CN101769477A - 照明设备、显示设备和制造光调制器的方法 - Google Patents

照明设备、显示设备和制造光调制器的方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种照明设备、显示设备和制造光调制器的方法。该照明设备具有光导板、光源和调制器，其中光调制器具有一对透明衬底、一对电极和光调制层。光调制层包括：根据电场的强度在透明状态与可散射状态之间改变的第一区域，以及第二区域，在第一区域在透明状态与可散射状态之间改变时施加的电场的强度下，所述第二区域比在可散射状态的第一区域更透明，并且第一区域在光调制层中的占有率随着距光源的距离增加而增加。

Description

照明设备、显示设备和制造光调制器的方法
技术领域
本发明涉及各自具有可以散射或者透射光的光调制器的照明设备和显示设备以及制造该光调制器的方法。
背景技术
近来，液晶显示器在图像质量方面明显改进或者在省电方面明显进步，提出了一种用以提高暗适应对比度的方法，其中通过部分地调制来自背光装置的光强度来提高对比度。该方法主要被设计成部分地驱动作为背光光源的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，从而根据显示图像来调制来自背光装置的光。另外，现在不仅对于小型液晶显示器而且对于大型液晶显示器均越来越需要减少厚度。因此，注意到了其中光源设置于光导板端部的边光型背光装置取代了将冷阴极荧光灯(Cold CathodeFluorescent Lamp，CCFL)或者LED直接设置于液晶板下面的背光型背光装置。然而，边光型背光装置难以实现对光源的光强度部分地进行调制的部分驱动。
发明内容
例如公开号为No.6-347790的日本待审专利申请提出一种使用在透明状态与可散射状态之间改变的聚合物分散液晶(Polymer DispersedLiquid Crystal，PDLC)的显示设备，作为一种提取经过光导板传播的光的技术。这是一种用于防止镜反射的技术，其中电压部分地施加到PDLC，从而PDLC在透明状态与可散射状态之间部分地改变。
在边光型背光装置中例如已知一种技术，其中根据距光源(如LED或者CCFL)的距离来改变印刷图案、光提取图案的粒度或者图案的大小(例如参照公开号为No.11-142843的日本待审专利申请)。该专利申请中描述的技术是一种用于从光导板均匀地提取光并且仅考虑光提取而设计的技术。此外，例如已知一种技术，该技术是用于使平面中照度均匀的技术，其中根据距光源的距离来逐渐地改变漫射片的光漫射性(例如参照公开号为No.2004-253335日本待审专利申请)。
例如考虑将公开号为No.11-142843的专利申请的技术或者公开号为No.2004-253335的专利申请的技术与公开号为No.6-347790的专利申请的PDLC结合，从而使来自背光装置的光的照度在面内均匀。然而在这样的情况中，尽管可以使照度均匀，但是增加了暗显示照度，导致难以增加在亮显示照度与暗显示照度之间的调制比。
希望提供在使平面中照度均匀的同时可以增加调制比的照明设备和显示设备以及制造光调制器的方法。
根据本发明一个实施例的照明设备包括：光导板；光源，设置于所述光导板的侧面上；以及光调制器，设置于所述光导板的表面上或者内部中并且粘附到所述光导板。所述光调制器具有以彼此相对方式分开设置的一对透明衬底、在所述一对透明衬底的相应表面上提供的一对电极以及在所述一对透明衬底之间的间隙中提供的光调制层。所述光调制层包括根据电场的强度在透明状态与可散射状态之间改变的第一区域以及第二区域，在所述第一区域在所述透明状态与所述可散射状态之间改变时施加的电场的强度下，所述第二区域比在可散射状态的所述第一区域更透明。所述第一区域在所述光调制层中的占有率随着距所述光源的距离增加而增加。
根据本发明一个实施例的显示设备包括：显示板，具有布置成矩阵图案的根据图像信号来驱动的多个像素；以及照明设备，照亮所述显示板。并入于显示设备中的照明设备具有与上述照明设备的配置相同的配置。
根据本发明实施例的照明设备和显示设备，光调制层设置在粘附到光导板的光调制器中，所述光调制层包括：根据电场的强度在透明状态与可散射状态之间改变的第一区域，以及第二区域，在所述第一区域在所述透明状态与所述可散射状态之间改变时施加的电场的强度下，所述第二区域比在可散射状态的所述第一区域更透明。因此，从光源发射并且经过光导板传播的光经过通过控制电场而透明的区域透射，被一个透明衬底的界面全反射或者以高反射率反射。结果，与其中未提供光调制器的情况相比，与照明设备的发光区中透明的区域(下文简称为发光区中的透明区域)对应的区域的照度减少。对照而言，经过光导板传播的光被光调制板的通过控制电场而具有光散射能力的区域散射，然后透过透明衬底的界面。结果，与其中未提供光调制器的情况相比，与照明设备的发光区中具有光散射能力的区域(下文简称为发光区中的散射区域)对应的区域的照度增加。此外，部分白显示照度(照度局部提升，luminance raise)增加了与发光区中的透明区域的照度的减少相对应的水平。进一步，根据本发明的实施例，第一区域在光调制层中的占有率随着距光源的距离增加而增加。因此，与其中未提供光调制器的情况相比，照明设备的发光区在光源侧上的照度被控制为较低，而与其中未提供光调制器的情况相比，在照明设备的发光区的与光源侧相反的一侧上的照度增加。
根据本发明一个实施例的制造光调制器的方法包括以下两个步骤：
(A)第一步骤：设置两个透明衬底，每个透明衬底具有在其表面上依次形成的电极和取向膜，使得相应取向膜彼此相对；将所述透明衬底彼此连接，其间有液晶材料和可聚合材料的混合物；然后在连接起来的所述透明衬底上设置掩模，所述掩模具有根据距要设置光源的区域的距离而变化的开口面积比；以及
(B)第二步骤：经由所述掩模向所述可聚合材料照射光以聚合所述可聚合材料，由此形成：根据电场的强度在透明状态与可散射状态之间改变的第一区域，以及第二区域，在所述第一区域在所述透明状态与所述可散射状态之间改变时施加的电场的强度下，所述第二区域比在可散射状态的所述第一区域更透明。
根据本发明实施例的制造光调制器的方法，在两个透明衬底之间提供液晶材料和可聚合材料的混合物，然后向可聚合材料照射光。因此可聚合材料聚合，此外，液晶材料和可聚合材料彼此是相分离的。经由掩模向所述可聚合材料照射光。因此，根据照射光的强度和掩模图案来形成：根据电场的强度在透明状态与可散射状态之间改变的第一区域，以及第二区域，在所述第一区域在所述透明状态与所述可散射状态之间改变时施加的电场的强度下，所述第二区域比在可散射状态的所述第一区域更透明。而且，掩模的开口面积比根据距要设置光源的区域的距离而变化。因此，第一区域在混合物中的占有率可以根据距要设置光源的区域的距离而变化。这样，根据本发明的实施例，使用掩模的光照射实现了：按照取决于距要设置光源的区域的距离的占有率，在混合物中形成第一区域和第二区域。
当这样形成的光调制器应用于光导板型照明设备时，从光源发射且经过光导板传播的光经由通过控制电场而透明的区域透射，被一个透明衬底的界面全反射或者以高反射率反射。结果，与其中未提供光调制器的情况相比，发光区中的透明区域的照度减少。对照而言，经由光导板传播的光被混合物的通过控制电场而具有光散射能力的区域散射，再经由透明衬底的界面透射。因此，与其中未提供光调制器的情况相比，可以增加发光区中的散射区域的照度。此外，部分白显示照度可以增加与发光区中的透明区域的照度减少对应的水平。而且，与其中未提供光调制器的情况相比，可以将发光区在光源侧的照度控制为低，而与其中未提供光调制器的情况相比，可以增加在发光区与光源侧相对的一侧的照度。
根据本发明实施例的照明设备、显示设备和制造光调制器的方法，与其中未提供光调制器的情况相比，可以将照明设备的发光区在光源侧的照度控制为低，而与其中未提供光调制器的情况相比，可以增加在照明设备发光区与光源侧相对的一侧的照度。因此，可以在使平面中照度均匀的同时增加调制比。
根据本发明实施例的制造光调制器的方法，使用掩模的光照射实现了：按照取决于距要被设置为光源的区域的距离的占有率，在混合物中形成第一区域和第二区域。因此，可以通过简易方法来制造在面内具有均匀照度以及具有高调制比的光调制器。
本发明的其它和更多目的、特征和优点将从以下描述中更完全地显现。
附图说明
图1A和1B是示出了根据本发明第一实施例的背光装置的配置例子的截面图。
图2是示出了图1中的电极的配置例子的截面图。
图3是示出了图1中的背光装置的另一配置例子的截面图。
图4是示出了图1中的光调制器的顶部配置例子的平面图。
图5是示出了图1中的光调制器的第一和第二区域中的每个区域中的电压与透射率之间关系例子的关系图。
图6A和6B是用于图示图5中的第一区域的操作例子的示意图。
图7A和7B是用于图示图5中的第二区域的操作例子的示意图。
图8是示出了图1中的光调制器的第一和第二区域中的每个区域中的电压与透射率之间关系的另一例子的关系图。
图9A和9B是用于图示图8中的第二区域的操作例子的示意图。
图10A和10B是用于图示图8中的第二区域的操作的另一例子的示意图。
图11是示出了图1中的光调制器的第一和第二区域中的每个区域中的电压与透射率之间关系的又一例子的关系图。
图12A和12B是用于图示图11中的第二区域的操作例子的示意图。
图13A和13B是用于图示图1的背光装置的操作的示意图。
图14A至14C是用于图示图1的背光装置的制造步骤的截面图。
图15A至15C是用于图示在图14A至14C之后的制造步骤的截面图。
图16A至16C是用于图示在图15A至15C之后的制造步骤的截面图。
图17A至17D是用于图示图1的背光装置的前照度的特性曲线图。
图18是示出了图1的背光装置的又一配置例子的截面图。
图19是示出了图1的背光装置的又一配置例子的截面图。
图20是示出了图1的背光装置的又一配置例子的截面图。
图21A和21B是示出了根据本发明第二实施例的背光装置的配置例子的截面图。
图22是示出了图21中的光调制器的第一和第二区域中的每个区域中的电压与透射率之间关系例子的关系图。
图23A和23B是用于图示图22中的第一区域的操作例子的示意图。
图24A和24B是用于图示图22中的第二区域的操作例子的示意图。
图25是示出了图21中的光调制器的第一和第二区域中的每个区域中的电压与透射率之间关系的另一例子的关系图。
图26A和26B是用于图示图25中的第二区域的操作例子的示意图。
图27A和27B是用于图示图25中的第二区域的操作的另一例子的示意图。
图28是示出了图21中的光调制器的第一和第二区域中的每个区域中的电压与透射率之间关系的又一例子的关系图。
图29A和29B是用于图示图28中的第二区域的操作例子的示意图。
图30A和30B是用于图示图28中的第二区域的另一操作例子的示意图。
图31A是示出了根据一个应用例子的显示设备例子的截面图。
具体实施方式
下文将参照附图来详细描述本发明的优选实施例。按以下顺序进行描述。
1.第一实施例(背光装置、常白PDLC)
2.改型(光调制器的位置、光学片的添加)
3.第二实施例(背光装置、反PDLC)
4.应用例子(显示设备)
第一实施例
图1A示出了根据本发明第一实施例的背光装置1(照明设备)的截面配置例子。图1B示出了结合在图1A的背光装置1中的光调制器30(后文描述)的截面配置例子。图1A和1B示意地示出了例子，因此尺度或者形状不限于与图中的实际尺度或者形状相同。背光装置1例如从液晶显示板的背部照射液晶显示板，背光装置1包括光导板10、设置于光导板10的侧面上的光源20、设置于光导板10的背部中的光调制器30和反射板40，以及驱动光调制器30的驱动电路50。
光导板10将来自设置于光导板10的侧面上的光源20的光引导到光导板10的顶部。光导板10具有与设置于光导板10的顶部上的显示板(未示出)对应的形状，例如由顶部、底部和侧面围成的矩形棱柱形状。例如，光导板10在顶部和底部中的至少一个上具有预定的图案化形状，因此具有散射从侧面注入的光并且使光均匀的功能。光导板10并非必需具有该形状，例如，也可以具有由平坦表面围成的三维形状。例如，光导板10甚至可以充当支撑光学片(例如漫射板、漫射片、透镜膜和极化分离片)的支撑器。例如，光导板10主要包括透明热塑树脂，比如聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)树脂或者丙烯酸树脂(聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA))。
光源20是线性光源，例如包括热阴极荧光灯(Hot CathodeFluorescent Lamp，HCFL)、CCFL或者布置成行的多个LED。如图1A中所示，光源20可以只提供在光导板10的一个侧面上，或者光源20可以提供在光导板10的两个、三个或者所有侧面上。
反射板40将经由光调制器30从光导板10的背部泄漏的光返回到光导板10的一侧，反射板40例如具有反射、漫射或者散射光的功能。因此，可以高效地使用从光源20发射的光，此外还增加了前照度。反射板40例如包括PET(Polyethylene Terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)泡沫、银蒸镀膜、多层反射膜或者白PET。
在该实施例中，光调制器30在没有夹入空气层的情况下粘附到光导板10的背部(底部)，光调制器30经由粘合剂(未示出)等接合到板10的背部。例如，如图1B中所示，通过自反射板40一侧起依次设置透明衬底31、下电极32、取向膜33、光调制层34、取向膜35、上电极36和透明衬底37来形成光调制器30。
透明衬底31或者37支撑光调制层34，通常透明衬底31或者37包括对可见光透明的衬底，例如玻璃板或者塑料膜。如示出了光调制器30的相关部分的图2中所示，在透明衬底31的与透明衬底37相对的表面上提供下电极32，例如，下电极32具有在面内的一个方向上延伸的带状形状。如图2中所示，在透明衬底37的与透明衬底31相对的表面上提供上电极36，例如，上电极36具有在面内的一个方向(该方向对应于与下电极32的延伸方向相交(垂直)的方向)延伸的带状形状。
结合驱动方法对上电极32和下电极36成形。例如，当电极均具有带状形状时，可以利用简单的矩阵驱动来驱动电极。例如，当电极之一被成形为整体膜(solid film)而另一电极被成形为多个小方块时，可以通过有源矩阵驱动来驱动电极。
在上电极32和下电极36中，至少上电极36(在背光装置1的顶侧上的电极)包括透明传导材料，例如氧化铟锡(ITO)。然而，下电极32(在背光装置1的底侧上的电极)可以不包括透明材料，而可以包括金属等。当下电极32包括金属时，下电极32还具有对从光导板10的背部入射到光调制器30的光进行反射的功能，就如由反射板40执行的反射功能。在这一情况中，例如，如图3中所示可以不提供反射板40。
当在光调制器30的法向方向上看下电极32和上电极36时，光调制器30的如下部分形成了光调制器单元30A，所述部分与其中上电极32和下电极36彼此相对的区域对应。可以通过在上电极32与下电极36之间施加预定电压来独立地驱动每个光调制器单元30A，每个光调制器单元30A根据在电极之间施加的电压值来透射或者散射来自光源20的光。下面结合对光调制层34的描述来详细地描述该单元的这种透射或者散射性能。
例如，提供取向膜33或者35以使用于光调制层34的液晶或者单体取向。尽管取向膜例如包括垂直取向膜和水平取向膜，但是优选地将垂直取向膜用于取向膜33或者35。对于垂直取向膜，可以使用硅烷偶联剂、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol，PVA)、聚酰亚胺系列材料、表面活性剂等。这些材料无需进行用于形成取向膜的摩擦(rubbing)处理，因此在灰尘或者静电方面性能优良。当塑料膜用于透明衬底31或者37时，在制造过程中，或者在取向膜33或者35涂覆于透明衬底31或者37的表面上之后，烘焙温度优选地尽量低，硅烷耦合剂优选地用于取向膜33或者35(因为乙醇可以用于该硅烷耦合剂)。
垂直取向膜和水平取向膜中的任一个具有使液晶和单体取向的功能就足够了，取向膜没有必要具有典型液晶显示器所希望的针对反复电压施加的可靠性。这是因为针对向所生产的器件施加电压的可靠性取决于在单体的聚合产物与液晶之间的界面条件。另外，即使未使用取向膜，例如通过在下电极32与上电极36之间施加电场或者磁场，仍然可以使用于光调制层34的液晶或者单体取向。也就是说，在下电极32与上电极36之间施加电场或者磁场时，可以通过照射紫外线来固定液晶或者单体在电压施加条件之下的取向条件。当使用电压来形成取向膜时，可以单独地形成取向电极和驱动电极，或者可以使用介电常数根据频率而倒转的双频液晶作为液晶材料。当使用磁场来形成取向膜时，优选地将具有较大磁化率的材料用于取向膜，例如，优选地使用具有许多苯环的材料。
例如，如图1B中所示，光调制层34具有光学特征在特定电场强度下不同的两个区域(第一区域34A和第二区域34B)。例如，第一区域34A和第二区域34B分别具有在光调制器30的堆叠方向上延伸的柱状形状。例如，如图2中所示，第一区域34A被形成为对第二区域34B的外围进行填充，第二区域34B从光调制层34的顶部观察被分散于第一区域34A内。
例如，第二区域34B具有圆柱形状、椭圆柱形状或者棱柱形状。例如，第二区域34B的直径为恒定，与距光源20的距离无关，例如该直径约为数微米至数毫米。第二区域34B的直径不需要一定是恒定的，例如可以随着距光源20的距离增加而减少。当第二区域34B的直径恒定时，例如，如图1B和图4中所示，第二区域34B在光调制层34中的占有率(密度)随着距光源20的距离增加而减少。当第二区域34B的直径随着距光源20的距离增加而减少时，设置每单位面积内的第二区域34B的数目，使得区域34B在光调制层34中的占有率(密度)随着距光源20的距离增加而减少。因而，在各情况中，第一区域34A在光调制层34中的占有率在厚度方向上恒定，而在面内方向上随着距光源20的距离增加而增加。
第一区域34A和第二区域34B不需要一定是柱状形状。例如，当第一区域34A具有体形状而第二区域34B具有块形状时，可以配置光调制层34，使得第二区域34B不仅在面内方向上分散于第一区域34A中而且还在厚度方向上分散于第一区域34A中。当第二区域34B在厚度方向上均匀地分散而在面内方向上随着距光源20的距离增加而更稀疏地分散时，第一区域34A在光调制层34中的占有率在厚度方向上不变，而在面内方向上随着距光源20的距离增加而增加。当第二区域34B在厚度方向上非均匀地分散，而在面内方向上随着距光源20的距离增加而更稀疏地分散时，第一区域34A在光调制层34中的占有率在厚度方向上变化而在面内方向上随着距光源20的距离增加而增加。
例如，第一区域34A包括体38A(第三区域)和微粒39A(第四区域)。类似地，例如，第二区域34B包括体38B(第五区域)和微粒39B(第六区域)。与体38A相比，微粒39A对电场的响应速度较快。类似地，与体38B相比，微粒39B对电场的响应速度较快。
体38A或者38B通过固化各向同性低分子材料(例如对取向膜33或者35无方向性的紫外线固化树脂或者热固树脂)而形成，包括对来自光源20的光各向同性的聚合材料。例如，体38A或者38B具有对电场无响应的条纹结构或者有孔结构。对照而言，例如，微粒39A或者39B主要包括液晶材料。当向微粒施加具有特定强度的电场时，微粒在电场方向上取向，因而变成光学各向异性。当未向微粒施加电场时，微粒变成光学各向同性。也就是说，微粒39A或者39B在它们不同于体38A或者38B取向时变成光学各向同性。
在微粒39A与体38B之间的重量比W1(微粒39A的重量/体38A的重量)不同于在微粒39B与体38B之间的重量比W2(微粒39B的重量/体38B的重量)。具体而言，重量比W2小于重量比W1。例如，重量比W1为95/5至65/35，而重量比W2为5/95至35/65。当重量比W2在举例范围内时，第二区域34B可以充当用于保持单元间隙的间隔物。
在该实施例中，配置第一区域34A和第二区域34B，使得根据电场强度，微粒39A和39B中的每个微粒的光轴例如变成垂直于与透明衬底31和37中的每个衬底表面平行的表面(下文称为参考表面)或者以小角度与该表面相交。因此，如后文描述的那样，第一区域34A和第二区域34B中的每个区域可以在透明状态与可散射状态之间改变。然而，用于在透明状态与可散射状态之间改变第一区域34A的电压和用于在透明状态与可散射状态之间改变第二区域34B的电压根据在重量比W1与W2之间的量值关系而互不相同。
下文中，将每个区域的光学特征分成三种情况，详细地描述第一区域34A和第二区域34B中的每个区域的光学特征。根据以下三个因素来进行分类：(1)微粒39B的粒子直径、(2)在重量比W1与W2之间的量值关系和(3)微粒39B在第二区域34B中的占有率。
情况1
在这一情况中，微粒39B的粒子直径大于微粒39A的粒子直径，因此与微粒39A中的液晶相比，微粒39B中的液晶易于移动。结果，例如如图5中所示，第二区域34B的驱动开始电压V2低于第一区域34A的驱动开始电压V1。图5示意地示出了在第一区域34A和第二区域34B中的每个区域中的施加电压与透射率之间的关系。
在情况1中，微粒39B的粒子直径大于微粒39A的粒子直径，此外，重量比W2小于重量比W1。因此，第二区域34B在电压施加期间具有低的光散射能力。结果如图5中所示，当在电极之间施加驱动开始电压V1时，第二区域34B的透射率有些高，因此第二区域34B基本上透明。在情况1中，被限定为从下限电压Vmin至上限电压Vmax的范围中的驱动范围被设置为V1至V3，由此，当第一区域34A在透明状态与可散射状态之间改变时，可以保持第二区域34B透明或者基本上透明。驱动范围可以是除了上述范围之外的其它范围，例如可以是从0(零)到V3。在下文中，描述在情况1中每个区域的光学特征。
图6A示意地示出了：在电极之间施加作为下限电压Vmin的第一区域34A的驱动开始电压V1情况下，第一区域34A的光学操作。在这一情况中，体38A为各向同性且未取向。图6B示意地示出了：在电极之间施加作为上限电压Vmax的第一区域34A的饱和电压V3情况下，第一区域34A的光学操作。图7A示意地示出了：在电极之间施加作为下限电压Vmin的驱动开始电压V1情况下，第二区域34B的光学操作。在这一情况中，体38A为各向同性且未取向。图7B示意地示出了：在在电极之间施加作为上限电压Vmax的饱和电压V3情况下，第二区域34B的光学操作。
例如，当在电极之间施加驱动开始电压V1时，微粒39A或者39B中的液晶的方向是与电场E1的方向无关地在随机方向，因此如图6A和7A中所示，微粒39A或者39B中的液晶未取向。也就是说，微粒39A或者39B为光学各向同性。对照而言，例如当在电极之间施加饱和电压V3时，如图6B或者7B中所示，微粒39A或者39B中的液晶的方向是与电场E2的方向相同的方向或者近似相同的方向，因此在与透明衬底31或者37的表面垂直的方向(下文简称为竖直方向)上取向。也就是说，微粒39A或者39B为光学各向异性。在这样的情况中，微粒39A或者39B中的液晶的光轴(与光束的向前方向平行的线，沿着该线折射率的值与极化方向无关)的方向为竖直方向。微粒39A或者39B中的液晶的光轴的方向不需要一定是竖直方向，例如由于制造误差等也可以是与竖直方向相交的方向。
当微粒为光学各向同性时，体38A或者38B的折射率不同于微粒39A或者39B的折射率。在微粒为光学各向异性时，体38A的折射率等于或者约等于微粒39A或者39B的非寻常折射率。
在第一区域34A中，当在电极之间施加驱动开始电压V1时，在体38A与微粒39A之间的折射率差在任何方向上都较大。结果，如图6A中所示，第一区域34A具有高的光散射能力。对照而言，在第二区域34B中，例如如图7A中所示，微粒39B的粒子直径大于微粒39A的粒子直径，因此，与微粒39A中的液晶相比，微粒39B中的液晶易于移动。因此，通过在电极之间施加驱动开始电压V1，微粒39B中原来的取向在随机方向的液晶的方向在竖直方向上仅略微地移位，因此在体38B与微粒39B之间的折射率差在斜向和横向中的每个方向上减少。结果，尽管如图7A中所示在区域34B中出现轻微散射，第二区域34B仍变成基本上透明。
当在电极之间施加饱和电压V3时，在第一区域34A和第二区域34B中的每个区域中，在斜向和横向上均基本上都不存在体38A或者38B与微粒39A或者39B之间的折射率差。因此，如图6B和7B中所示在这两个区域中都获得高透明度。
情况2
在这一情况中，与在情况1中一样，微粒39B的粒子直径大于微粒39A的粒子直径。结果，例如如图8B中所示，第二区域34B的驱动开始电压V2低于第一区域34A的驱动开始电压V1。图8示意地示出了在第一区域34A和第二区域34B中的每个区域中的施加电压与透射率之间的关系。
另外，在情况2中，与在情况1中一样，重量比W2小于重量比W1，但是重量比W2比在情况1中的重量比W2更小。因此，例如驱动开始电压V2小于驱动开始电压V1。如图8中所示，当在电极之间未施加电压时，与在情况1中的透射率相比第二区域34B的透射率较高。也就是说，在情况2中，第二区域34B在未施加电压期间基本上透明。
在情况2中，被限定为从下限电压Vmin至上限电压Vmax的范围的驱动范围例如设置成0(零)至V3，由此在第一区域34A在透明状态与可散射状态之间改变时可以保持第二区域34B透明或者基本上透明。驱动范围可以是除了上述范围之外的其它范围，例如可以是V2至V3或者V1至V3。在下文中，描述在情况2中每个区域的光学特征。
图9A和10A示意地示出了：在电极之间未施加电压的情况下，第二区域34B的光学操作。在这一情况中，体38B为光学各向同性且未取向。图9B和10B示意地示出了：在电极之间施加作为上限电压Vmax的饱和电压V3的情况下，第二区域34B的光学操作。
在情况2中，例如如图9A和9B中所示，与在情况1中的占有率相比体38B在第二区域34B的占有率较大，或者例如如图10A和10B中所示，与在情况1中的粒子直径相比微粒39B的粒子直径极大。
在情况2中，第一区域34A的内部配置与在情况1中的内部配置相同。因此，当在电极之间未施加电压时，第一区域34A的光学操作与图6A中示意性示出的光学操作相同。另外，当在电极之间施加作为上限电压Vmax的饱和电压V3时，第一区域34A的光学操作与图6B中示意性示出的光学操作相同。
例如，当在电极之间未施加电压时，微粒39A或者39B中的液晶的方向是随机方向，因此如图6A和9A或者图10A中所示是未取向的。也就是说，微粒39A或者39B为光学各向同性。对照而言，例如当在电极之间施加饱和电压V3时，如图6B和9B或者图10B中所示，微粒39A或者39B中的液晶的方向与电场E2的方向相同或者近似相同，因此在竖直方向上取向。在这样的情况中，微粒39A或者39B为光学各向异性。这时，微粒39A或者39B中的液晶的光轴的方向是竖直方向。微粒39A或者39B中的液晶的光轴不需要一定是竖直方向，例如由于制造误差等也可以是与竖直方向相交的方向。
在微粒为光学各向同性时，体38A或者38B的折射率不同于微粒39A或者39B的折射率。在微粒为光学各向异性时，体38A的折射率等于或者约等于微粒39A或者39B的非寻常折射率。
在第一区域34A中，当在电极之间施加驱动开始电压V1时，在体38A与微粒39A之间的折射率差在任何方向上都较大。结果，如图6A中所示，第一区域34A具有高的光散射能力。对照而言，在第二区域34B中，例如如图9A或10A中所示，微粒39B的粒子直径大于微粒39A的粒子直径。进一步，与在情况1中的占有率相比体38B在第二区域34B的占有率较大，或者与在情况1中的粒子直径相比微粒39B的粒子直径极大。因此，与在情况1中的散射相比第二区域34B中的散射减少，因而与在情况1中的透射率相比第二区域34B的透射率较高。结果，例如如图9A或者10A中所示，尽管在区域34B中出现轻微散射，第二区域34B仍变成基本上透明。
当在电极之间施加饱和电压V3时，在第一区域34A和第二区域34B中的每个区域中，在斜向和横向上均基本上都不存在体38A或者38B与微粒39A或者39B之间的折射率差。因此，如图9B和10B中所示在这两个区域中都获得高透明度。
情况3
在这一情况中，与在情况1或者情况2中不同，微粒39B的粒子直径小于微粒39A的粒子直径，因而微粒39B中的液晶与在微粒39A中的液晶相比难以移动。结果，例如如图11中所示，第二区域34B的驱动开始电压V2大于第一区域34A的驱动开始电压V1。图11示意地示出了在第一区域34A和第二区域34B中的每个区域中的施加电压与透射率之间的关系。
在情况3中，与在情况2中一样，重量比W2小于重量比W1，而重量比W2比在情况1中的重量比W2更大。结果，例如，驱动开始电压V2大于驱动开始电压V1，当在电极之间未施加电压时，与在情况1中的透射率相比第二区域34B的透射率较高，如图11中所示。也就是说，在情况3中，第二区域34B在未施加电压期间基本上透明。
在该情况中，被限定为从下限电压Vmin至上限电压Vmax的范围的驱动范围例如设置成0(零)至V3，由此在第一区域34A在透明状态与可散射状态之间改变时可以保持第二区域34B透明或者基本上透明。驱动范围可以是除了上述范围之外的其它范围，例如可以是V1至V3。在下文中，描述在情况3中每个区域的光学特征。
图12A示意地示出了第二区域34B在电极之间未施加电压的情况中的光学操作。在这一情况中，体38B为光学各向同性，因此未取向。图12B示意地示出了：在电极之间施加作为上限电压Vmax的饱和电压V3的情况下，第二区域34B的光学操作。
在情况3中，例如如图12A和12B中所示，与在情况1中的占有率相比体38B在第二区域34B中的占有率较大，而与在情况1中的粒子直径相比微粒39B的粒子直径较小。
在情况3中，第一区域34A的内部配置与在情况1中的内部配置相同。因此，当在电极之间未施加电压时，第一区域34A的光学操作与图6A中示意性示出的光学操作相同。另外，当在电极之间施加作为上限电压Vmax的饱和电压V3时，第一区域34A的光学操作与图6B中示意性示出的光学操作相同。
例如，当在电极之间未施加电压时，微粒39A或者39B中的液晶的方向是随机方向，因此如图6A和12A中所示是未取向的。也就是说，微粒39A或者39B为光学各向同性。对照而言，例如当在电极之间施加饱和电压V3时，如图6B和12B中所示，微粒39A或者39B中的液晶的方向与电场E2的方向相同或者近似相同，因此在竖直方向上取向。也就说是，微粒39A或者39B为光学各向异性。在这样的情况中，微粒39A或者39B中的液晶的光轴的方向是竖直方向。微粒39A或者39B中的液晶的光轴不需要一定是竖直方向，例如由于制造误差等也可以是与竖直方向相交的方向。
在微粒为光学各向同性时，体38A或者38B的折射率不同于微粒39A或者39B的折射率。在微粒为光学各向异性时，体38A的折射率等于或者约等于微粒39A或者39B的非寻常折射率。
在第一区域34A中，当在电极之间施加驱动开始电压V1时，在体38A与微粒39A之间的折射率差在任何方向上都较大。结果，如图6A中所示，第一区域34A具有高的光散射能力。对照而言，在第二区域34B中，例如如图12A中所示，与在情况1中的占有率相比体38B在第二区域34B中的占有率较大，而与在情况1中的粒子直径相比微粒39B的粒子直径较小。因此，第二区域34B中的散射与在情况1中的散射相比减少，因而第二区域34B的透射率与在情况1中的透射率相比增加。结果例如如图12A中所示，尽管在区域34B中出现轻微散射，但是第二区域34B仍然变成基本上透明。
当在电极之间施加饱和电压V3时，在第一区域34A和第二区域34B中的每个区域中，在斜向和横向上均基本上都不存在体38A或者38B与微粒39A或者39B之间的折射率差。因此，如图12B中所示在这两个区域中都获得高透明度。
在情况1、2和3中的任何情况中，例如，从光源20发射并且经过光导板10传播的光L(在斜向上的光)受到光导板10、光调制器30和反射板40的相继操作，然后向外输出。具体而言，光L透过通过在电极之间施加饱和电压V3而变成透明的区域(下文称为透明区域30A)、然后由透明区域30A与空气之间的界面反射(例如全反射)、然后再次透过透明区域30A而返回到光导板10中。返回到光导板10中的光被光导板10的顶部反射(例如全反射)，从而通过光导板10传播。因此，透明区域30A的照度与其中未提供光调制器30的情况(图13B中的虚线)相比极低。光L在通过在电极之间施加驱动开始电压V1或者不施加电压而具有光散射能力的区域(下文称为散射区域30B)内散射。部分散射光透过光导板10而输出到外部。另一部分散射光由反射板40反射，然后再次在散射区域30B中散射，或者透过散射区域30B而最终输出到外部。因而，散射区域30B的照度与其中未提供光调制器30的情况(图13B中的虚线)相比极高。另外，部分白显示照度还被增加了与透明区域30A的照度减少对应的水平(照度局部提升)。
微粒39A的折射率差(寻常折射率减去非寻常折射率)优选为尽量大，优选为0.05或者更多、更优选为0.1或者更多，进而更优选为0.15或者更多。这是因为当微粒39A的折射率差较大时，光调制层34具有高的光散射能力，使得光导条件易于被破坏，因而易于从光导板10提取光。
例如，驱动电路50控制向一对电极(下电极32和上电极36)施加的电压，使得微粒39A或者39B的光轴在一个光调制器单元30A中垂直或者近似地垂直于透明衬底31或者37的表面，而微粒39A或者39B的光轴在其它光调制器单元30B中与透明衬底31或者37的表面浅相交。
下文参照图14A-14C至图16A-16C描述制造该实施例的背光装置1的方法。
首先，包括ITO的透明传导膜32A或者36A形成于包括玻璃衬底或者塑料膜衬底的透明衬底31或者37上(图14A)。接着，光刻胶层形成于整个表面之上，然后通过图案化将电极图案(下电极32图案或者上电极36图案)形成于光刻胶层中(图14B)。
优选地使用光刻方法或者激光像差方法来进行图案化。根据驱动方法和部分驱动的划分数目来确定电极图案。例如当42英寸显示器划分成12×6时，形成电极宽度约为80mm的图案，将电极间的缝部分尽量减薄。然而具体来说，由于极薄的缝部分在后文描述的光的等级特征方面无用，所以优选地使用约10μm至500μm的缝。或者，可以通过在图案中印刷ITO纳米粒子、然后烘焙纳米粒子来形成电极图案。
接着，取向膜33或者35涂覆于整个表面之上，然后干燥和烘焙取向膜(图14C)。当聚酰亚胺系的材料用于取向膜33或者35时，NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)常常用作溶剂。在这样的情况中，在空气中进行干燥和烘焙需要约200℃的温度。在这一情况中，当塑料衬底用作透明衬底31或者37时，可以在真空中在100℃干燥和烘焙取向膜33或者35。
接着，用于形成单元间隙的间隔物41通过干法或者湿法工艺而分散于取向膜33上(图15A)。当通过真空接合方法来形成光调制器单元30A时，间隔物41可以混合于将要滴落的混合物中。可以通过光刻工艺来形成柱状间隔物来取代间隔物41。
接着，例如，密封剂图案42涂敷于取向膜35上，形成框架图案，既用于接合，又用于防止液晶泄漏(图15B)。可以通过分送器方法或者网印方法来形成密封剂图案42。
下文描述真空接合方法(液晶滴入(One Drop Fill，ODF)方法)。但是，也可以通过真空注入方法等来形成光调制器单元30A。
首先，在平面中均匀地滴落液晶材料和可聚合材料的混合物43，混合物43具有对应于根据单元间隙、单元面积等确定的体积(图15C)。优选地用线性引导精确分送器滴落混合物43。然而，也可以使用涂布机(diecoater)，以密封剂图案42作为阻挡(bank)。
前述材料可以分别是液晶材料和可聚合材料，在液晶材料与可聚合材料之间的重量比可被设置成前述值。尽管可以通过增加液晶的比率来减少驱动电压，但是当过量地增加液晶时，在电压施加期间白度减少，或者因为响应速度降低而当完成电压施加时难以恢复透明状态。
除了液晶材料和可聚合材料之外还可以向混合物43添加聚合引发剂。根据将要使用的紫外线波长，要添加的聚合引发剂的单体百分比在重量百分比为0.1％至10％的范围内调节。如果有必要，可以向混合物43进一步添加阻聚剂、增塑剂或者粘度调节剂。当可聚合材料为固体或者胶体时，可以优选地加热基部、注射器和衬底。
将透明衬底31和37置于真空接合机(未示出)中，然后排空机器的内部，因此衬底被接合(图16A)。然后，释放结合的衬底到空气中，利用大气压的均匀加压使单元间隙均匀。尽管可以基于白照度(白度)与驱动电压之间的关系来适当地选择单元间隙，但是单元间隙为5μm至40μm、优选为6μm至20μm，更优选为7μm至10μm。
在接合之后，如果必要则优选地进行取向处理(未示出)。当接合的单元插入于正交尼科尔(Nicols)起偏器之间时，如果出现光泄漏，则将单元加热特定时间或者留在室温以引起取向。
接着，将掩模M设置于透明衬底37上(图16B)，该掩模M的开口面积比根据距要设置光源20的区域的距离而变化。掩模M的开口面积比随着距要设置光源20的区域的距离增加而增加。接着，经由掩模M向混合物43中的可聚合材料强照射光L3(例如紫外线)(图16B)。因此，可聚合材料在被光强照射的区域中(具体地是混合物43中与形成于掩模M中的开口(未示出)对应的区域)聚合成聚合物，此外，液晶材料和可聚合材料之间发生相分离。结果第一区域34A(未示出)形成于被光强照射的区域中。第一区域34A在混合物43中的占有率随着距要设置光源20的区域的距离增加而增加。
在利用紫外线照射液晶材料和可聚合材料的过程中，聚合和相分离同时进行。由于随着紫外线照度的增加，聚合速度比液晶的相分离速度更快，所以趋于形成较小直径的液晶小滴。由于混合物43为常白型，所以随着照度增加，混合物的散射能力趋于增加，驱动开始电压趋于增加。因此，上述光照射过程增加第一区域34A的散射能力而减少其它区域的散射能力，导致透明度提高。
接着，向将要形成第二区域34B的区域弱照射光。例如，如图16C中所示，在不使用掩模M的情况下，向混合物43整体照射弱光L4。因此，可聚合材料聚合成聚合物，此外，液晶材料和可聚合材料之间还在将要形成第二区域34B的区域中发生相分离。结果第二区域34B(未示出)形成于混合物43中除了第一区域34A之外的区域中。
这样，在该实施例中，根据照射的光强度和掩模图案来形成第一区域34A和第二区域34B。另外，掩模M的开口面积比根据距要设置光源20的区域的距离而变化。因此，第一区域34A在混合物43中的占有率可以根据距要设置光源20的区域的距离而变化。这样，在该实施例中，可以通过简易的使用掩模M进行光照射的方法，按照取决于距要设置光源20的区域的距离的占有率将第一区域34A和第二区域34B中的每个区域形成于混合物43中。这样，就制造了光调制器30。
在该制造方法中，其开口面积比随着距要设置光源20的区域的距离增加而变化的掩模被用作掩模M。然而，可以使用另一掩模来代替具有彼此不连续的透射部分和遮蔽部分的这种掩模。例如，灰色掩模可以用作掩模M，该灰色掩模具有随着距要设置光源20的区域的距离增加而逐渐增加的透射率。在制造步骤中，单元温度优选地在紫外线照射期间不变。此外，单元温度优选地在照射期间保持为高。在这样的情况中，可以增加第二区域34B的透明度。另外，优选地使用红外线消减过滤器，或者优选地将UV-LED用作光源。另外由于紫外线影响复合材料的结构，所以优选地基于要使用的液晶材料或者单体材料或者材料的组成来适当地调节紫外线的照度。
当希望微粒39A中的液晶的小滴直径不同于微粒38B中的小滴直径时，优选地使用下文举例的工艺。例如，设置密封图案，然后通过使用分送器方法、网印方法、喷墨方法等将液晶与可聚合材料之间的重量比不同的材料分开地涂覆(形成图案)于与第一区域34A和第二区域34B对应的区域上。或者，可以使用以下工艺：其中只有可聚合材料(例如紫外线固化丙烯酸树脂)涂覆于与第二区域34B对应的区域上，然后将要使用的材料滴落到第一区域34A上。在使用后一种工艺的情况中，用相同照度向整个表面共同地照射紫外线，从而可以形成透明度互不相同的第一区域34A和第二区域34B。另外，可以如前文描述的那样通过使用掩模来形成用高紫外线照度照射的区域和用低紫外线照度照射的区域。
然后，光调制器30接合到光导板10。尽管可以通过粘贴和吸附中的任一种来接合光调制器，但是优选地通过使用折射率与光导板10的折射率尽量接近和与光调制器30的衬底材料的折射率尽量接近的材料来接合光调制器。最后，引线(未示出)分别连接到下电极32和上电极36。这样就制造了实施例的背光装置1。
上面已经对形成光调制器30并且最终将光调制器30接合到光导板10的这种工艺过程进行了描述。然而，其上形成有对准膜35的透明衬底37可以预先接合到要形成背光装置1的光导板10的表面上。可以通过馈片式(sheet-feed)方法和卷轴式(roll-to-roll)方法来形成背光装置1。
接着描述实施例的背光装置1的操作和效果。
在实施例的背光装置1中，粘附到光导板10的光调制器30包括：根据电场的强度在透明状态与可散射状态之间改变的第一区域34A；以及第二区域34B，在第一区域34A在透明状态与可散射状态之间改变时施加的电场的强度下，所述第二区域比在可散射状态的所述第一区域更透明。因此，来自光源20的光入射到光导板10，被光导板10的顶部或者被光调制层34的通过控制电场而变成透明的区域(透明区域30A)的底部全反射或者以高反射率反射，从而通过光导板10和光调制器30传播(参照图13)。这减少背光装置1的发光区中与透明区域30A对应的区域的照度。对照而言，经过光导板10和光调制器30传播的光被光调制层34的通过控制电场而具有光散射能力的区域(散射区域30B)散射。经过散射区域30B的底部透射的部分散射光被反射板40反射，然后返回到光导板10，然后从背光装置1的顶部输出。朝向散射区域30B顶部的另一部分散射光经过光导板10透射，然后从背光装置1的顶部输出。
这样，在该实施例中，光难以从透明区域30A的顶部输出而主要地从散射区域30B的顶部输出。这增加了背光装置1的发光区中与散射区域30B对应的区域的照度。结果增加了前部方向上的调制比。
例如，在该实施例中，如图13A和13B中所示，与其中未提供光调制器30的情况(图13B中的虚线)相比，透明区域30A的照度(黑显示照度)较低。另一方面，与其中未提供光调制器30的情况(图13B中的虚线)相比，散射区域30B的照度较高，另外，部分白显示照度还被增加了与透明区域30A的照度减少对应的水平(照度局部提升)。
照度局部提升(luminance raise)是一种在与完全地进行白显示的情况相比、部分地进行白显示的情况中增加照度的技术。该技术一般使用于CRT或者PDP中。然而在液晶显示器中，由于背光装置与图像无关地在整个屏幕之上均匀地发光，所以不能部分地增加照度。在使用其中二维布置多个LED的LED背光装置情况中，可以部分地关断LED。然而在这样的情况中，由于损失了来自关断LED的暗区的漫射光，所以照度与其中打开所有LED的情况相比减少。可以通过增加流向接通的部分LED的电流来增加照度。然而在这样的情况中，大电流在极短时间内流过，导致电路负载或者可靠性的难题。
对照而言，在该实施例中，当体38A或者38B的折射率等于或者约等于微粒39A或者39B的寻常折射率时，前部方向的散射得以抑制，从而减少在暗状态中从光导板的泄漏光。因此，由于光从部分暗的部分引导到部分亮的部分，所以可以在不增加背光装置1的输入功率的情况下实现照度局部提升。
在该实施例中，第一区域34A在光调制层34中的占有率随着距光源20的距离增加而增加。因此，与其中未提供光调制器30的情况相比可以将背光装置1的发光区的光源20这一侧的照度控制为较低，而与其中未提供光调制器30的情况相比可以增加在发光区的与光源20这一侧相对的一侧上的照度。结果，不仅在其中背光装置1的整个发光区是暗的情况中(例如如图17B中所示)使平面中照度均匀，而且在其中背光装置1的整个发光区是亮的情况中(例如如图17C中所示)使平面中照度均匀。因而，例如，当在接近光源20的区域α1中和在远离光源20的区域α2中进行白显示时，如图17D中所示，可以在两个区域之间使白照度相等。另外，例如，当在与区域α1相比更接近光源20的区域β1中、在区域α1与区域α2之间的区域β2中和在与区域α2相比更远离光源20的区域β3中进行黑显示时，如图17D中所示，可以在区域之间使黑照度相等。
改型
在该实施例中，光调制器30在没有插入空气层的情况下粘贴接合到光导板的背部(底部)。然而，例如如图18中所示，光调制器30可以在没有插入空气层的情况下粘贴接合到光导板10的顶部。或者，例如如图19中所示可以在光导板10内提供光调制器30。然而即使在这一情况中，光调制器30也需要在没有插入空气层的情况下粘贴接合到光导板10。
尽管在该实施例中在光导板10上未具体地提供部件，但是如图20中所示，例如可以在光导板10上提供光学片70(例如漫射板、漫射片、透镜膜或者极化分离片)。
第二实施例
图21A示出了根据本发明第二实施例的背光装置2(照明设备)的截面配置例子。图21B示出了图21A的背光装置2中并入的光调制器60(后文描述)的截面配置例子。图21A和21B示意地示出了例子，因此尺度或者形状不限于与图中的实际尺度或者形状相同。例如，与第一实施例1和改型中的背光装置1一样，背光装置2从液晶显示板的背部照射液晶显示板，但是与背光装置1的配置不同之处在于：提供光调制器60取代光调制器30。因此下文主要地描述与第一实施例和改型的不同点，并适当地省略了对与第一实施例和改型的共同点的描述。
例如如图21B中所示，通过从反射板40的一侧依次设置透明衬底31、下电极32、取向膜33、光调制层64、取向膜35、上电极36和透明衬底37来形成光调制器60。
例如如图21B中所示，光调制层64具有光学特征在特定电场强度不同的两个区域(第一区域64A和区域64B)。例如，第一区域64A和第二区域64B分别具有在光调制器60的堆叠方向上延伸的柱状形状。第一区域64A被形成为对第二区域64B的外围进行填充，从光调制层64的顶部看第二区域64B分散于第一区域64A内。
例如，第二区域64B具有圆柱形状、椭圆柱形状或者棱柱形状。例如，第二区域64B的直径为恒定，与距光源20的距离无关，例如约为数微米至数毫米。第二区域64B的直径不需要一定是恒定的，例如可以随着距光源20的距离增加而减少。例如，当第二区域64B的直径恒定时，第二区域64B在光调制层64中的占有率(密度)随着距光源20的距离增加而减少。当第二区域64B的直径随着距光源20的距离增加而减少时，设置每单位面积的第二区域64B的数目，从而区域64B在光调制层64中的占有率(密度)随着距光源20的距离增加而减少。因而在各情况中，第一区域64A在光调制层64中的占有率在厚度方向上恒定，而在面内方向上随着距光源20的距离增加而增加。
第一区域64A和第二区域64B不需要一定是柱状形状。例如，当第一区域64A具有体形状而第二区域64B具有块形状时，可以配置光调制层64，使得第二区域64B不仅在面内方向上分散于第一区域64A中而且还在厚度方向上分散于第一区域64A中。当第二区域64B在厚度方向上均匀地分散而在面内方向上随着距光源20的距离增加而更稀疏地分散时，第一区域64A在光调制层64中的占有率在厚度方向上恒定，而在面内方向上随着距光源20的距离增加而增加。当第二区域64B在厚度方向上非均匀地分散而在面内方向上随着距光源20的距离增加而更稀疏地分散时，第一区域64A在光调制层64中的占有率在厚度方向上变化而在平面方向上随着距光源20的距离增加而增加。
例如，第一区域64A包括体68A(第三区域)和微粒64A(第四区域)。例如，第二区域64B包括体68B(第五区域)和微粒69B(第六区域)。体68A对电场的响应速度不同于微粒69A。例如，体68A或者68B具有对电场无响应的条纹结构或者有孔结构或者具有响应速度比微粒69A或者69B的响应速度低的杆状结构。例如，利用热和光中的至少一种对具有取向特性和聚合特性的材料(例如单体)进行聚合来形成体68A或者68B，其沿着微粒69A或者69B的取向方向或者体68A或者68B的取向方向而取向。对照而言，例如，微粒69A或者69B主要包括液晶材料，与体68A或者68B的响应速度相比微粒69A或者69B具有足够快的响应速度。
尽管具有取向特性和聚合特性的单体可以是光学各向异性的材料并且可以与液晶组合，但是在该实施例中单体优选为通过紫外线来固化的低分子单体。由于优选的是在没有电压施加期间液晶的光学各向异性的方向对应于低分子单体的聚合产物(高聚物材料)的光学各向异性方向，所以优选地液晶和低分子单体在紫外线固化之前取向于相同方向。当液晶用于微粒69A时，在液晶包括杆状分子的情况中，要使用的单体材料也优选地具有杆状形状。根据上文，优选地将具有聚合特性和液晶特性的材料用作单体材料，例如该材料优选地具有选自丙烯酰氧基团(acryloyloxygroup)、甲基丙烯酰氧基团(methacryloyloxy group)、乙烯基醚基团(vinylether group)和环氧基团之中至少一个官能团，作为可聚合官能团。可以通过照射紫外线、红外线或者电子束或者通过加热来聚合所述官能团。可以添加具有多官能团的液晶材料以在紫外线照射期间抑制取向度的降低。
微粒69A与体68A(微粒69A的重量/体68A的重量)之间的重量比W3不同于微粒69B与体68B(微粒69B的重量/体68B的重量)之间的重量比W4。具体而言，重量比W4小于重量比W3。重量比W3例如为95/5至65/35，而重量比W4例如为5/95至35/65。当重量比W4在举例范围内时，第二区域64B可以充当用于保持单元间隙的间隔物。
在该实施例中，例如，第一区域64A和第二区域64B均被配置为使得微粒69A和69B中的每个微粒的光轴变成垂直于与透明衬底31和37中的每个透明衬底的表面平行的表面或者变成平行于该表面。因此可以如后文描述的那样，第一区域64A和第二区域64B中的每个区域可以在透明状态与可散射状态之间改变。然而，用于在透明状态与可散射状态之间改变第一区域64A的电压和用于在这些状态之间改变第二区域64B的电压根据重量比W3和W4之间的量值关系而互不相同。
下文中，将每个区域的光学特征分成三种情况，详细地描述第一区域64A和第二区域64B中的每个区域的光学特征。根据以下三个因素来进行分类：(1)微粒69B的粒子直径、(2)重量比W3与W4之间的量值关系和(3)微粒69B在第二区域64B中的占有率。
情况1
在这一情况中，微粒69B的粒子直径小于粒子直径69A的粒子直径，因此，与微粒69A中的液晶相比微粒69B中的液晶难以移动。结果，例如如图22中所示，第二区域64B的驱动开始电压V6高于第一区域64A的驱动开始电压V5，而第二区域64B的饱和电压V8大于第一区域64A的饱和电压V7。图22示意地示出了在第一区域64A和第二区域64B中的每个区域中的施加电压与透射率之间的关系。
在情况1中，微粒69B的粒子直径小于微粒69A的粒子直径，此外，重量比W4小于重量比W3。因此，第二区域64B在电压施加期间具有低的光散射能力。结果如图22中所示，当在电极之间施加饱和电压V7时，第二区域64B的透射率有点高，第二区域64B因此基本上透明。例如，在情况1中，被限定为从下限电压Vmin至上限电压Vmax的范围的驱动范围被设置为从0(零)至V7，由此在第一区域64A在透明状态与可散射状态之间改变时可以保持第二区域64B透明或者基本上透明。驱动范围可以是除了上述范围之外的其它范围，例如可以是0(零)至V6、V5至V7或者V5至V6。下文描述在情况1中每个区域的光学特征。
图23A示意地示出了：在电极之间施加作为下限电压Vmin的0(零)伏特的情况中(在电极之间未施加电压)，第一区域64A的光学操作。在这一情况中，体68A为光学各向异性并且在竖直方向上取向。图23B示意地示出了：在电极之间施加作为上限电压Vmax的第一区域64A的饱和电压V7情况中，第一区域64A的光学操作。图24A示意地示出了：在电极之间施加作为下限电压Vmin的0(零)伏特的情况中(在电极之间未施加电压)，第二区域64B的光学操作。在这一情况中，体68B为光学各向同性并且未取向。图24B示意地示出了：在电极之间施加作为上限电压Vmax的饱和电压V7情况中，第二区域64B的光学操作。
例如，如图23A和24A中所示，当在电极之间未施加电压时，微粒69A或者69B中的液晶的方向是竖直方向，因此在竖直方向上取向。也就是说，微粒69A或者69B是光学各向异性的。这时，微粒69A或者69B中的液晶的光轴的方向是竖直方向，与体68A或者68B的光轴方向在相同的方向上。也就是说，微粒69A或者69B中的液晶的光轴方向对应(平行)于体68A或者68B的光轴方向。微粒69A或者69B中的液晶的光轴或者体68A或者68B的光轴的方向不需要一定是在竖直方向，例如由于制造误差等也可以是与竖直方向相交的方向。对照而言，例如当在电极之间施加饱和电压V7时，如图23B和24B中所示，微粒69A或者69B中的液晶的方向是随机方向，与电场E3的方向无关，因此未取向。也就是说，微粒69A或者69B为光学各向同性。
在微粒为光学各向同性时，体68A或者68B的折射率不同于微粒69A或者69B的折射率。在微粒为光学各向异性时，体68A的寻常折射率和非寻常折射率等于或者约等于微粒69A或者69B的寻常折射率和非寻常波折射率。
在第一区域64A中，当在电极之间施加饱和电压V7时，在体68A与微粒69A之间的折射率差在任何方向上都较大。结果，如图23B中所示，第一区域64A具有高的光散射能力。对照而言，例如在第二区域64B中，如图24B中所示，微粒69B的粒子直径小于微粒69A的粒子直径，因此与微粒69A中的液晶相比微粒69B中的液晶难以移动。因此，微粒69B中的方向原来在随机方向的液晶的方向基本上不变，因此在体68B与微粒69B之间在任何方向上基本上不存在折射率差。结果如图24B中所示，第二区域64B变成透明或者基本上透明。
当在电极之间未施加电压时，在第一区域64A和第二区域64B中的每个区域中，在体68A或者68B与微粒69A或者69B之间在任何方向上基本上不存在折射率差。因此如图23A和24A中所示，在两个区域中获得高透明度。
情况2
在这一情况中，与在情况1中一样，微粒子69B的粒子直径小于微粒69A的粒子直径。结果，例如如图25中所示，第二区域64B的驱动开始电压V6高于第一区域64A的驱动开始电压V5，而第二区域64B的饱和电压V8高于第一区域64A的饱和电压V7。图25示意地示出了在第一区域64A和第二区域64B中的每个区域中施加电压与透射率之间的关系。
另外，在情况2中，与在情况1中一样，重量比W4小于重量比W3，但是重量比W4比在情况1中的重量比W4更小。因而，例如如图25中所示，驱动开始电压V6大于驱动开始电压V5，当在电极之间施加饱和电压V8时，与在情况1中施加饱和电压V8时的第二区域64B的透射率相比，第二区域64B的透射率较高。
在情况2中，被限定为从下限电压Vmin至上限电压Vmax的范围的驱动范围例如设置成0(零)到V7，由此在第一区域64A在透明状态与可散射状态之间改变时可以保持第二区域64B透明或者基本上透明。驱动范围可以是除了上述范围之外的其它范围，例如可以是0(零)至V6、V5至V7或者V5至V6。下文描述在情况2中每个区域的光学特征。
图26A和27A示意地示出了：在电极之间未施加电压的情况中，第二区域64B的光学操作。在这一情况中，体68B是光学各向异性的，因此在竖直方向上取向。图26B和27B示意地示出了：在电极之间施加作为上限电压Vmax的饱和电压V7的情况中，第二区域64B的光学操作。
在情况2中，例如如图26A和26B中所示，与在情况1中的占有率相比，体68B在第二区域64B中的占有率较大，或者例如如图27A和27B中所示，与在情况1中的粒子直径相比微粒69B的粒子直径极小。
在情况2中，第一区域64A的内部配置与在情况1中的内部配置相同。因此当在电极之间未施加电压时，第一区域64A的光学操作与图23A中示意性示出的光学操作相同。另外当在电极之间施加作为上限电压Vmax的饱和电压V7时，第一区域64A的光学操作与图23B中示意性示出的光学操作相同。
例如，如图23A和26A或图27A中所示，当在电极之间未施加电压时，微粒69A或者69B中的液晶的方向是竖直方向，并且因此在竖直方向上取向。也就是说，微粒69A或者69B为光学各向异性。这时，微粒69A或者69B中的液晶的光轴的方向是竖直方向，与体68A或者68B的光轴方向是相同的方向。也就是说，微粒69A或者69B中的液晶的光轴方向对应(平行)于体68A或者68B的光轴方向。微粒69A或者69B中的液晶的光轴或者体68A或者68B的光轴的方向不需要一定是在竖直方向，例如由于制造误差等也可以是与竖直方向相交的方向。对照而言，例如当在电极之间施加饱和电压V7时，如图23B和26B或者27B中所示，微粒69A或者69B中的液晶的方向是随机方向，与电场E3的方向无关，因此未取向。也就是说，微粒69A或者69B为光学各向同性。
在微粒为光学各向同性时，体68A或者68B的折射率不同于微粒69A或者69B的折射率。在微粒为光学各向异性时，体68A的折射率等于或者约等于微粒69A或者69B的非寻常折射率。
在第一区域64A中，当在电极之间施加饱和电压V7时，在体68A与微粒69A之间的折射率差在任何方向上都较大。结果，第一区域64A具有如图23B中所示出的高的光散射能力。对照而言，例如在第二区域64B中，如图26B或者27B中所示，微粒69B的粒子直径小于微粒69A的粒子直径。另外，与在情况1中的占有率相比体68B在第二区域64B中的占有率较大，或者与在情况1中的粒子直径相比微粒69B的粒子直径极小。因此，与在情况1中的散射相比第二区域64B中的散射减少或者完全没有，因而与在情况1中的透射率相比第二区域64B的透射率较高。结果，例如如图26B或者27B中所示，第二区域64B变成透明或者基本上透明。
当在电极之间未施加电压时，在第一区域64A和第二区域64B中的每个区域中，在体68A或者68B与微粒69A或者69B之间在任何方向上基本上不存在折射率差。因此如图26A和27A中所示，在两个区域中获得高透明度。
情况3
在这一情况中，不同于情况1或者2，微粒69B的粒子直径大于微粒69A的粒子直径，因而微粒69B中的液晶与微粒69A中的液晶相比易于移动。结果例如如图28中所示，第二区域64B的驱动开始电压V6小于第一区域64A的驱动开始电压V5。图28示意地示出了在第一区域64A和第二区域64B中的每个区域中的施加电压与透射率之间的关系。
在情况3中，在情况2中一样，重量比W4与小于重量比W3，而重量比W4比在情况1中的重量比W4更小。结果例如如图28中所示，驱动开始电压V6小于驱动开始电压V5，当在电极之间施加饱和电压V8时，与在情况1中的透射率相比第二区域64B的透射率较高。也就是说，在情况3中，第二区域64B在施加饱和电压V7期间基本上透明。
在情况3中，被限定为从下限电压Vmin至上限电压Vmax的范围的驱动范围例如设置成0(零)至V7，由此在第一区域64A在透明状态与可散射状态之间改变时可以保持第二区域64B透明或者基本上透明。驱动范围可以是除了上述范围之外的其它范围，例如可以是0(零)至V6、V5至V7或者V5至V6。下文描述在情况3中每个区域的光学特征。
图29A和30A示意地示出了：在电极之间未施加电压的情况中，第二区域64B的光学操作。在这一情况中，体68B为光学各向异性，因此在竖直方向上取向。图29B和30B示意地示出了：在电极之间施加作为上限电压Vmax的饱和电压V7的情况中，第二区域64B的光学操作。
在情况3中，例如如图29A和29B中所示，与在情况1中的占有率相比，体68B在第二区域64B中的占有率较大，或者例如如图30A和30B中所示，与在情况1中的粒子直径相比微粒69B的粒子直径极大。
在情况3中，第一区域64A的内部配置与在情况1中的内部配置相同。因此当在电极之间未施加电压时，第一区域64A的光学操作与图23A中示意性示出的光学操作相同。另外当在电极之间施加作为上限电压Vmax的饱和电压V7时，第一区域64A的光学操作与图23B中示意性示出的光学操作相同。
例如，如图23A和29A或者图30A中所示，当在电极之间未施加电压时，微粒69A或者69B中的液晶的方向是竖直方向上，因此在该方向上取向。也就是说，微粒69A或者69B为光学各向异性。这时，微粒69A或者69B中的液晶的光轴的方向是竖直方向，与体68A或者68B的光轴方向是相同的方向。也就是说，微粒69A或者69B中的液晶的光轴方向对应(平行)于体68A或者68B的光轴方向。微粒69A或者69B中的液晶的光轴或者体68A或者68B的光轴的方向不需要一定是在竖直方向，例如由于制造误差等也可以是与竖直方向相交的方向。对照而言，例如当在电极之间施加饱和电压V7时，如图23B和29B或者30B中所示，微粒69A或者69B中的液晶的方向是随机方向，与电场E3的方向无关，因此未取向。也就是说，微粒69A或者69B为光学各向同性。
在微粒为光学各向同性时，体68A或者68B的折射率不同于微粒69A或者69B的折射率。在微粒为光学各向异性时，体68A的寻常折射率和非寻常折射率等于或者约等于微粒69A或者69B的寻常折射率和非寻常折射率。
在第一区域64A中，当在电极之间施加驱动开始电压V7时，在体68A与微粒69A之间的折射率差在任何方向上都较大。结果，如图23B中所示，第一区域64A具有高的光散射能力。对照而言，在第二区域64B中，例如如图29B中所示，与在情况1中的占有率相比体68B在第二区域64B中的占有率较大，或者例如如图30B中所示，与在情况1中的粒子直径相比微粒69B的粒子直径极大。因此，第二区域64B中的散射与在情况1中的散射相比减少，因而第二区域64B的透射率与在情况1中的透射率相比增加。结果，例如如图29B或30B中所示，尽管在区域64B中出现轻微散射，但是第二区域64B仍然变成基本上透明。
当在电极之间未施加电压时，在第一区域64A和第二区域64B中的每个区域中，在任何方向上基本上不存在体68A或者68B与微粒69A或者69B之间的折射率差。因此如图29A或者30A中所示，在两个区域中都获得高透明度。
在情况1、2和3中的任何情况中，例如，从光源20发射并且经过光导板10传播的光L(在倾斜方向上的光)受到光导板10、光调制器30和反射板40的相继操作、然后向外输出。具体而言，光L透过通过在电极之间不施加电压而变成透明的区域(下文称为透明区域30A)、然后被透明区域30A与空气之间的界面反射(例如全反射)、然后再次透过透明区域30A而返回到光导板10中。返回到光导板10中的光被光导板10的顶部反射(例如全反射)从而通过光导板10传播。因此，透明区域30A的照度与其中未提供光调制器30的情况(图13B中的虚线)相比极低。光L在通过在电极之间施加饱和电压V7而具有光散射能力的区域(下文称为散射区域30B)内散射。部分散射光透过光导板10而输出到外部。另一部分散射光由反射板40反射、然后再次在散射区域30B中散射或者透过散射区域30B、最终向外输出。因而，散射区域30B的照度与其中未提供光调制器30的情况(图13B中的虚线)相比极高。另外，部分白显示照度还被增加了与透明区域30A的照度减少对应的水平(照度局部提升)。
体68A的寻常折射率可能由于制造误差等而有些不同于微粒69A的寻常折射率，例如，这样的差优选为0.1或者更少，更优选为0.05或者更少。类似地，体68A的非寻常波折射率可能由于制造误差等而有些不同于微粒69A的非寻常波折射率，例如，这样的差优选为0.1或者更少，更优选为0.05或者更少。
体68A的折射率差(Δn、寻常折射率减去非寻常折射率)或者微粒69A的折射率差(Δn、寻常折射率减去非寻常折射率)优选尽量大，优选为0.05或者更多、更优选为0.1或者更多、再优选为0.15或更多。这是因为当体68A和微粒69A中每个的折射率差大时，光调制层64具有高的光散射能力使得光导条件易于被破坏，因而易于从光导板10提取光。
下文描述制造本实施例的背光装置2的方法。由于本实施例的制造方法与第一实施例的制造方法直到在透明衬底37上设置掩模M的步骤之前都相同，所以描述后续步骤。
掩模M设置于透明衬底37上，然后经由掩模M向包括液晶材料和可聚合材料的举例混合物43照射光(例如紫外线)，与在第一实施例的情况中相比该光较弱地照射。因此，可聚合材料在被光弱照射的区域(具体地是混合物43中与形成于掩模M中的开口(未示出)对应的区域)中聚合成聚合物，另外，液晶材料和可聚合材料之间发生相分离。结果第一区域64A(未示出)形成于被光弱照射的区域中。第一区域64A在混合物43中的占有率随着距要设置光源20的区域的距离增加而增加。
接着，向要形成第二区域64B的区域强照射光。例如，将图案与掩模M的图案相反的部件设置于透明衬底37上，然后以该部件为掩模向相关区域照射强光。因此，将可聚合材料聚合成聚合物，另外，液晶材料和可聚合材料之间在要形成第二区域65B的区域中发生相分离。结果第二区域64B(未示出)形成于混合物43中除了第一区域64A之外的区域中。
这样，在本实施例中，根据照射光的强度和掩模图案来形成第一区域64A和第二区域64B。另外，掩模M的开口面积比根据距要设置光源20的区域的距离而变化。因此，第一区域64A在混合物43中的占有率可以根据距要设置光源20的区域的距离而变化。这样，在该实施例中，可以使用掩模M通过光照射方法，按照取决于距要设置光源20的区域的距离的占有率将第一区域64A和第二区域64B中的每个区域形成于混合物43中。这样就制造了光调制器60。
在该制造方法中，其开口面积比随着距要设置光源20的区域的距离增加而增加的掩模被用作掩模M。然而，可以使用另一掩模来代替根据第一实施例的具有彼此不连续的透射部分和遮蔽部分的掩模。在制造步骤中，单元温度优选地在紫外线照射期间不变。此外，单元温度优选地在照射期间保持为高。在这样的情况中，可以增加第二区域64B的透明度。另外，优选地使用红外线消减过滤器，或者优选地将UV-LED用于光源。另外由于紫外线影响复合材料的结构，所以优选地基于要使用的液晶材料或者单体材料或者材料的组成来适当地调节紫外线的照度。
当希望微粒69A中的液晶的液滴直径不同于微粒69B中的液晶的液滴直径时，优选地使用与在第一实施例中举例的相同工艺。
然后，光调制器60接合到光导板10，然后引线(未示出)分别连接到下电极32和上电极36。这样就制造了本实施例的背光装置2。
上面已经对形成光调制器60并且最终将光调制器60接合到光导板10的这种工艺过程进行了描述。然而，其上形成有取向膜35的透明衬底37可以预先接合到要形成背光装置2的光导板10的表面上。而且，可以通过馈片式方法和卷轴式方法中的任意一种来形成背光装置2。
接着描述本实施例的背光装置2的操作和效果。
在本实施例的背光装置2中，来自光源20的光入射到光导板10，被光导板10的顶部或者被光调制层64的通过控制电场而变成透明的区域(透明区域30A)的底部全反射或者以高反射率反射，从而经过光导板10和光调制器60传播。这减少背光装置2的发光区中与透明区域30A对应的区域的照度。对照而言，经过光导板10和光调制器60传播的光被光调制层64的通过控制电场而具有光散射能力的区域(散射区域30B)散射。透过散射区域30B的底部的部分散射光被反射板40反射，从而返回到光导板10，然后从背光装置2的顶部输出。朝向散射区域30B顶部的另一部分散射光透过光导板10，然后从背光装置2的顶部输出。
这样，在该实施例中，光难以从透明区域30A的顶部输出而主要地从散射区域30B的顶部输出。这增加了背光装置2的发光区中与具有光散射能力的区域(散射区域30B)对应的区域(此后简称为发光区域中的散射区域)的照度。结果增加了前部方向的调制比。
在第一实施例中，光学各向同性材料用于体38A或者38B，光学各向异性材料用于微粒39A或者39B。对照而言，在本实施例中，光学各向异性材料用于体68A或者68B和微粒69A或者69B中的每个。这不仅可以在斜向和横向上而且还可以在竖直方向上减少体68A或者68B与微粒69A或者69B之间的折射率差，从而导致高透明度。因此，由于可以在透明区域30A中减少或者基本上消除光泄漏，所以可以使透明区域30A变暗与光泄漏数量的减少对应的水平，而可以使散射区域30B变亮该水平。因而，在该实施例中，可以在透明区域30A中增加显示照度，同时减少或者基本上消除光泄漏。结果可以增加前部方向的调制比，进而可以在不增加背光装置2的输入功率的情况下实现照度局部提升。
在本实施例中，第一区域64A在光调制层64中的占有率随着距光源20的距离增加而增加。因此，不仅可以在使背光装置2的整个发光区变暗的情况中还可以在使背光装置2的整个发光区变亮的情况中，使照度在面内均匀。结果，例如，当在接近光源20的区域α1中和在远离光源20的区域α2中进行白显示时，如图17D中所示，可以在两个区域之间使白照度相等。另外，例如，当在与区域α1相比更接近光源20的区域β1中、在区域α1与区域α2之间的区域β2中和在与区域α2相比更远离光源20的区域β3中进行黑显示时，如图17D中所示，可以在区域之间使黑照度相等。
应用例子
接着描述实施例的背光装置1或者2的应用例子。
图31示出了根据应用例子的显示设备3的示意配置例子。显示设备3包括液晶显示板80(显示板)和设置于液晶显示板80的背部中的背光装置1或者2。
液晶显示板80显示画面。例如，液晶显示板80是其中根据画面信号来驱动每个像素的透射型显示板，并具有由一对透明衬底夹着液晶层的结构。具体而言，液晶显示板80从背光装置1这一侧起依次具有：起偏器、透明衬底、像素电极、取向膜、液晶层、取向膜、公共电极、滤色器、透明衬底和起偏器。
每个透明衬底包括对可见光透明的衬底，例如玻璃片。尽管未示出，但是包括电连接到像素电极和布线的TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)的有源驱动电路形成于在背光装置1这一侧的透明衬底上。像素电极和公共电极例如包括ITO。像素电极按网格排列或者三角排列于透明衬底上，用作用于每个像素的电极。另一方面，公共电极形成于整个滤色器之上，用作与每个像素电极相对的公共电极。取向膜例如包括高聚物材料(如聚酰亚胺等)，用以对液晶进行取向处理。例如，液晶层包括VA(Vertical Alignment，竖直取向)模式、TN(Twisted Nematic，扭曲向列)模式或者STN(Super Twisted Nematic，超扭曲向列)模式的液晶，用以针对每个像素根据从驱动电路(未示出)施加的电压来改变从背光装置1发射的光的偏振轴方向。液晶的排列多级地改变，由此多级地调节每个像素的透射轴方向。滤色器包括与像素电极的排列对应布置的滤色器，例如，滤色器将透过液晶的光分成三原色(红(R)、绿(G)和蓝(B))或者分成R、G、B和白(W)四个颜色。滤色器排列(像素排列)通常包括条形排列、对角线排列、三角排列和矩形排列。
每个起偏器是光阀，仅透射特定振动方向的光(偏振光)。尽管起偏器可以是吸收在除了透射轴方向之外的其它振动方向的光(偏振光)的吸收起偏器，但是从提高照度的角度考虑，起偏器优选为将光反射到背光装置1这一侧的反射起偏器。起偏器被设置成：它们的偏振轴彼此相差90度，因此从背光装置1发射的光透过液晶层或者被液晶层阻挡。
当背光装置1设置在液晶显示板80的背部中时，驱动电路50，例如，控制向一对电极施加的电压的电平，使得微粒39A或者39B的光轴垂直或者近似地垂直于一个光调制器单元30A的参考表面，微粒39A的光轴与其它光调制器单元30B的参考表面浅相交。当背光装置2设置在液晶显示板80的背部中时，驱动电路50，例如，控制向一对电极施加的电压的电平，使得微粒39B的光轴AX2平行于多个光调制器单元30A中与黑显示像素的位置对应的单元中的体38A的光轴AX1，而微粒39B的光轴AX2相交于与光调制器单元30A中白显示像素的位置对应的单元中的体38A的光轴AX1。
在该应用例子中，当使用该实施例的背光装置1或者2作为用于照亮液晶显示板80的光源时，可以在使面内照度均匀的同时增加调制比。此外，可以在不增加向背光装置1或者2的输入功率的情况下实现照度局部提升。
在该应用例子中，背光装置1或者2根据显示图像来调制部分入射到液晶显示板80的光强度。然而，当在光调制器30或者60中包括的电极(下电极32或者上电极36)的图案边缘部分出现骤然亮度改变时，在显示图像上也会令人不便地看见这样的边界部分。因此，需要背光装置具有亮度在电极边界区域中单调地改变至极限的特性，这样的特性称为渐变特性(gradation characteristic)。尽管使用具有高漫射性的漫射板对增加渐变特性是有效的，但是当漫射性高时，也会减少总体光透射率，因此亮度往往减少。因此当漫射板用于该应用例子中的光学片70时，漫射板的总体光透射率优选为50％至85％，更优选为60％至80％。另外，渐变特性随着在背光装置1或者2内的光导板10与漫射板之间的空间距离增加而提高。此外，可以增加在光调制器30或者60中包括的电极(下电极32或者上电极36)的图案数目以调节每个电极的电压，使得亮度或者暗度单调地改变至极限。
本申请包括于2008年12月26日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-334658号中公开的主题内容，该申请的全部内容通过引用结合于此。
本领域技术人员应理解，在本发明的所附权利要求或者其等同方案的范围内，可以根据设计要求和其它因素进行各种修改、组合、子修改和变更。

Claims (18)

1.一种照明设备，包括：
光导板；
光源，设置于所述光导板的侧面上；以及
光调制器，设置于所述光导板的表面上或者内部中并且粘附到所述光导板，
其中所述光调制器具有以彼此相对方式分开设置的一对透明衬底、在所述一对透明衬底的相应表面上提供的一对电极以及在所述一对透明衬底之间的间隙中提供的光调制层，
所述光调制层包括：根据电场的强度在透明状态与可散射状态之间改变的第一区域，以及第二区域，在所述第一区域在所述透明状态与所述可散射状态之间改变时施加的电场的强度下，所述第二区域比在可散射状态的所述第一区域更透明，以及
所述第一区域在所述光调制层中的占有率随着距所述光源的距离增加而增加。
2.根据权利要求1所述的照明设备，
其中所述第一区域在所述光调制层中的占有率在面内方向上变化或者在厚度方向上和所述面内方向上变化。
3.根据权利要求1所述的照明设备，
其中所述第二区域具有柱状形状，以及
所述第一区域被形成为填充所述第二区域的外围。
4.根据权利要求3所述的照明设备，
其中所述第二区域的直径为常数，与距所述光源的距离无关，以及
所述第二区域的密度随着距所述光源的距离增加而减少。
5.根据权利要求3所述的照明设备，
其中所述第二区域的直径随着距所述光源的距离增加而减少。
6.根据权利要求3所述的照明设备，
其中所述第一区域在所述一对电极之间被施加电压时散射来自所述光源的光，在所述一对电极之间未被施加电压时透射来自所述光源的光。
7.根据权利要求3所述的照明设备，
其中所述第一区域在所述一对电极之间被施加电压时透射来自所述光源的光，在所述一对电极之间未被施加电压时散射来自所述光源的光。
8.根据权利要求3所述的照明设备，
其中所述第一区域包括对电场的响应速度互不相同的第三区域和第四区域。
9.根据权利要求8所述的照明设备，
所述第三区域为光学各向异性的或者所述第三区域和所述第四区域为光学各向异性的。
10.根据权利要求8所述的照明设备，
其中所述第三区域和所述第四区域都是光学各向异性的，以及
所述第三区域和所述第四区域被构造成：当未在所述一对电极之间施加电压时所述第三区域的光轴平行于所述第四区域的光轴，当在所述一对电极之间施加电压时所述第三区域的光轴与所述第四区域的光轴相交。
11.根据权利要求8所述的照明设备，
其中所述第三区域和所述第四区域都是光学各向异性的，
所述第三区域被构造成：当未在所述一对电极之间施加电压时所述第三区域的光轴垂直于每个所述透明衬底的表面，当在所述一对电极之间施加电压时所述第三区域的光轴以不同于90度的角度与每个所述透明衬底的表面相交或者平行于每个所述透明衬底的表面，以及
所述第四区域被构造成：所述第四区域的光轴垂直于每个所述透明衬底的表面，而与在所述一对电极之间是否施加电压无关。
12.根据权利要求8所述的照明设备，
其中所述第三区域主要包括液晶材料，以及
所述第四区域主要包括高聚物材料。
13.根据权利要求8所述的照明设备，
其中所述第二区域包括对电场的响应速度互不相同的第五区域和第六区域。
14.根据权利要求13所述的照明设备，
所述第五区域为光学各向异性的或者所述第五区域与所述第六区域为光学各向异性的。
15.根据权利要求13所述的照明设备，
其中所述第五区域主要包括液晶材料，以及
所述第六区域主要包括高聚物材料。
16.一种显示设备，包括：
显示板，具有布置成矩阵图案的多个像素，所述像素根据图像信号来驱动；以及
照明设备，照亮所述显示板；
其中所述照明设备从所述显示板的一侧依次具有：光导板、设置于所述光导板的侧面上的光源以及光调制器，所述光调制器设置于所述光导板的表面上或者内部中并且粘附到所述光导板，
所述光调制器具有以彼此相对方式分开设置的一对透明衬底、在所述一对透明衬底的相应表面上提供的一对电极以及在所述一对透明衬底之间的间隙中提供的光调制层，
所述光调制层包括：根据电场的强度在透明状态与可散射状态之间改变的第一区域，以及第二区域，在所述第一区域在所述透明状态与所述可散射状态之间改变时施加的电场的强度下，所述第二区域比在可散射状态的所述第一区域更透明，以及
所述第一区域在所述光调制层中的占有率随着距所述光源的距离增加而增加。
17.一种制造光调制器的方法，包括以下步骤：
设置两个透明衬底，每个透明衬底具有在其表面上依次形成的电极和取向膜，使得相应取向膜彼此相对；将所述透明衬底彼此连接，其间有液晶材料和可聚合材料的混合物；然后在连接起来的所述透明衬底上设置掩模，所述掩模具有根据距要设置光源的区域的距离而变化的开口面积比；以及
经由所述掩模向所述可聚合材料照射光以聚合所述可聚合材料，由此形成：根据电场的强度在透明状态与可散射状态之间改变的第一区域，以及第二区域，在所述第一区域在所述透明状态与所述可散射状态之间改变时施加的电场的强度下，所述第二区域比在可散射状态的所述第一区域更透明。
18.根据权利要求17的制造光调制器的方法，其中用所述液晶材料与所述可聚合材料之间的重量比互不相同的多种混合物来形成所述第一区域和所述第二区域的图案。
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