CN102072437B - 照明装置和显示单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供了能够在降低大视角范围内的光泄漏的同时改善显示亮度的照明装置和显示单元。在粘合至导光板的光调制装置中，设置了包含块体和微粒的光调制层，块体和微粒都具有光学各向异性，并且具有彼此不同的对电场的各响应速度。因此，通过控制电场，块体和微粒的光轴取向能够彼此对应或能够彼此不同。

Description

照明装置和显示单元

相关申请的交叉参考

本申请包括涉及于2009年11月6日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2009-255260和于2010年4月6日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2010-088174中公开的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种包括表现出散射特性或对光透明的光调制装置的照明装置以及一种显示单元。

背景技术

近年来，图像质量高并且节能的液晶显示器已得到了突飞猛进的发展。已提出了一种通过局部调制背光的光强实现提高暗场对比(dark place contrast)的方法。在此方法中，根据显示图像，通过局部驱动用作背光的光源的发光二极管(LED)来主要调制背光。此外，在大屏幕的液晶显示器中，如在小屏幕液晶显示器中一样，日益需要更薄的显示器。因此，取代在液晶面板下直接设置冷阴极荧光灯(CCFL)或LED的系统，在导光板(light guide plate)的端部设置光源的边缘发光系统(edge light system)已经引起了人们的关注。然而在边缘发光系统中，难以执行用于局部调制光源的光强的局部驱动。

发明内容

作为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6-347790号提出了一种使用在透光和散射之间切换的聚合物分散液晶(PDLC)的显示单元。这种技术旨在防止反射等，并且是一种通过向PDLC局部施加电压而在透光和散射之间切换的技术。然而，在这种系统中，在PDLC在正面方向(PDLC的法线方向)上处于透明状态的情况下，在导光板中对角传播的部分光由于液晶材料和聚合物材料之间的折射率差而被散射。因此，在大视角区域中光被泄露，从而视角特性劣化。因此，为了提高视角特性，例如，可以将在对角方向上泄露的光吸收到偏振板中(参见日本专利第3479493号)。

然而，在前述方法中，由于在对角方向上泄露的光被吸收到偏振板中，因此，存在显示变暗的缺点。

考虑到前述缺点，在本发明中，期望提供一种在降低大视角范围内的光泄露的同时能够提高显示亮度的照明装置以及一种显示单元。

根据本发明的实施方式，提供了第一照明装置，包括：导光板；光源，设置在导光板的侧面上；以及光调制装置，设置在导光板的表面或内部并且粘合至导光板，其中光调制装置具有：彼此分开并且彼此相对设置的一对透明基板，设置在一对透明基板的每个表面上的一对电极，以及设置在一对透明基板的间隙中的光调制层，光调制层具有第一区域和第二区域，第一区域和第二区域具有光学各向异性并且具有彼此不同的对电场的各响应速度。第一区域具有这样的结构，其中，当在一对电极之间未施加电压时，第一区域的光轴平行于导光板的侧面的光源的光进入其中的光入射面，并且以第一角度与透明基板的表面交叉。此外，第一区域具有这样的结构，其中，当在一对电极之间施加了电压时，第一区域的光轴平行于光入射面并且以大于第一角度的第二角度与透明基板的表面交叉。同时，第二区域具有这样的结构，其中，第二区域的光轴平行于光入射面并且以第一角度与透明基板的表面交叉而与一对电极之间施加的电压的存在无关。

根据本发明的实施方式，提供了第一显示单元，包括：显示面板，具有以矩阵状态设置的多个像素，其中，多个像素基于图像信号被驱动；以及照明装置，对显示面板进行照明。安装在显示设备上的照明装置具有与第一照明装置的组件相同的组件。

在本发明的实施方式的第一照明装置和第一显示单元中，包括第一区域和第二区域的光调制层设置在粘合至导光板的光调制装置中。第一区域和第二区域具有光学各向异性以及对电场的前述配向特性。因此，通过控制电场，第一区域的光轴能够对应于第二区域的光轴，或者能够与第二区域的光轴不同。因此，例如，在两个寻常光折射率都彼此接近，两个非寻常光折射率都彼此接近，并且通过控制电场第一区域的光轴取向对应于第二区域的光轴取向的情况下，折射率差在包括正面方向和对角方向的所有方向上都降低，从而能获得高的透光性。此外，例如，在通过控制电场第一区域的光轴与第二区域的光轴交叉(或垂直)的情况下，折射率差在包括正面方向和对角方向的所有方向上增加，从而能获得高散射特性。

根据本发明的实施方式，提供了第二照明装置，包括：导光板；光源，设置在导光板的侧面上；以及光调制装置，设置在导光板的表面或内部并且粘合至导光板。光调制装置具有：彼此分开并且彼此相对设置的一对透明基板，设置在一对透明基板的每个表面上的一对电极，以及设置在一对透明基板的间隙中的光调制层。光调制层具有第三区域和第四区域，第三区域和第四区域具有光学各向异性并且具有彼此不同的对电场的各响应速度同。第三区域具有这样的结构，其中，当在一对电极之间未施加电压时，第三区域的光轴平行于导光板的侧面的光源的光进入其中的光入射面，并且以第三角度与透明基板的表面交叉。此外，第三区域具有这样的结构，其中，当在一对电极之间施加了电压时，第三区域的光轴平行于光入射面并且以小于第三角度的第四角度与透明基板的表面交叉或者是平行于透明基板的表面。同时，第四区域具有这样的结构，其中，第四区域的光轴平行于光入射面并且以第三角度与透明基板的表面交叉而与一对电极之间施加的电压的存在无关。

根据本发明的实施方式，提供了具有以矩阵状态设置的多个像素(其中多个像素基于图像信号进行驱动)的第二显示面板和对显示面板进行照明的照明装置。安装在显示单元上的照明装置具有与第二照明装置的组件相同的组件。

在本发明的实施方式的第二照明装置和第二显示单元中，包括第三区域和第四区域的光调制层设置在粘合至导光板的光调制装置中。第三区域和第四区域具有光学各向异性和对电场的前述配向特性。因此，通过控制电场，第三区域的光轴能够对应于第四区域的光轴，或者能够与第四区域的光轴不同。因此，例如，在两个寻常光折射率都彼此接近，两个非寻常光折射率都彼此接近，并且通过控制电场方向第三区域的光轴取向对应于第四区域的光轴取向的情况下，折射率差在包括正面方向和对角方向的所有方向上降低，从而能获得高的透光性。此外，例如，在通过控制电场第三区域的光轴与第四区域的光轴交叉(或垂直)的情况下，折射率差在包括正面方向和对角方向的所有方向上增加，从而能获得高散射特性。

在根据本发明的实施方式的第一照明装置和第一显示单元中，通过控制电场，第一区域的光轴取向对应于第二区域的光轴取向，或变得与第二区域的光轴取向不同。因此，能够在所有方向上获得高透光性，并能够获得高散射特性，因此，在大视角范围中的泄露的光能够被降低或能够在暗状态下几乎被消除。此外，由于高的散射特性，能够照亮局部亮状态部分(partially light state section)。而且，通过泄漏的光量的降低部分，能够进一步照亮局部亮状态部分。因此，在本发明的实施方式中，在大视角范围中泄漏的光降低或几乎消除的同时，能够改善显示亮度。

在根据本发明的实施方式的第二照明装置和第二显示单元中，通过控制电场，第三区域的光轴取向对应于第四区域的光轴取向，或变得与第四区域的光轴取向不同。因此，能够在所有方向上获得高透光性，并能够获得高散射特性，因此，在大视角范围中的泄露的光能够被降低或能够在暗状态下几乎被消除。此外，由于高散射特性，能够照亮局部亮状态部分。而且，通过泄漏的光量的降低部分，能够进一步照亮局部亮状态部分。因此，在本发明的实施方式中，在大视角范围中泄漏的光降低或几乎消除的同时，能够改善显示亮度。

根据下面的描述，本发明的其他和进一步的目的、特征和优点将更充分地显现。

附图说明

图1A和图1B是示出根据本发明的第一实施方式的背光的结构实例的横截面图。

图2是示出图1B的电极的结构的实例的横截面图。

图3是示出图1A的背光的结构的另一实例的横截面图。

图4A～图4C是用于说明图1A和图1B的光调制装置的操作的示意图。

图5A～图5C是用于说明图1A和图1B的光调制装置的操作的示意图。

图6是用于说明图1A的背光的操作的示意图。

图7A～图7C是用于说明制造图1A的背光的步骤的横截面图。

图8A～图8C是用于说明图7A～图7C之后的制造步骤的横截面图。

图9A～图9C是用于说明图8A～图8C之后的制造步骤的横截面图。

图10A～图10C是用于说明根据本发明第二实施方式的安装在背光上的光调制装置的操作的示意图。

图11A～图11C是用于说明图10A～图10C的光调制装置的操作的示意图。

图12是示出图1A的背光的结构的另一实例的横截面图。

图13是示出图1A的背光的结构的又一实例的横截面图。

图14是示出图1A的背光的结构的又一实例的横截面图。

图15A和图15B是用于说明图1A和图1B的光调制装置的操作的示意图。

图16A和图16B是用于说明图1A和图1B的光调制装置的操作的示意图。

图17A和图17B是用于说明图1A和图1B的光调制装置和比较实例的效果的示图。

图18A和18B是示出用于测量光调制装置的光学特性的装置实例的示图。

图19A～图19C是示出由图18A和18B的装置测量的结果的曲线图。

图20A～图20C是示出由图18A和18B的装置测量的结果的曲线图。

图21A～图21C是用于说明各向异性散射的概图。

图22A～图22C是用于说明各向同性散射的概图。

图23是示出根据应用实例的显示单元的实例的横截面图。

图24是示出当向实例1的单元施加电压时块体(bulk)的偏振显微镜图像的实例的示图。

图25是示出当向比较实例1的单元施加电压时块体的偏振显微镜图像的实例的示图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本发明的实施方式。将以下列顺序给出描述。

1.第一实施方式(背光和光调制装置(水平配向PDLC))

2.第二实施方式(背光和光调制装置(垂直配向PDLC))

3.变形实例(光调制装置的位置和光学片的加入)

4.各向异性漫射

5.应用实例(显示单元)

6.实例

第一实施方式

图1A示出了根据本发明的第一实施方式的背光1(照明装置)的横截面结构的实例。图1B示出了图1A的背光1的横截面结构的实例。图1A和图1B是示意性的示图，其尺寸和形状与实际尺寸和实际形状不同。例如，背光1从后面照射液晶显示面板等。背光1包括导光板10、设置在导光板10的侧面上的光源20、设置在导光板10后面的光调制装置30和反射板40以及驱动光调制装置30的驱动电路50。

导光板10用来将来自设置在导光板10的侧面上的光源20的光引导至导光板10的顶面(upper face)。导光板10具有对应于设置在导光板10的顶面上的显示面板(未示出)的形状，例如，由顶面、底面(lower face)以及侧面围绕的立方体(rectangular solid)。在导光板10的侧面中，来自于光源20的光进入其中的侧面将在下文中称为光入射面10A。例如，导光板10在顶面和底面中的至少一个上具有给定的图案化的形状，并且具有散射和均匀化从光入射面10A进入的光的功能。在通过调制施加于背光1的电压使亮度均匀化的情况下，可以将非图案化的平坦导光板用作导光板10。例如，导光板10用作支撑设置在显示面板和背光1之间的光学片(例如，漫射板、漫射片、透镜膜、偏振分裂片(polarization split sheet)等)的支撑介质。例如，导光板10主要包含诸如聚碳酸酯树脂(polycarbonate resin，PC)和丙烯醛基树脂(聚甲基丙烯酸甲酯树脂(polymethyl methacrylate，PMMA))的透光热塑性树脂。

光源20是线性光源，其由(例如)热阴极荧光灯(HCFL)、CCFL或以线性设置的多个LED组成。在光源20由多个LED组成的情况下，考虑到效率、实现薄型装置以及均匀性，优选地，所有LED为白色光LED。光源20可以包括(例如)红色LED、绿色LED以及蓝色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、三个侧面或所有侧面上。

反射板40用来将经由光调制装置30从导光板10泄露的光返回到导光板10侧，并且具有诸如反射、漫射以及散射的功能。因此，从光源20输出的光能够被有效利用，并且有助于改善正面亮度。反射板40由(例如)发泡PET(聚乙烯对苯二甲酸，polyethyleneterephthalate)、银蒸发膜、多层反射膜、白色PET等制成。

在该实施方式中，光调制装置30与导光板10后面的面(导光板10的底面)接触，二者之间没有空气层。例如，用粘合剂(未示出)将光调制装置30粘合在导光板10的后面。例如，如图1B中所示，在光调制装置30中，从反射板40侧起依次层叠透明基板31、下部电极32、配向膜33、光调制层34、配向膜35、上部电极36以及透明基板37。

透明基板31和37支撑光调制层34，并且通常由对可见光透明的基板(诸如，玻璃板和塑料膜)制成。下部电极32设置在透明基板31的与透明基板37相对的面上。例如，如图2中提取的光调制装置30的一部分所示，下部电极32具有在一个面内方向上延伸的条形形状。此外，上部电极36设置在透明基板37的与透明基板31相对的面上。例如，如图2中所示，上部电极36具有在一个方向(即，一个面内方向并与下部电极32的延伸方向交叉(垂直))上延伸的条形形状。

下部电极32和上部电极36的形状取决于驱动系统。例如，在下部电极32和上部电极36具有前述条形形状的情况下，例如，能够简单地矩阵驱动每个电极。在一个电极以立体形式形成而另一个电极以微小的矩形形状形成的情况下，例如，能够有源矩阵驱动每个电极。在一个电极以立体形式形成而另一个电极以设置有纤细的引线(fine leading line)的块状态形成的情况下，例如，可以采用其中可以独立驱动每个分割块的节段驱动系统(segment drivesystem)。

至少下部电极32和上部电极36中的上部电极36(背光1的顶面侧上的电极)由诸如氧化铟锡(ITO)的透明导电材料构成。下部电极32(背光1的底面侧上的电极)不必由透明材料制成，例如，可以由金属制成。在下部电极32由金属材料制成的情况下，下部电极32如反射板40一样，还用来反射从导光板10的后面进入光调制装置30的光。因此，在这种情况下，例如，如图3所示，可省略反射板40。

当从光调制装置30的法线方向来看下部电极32和上部电极36时，在光调制装置30中对应于下部电极32和上部电极36彼此相对的位置处的部分组成光调制单元30A。通过向下部电极32和上部电极36施加给定电压，可以单独驱动各个光调制单元30-1。各个光调制单元30-1根据施加于下部电极32和上部电极36的电压值的大小而对来自光源20的光表现出透光性和散射特性。在说明光调制层34时将详细描述透光性和散射特性。

例如，配向膜33和35用来对用在光调制层34的液晶和单体进行配向。配向膜类型的实例包括垂直配向膜和水平配向膜。在该实施方式中，将水平配向膜用于配向膜33和35。水平配向膜的实例包括对聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚乙烯醇等进行摩擦处理(rubbing treatment)而形成的配向膜和对其通过转印、蚀刻等给出凹槽形状的配向膜。此外，水平配向膜的实例包括通过斜向蒸发诸如氧化硅的无机材料而形成的配向膜、通过离子束照射形成的金刚石状碳配向膜(diamond-like carbon alignment film)以及其中形成了电极图案狭缝(electrode pattern slit)的配向膜。在将塑料膜用作透明基板31和37的情况下，在制造步骤上，优选地，在用配向膜33和35涂敷透明基板31和37之后烧制温度(firing temperature)尽可能低，因此，优选地，将能够在100℃或以下形成的聚酰胺酰亚胺用作配向膜33和35。

在垂直配向膜和水平配向膜中，包括对液晶分子进行配向的功能就足够了，而不必要包括(对通常液晶显示必要的)重复的电压应用的可靠性等，原因如下，即，通过在形成装置后施加电压的可靠性由聚合的单体和液晶确定。此外，例如，即使不使用配向膜，用于光调制层34的液晶和单体仍能够通过在下部电极32和上部电极36之间施加电场和磁场而被配向。即，处于电压应用状态的液晶和单体的配向状态能够在在下部电极32和上部电极36之间施加电场和磁场的同时通过照射紫外线而被固定。在将电压用于形成配向膜的情况下，各个不同电极形成为用于配向使用和用于驱动使用，或者能够将双频液晶等(其中，介电常数各向异性的符号根据频率而被反转)用作液晶材料。此外，在将磁场用于形成配向膜的情况下，将具有较大磁化率各向异性的材料(例如，优选地使用包括多个苯环的材料)优选地用作配向膜。

例如，如图1B所示，光调制层34是包括块体(bulk)34A(第二区域)和分散在块体34A中的多个微粒34B(第一区域)。块体34A和微粒34B具有光学各向异性。

图4A示意性地示出了当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时微粒34B中的配向状态的实例。在图4A中，省略了块体34A中的配向状态的描述。图4B示出了当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时示出块体34A和微粒34B的折射率各向异性的折射率椭球(index ellipsoid)的实例。折射率椭球体通过张量椭球示出从各个方向进入的线偏振光的折射率。通过从光入射方向观察椭球的截面，可以用几何学获知折射率。图4C示意性地示出了当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时，向正面方向前进的光L1和向对角方向前进的光L2传输穿过光调制层34的状态的实例。

图5A示意性地示出了当下部电极32和上部电极36之间施加了电压时微粒34B中的配向状态的实例。在图5A中，省略了块体34A中的配向状态的描述。图5B示出了当下部电极32和上部电极36之间施加了电压时示出块体34A和微粒34B的折射率各向异性的折射率椭球的实例。图5C示意性地示出了当下部电极32和上部电极36之间施加了电压时，向正面方向前进的光L1和向对角方向前进的光L2在光调制层34中被散射的实例。

例如，如图4A和图4B中所示，块体34A和微粒34B具有这样的结构，即，当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时，块体34A的光轴AX1的取向对应于(平行于)微粒34B的光轴AX2的取向。光轴AX1和AX2表示其中折射率变成与偏振方向无关的一个值的平行于光线的传播方向的线。此外，光轴AX1和AX2的取向不必一定要彼此对应，光轴AX1和AX2的取向可以由于(例如)制造误差等而有一定偏移。

此外，微粒34B具有这样的结构，即，当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时，光轴AX2平行于导光板10的光入射面10A。此外，例如，微粒34B具有这样的结构，即，当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时，光轴AX2与透明基板31和37的表面以微小的角度θ1(第一角度)交叉(见图4B)。对于角度θ1，在说明微粒34B的材料时将给出详细描述。

同时，块体34A具有这样的结构，即，块体34A的光轴AX1是一个常量，与下部电极32和上部电极36之间存在的电压施加无关。具体地，例如，如图4A和图4B以及图5A和图5B所示，块体34A具有这样的结构，即，块体34A的光轴平行于导光板10的光入射面10A并且以给定的角度θ1(第一角度)与透明基板31和37的表面交叉。即，当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时，块体34A的光轴AX1平行于微粒34B的光轴AX2。

光轴AX2可以不必平行于导光板10的光入射面10A，也可以不必以角度θ1与透明基板31和37的表面交叉。例如，由于制造误差等，光轴AX2可以以稍微不同于角度θ1的角度与透明基板31和37的表面交叉。此外，光轴AX1和AX2可以不必平行于导光板10的光入射面10A。例如，由于制造误差等，光轴AX1和AX2可以小角度与导光板10的光入射面10A交叉。

优选地，块体34a的寻常光折射率等于微粒34B的寻常光折射率，而块体34A的非寻常光折射率等于微粒34B的非寻常光折射率。在这种情况下，例如，当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时时，如图4A所示，在包括前向方向和对角方向上的所有方向上都很难存在折射率差异，从而能获得高透明度(hightransparency)。因此，例如，如图4C所示，向正面方向前进的光L1和向对角方向前进的光L2传输穿过光调制层34而没有在光调制层34中被散射。结果，例如，如图6所示，来自光源20的光L(来自对角方向的光)被透明区域30A的界面(透明基板31/导光板10和空气之间的界面)完全反射，透明区域30A的亮度(暗显示的亮度)变得低于在不设置光调制装置30的情况(图6中(B)中的虚线)下的亮度。

此外，例如，如图5A中所示，块体34A和微粒34B具有这样的结构，即，当在下部电极32和上部电极36之间施加了电压时，光轴AX1的方向与光轴AX2的方向不同(交叉)。此外，微粒34B具有这样的结构，即，当下部电极32和上部电极36之间施加了电压时，微粒34B的光轴AX2平行于导光板10的光入射面10A，并且以大于角度θ1的角度θ2(第二角度)(例如，90度)与透明基板31和37的表面交叉。对于角度θ2，将在说明微粒34B的材料时详细给出描述。

当下部电极32和上部电极36之间施加了电压时，在光调制层34中，在包括前向方向和对角方向上的所有方向上的折射率差异变大，从而能够获得高的散射特性。因此，例如，如图5C所示，向正面方向前进的光L1和向对角方向前进的光L2在光调制层34中被散射。结果，例如，如图6所示，来自光源20的光L(来自对角方向的光)传输穿过散射区域30B的界面(透明基板31/导光板10和空气之间的界面)，并且传输到反射板40侧的光被反射板40反射并被传输穿过光调制装置30。因此，散射区域30B的亮度变得显著高于在不设置光调制装置的情况(图6中(B)中的虚线)下的亮度，通过透明区域30A的亮度的减小的部分增加了一部分白色显示亮度(亮度增加)。

块体34a的寻常光折射率和微粒34B的寻常光折射率可以由于制造误差等而发生某些偏移，例如，优选地是0.1或以下，或者更优选地是0.05或以下。此外，块体34A的非寻常光折射率和微粒34B的非寻常光折射率可以由于制造误差等而发生某些偏移，例如，优选地是0.1或以下，或者更优选地是0.05或以下。

此外，块体34A的折射率差(Δn₀＝非寻常光折射率n₁-寻常光折射率n₀)和微粒34B的折射率差(Δn₁＝非寻常光折射率n₃-寻常光折射率n₂)优选地是尽可能的大，优选地是0.05或以上，更优选地是0.1或以上，更进一步优选地是0.15或以上。在块体34A和微粒34B的折射率差大的情况下，光调制层34的散射能力变高，导光条件很容易被破坏，并且容易提取来自导光板10的光。

此外，块体34A对电场的响应速度不同于微粒34B对电场的响应速度。块体34A具有不会响应于电场的线状结构或多孔结构(porous structure)或具有响应速度低于微粒34B的响应速度的条状结构。例如，块体34A是由通过聚合低分子单体获得的聚合物材料制成。块体34A通过热和光中的至少一种聚合具有配向特性或可聚合特性(例如，沿微粒34B的配向方向或配向膜33和35的配向方向进行配向)的材料(例如，单体)形成。块体34A的线状结构、多孔结构或条状结构在平行于导光板10的光入射面10A并且以微小的角度θ1与透明基板31和37的表面交叉的方向上具有长轴。在块体34A具有线状结构的情况下，就提高被引导的光的散射特性而言，在短轴方向上的平均线状结构大小优选地是0.1μm～10μm(包括两端点)，更优选地是0.2μm～2.0μm(包括两端点)。此外，就降低散射的波长依赖性而言，在短轴方向上的平均线状结构大小优选地是0.5μm～5μm(包括两端点)，更优选地是1μm～3μm(包括两端点)。线状结构大小可通过偏振显微镜、共焦显微镜、电子显微镜等进行观察。

同时，微粒34B主要包含(例如)液晶材料，并比块体34A具有更足够高的响应速度。包含在微粒34B中的液晶材料(液晶分子)是(例如)棒状分子。作为包含在微粒34B中的液晶分子，优选使用具有正介电常数各向异性的液晶分子(所谓的正液晶)。

当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时，在微粒34B中，液晶分子的长轴方向平行于光轴AX2。此时，微粒34B中的液晶分子的长轴平行于导光板10的光入射面10A，并以微小的角度θ1与透明基板31和37交叉。即，当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时，在平行于导光板10的光入射面10A内，微粒34B中的液晶分子以角度θ1倾斜地被配向。角度θ1称为预倾角(pretiltangle)，并且优选地是(例如)0.1度～30度(包括两个端点)。角度θ1更优选地是0.5度～10度(包括两个端点)，并且更进一步优选地是0.7度～2度(包括两个端点)。如果角度θ1增加，散射效率趋向于减小，原因如后所述。此外，如果角度θ1过分减小，在施加电压时的液晶上升方位角(liquid crystal rising azimuthal angle)发生变化。例如，在某些情况下，液晶以180度(相反倾斜)在相对侧上的取向上增加。因此，微粒34B和块体34A之间的折射率差没有被有效利用，从而，散射效率趋向于降低且亮度趋向于降低。

此外，当下部电极32和上部电极36之间施加了电压时，在微粒34B中，液晶分子的长轴与光轴AX2交叉(垂直)。此时，微粒34B中的液晶分子的长轴平行于导光板10的光入射面10A，并且以大于角度θ1的角度θ2(例如90度)与透明基板31和37交叉。即，当下部电极32和上部电极36之间施加了电压时，微粒34B中的液晶分子在平行于导光板10的光入射面10A的平面内以角度θ2倾斜地被配向或直接保持在角度θ2(＝90度)。

作为具有配向特性和可聚合特性的前述单体，可以使用具有光学各向异性并与液晶分子一起形成复合材料的材料。然而，在该实施方式中，由紫外线固化的低分子单体是优选的。优选地，在未施加电压的状态中，液晶的光学各向异性方向对应于通过聚合低分子单体而形成的材料(聚合材料)的光学各向异性方向。因此，优选地，液晶和低分子量单体在紫外线固化之前在相同方向上被配向。在将液晶用作微粒34B且液晶是棒状分子的情况下，要使用的单体材料的形状优选的也是棒状。因此，作为单体材料，优选地使用具有可聚合特性和结晶性的材料。例如，材料优选地具有从由丙烯酸基、异丁烯酸基、丙烯酰氧(acryloyloxy)基、异丁烯酰基氧(methacryloyloxy)基、乙烯醚(vinylether)基、环氧基组成的组中选择的至少一个官能团来作为可聚合的官能团。这些官能团可以通过用紫外线、红外线或电子射线照射或加热而进行聚合。在用紫外线照射的过程中，为了防止配向度的降低，可以添加具有多官能团的液晶材料。在块体34A具有前述线状结构的情况下，作为块体34A的原材料，优选地使用双官能团液晶单体。此外，为了调节表现液体结晶度的温度，可以将单官能团单体添加到块体34A的原材料中，为了改善交键密度，可以将三(更多)官能团的单体添加到块体34A的原材料中。

驱动电路50控制施加于各个光调制单元30B的一对电极(下部电极32和上部电极36)的大小，使得在一个光调制单元30A中微粒34B的光轴AX2平行于或几乎平行于块体34A的光轴AX1，而在另一个光调制单元30B中微粒34B的光轴AX2交叉或垂直于块体34A的光轴AX1。即，驱动电路50能够进行电场控制使得块体34A的光轴AX1的方向对应于(或几乎对应于)微粒34B的光轴AX2的方向，或使得块体34A的光轴AX1的方向不同于(或垂直于)微粒34B的光轴AX2的方向。

下文中将参照图7A～图7C至图9A～图9C给出该实施方式的背光1的制造方法的描述。

首先，在由玻璃基板或塑料膜基板制成的透明基板31和37上形成由ITO制成的透明导电膜32-1和36-1(图7A)。接下来，在这个表面上形成抗蚀层。之后，在通过图案化在抗蚀层上形成电极图案(下部电极32和上部电极36)(图7B)。

作为图案化的方法，例如，可以使用光刻法、激光加工法、图案印刷法，丝网印刷法(screen printing method)等。此外，例如，可使用由Merck Co.生产的“超刻蚀(hyper etching)”材料，进行给定的加热，用水冲洗产物来进行丝网印刷以执行图案化。电极图案由驱动方法和局部驱动的划分数量来确定。例如，在将42英寸显示器划分成12×6的情况下，形成图案使得电极宽度约为80mm，而电极之间的狭缝尽可能地小。然而，由于后述灰度特性，极小狭缝不能很好的工作。因此，具体地，狭缝的大小优选地是10μm～500μm(包括两端点)。此外，可以将ITO纳米粒子进行图案印刷并随后进行烧制，从而形成电极图案。

接下来，在整个表面涂敷了配向膜33和35之后，对产物进行干燥和烧制(图7C)。在将聚酰亚胺材料用作配向膜33和35的情况下，经常将NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮，N-methyl-2-pyrrolidone)用作溶剂。在这种情况下，在大气压下200℃的温度是必须的。在这种情况下，在塑料基板用作透明基板31和37的情况下，可对配向膜33和35进行真空干燥并在100℃进行烧制。之后，对配向膜33和35进行摩擦处理。从而，配向膜33和35用作用来水平配向的配向膜。另外，可以在配向膜33和35的摩擦方向上形成预倾斜(pretilt)。

接下来，在配向膜33上干分散(dry-scattered)或湿分散(wet-scattered)用于形成单元间隙的隔离件38(图8A)。在通过真空层压方法形成光调制单元30A的情况下，可将隔离件38混合在要被滴下的混合物中。此外，代替隔离件38，可通过光刻法形成柱状隔离件。

随后，例如，用密封剂图案39涂覆配向膜35，以密封并防止液晶以帧状态泄露(图8B)。能够通过配送方法(dispenser method)和丝网印刷方法来形成密封剂图案39。

将给出真空层压法(一滴填入法：ODF法，One Drop Fillmethod)的描述。然而，能够通过真空注入法，滚压法(roll laminationmethod)等形成光调制单元30A。

首先，对于由单元间隙、单元区域等确定的立方体，将由液晶和单体组成的混合物41均匀地滴在平面上(图8C)。尽管混合物41优选地通过使用线状引导精确配送器滴下，但可以利用作为存储体(bank)的密封剂图案39来使用模片涂敷器(die coater)等。

对于液晶和单体，可以使用前述材料。液晶和单体之间的重量比为98∶2～50∶50，优选地为95∶5～75∶25，更优选地为92∶8～85∶15。通过增加液晶的比例，可降低驱动电压。然而，如果液晶的比例难以增加，则存在状态难以回到透明时的状态(例如，电压施加降低时的白光等级(white level))，或者在切断电压后的响应速度降低的趋势。

除了液晶和单体之外，混合物物41还添加有聚合引发剂。根据要使用的紫外线波长，添加的聚合引发剂的单体比例在0.1wt％～10wt％的范围内调整。另外，根据需要，混合物41还可以添加有聚合引发剂、增塑剂、粘性调节剂等。在单体在室温下处于固态或凝胶态的情况下，优选地，对杯子、注射器以及基板进行加热。

在将透明基板31和透明基板37设置在真空层压器(未示出)中之后，进行抽真空并执行层压(图9A)。之后，将层压产物释放到空气中，并且在大气压下均匀地压单元间隙。根据白光亮度(白光等级)与驱动电压之间的关系，可适当选择单元间隙。单元间隙的尺寸为5μm～40μm(包括两端点)，更优选地为6μm～20μm(包括两端点)，更进一步优选地为7μm～10μm(包括两个端点)。

在层压之后，优选地，根据需要执行配向处理(未示出)。在当层压单元被插入正交的尼科耳光偏振器之间时产生光泄露的情况下，对该单元进行一定时间的热处理，或在室温下对该单元进行配向。之后，照射紫外线L3以聚合单体(图9B)。从而，制成了光调制装置30。

在紫外线照射过程中，优选地，不改变单元温度。优选地使用红外切割过滤器(infrared cut filter)，或者优选地使用UV-LED等作为光源。紫外照度(ultraviolet illumination)影响复合材料的组织结构。因此，优选地，根据使用的液晶材料、使用的单体材料以及其复合物，适当调整紫外线照度。紫外线照度优选地为0.1mW/cm2～500mW/cm2(包括两个端点)，并且更优选地为0.5mW/cm2～30mW/cm2(包括两个端点)。随着紫外线照度更低，驱动电压趋向于更低。可根据生产率和特性选择合适的紫外线照度。

之后，光调制模块被粘结至导光板10。可以通过粘附或粘连将光调制模块30粘结至导光板10。优选地，使用折射率尽可能接近导光板10的折射率和光调制设备30的基板材料的折射率的材料来进行粘附或粘连。最后，将引线(leading line)(未示出)附接至下部电极32和上部电极36。从而，制成了实施方式的背光1。

在下文中给出了形成光调制装置30及最后光调制装置30被粘结至导光板10的过程的描述。然而，在设置有配向膜35的透明基板37被预先粘结至导光板10的表面之后，可以形成背光1。此外，可以通过薄片法(sheet method)或滚压法(roll-to-toll method)来形成背光1。

接下来，将给出该实施方式的背光1的操作和效果。

在该实施方式的背光1中，例如，将电压施加到各个光调制单元30-1的一对电极(下部电极32和上部电极36)上，使得在光调制单元30A中微粒34B的光轴AX2平行于或几乎平行于块体34A的光轴AX1，而在光调制单元30-1中微粒34B的光轴AX2交叉或垂直于块体34A的光轴AX1。因此，在光调制装置30中，从光源20输出并进入导光板10的光传输穿过传输区域30A(其中光轴AX1和光轴AX2彼此平行或几乎平行)。同时，在光调制装置30中，从光源20输出并进入导光板10的光在散射区域30B(其中光轴AX1和光轴AX2彼此交叉或彼此垂直)中被散射。在散射光中，传输穿过散射区域30B的底面的光由反射板40反射并再次返回到导光板10。之后，光从背光1的顶面输出。此外，在散射光中，向散射区域30B的顶面前进的光传输穿过导光板10，并随后从背光1的顶面输出。如上所述，在该实施方式中，光几乎不能从传播区域30A的顶面输出，光从散射区域30B的顶面输出。因此，增加了在正面方向上的调制比例。

通常，PDLC通过将液晶材料和各向同性低分子材料相混合，并通过紫外线照射产生相分离，对溶剂进行干燥等而形成，并且是液晶材料的微粒分散在聚合材料中的复合层。在未施加电压时复合层中的液晶材料是随机取向的并因此示出散射特性。同时，在施加了电压时，复合层中的液晶材料在电场方向上进行配向。因此，在液晶材料的寻常光折射率等于聚合材料的折射率的情况下，在正面方向(PDLC的法线方向)上表现出高的透光性(透明性)。然而，在液晶材料中，液晶材料的非寻常光折射率和聚合材料的折射率之间的差异在对角方向上显著。因此，即使在正面方向上表现出透光性，在对角方向上仍表现出散射特性。

通常，经常的情况是使用PDLC的光调制装置具有其中PDLC被夹在两个玻璃板(其上形成了透明导电膜)之间的结构。在光穿过空气对角地进入到具有前述结构的光调制装置的情况下，从对角方向进入的光由于空气和玻璃板之间的折射率差异而被折射，并且以较小的角进入PDLC。因此在这样的光调制装置中，不会产生散射。例如，在光以80度的角穿过空气进入的情况下，通过在玻璃界面的折射，入射到PDLC的光的入射角降低至约40度。

然而，在使用导光板的边缘发光系统中，光穿过导光板进入。因此，光以约80度的大角度穿过PDLC。因此，由于液晶材料的非寻常光折射率和聚合材料的折射率之间的差大，并且光以较大角度穿过PDLC，所以经受散射的光路变得更长。例如，在寻常光折射率为1.5且非寻常光折射率为1.65的液晶材料的微粒分散在折射率为1.5的聚合材料中的情况下，在正面方向(PDLC的法线方向)上不存在折射率差，但在对角方向上折射率差变得更大。因此，由于不能降低在对角方向上的散射特性，所以视角特性不好。此外，在将诸如漫射膜的光学膜设置在导光板上情况下，对角泄漏的光通过漫射膜等在正面方向上被漫射。因此在正面方向上泄漏的光增加，并且在正面方向上的调制率降低。

同时，在该实施方式中，块体34A和微粒34B主要包含光学各向异性材料。因此，在对角方向上散射特性降低而改善了透光性。例如，在块体34A主要包含寻常光折射率和非寻常光折射率等于微粒34B的光学各向异性材料的寻常光折射率和非寻常光折射率的光学各向异性材料并且在下部电极32和上部电极36之间未施加电压的区域，它们的光轴取向彼此对应或几乎彼此对应。因此，在包括正面方向(光调制装置30的法线方向)和对角方向的所有方向上的折射率差降低或消除，并能够获得高透光性。结果，能够降低或几乎消除在大视角区域中的光泄漏，并且能够改善视角特性。

例如，在将寻常光折射率为1.5且非寻常光折射率为1.65的液晶与寻常光折射率为1.5且非寻常光折射率为1.65的液晶单体混合，并且液晶单体以液晶和液晶单体通过配向膜或电场进行配向的状态进行聚合的情况下，液晶的光轴对应于通过聚合液晶单体形成的聚合物的光轴。因此，折射率能在所有方向上一致。从而，在这种情况下，能够实现高透光状态，并且能够进一步改善视角特性。

此外，在该实施方式中，例如，如图6所示，透明区域30A的亮度(暗显示(black display)的亮度)低于不设置光调制装置30的情况下的亮度(图6中(B)中虚线)。同时，散射区域30B的亮度显著高于不设置光调制装置30的情况下的亮度(图6中(B)中虚线)，并且通过透明区域30A的亮度的降低部分来增加一部分白色显示亮度(亮度增加)。

亮度增加是一种相比于在整个屏幕上进行白色显示的情况用来在进行局部白色显示情况下改善亮度的技术。通常，这样的技术经常用在CRT、PDP等中。然而，在液晶显示器中，背光均匀且整个地产生光而与图像无关，因此，不能局部增加亮度。然而，在背光是由LED背光(其中，二维地设置多个背光)组成的情况下，可以部分地关掉LED。然而，在这种情况下，来自LED被关掉的暗区的漫射光不存在。因此，相比于所有LED导通的情况，亮度降低。此外，通过增加施加在部分导通的LED上的电流，可以增加亮度。然而，在这种情况下，由于在非常短的时间内施加了大的电流，这对电路的负载和可靠性是不利的。

同时，在该实施方式中，块体34A和微粒34B主要包含光学各向异性材料。因此，防止了在对角方向上的散射特性，并且在暗状态下从导光板泄漏的光很少。因此，从局部暗状态区到局部亮状态区(light state section)进行了光传导。因此，能够实现亮度增加而不增加对背光1的输入电力。

此外，在该实施方式中，在下部电极32和上部电极36之间未施加电压的区域中，微粒34B的光轴AX2平行于导光板10的光入射面10A，并且以微小的角度θ1与透明基板31和37的表面交叉。即，包含在微粒34B中的液晶分子在平行于光入射面10A的平面内以角度θ1被倾斜地进行配向(给出预倾角)。因此，当在下部电极32和上部电极36之间施加了电压时，包含在微粒34B中的液晶材料在随机方向上并没有增加，而是在平行于光入射面10A的平面内增加。此时，在平行于光入射面10A的平面内，块体34A和微粒34B的光轴AX1和AX2彼此交叉或彼此垂直。在这种情况下，在光从导光板10的光入射面10A进入时，垂直于透明基板31振动的光感测微粒34B的非寻常光折射率和块体34A的寻常光折射率之间的差。此时，由于微粒34B的非寻常光折射率和块体34A的寻常光折射率之间的差大，所以，垂直于透明基板31振动的光的散射效率增加。同时，平行于透明基板31振动的光感测微粒34B的寻常光折射率和块体34A的非寻常光折射率之间的差。此时，由于微粒34B的寻常光折射率和块体34A的非寻常光折射率之间的差大，平行于透明基板31振动的光的散射效率也增加。因此，在下部电极32和上部电极36之间施加了电压的区域中传播的光在对角方向上包括许多分量。例如，在将丙烯醛基导光板用作导光板10的情况下，在下部电极32和上部电极36之间施加了电压的区域中的光在41.8度以上进行传播。结果，折射率差在包括对角方向的所有方向上增加，并且能够获得高散射特性，因此能够改善显示亮度。此外，由于前述亮度增加的效果，所以能进一步改善显示亮度。

例如，在当未施加电压时块体34A和微粒34B的光轴AX1和AX2被设置为垂直于导光板10的光入射面10A的情况下，以及在当下部电极32和上部电极36之间施加了电压时在垂直于光入射面10A的平面内包含在微粒34B中的液晶材料增加的情况下，垂直于透明基板31振动的光感测微粒34B的非寻常光折射率和块体34A的寻常光折射率之间的差，同时平行于透明基板31振动的光感测微粒34B的寻常光折射率和块体34A的寻常光折射率之间的差。微粒34B的寻常光折射率和块体34A的寻常光折射率之间的差几乎不存在，或根本不存在。因此，在光从光入射面10A进入时，如前面所述情况，垂直于透明基板31振动的光感测的大的折射率差，同时平行于透明基板31振动的光几乎感测不到折射率差或根本感测不到折射率差。结果，垂直于透明基板31振动的光的散射效率变高，同时平行于透明基板31振动的光的散射效率低或为零。因此，在光轴AX1和AX2被设置为垂直于光入射面10A的情况下，散射效率低于光轴AX1和AX2被设置为平行于光入射面10A的情况下的散射效率，因此，从导光板10提取的亮度低于该实施方式的光调制装置30的亮度。

因此，在该实施方式中，能够改善显示亮度，同时减小或几乎消除高视角范围内的光泄漏。结果，能够增加在正面方向上的调制比例。

第二实施方式

接下来，将给出根据本发明的第二实施方式的背光的描述。该实施方式的背光的结构与前述实施方式的背光1的结构的不同之处在于：将垂直配向膜用作配向膜33和35，并且设置了光调制层64来代替前述实施方式的光调制层34。因此，将主要给出不同于前述实施方式的结构不同的点的描述，将适当省略与前述实施方式的结构共同的点的描述。

如上所述，在该实施方式中，将垂直配向膜用作配向膜33和35。通过垂直配向膜，在块体64A和微粒64B(随后描述)中，形成了相对于透明基板31(预倾斜)倾斜的配向。作为垂直配向膜，可以使用硅烷耦合材料、聚乙烯醇(PVA)、聚酰亚胺材料、界面活性剂等。例如，通过在涂敷和干燥这些材料执行摩擦处理，在摩擦方向上形成预倾斜。此外，在将塑料膜用作透明基板31和37的情况下，在制造步骤中，优选地，在用配向膜33和35涂敷透明基板31和37的表面之后，烧制温度尽可能低。因此，在这种情况下，将硅烷耦合材料(乙醇溶剂可以与该材料一起使用)优选地用作配向膜33和35。可以对配向膜33和35不进行摩擦处理而形成预倾斜。实现如上所述预倾斜的方法的实例包括这样的方法，即，在该方法中，在配向膜33和35中形成单元，在对该单元施加磁场或由倾斜电极施加倾斜电场的同时用紫外线照射该单元。

然而，在使用垂直配向膜作为配向膜33和35时，作为包含在微粒34B中的液晶分子，优选地，使用具有负介电常数各向异性的分子(所谓的负液晶)。

接下来，将给出该实施方式的光调制层64的描述。光调制层64是包含块体64A(第四区域)和分散在块体64A中的多个微粒64B(第三区域)的复合层。块体64A和微粒64B具有光学各向异性。

图10A示意性地示出了当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时微粒64B中的配向状态的实例。在图10A中，省略了块体64A中配向状态的描述。图10B示出了当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时示出块体64A和微粒64B的折射率各向异性的折射率椭球的实例。图10C示意性示出了当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时，向正面方向前进的光L1和向对角方向前进的光L2传输穿过光调制层64的状态实例。

图11A示意性地示出了当下部电极32和上部电极36之间施加了电压时微粒64B中的配向状态的实例。在图11A中，省略了块体64A中的配向状态的描述。图11B示出了当下部电极32和上部电极36之间施加了电压时示出块体64A和微粒64B的折射率各向异性的折射率椭球的实例。图11C示意性地示出了当下部电极32和上部电极36之间施加了电压时，向正面方向前进的光L1和向对角方向前进的光L2在光调制层64中被散射的状态的实例。

例如，如图10A和图10B中所示，块体64A和微粒64B具有这样的结构，即，当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时，块体64A的光轴AX3的取向对应于(平行于)微粒64B的光轴AX4的取向。光轴AX3和AX4表示其中折射率变成与偏振方向无关的一个值的平行于光线的传播方向的线。此外，光轴AX3和AX4的取向不必一定要彼此对应，光轴AX3和AX4的取向可以由于(例如)制造误差等而有一定偏移。

此外，微粒64B具有这样的结构，即，当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时，光轴AX4平行于导光板10的光入射面10A。此外，例如，微粒64B具有这样的结构，即，当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时，光轴AX4与透明基板31和37的法线以微小的角度θ3(第三角度)交叉(见图10B)。对于角度θ3，在说明微粒64B的材料时将给出详细描述。

同时，块体64A具有这样的结构，即，块体64A的光轴AX4是与下部电极32和上部电极36之间存在的电压施加无关的常量。具体地，例如，如图10A和图10B以及图11A和图11B所示，块体64A具有这样的结构，即，块体64A的光轴平行于导光板10的光入射面10A并且以微小的角度θ3(第三角度)与透明基板31和37的法线交叉。即，当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时，块体64A的光轴AX3平行于微粒64B的光轴AX4。

光轴AX4没有必要平行于导光板10的光入射面10A，并且也没有必要以角度θ3与透明基板31和37的法线交叉。例如，由于制造误差等，光轴AX4可以以稍微不同于角度θ3的角度与透明基板31和37的法线交叉。此外，光轴AX3和AX4可以不必平行于导光板10的光入射面10A。例如，由于制造误差等，光轴AX3和AX4可以小角度与导光板10的光入射面10A交叉。

优选地，块体64A的寻常光折射率等于微粒64B的寻常光折射率，且块体64A的非寻常光折射率等于微粒64B的非寻常光折射率。在这种情况下，例如，当在下部电极32和上部电极36之间未施加电压时，如图10A所示，在包括正面方向和对角方向上的所有方向上几乎不存在折射率差，从而能获得高透光性。因此，例如，如图10C所示，向正面方向前进的光L1和向对角方向前进的光L2传输穿过光调制层64而在光调制层64中未被散射。结果，如在前述实施方式中一样，例如，如图6所示，来自光源20的光L(来自对角方向的光)被透明区域30A的界面(透明基板31/导光板10和空气之间的界面)完全反射，透明区域30A的亮度(暗显示的亮度)变得低于不设置光调制装置30的情况下的亮度(图6中(B)中的虚线)。

此外，例如，如图11A中所示，块体64A和微粒64B具有这样的结构，即，当在下部电极32和上部电极36之间施加了电压时，光轴AX3的取向与光轴AX4的取向不同(交叉)。此外，当下部电极32和上部电极36之间施加了电压时，例如，微粒64B具有这样的结构，即，微粒64B的光轴AX4平行于导光板10的光入射面10A，并且以大于角度θ3的角度θ4(第四角度)与透明基板31和37的法线交叉，或者与透明基板31和37的表面平行。对于角度θ4，将在说明微粒64B的材料时详细给出描述。

因此，在下部电极32和上部电极36之间施加了电压的区域中传播的光包括对角方向的多个分量。例如，在将丙烯醛基导光板用作导光板10的情况下，在下部电极32和上部电极36之间施加了电压的区域中的光以41.8度或以上进行传播。结果，在下部电极32和上部电极36之间施加了电压的区域中传播的光中，折射率差增加，并且能获得高的光散射特性。因此，例如，如图11C中所示，向正面方向前进的光L1和向对角方向前进的光L2在光调制层64中被散射。结果，如在前述实施方式中一样，例如，如图6所示，来自光源20的光L(来自对角方向的光)传输穿过散射区域30B的界面(透明基板31/导光板10和空气之间的界面)，并且传输到反射板40侧的光被反射板40反射并传输穿过光调制装置30。因此，散射区域30B的亮度变得显著高于不设置光调制装置30的情况下的亮度(图6中(B)中的虚线)，并通过透明区域30A的亮度的减小的部分来增加一部分白色显示亮度(亮度增加)。

由于(例如)制造误差等，块体64A的寻常光折射率和微粒64B的寻常光折射率可以有些偏移，例如，优选地为0.1或以下，或者更优选地为0.05或以下。此外，由于制造误差等，块体64A的非寻常光折射率和微粒64B的非寻常光折射率可以有些偏移，例如，优选地为0.1或以下，或者更优选地为0.05或以下。

此外，优选地，块体64A的折射率差(Δn₀＝非寻常光折射率n₁-寻常光折射率n₀)和微粒64B的折射率差(Δn₁＝非寻常光折射率n₃-寻常光折射率n₂)尽可能的大，优选地为0.05或以上，更优选地为0.1或以上，更进一步优选地为0.15或以上。在块体64A和微粒64B的折射率差大的情况下，光调制层64的散射能力变高，导光条件(light guide condition)容易破坏，容易提取来自导光板10的光。

此外，块体64A对电场的响应速度不同于微粒64B对电场的响应速度。块体64A具有不会响应于电场的线状结构或多孔结构，或具有响应速度低于微粒64B的响应速度的条状结构。例如，块体64A由通过聚合低分子单体获得的聚合物材料制成。块体64A通过热和光中的至少一种聚合具有配向特性或可聚合特性(例如，沿微粒64B的配向方向或配向膜33和35的配向方向进行配向)的材料(例如，单体)形成。

同时，微粒64B主要包含(例如)液晶材料，并具有比块体64A的响应速度足够大的响应速度。包含在微粒64B中的液晶材料(液晶分子)是(例如)棒状分子。作为包含在微粒64B中的液晶分子，使用具有负介电常数各向异性的液晶分子(所谓的负液晶)。

当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时，在微粒64B中，液晶分子的长轴方向平行于光轴AX4。此时，微粒64B中的液晶分子的长轴平行于导光板10的光入射面10A，并以微小的角度θ3与透明基板31和37的法线交叉。即，当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时，微粒64B中的液晶分子在平行于导光板10的光入射面10A内以角度θ3被倾斜地进行配向。角度θ3称为预倾角，并且优选地为(例如)0.1度～30度(包括两个端点)。角度θ3更优选地为0.5度～10度(包括两个端点)，并且更进一步优选地为0.7度～2度(包括两个端点)。在角度θ3增加的情况下，散射效率趋向于减小，原因如后所述。此外，在角度θ3过分减小的情况下，在施加电压时的液晶降低方位角发生变化。例如，在某些情况下，液晶以180度(相反倾斜)在相对侧上的方位角取向上降低。因此，微粒64B和块体64A之间的折射率差没有被有效利用，从而，散射效率趋向于降低且亮度趋向于降低。

此外，当下部电极32和上部电极36之间施加了电压时，在微粒64B中，液晶分子的长轴与光轴AX4交叉(垂直)。此时，微粒64B中的液晶分子的长轴平行于导光板10的光入射面10A，并且以大于角度θ3的角度θ4与透明基板31和37的法线交叉。即，当下部电极32和上部电极36之间施加了电压时，微粒64B中的液晶分子在平行于导光板10的光入射面10A的平面内以角度θ4被倾斜配向或水平位于角度θ4(＝90度)。

作为前述具有配向特性和可聚合特性的单体，可以使用具有光学各向异性并与液晶分子一起形成复合材料的材料。然而，在该实施方式中，由紫外线固化的低分子单体是优选的。优选地，在未施加电压的状态下，液晶的光学各向异性方向对应于通过聚合低分子单体而形成的材料(聚合材料)的光学各向异性方向。因此，优选地，液晶和低分子单体在紫外线固化之前在相同方向上被配向。在液晶用作微粒64B且液晶是棒状分子的情况下，所用单体材料的形状优选的也是棒状。因此，作为单体材料，优选地使用具有可聚合特性和结晶性的材料。例如，优选地，该材料具有从由丙烯酸基、异丁烯酸基、丙烯酰氧基、异丁烯酰基氧基(methacryloyloxy group)、乙烯醚(vinylether group)以及环氧团组成的组中选择的至少一个官能团来作为可聚合的官能团。官能团可以通过用紫外线、红外线、或电子射线来照射或加热被聚合。为了防止在用紫外线照射过程中配向度的降低，可以添加具有多个官能团的液晶材料。在块体64A具有前述线状结构的情况下，作为块体64A的原材料，优选地使用双官能团的液晶单体。此外，可以将单官能团单体添加到块体64A的原材料中以调节表现出液体结晶度的温度，或者可以将三(更多)官能团的单体添加到块体64A的原材料以改善交键密度。

接下来将给出该实施方式的背光的操作和效果的描述。

在该实施方式的背光中，例如，将电压施加到各个光调制单元30B的一对电极(下部电极32和上部电极36)上，使得在光调制单元30A中微粒64B的光轴AX4平行于或几乎平行于块体64A的光轴AX3，而在另一个光调制单元30A中微粒64B的光轴AX4交叉或垂直于块体64A的光轴AX3。因此，从光源20输出并进入导光板10的光传输穿过光调制装置30中的光轴AX3和光轴AX42彼此平行或几乎平行的传输区域30A。同时，从光源20输出并且进入导光板10的光在光调制装置30中的光轴AX3和光轴AX4彼此交叉或彼此垂直的散射区域30B中被散射。在散射光中，传输穿过散射区域30B的底面的光由反射板40反射并再次返回到导光板10。之后，光从背光的顶面输出。此外，在散射光中，向散射区域30B的顶面前进的光传输穿过导光板10。之后，该光从背光的顶面输出。如上所述，在该实施方式中，光几乎不从传输区域30A的顶面输出，光从散射区域30B的顶面输出。因此，增加了在正面方向上的调制比例。

同时，在该实施方式中，块体64A和微粒64B主要包含光学各向异性材料。因此，在对角方向上散射特性降低而改善了透光性。例如，在块体64A主要包含寻常光折射率和非寻常光折射率等于微粒64B的光学各向异性材料的寻常光折射率和非寻常光折射率的光学各向异性材料并且下部电极32和上部电极36之间未施加电压的情况下，它们的光轴取向彼此对应或几乎彼此对应。因此，在包括正面方向(光调制装置30的法线方向)和对角方向的所有方向上的折射率差降低或消除，能够获得高透光性。结果，能够降低或消除在大视角区域中的光泄漏，从而能够改善视角特性。

例如，在将寻常光折射率为1.5而非寻常光折射率为1.65的液晶与寻常光折射率为1.5而非寻常光折射率为1.65的液晶单体混合，并且液晶单体以液晶和液晶单体通过配向膜或电场进行配向的状态进行聚合的情况下，液晶的光轴对应于通过聚合液晶单体形成的聚合物的光轴，因此，折射率能在所有方向上均一致。从而，在这种情况下，能够实现高透光性状态，并且能够进一步改善视角特性。

此外，在该实施方式中，例如，如图6所示，透明区域30A的亮度(暗显示亮度)低于不设置光调制装置30的情况下的亮度(图6中(B)中虚线)。同时，散射区域30B的亮度显著高于不设置光调制装置30的情况下的亮度(图6中(B)中虚线)，并且通过透明区域30A的亮度的降低部分来增加一部分白色显示亮度(亮度增加)，原因如下。即，块体64A和微粒64B主要包含光学各向异性材料。因此，防止了对角方向上的散射特性，并且暗状态下从导光板泄漏的光很少。因此，从局部暗状态区到局部亮状态区进行了光传导。因此，能够实现亮度增加而不增加对背光输入的电力。

此外，在该实施方式中，在下部电极32和上部电极36之间未施加电压的区域中，微粒64B的光轴AX4平行于导光板10的光入射面10A，并且以微小的角度θ3与透明基板31和37的法线交叉。即，包含在微粒64B中的液晶分子在平行于光入射面10A的平面内以角度θ3被倾斜地配向(给出预倾角)。因此，当在下部电极32和上部电极36之间施加了电压时，包含在微粒64B中的液晶材料在随机方向上没有减少，而在平行于光入射面10A的平面内降低了。此时，在平行于光入射面10A的平面内块体64A和微粒64B的光轴AX3和AX4彼此交叉或彼此垂直。在这种情况下，在光从导光板10的光入射面10A进入时，垂直于透明基板31振动的光感测微粒64B的寻常光折射率和块体64A的非寻常光折射率之间的差。此时，由于微粒64B的寻常光折射率和块体64A的非寻常光折射率之间的差很大，所以垂直于透明基板31振动的光的散射效率增加。同时，平行于透明基板31振动的光感测微粒64B的非寻常光折射率和块体64A的寻常光折射率之间的差。此时，由于微粒64B的非寻常光折射率和块体64A的寻常光折射率之间的差很大，所以平行于透明基板31振动的光的散射效率增加。因此，在下部电极32和上部电极36之间施加了电压的区域中传播的光在对角方向上包括许多分量。例如，在将丙烯醛基导光板用作导光板10的情况下，在下部电极32和上部电极36之间施加了电压的区域中的光以41.8度或以上进行传播。结果，折射率差增加，并且能够获得高的散射特性，并因此能够改善显示亮度。此外，由于前述亮度增加的效果，所以能进一步改善显示亮度。

例如，在未施加电压时块体64A和微粒64B的光轴AX3和AX4被设置为平行于导光板10的光入射面10A和几乎平行于透明基板31和37的法线的情况下，以及在当下部电极32和上部电极36之间施加了电压时包含在微粒64B中的液晶材料在垂直于光入射面10A的平面内降低的情况下，垂直于透明基板31振动的光感测微粒64B的寻常光折射率和块体64A的非寻常光折射率之间的差，同时平行于透明基板31振动的光感测微粒64B的寻常光折射率和块体64A的寻常光折射率之间的差。微粒64B的寻常光折射率和块体64A的寻常光折射率之间的差几乎不存在，或根本不存在。因此，在光从光入射面10A进入时，垂直于透明基板31振动的光如前述情况那样感测大的折射率差，同时平行于透明基板31振动的光几乎感测不到折射率差或根本感测不到折射率差。结果，垂直于透明基板31振动的光的散射效率变高，同时平行于透明基板31振动的光的散射效率低或为零。因此，在光轴AX3和AX4被设置为垂直于光入射面10A的情况下，散射效率低于光轴AX3和AX4被设置为平行于光入射面10A的情况下的散射效率，因此，从导光板10提取的亮度低于该实施方式的光调制装置30的亮度。

此外，在未形成预倾斜或预倾角基本上为几乎90度的情况下，液晶在其上降低的取向变成是随机的。因此，在这种情况下，折射率差变成了在块体64A的光轴AX3和微粒64B的光轴AX4平行于导光板10的光入射面10A时的折射率差和在块体64A的光轴AX3和微粒64B的光轴AX4垂直于导光板10的光入射面10A时的折射率差的平均值。因此，在这种情况下，提取的亮度变得低于在块体64A的光轴AX3和微粒64B的光轴AX4平行于导光板10的光入射面10A的情况下的提取亮度。

因此，在该实施方式中，能够在减小或几乎消除大视角范围内的光泄漏的同时改善显示亮度。结果，能够增加在正面方向上的调制比例。

变形实例

在前述各个实施方式中，光调制装置30与导光板10的背面(底面)相接触，二者之间没有空气层。然而，例如，如图12中所示，光调制装置30可以与导光板10的顶面相接触，二者之间没有空气层。此外，例如，如图13中所示，光调制装置30可以设置在导光板10内部。在这种情况下，需要光调制装置30与导光板10之间无空气层地相接触。

在前述各个实施方式中，在导光板10上未进行任何具体设置。然而，例如，如图14中所示，可以设置光学片70(例如，漫射板、漫射片、透镜膜、偏振分割片等)。在这种情况下，从导光板10在在对角方向上输出的部分光在正面方向上增加，因此能够有效改善调制比例。

各向异性漫射

图15A～图16B示出在前述第一实施方式的光调制层34中块体34A和微粒34B的折射率椭球的实例。图15A和图15B示出当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时块体34A和微粒34B的折射率椭球的实例。图16A和图16B示出当下部电极32和上部电极36之间施加了电压时块体34A和微粒34B的折射率椭球的实例。

如前所述，如在图15A和图15B中所示，在下部电极32和上部电极36之间未施加电压时，块体34A的光轴和微粒34B的光轴在与导光板10的光入射面10A平行并且与基板31和37以角度θ1交叉的方向上取向。此外，如前所述，如在图16A和图16B中所示，当在下部电极32和上部电极36之间施加了电压的情况下，块体34A的光轴在与当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时的光轴相同的方向上取向。此外，微粒34B的光轴在平行于导光板10的光入射面10A并且以大于角度θ1的角度θ2(例如，90度)与透明基板31和37的表面交叉的方向上取向。

如上所述，微粒34B中的液晶分子根据施加电压的存在而表现出前述的改变。在改变的过程中，块体34A不会响应于电压变化，块体34A的线状结构的长轴方向在摩擦方向(平行于光入射面10A的方向(图15A～图16B的Y轴方向))上取向。因此，当在下部电极32和上部电极36之间施加了电压时，从光源20输出并且在光调制层34中传播的光在传播的同时在块体34A的短轴方向上以平均线状结构大小的周期来感测微粒34B的非寻常光折射率和块体34A的寻常光折射率之间的差。结果，在光调制层34中传播的光在光调制层34的厚度方向上被大量散射，但是在平行于光入射面10A的方向上并没有被散射很多。即，光调制层34对从光源20输出并且在光调制层34中传播的光表现出各向异性散射。在下文中，将给出光调制层34实际上表现出多大的各向异性散射的检测。

图17A和图17B示出测量来自导光板的光的输出角度特性的结果。图17A示出了使用在平面内表现出光学各向异性的调制层34的情况的结果。图17B示出使用调制层34的情况的结果。通常，白色反光板用在光调制层的底面上。为了精确研究光调制层和导光板的输出特性，在光调制层的底面上设置黑色吸收层(blackabsorption layer)而不是白色反光板。

在使用了在平面内表现出光学各向异性的光调制层的情况下，在从导光板提取的光中，通过窄的余量，存在许多位于导光板附近的分量，而在正面方向分量很少。同时，在使用了在平面内表现出光学各向异性的光调制层34的情况下，在正面方向的光在从导光板提取时相对较大，这样的轮廓(profile)适合于照明装置。此外，在暗状态中，在光学各向同性调制层中对角泄漏的光大于在各向异性光调制层中对角泄漏的光，就光调制比例性能来说，这产生了一个优点。此外，在将光学片用在导光板上，在其间具有空气界面的情况下，由光学片和空气之间的界面的反射而造成的光损失会很高。因此，作为导光板的输出特性，在正面方向上的分量较大是合适的。在两个用于检测的光调制层中，各个使用的单体材料和各个使用的液晶材料彼此不同，因此，很难彼此比较各自自身的光提取强度。然而，在使用了与光调制层具有相同光学性能的材料的情况下，在使用了具有平面内的光学各向异性的光调制层34的情况下，能够更加提高光使用效率。

从前述结果可以发现，在使用两个光调制层的情况下，各个输出角度特性彼此不同。接下来，测量光调制层34自身的散射特性。在使用导光板的状态下，由导光板进行了全部的反射，从而不能测量散射角度特性。因此，散射角由图18A和图18B中所示的装置测量。具体地，将匹配油(matching oil)110和光调制层34放入柱状玻璃容器100。用激光L以大入射角θ(例如，80度)照射光调制层34，使得光被引导穿过导光板，并且测定散射角特性。图19A中示出了当激光L以大入射角θ(例如，80度)进入光调制层34时测量面130上的亮度分布状态。此外，在图19B中示出了通过在垂直于摩擦方向的平面(对应于图15A～图16B的ZX平面))内设置平行于光调制层34中的块体34A的光轴AX1(未示出)的轴作为中心轴由探测器120的扫描而获得的光强度分布。此时的光强分布对应于图19A中的方向1上的分布。此外，在图19C中示出了通过在平行于摩擦方向的平面内以及在平行于光调制层34的光入射面的平面内(对应于图15A～图16B的ZY平面)设置垂直于光调制层34中的块状34A的的光轴(未示出)的轴作为中心轴由探测器120的扫描获得的亮度分布。此时的光强分布对应于图19A中方向2中的分布。

从图19A～图19C可以发现，在垂直于摩擦方向的平面(对应于图15A～图16B的ZX平面)内的散射特性高于在平行于摩擦方向的平面(对应于图15A～图16B的ZY平面)内的散射特性。在正面方向上(输出角度：0度)每个强度相差约50倍(当施加了电压时)。即，发现，例如，如图21A～21C中所示，光调制层34具有各向异性散射特性，其中，在光调制层34的厚度方向(Z轴方向)上的散射大于在摩擦方向(平行于光入射面10A的方向(Y轴方向))上的散射。因此，发现通过在块体34A的线状结构的长轴方向在平行于摩擦方向(平行于光入射面10A的方向(图15A～图16B的Y轴方向))的方向上取向的状态下在光调制层34的厚度方向上对微粒34B中的液晶分子进行配向，光调制层34对从光源20输出的光表现出前述的各向异性散射。

图20A示出光调制层34的散射特性。图20B示出其中液晶的倾斜取向(预倾斜：90度)未由电压确定的光调制层的散射特性。图20C示出由各向同性聚合物制成且没有表现出面内光学各向异性的普通调制层的散射特性。从图20A～图20C发现，在光调制层34中，相比于在其他光调制层，甚至在正面方向上进入的光也被大量的散射，并且仅光调制层34表现出各向异性散射。

接下来，将描述为什么从导光板提取的光优于示出前述各向异性散射的情况下的原因。在设置了光调制层、导光板以及光源的情况下，例如，如图22A和图22C中所示，印有白色图案的导光板和前述普通光调制层表现出各向同性散射特性。因此，在平行于导光板的面内方向上的光散射很大，改变角度直到破坏导光条件的比率变小。同时，如在光调制层34中一样表现出各向异性散射的情况下，例如，如图21A～图21C中所示，进入的光在垂直于导光板的面内方向上被大量地散射，因此，散射优先产生在导光条件被破坏的方向上。因此，通过表现出各向异性散射改善了从导光板的光提取效率。

就改善导光板的散射特性而言，在块体34A的短轴方向上的平均线状结构大小优选地位0.1μm～10μm(包括两端点)，更优选地为0.2μm～2.0μm(包括两端点)。

应用实例

将给出前述实施方式的背光的应用实例的描述。

图23示出了根据应用实例的显示设备2的示意性结构的实例。显示设备2包括液晶显示面板80(显示面板)和设置在液晶显示面板80的后面的背光1。由于背光安装在显示单元2上，所以可以使用第一实施方式的背光和第二实施方式的背光。

液晶显示面板80用于显示图像。液晶显示面板80是(例如)透射显示面板，其中各个像素根据视频信号被驱动，并且具有液晶层夹在一对透明基板之间的结构。具体地，液晶显示面板80从背光1侧起依次具有光偏振器，透明基板，像素电极，配向膜，液晶层、配向膜、共用电极、滤色器、透明基板以及光偏振器。

透明基板由对可见光透明的基板制成，诸如平板玻璃。尽管未示出，在背光1侧的透明基板中，形成了包括电连接至电极的TFT(薄膜晶体管)、引线等的有源驱动电路。像素电极和共用电极由例如ITO制成。像素电极(例如)以矩阵状态或以三角形状态(deltastate)设置在透明基板上，并且用作每个像素的电极。同时，共用电极形成在滤色器上的一个面上，并且用作与各个像素电极相对的共用电极。配向膜由(例如)诸如聚酰亚胺的聚合物材料制成，并且用于向液晶执行配向处理。液晶层是由(例如)垂直配向(VA)型/扭曲向列(TN)型/超扭曲向列(STN)型液晶组成。液晶层具有根据从驱动电路施加的电压针对每个像素改变从背光1输出的光的偏振轴的取向的功能(未示出)。对每个像素的传输轴(transmission axis)的取向设置有通过对液晶配置进行多级改变的多级调节。在滤色器中，对应于像素电极配置设置了用于为传输穿过液晶层的光提供颜色分离为红色(R)、绿色(G)以及蓝色(B)三原色或用于为传输穿过液晶层的光提供颜色分离为诸如R、G、B、以及白色(W)四种颜色的多个滤色器。滤色器配置(像素配置)的实例通常包括带状配置，对角配置、三角配置以及矩形配置。

光偏振器是一种光阀，仅传输在特定振动方向上的光(偏振光)。光偏振器可以是吸收振动方向而不是传输轴上的光(偏振光)的吸收型偏振器件。然而，就改善亮度而言，光偏振器优选地是将光反射到背光1侧的反射偏振器件。设置各个光偏振器以使得每个偏振轴相差90度。因此，从背光1输出的光传输穿过液晶层或被阻断。

驱动电路50控制施加于各个光调制单元30-1的每对电极(下部电极32和上部电极36)的电压的大小，使得在对应于多个光调制单元30-1的多个暗显示位置的单元中微粒34B的光轴AX2平行于块体34A的光轴AX1，而在对应于多个光调制单元30-1的多个白色显示位置的单元中微粒34B的光轴AX2与块体34A的光轴AX1交叉。

在该应用实例中，作为照射液晶显示面板80的光源，使用了前述实施方式的背光1。因此，能够在减小或几乎消除在大视角范围中的光泄漏的同时改善显示亮度。结果，能够增加在正面方向上的调制比例。此外，能够实现亮度增加而无需增加对背光1的的输入电力。

此外，在该应用实例中，背光1根据显示图像部分地调制进入液晶显示面板80的光的强度。然而，在包括在光调制器件30的电极(下部电极32和上部电极36)的图案边缘部分中存在强烈的光变化的情况下，在显示图像上可看见其边界部分。因此，期望获得在电极界面区域中光尽可能平坦变化的特性。这样的特性被称为灰度特性(gradation characteristics)。为了增加灰度特性，使用具有强漫射特性的漫射板是有效的。然而，如果漫射特性强，整个光线透射率降低，因此亮度趋向于降低。因此，在该应用实例中将漫射板用作光学片70的情况下，漫射板的整个光线透射率为50％～85％(包括两个端点)，并且更优选的为60％～80％(包括两个端点)。此外，随着背光1中导光板10和漫射板之间的空间距离增加，梯度特性被进一步改善。另外，可通过增加包括在光调制装置30中的电极(下部电极32和上部电极36)的图案的数目并尽可能在亮和暗之间平坦地切换来调节各电极的电压。

实例

下文中将描述本发明的实例。下列实例作为示例给出，而本发明不限于这些实例。

单元形成方法

在施加了超声波的情况下用碱性清洗液清洗涂敷有ITO(尺寸：30×40mm)的玻璃基板。之后，玻璃基板用超纯水漂洗并吹干，从而获得电极基板。由旋涂机(spin coater)用聚酰亚胺水平配向膜涂敷电极基板，并在200℃下干燥。之后，使用摩擦布进行摩擦以形成水平配向膜。将平均颗粒直径为7μm的塑料珠子喷射在其上形成了配向膜的电极上基板(在其周围随后涂覆有热硬化密封剂)上。此外，将以类似方式形成的电极基板(为相对电极)放置在其上以执行固化处理来形成空单元(vacant cell)。将由液晶、紫外线固化液晶单体以及聚合引发剂以给定组成混合而得到的溶液(下文中称为单体混合液晶)注入到空单元中。在注入单体混合液晶的同时根据需要进行加热。注入有单体混合液晶的单元被插入在交叉的尼科尔光偏振器之间，并且用传输的光对配向状态进行可视检查。之后，用紫外线进行照射以固化液晶中的可聚合单体。

评估方法

1.折射率

通过使用阿贝折射计来测量液晶和单体的折射率。玻璃台的底面和上部玻璃块涂覆有水平配向膜以使液晶和单体配向。将光偏振器粘合至目镜管状部以改变输出偏振分量，并因此获得寻常光折射率(n₀)和非寻常光折射率(n_e)。在对进入的光应用了带通滤波器，输入波长为589nm，并且温度为25℃的条件下进行评估。

2.亮度和调制比例

将厚度为5mm的丙烯醛基导光板用折射率为1.51的匹配油粘合至形成的玻璃单元的上部层以形成液晶单元。之后，用白色LED光照射丙烯醛基导光板的端面。设置丙烯醛基导光板以使得用白色LED光照射的丙烯醛基导光板的光入射面平行于(或垂直于)摩擦方向。将白色反光板放置在形成的液晶单元的底面上，其间具有空气层，并且通过使用由Autronic Co.制造的锥光偏振仪测量丙烯醛基导光板的法线方向上的正面亮度。此外，在丙烯醛基导光板上放置漫射板和透镜片，并测量丙烯醛基导光板的法线方向上的正面亮度。将对液晶单元未施加电压的情况作为暗亮度，将对液晶单元施加了电压的情况作为白亮度，并且将白亮度/暗亮度值称为调制比例。施加的电压为70V(100Hz脉冲)。此外，还使用预先粘合至丙烯醛基导光板的薄膜液晶单元。那时，用白光LED照射丙烯醛基导光板的端面，使得薄膜液晶单元的摩擦方向变得平行于(或垂直于)丙烯醛基导光板的光入射面。

3.预倾斜和光轴

液晶单元的预倾角计算如下。即，通过使用由Woollam Co.制造的快速光谱椭率仪(fast spectroscopy ellipsometer)(M-2000)来测量波长589nm的延迟依赖入射角，并且通过使用液晶旋转方法根据前述测量值来计算液晶的预倾角。通过使用前述椭率仪来获得未施加电压时的液晶单元的光轴。此外，在包括预倾斜取向的平面内改变对液晶单元的入射角(同时施加电压)的同时通过测量延迟，并观察延迟表现为最大值(或最小值)处的入射角随着电压增加而增加来检查施加电压时的光轴的取向。

4.微观结构

通过将液晶单元设置在交叉的尼克尔光偏振器之间，同时施加70V(100Hz，占空比(Duty)：50％)的正负脉冲电压来观察形成的液晶单元的微观结构。设置液晶单元以使得一侧的光偏振器的吸收光轴以45度与预倾斜方向交叉。

表1示出在实例和比较实例中的液晶和单体的组成及其评估结果。

表1

材料的折射率

表2示出了液晶和单体折射率评估结果。

表2

实例1～实例4

在实例1～实例4中，通过使用预先形成的混合了液晶的单体使得具有表2中所示的折射率的材料变成表1中所示的重量比，来形成单元。在所有单元中，从单元表面(导光板表面)，每个预倾角是1.0度～1.5度(包括两个端点)，且在未施加电压时每个光轴是1.0度～1.5度(包括两个端点)。设置单元以使得光轴平行于白光LED进入其中的端面，并且进行亮度评估。此外，通过在对所有单元施加了电压的同时改变入射角来测量延迟。结果，可以确认的是，液晶在平行于LED入射端面的同时被倾斜。图24示出对实例1的单元施加了电压的同时观察到的偏振显微图像。从图24可以发现，块体具有沿摩擦方向的线状结构。

比较实例1

在比较实例1中，除了使用了由DIC Co.制造的标准PDLC材料“PNP-170”并且使用了未提供摩擦的配向膜之外，以与实例1的方式相同的方式形成单元。作为椭率仪评估的结果，在未施加电压时，预倾斜不存在，并且通过用偏振显微镜进行观察发现液晶未被配向。当施加了电压时，液晶在单元表面(导光板表面)的法线方向是透明的，在所有对角方向是浑浊的，并且在所有取向上类似是浑浊的。即，当未施加电压时，对于LED入射端面，光轴随机存在。图25示出了对比较实例1施加了电压的时观察到的偏振显微图像。从图25可以发现，块体具有球形结构。

比较实例2

在比较实例2中，除了将未提供摩擦的垂直配向膜用作配向膜之外，以与实例1相同的方式形成单元。预倾斜是等于或小于测量限的值，并且被配向为几乎垂直于基板的法线方向。此外，可以确信的是，液晶的倾斜取向在施加了电压时是随机的。

比较实例3

在比较实例3中，设置在实例1中形成的单元以使得LED入射端面垂直于光轴，并且进行亮度评估。

从表1可以发现，在实例1～实例4中，白亮度和调制比例比所有比较实例中的高。此外，可以发现，在将实例1与比较实例3进行比较的情况下，即使使用了相同单元，在通过电压增加的液晶的方向平行于入射光线方向的情况下，白亮度更高。此外，可以认为，由于在比较实例1和比较实例2中液晶的倾斜取向是随机的，所以白亮度和调制比例低。

本领域的技术人员应当理解的是，可以根据设计需要和其他因数出现各种修改，组合，子组合以及变化，只要其在所附的权利要求及其等同替换的范围内。

Claims (20)

1.一种照明装置，包括：

导光板；

光源，设置在所述导光板的侧面上；以及

光调制装置，设置在所述导光板的表面或内部并且粘合至所述导光板，其中所述光调制装置具有：彼此分开并且彼此相对设置的一对透明基板；一对电极，设置在所述一对透明基板的每个的表面上；以及光调制层，设置在所述一对透明基板的间隙中，

所述光调制层具有第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域具有光学各向异性，并且具有彼此不同的对电场的各响应速度，

所述第一区域具有这样的结构，其中：当在所述一对电极之间未施加电压时，所述第一区域的光轴平行于所述导光板的侧面的所述光源的光进入其中的光入射面，并且以第一角度与所述透明基板的表面交叉；而当在所述一对电极之间施加了电压时，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所述透明基板的表面交叉，以及

所述第二区域具有这样的结构，其中，所述第二区域的光轴平行于所述光入射面并且以所述第一角度与所述透明基板的表面交叉而与所述一对电极之间施加的电压的存在无关。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，

所述第一区域主要包含液晶材料，以及

所述第二区域主要包含聚合物材料。

3.根据权利要求2所述的照明装置，其中，所述光调制装置在所述电极和所述光调制层之间具有水平配向膜。

4.根据权利要求3所述的照明装置，其中，当液晶分子与所述水平配向膜的表面接触并且未从外部向所述液晶分子施加电场时，所述水平配向膜具有向所述液晶分子提供预倾角以使得所述液晶分子的光轴以所述第一角度与所述透明基板的表面交叉并且平行于所述光入射面的特性。

5.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述光调制层具有在所述光调制层的厚度方向上的散射大于在平行于所述光入射面的方向上的散射的各向异性散射特性。

6.根据权利要求5所述的照明装置，其中，所述第二区域具有线状结构，所述线状结构具有在平行于所述光入射面并且以所述第一角度与所述透明基板的表面交叉的方向上的长轴。

7.根据权利要求2所述的照明装置，其中，所述第二区域具有不响应于电场的线状结构或多孔结构，或者具有响应速度低于所述第一区域的响应速度的棒状结构。

8.根据权利要求4所述的照明装置，其中，通过热和光中的至少一种使经所述水平配向膜的操作而配向的可聚合材料聚合来形成所述第二区域。

9.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一区域的寻常光折射率等于所述第二区域的寻常光折射率，且所述第一区域的非寻常光折射率等于所述第二区域的非寻常光折射率。

10.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述光调制装置具有多个所述一对电极，

在所述光调制装置中，在设置于一个透明基板侧上的电极和设置于另一透明基板侧的电极之间的相对部分构成光调制单元，以及

包括驱动部，所述驱动部控制向每个光调制单元的所述一对电极施加的电压的大小，使得在一个光调制单元中所述第一区域的光轴平行于所述第二区域的光轴，而在另一光调制单元中所述第一区域的光轴与所述第二区域的光轴交叉。

11.根据权利要求1所述的照明装置，其中，在所述一对电极中，至少在所述照明装置的顶面侧上的电极由透明导电材料制成。

12.根据权利要求1所述的照明装置，其中，在所述一对电极中，至少在所述照明装置的底面侧上的电极由金属制成。

13.根据权利要求1所述的照明装置，包括：

在所述照明装置的底面侧上的反射板。

14.一种照明装置，包括：

导光板；

光源，设置在所述导光板的侧面上；以及

光调制装置，设置在所述导光板的表面或内部并且粘合至所述导光板，

其中所述光调制装置具有：彼此分开并且彼此相对设置的一对透明基板；一对电极，设置在所述一对透明基板的每个表面上；以及光调制层，设置在所述一对透明基板的间隙中，

所述光调制层具有第三区域和第四区域，所述第三区域和所述第四区域具有光学各向异性，并且具有彼此不同的对电场的各响应速度，

所述第三区域具有这样的结构，其中：当在所述一对电极之间未施加电压时，所述第三区域的光轴平行于所述导光板的侧面的所述光源的光进入其中的光入射面，并且以第三角度与所述透明基板的表面交叉；而当在所述一对电极之间施加了电压时，所述第三区域的光轴平行于所述光入射面并且以小于所述第三角度的第四角度与所述透明基板的表面交叉或者是平行于所述透明基板的表面，以及

所述第四区域具有这样的结构，其中，所述第四区域的光轴平行于所述光入射面并且以所述第三角度与所述透明基板的表面交叉而与所述一对电极之间施加的电压的存在无关。

15.根据权利要求14所述的照明装置，其中，

所述第三区域主要包含液晶材料，以及

所述第四区域主要包含聚合物材料。

16.根据权利要求15所述的照明装置，其中，所述光调制装置在所述电极和所述光调制层之间具有垂直配向膜。

17.根据权利要求16所述的照明装置，其中，当液晶分子与所述垂直配向膜的表面接触并且未从外部向所述液晶分子施加电场时，所述垂直配向膜具有向所述液晶分子提供预倾角以使得所述液晶分子的光轴以所述第三角度与所述透明基板的表面交叉并且平行于所述光入射面的特性。

18.根据权利要求17所述的照明装置，其中，通过热和光中的至少一种使经所述垂直配向膜的操作而配向的可聚合材料聚合来形成所述第四区域。

19.一种显示单元，包括：

显示面板，具有以矩阵状态设置的多个像素，其中，所述多个像素基于图像信号被驱动；以及

照明装置，对所述显示面板进行照明，

其中，所述照明装置从所述显示面板侧起依次具有：导光板；光源，设置在所述导光板的侧面上；以及光调制装置，设置在所述导光板的表面或内部并且粘合至所述导光板，

所述光调制装置具有：彼此分开并且彼此相对设置的一对透明基板；一对电极，设置在所述一对透明基板的每个表面上；以及光调制层，设置在所述一对透明基板的间隙中，

所述光调制层具有第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域具有光学各向异性并且具有彼此不同的对电场的各响应速度，

所述第一区域具有这样的结构，其中：当在所述一对电极之间未施加电压时，所述第一区域的光轴平行于所述导光板的侧面的所述光源的光进入其中的光入射面，并且以第一角度与所述透明基板的表面交叉；而当在所述一对电极之间施加了电压时，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所述透明基板的表面交叉，以及

所述第二区域具有这样的结构，其中，所述第二区域的光轴平行于所述光入射面并且以所述第一角度与所述透明基板的表面交叉而与所述一对电极之间施加的电压的存在无关。

20.一种显示单元，包括：

显示面板，具有以矩阵状态设置的多个像素，其中，所述多个像素基于图像信号被驱动；以及

照明装置，对所述显示面板进行照明，

其中，所述照明装置从所述显示面板侧起依次具有：导光板；光源，设置在所述导光板的侧面上；以及光调制装置，设置在所述导光板的表面或内部并且粘合至所述导光板，

所述光调制装置具有：彼此分开并且彼此相对设置的一对透明基板；一对电极，设置在所述一对透明基板的每个表面上；以及光调制层，设置在所述一对透明基板的间隙中，

所述光调制层具有第三区域和第四区域，所述第三区域和所述第四区域具有光学各向异性并且具有彼此不同的对电场的各响应速度，

所述第三区域具有这样的结构，其中：当在所述一对电极之间未施加电压时，所述第三区域的光轴平行于所述导光板的侧面的所述光源的光进入其中的光入射面，并且以第三角度与所述透明基板的表面交叉；而当在所述一对电极之间施加了电压时，所述第三区域的光轴平行于所述光入射面并且以小于所述第三角度的第四角度与所述透明基板的表面交叉或者是平行于所述透明基板的表面，以及

所述第四区域具有这样的结构，其中，所述第四区域的光轴平行于所述光入射面并且以所述第三角度与所述透明基板的表面交叉而与所述一对电极之间施加的电压的存在无关。

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