz和140Vpp的脉冲电压，使得白光LED的光透射过根据实施2
例3的具有导光板的膜液晶单元。结果，获得了3000cd/m±5％的面内亮度。该白色亮度对于实际使用来说处于耐用的值。此外，停止电压的施加，以测量黑亮度的面内亮度分布。
2
结果，获得了500cd/m±5％的面内亮度。该黑亮度对于实际使用来说也处于耐用的值。
例3的具有导光板的膜液晶单元。结果，获得了3000cd/m±5％的面内亮度。该白色亮度对于实际使用来说处于耐用的值。此外，停止电压的施加，以测量黑亮度的面内亮度分布。
2
结果，获得了500cd/m±5％的面内亮度。该黑亮度对于实际使用来说也处于耐用的值。
[0241] [比较例1]
[0242] 以类似于实施例1的方式制造根据比较例1的具有导光板的膜液晶单元，除了设置在一个膜基板上的每个ITO电极中没有形成孔。在根据比较例1的具有导光板的膜液晶单元上顺序设置散射片和透镜片。黑亮度的面内亮度分布的测量结果类似于实施例1的测量结果。然而，白亮度的面内亮度分布的测量表明，亮度随着与白光LED的距离的增加而急剧变小，并且面内亮度变得不均匀。
[0243] [比较例2]
[0244] 以类似于实施例1的方式制造根据比较例2的具有导光板的膜液晶单元，除了设置在一个膜基板上的每个ITO电极中没有形成孔，并且使用在印刷导光板的过程中改变硅颗粒存在密度的导光板。在根据比较例2的具有导光板的膜液晶单元上顺序设置散射片和透镜片。与比较例1相比，白亮度的面内亮度分布的测量表现出对面内亮度非均匀性的改进。然而，黑亮度的面内亮度分布的测量表明，黑亮度变大，该黑亮度对于实际使用来说没有处于耐用的值。
[0245] 本发明包含于2009年12月11日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2009-281388以及于2010年4月7日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP2010-088763的主题，其全部内容结合于此作为参考。
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