CN102449383A - 显示和照明装置 - Google Patents

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Abstract

公开了能够改善三维显示中的显示亮度和显示质量两者的显示装置和用于这种显示装置的照明装置。在光调制元件(30)中，当执行三维显示时，每个光调制单元(30-1)是散射区域(30B)，并且每个光调制单元(30-2)是可透过区域(30A)。从而，从光源(20)射出并进入导光板(10)的光透过可透过区域(30A)并在散射区域(30b)中被散射，使得在正面方向上输出多条射出的光束。在深度信息上输出的每条射出的光束进入显示面板(210)的背面，并且每条射出的光束以大致相同的角度进入在每个三维像素(210A)内处于共同位置的像素(210-1、210-2、210-3或210-4)中的任何一个，使得经每个三维像素(210A)内的共同位置的像素调制的视频图像光以规定角度从该像素输出。

Description

显示和照明装置
技术领域
本发明涉及能够执行二维显示(平面显示)和三维显示(立体显示)的显示器，以及适于应用到这种显示器作为背光的照明装置。
背景技术
能够执行三维显示的显示器包括为了三维显示而需要佩戴特殊眼镜的显示器和不需要特殊眼镜的显示器。在后一种显示器中，双凸透镜或者视差屏障(parallax barrier)被用于以裸眼感知立体图片。当图片信息被双凸透镜或视差屏障分配到右眼和左眼中时，右眼和左眼分别看到不同的图片，结果可以实现三维显示。
三维显示带来了真实感，但分辨率降低了。因此，在PTL 1中公开了在不损害分辨率的情况下执行二维显示的技术。在PTL 1中，视差屏障由液晶元件构成，并且在三维显示中，液晶元件通过在其中形成不透明部分来用作视差屏障。然后，在二维显示中，液晶元件通过使其整个表面变成透射状态而不用作视差屏障，并且显示画面上的整个图片均一地进入右眼和左眼，从而实现了二维显示。
[引文列表]
[专利文献]
[PTL 1]日本未实审专利申请公布No.H3-119889
[PTL 2]日本未实审专利申请公布No.H11-285030
发明内容
然而，在PTL 1描述的方法中，在三维显示中，光被视差屏障吸收，造成显示亮度低的问题。
PTL 2公开了取代视差屏障利用柱面透镜和聚合物分散液晶(PDLC)来抑制亮度降低的技术。然而，在PTL 2描述的方法中，存在这样的问题：即，当观看者从倾斜方向观看显示画面时，由于柱面透镜的像差，显示质量恶化了。
本发明被作出来解决上述问题，并且本发明的一个目的是提供一种能够在三维显示中既提高显示亮度又提高显示质量的显示器，以及用于这种显示器的照明装置。
根据本发明的显示器包括：显示面板，该显示面板包括布置成矩阵形式的多个像素，这多个像素响应于用于二维显示或三维显示的图像信号而被驱动；以及照明装置，该照明装置对显示面板照明。该显示器中包括的照明装置包括：相互分离并且相互面对的第一透明构件和第二透明构件；部署在第一透明构件的侧面上的光源。照明装置还包括：部署在第一透明构件的表面的第一电极；部署在第二透明构件的表面的第二电极；光调制层，该光调制层部署在第一透明构件与第二透明构件之间的间隙中，并且依据电场的幅值而对来自光源的光表现出散射性或透明性；以及驱动部，该驱动部利用第一电极和第二电极驱动光调制层。光调制层包括第一区域和第二区域，该第一区域和第二区域都具有光学各向异性，并且都对电场具有响应速度，这些响应速度相互不同。第一区域主要包括液晶材料。第二区域主要包括聚合物材料，并且具有对电场的响应速度比第一区域的响应速度慢的条纹结构、多孔结构或棒状结构。第一电极和第二电极中的至少一个由多个子电极构成。在执行三维显示的情况下，在驱动部向多个子电极中的指定的多个第一子电极施加使光调制层能表现出散射性的电压的同时，驱动部向多个子电极中的除了多个第一子电极以外的多个第二子电极施加使光调制层能表现出透明性的电压，从而使得能够发出多条线状照明光线。
在根据本发明的显示器中，例如，在执行二维显示的情况下，驱动部向全部多个子电极施加使光调制层能表现出散射性的电压，以使得能够发出完全亮的面状照明光。另外，在执行二维显示的情况下，在驱动部向多个子电极中的一些施加使光调制层能表现出散射性的电压的同时，驱动部向多个子电极中未被施加使光调制层能表现出散射性的电压的一个或多个子电极施加使光调制层能表现出透明性的电压，以使得能够发出部分暗的面状照明光。
根据本发明的照明装置是用于能执行二维显示和三维显示的显示器的照明装置。该照明装置包括与上述显示器中的照明装置相同的组件。
在根据本发明的照明装置和显示器中，设置了依据电场的幅值对来自光源的光表现出散射性或透明性的光调制层。因此，可以从表现出散射性的区域(散射区域)中提取经过导光板传播的光。另外，在本发明中，在执行三维显示的情况下，在向多个指定的第一子电极施加使光调制层能够表现出散射性的电压的同时，向多个第二子电极施加使光调制层能够表现出透明性的电压，从而使得可以发出多条线状照明光线。由于每条线状照明光线进入显示面板的背面，例如，当施加三维图片信号以使得与线状照明光线相对应的像素布置中的各个像素行能够用作三维像素时，线状照明光线以基本相等的角度进入各个三维像素中的相同位置的像素，并且各个三维像素中的相同位置的像素发出经这些像素调制的图片光。因此，在观看者用其右眼和左眼观看其间具有像差的不同图片时，观看者感知到在显示面板上显示了三维图片。此外，在本发明中，在三维显示中，不必设置视差屏障；然而，即使在照明装置的光出射侧设置了视差屏障，此时光调制层也仅发出线状光；因此，从光调制层发出并被视差屏障吸收的线状照明光线的比例较低。另外，在本发明中，由于在三维显示中不需要柱面透镜，所以不可能发生由柱面透镜导致的像差的问题。
在根据本发明的照明装置和显示器中，由于光调制层的一部分用作散射区域，所以从照明装置发出多条线状照明光线；因此，三维显示中的显示亮度和显示质量两者都可以得到改善。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的电视广播信号发送机/接收机系统的示例的示图。
图2是示出图1中的接收机侧装置的功能块的示例的示图。
图3是示出图1中的接收机侧装置中的显示面板和背光的配置的示例的截面图。
图4是示出图3中的显示面板和背光的配置的另一示例的截面图。
图5是示出图3中的光调制元件的配置的示例的截面图。
图6是示出图5中的电极配置的示例的透视图。
图7是示出ITO膜的光学属性和背光中的色度变化的位置依从性的示例的示图。
图8是示出导光谱的位置依从性的示例的示图。
图9是用于描述图3中的光调制元件的功能的示例的示意图。
图10是用于描述图3中的光调制元件的功能的另一示例的示意图。
图11是用于描述图3中的背光的功能的示例的示意图。
图12是示出图5中的体块中的条纹结构的示例的示图。
图13是用于描述制造图3中的光调制元件的步骤的截面图。
图14是用于描述接着图13之后的制造步骤的截面图。
图15是用于描述接着图14之后的制造步骤的截面图。
图16是用于描述图3中的接收机侧装置中的三维显示的示意图。
图17是用于描述图3中的接收机侧装置中的二维显示的示意图。
图18是用于描述图3中的光调制元件的功能的示意图。
图19是用于描述图3中的光调制元件的功能的示意图。
图20是用于描述图3中的光调制元件和比较例的效果的示图。
图21是示出测量光调制元件的光学特性的装置的示例的示图。
图22是示出利用图21中的装置进行的测量所确定的结果的示图。
图23是示出利用图21中的装置进行的测量所确定的结果的示图。
图24是用于描述各向同性散射的概念图。
图25是用于描述各向异性散射的概念图。
图26是用于描述根据本发明第二实施例的背光中安装的光调制元件的功能的示例的示意图。
图27是用于描述图26中的光调制元件的功能的另一示例的示意图。
图28是示出图3中的接收机侧装置的配置的第一变形例的示例的截面图。
图29是示出图3中的接收机侧装置的配置的第一变形例的另一示例的截面图。
图30是示出图3中的接收机侧装置的配置的第二变形例的截面图。
图31是示出图3中的接收机侧装置的配置的第三变形例的截面图。
图32是示出图31中的视差屏障的配置的示例的截面图。
图33是示出图5中的电极配置的第一变形例的透视图。
图34是示出图5中的电极配置的第二变形例的透视图。
图35是示出图5中的电极配置的第三变形例的透视图。
图36是示出图5中的电极配置的第四变形例的平面图。
图37是示出图5中的电极配置的第五变形例的平面图。
图38是示出图5中的电极配置的第六变形例的平面图。
图39是示出图5中的电极配置的第七变形例的平面图。
图40是示出图5中的电极配置的第八变形例的平面图。
图41是示出图5中的电极配置的第九变形例的平面图。
图42是示出图31中的视差屏障的配置的另一示例的截面图。
图43是用于描述在图3中的接收机侧装置中时分地执行三维显示的方法的示意图。
图44是用于描述在图3中的接收机侧装置中时分地执行三维显示的方法的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述实现本发明的最佳模式。注意，将按以下顺序给出描述。
1.第一实施例(图1至25)
在背光中使用光调制元件(水平配向(align)的PDLC)的示例
2.第一实施例(图26和27)
在背光中使用光调制元件(垂直配向的PDLC)的示例
3.变形例(图28至44)
改变光调制元件的位置的示例
添加光学片的示例
添加视差屏障的示例
改变电极配置的示例
(第一实施例)
[电视广播信号发送机/接收机系统的配置]
图1是示出根据本发明第一实施例的用于电视广播信号100A的包括接收机侧装置200的发送机/接收机系统的配置示例的框图。发送机/接收机系统包括通过例如有线通信(例如有线TV)或无线通信(例如地面数字波或卫星波)发送电视广播信号的发送机侧装置100和通过上述的有线或无线通信接收来自发送机侧装置100的电视广播信号的接收机侧装置200。注意，接收机侧装置200相当于本发明中的“显示器”的具体示例。
电视广播信号100A包括用于二维显示(平面显示)的图片数据或用于三维显示(立体显示)的图片数据。在本说明书中，用于二维显示的图片数据指的是没有视点信息的二维图片数据。另外，用于三维显示的图片数据指的是具有视点信息的二维图片数据，并且用于三维显示的图片数据包括多条具有相互不同的视点的二维图片数据。发送机侧装置100例如是安装在广播站中的电视广播信号发送机或者因特网上的服务器。
[接收机侧装置200的功能块]
图2是接收机侧装置200的配置示例的框图。接收机侧装置200是能够执行二维显示和三维显示的显示器，并且例如是能够连接到上述的有线或无线通信的电视机。接收机侧装置200包括例如天线端子201、数字调谐器202、解复用器203、运算电路204以及存储器205。接收机侧装置200还包括例如解码器206、图片信号处理电路207、图形生成电路208、面板驱动电路209、显示面板210、背光211、音频信号处理电路212、音频放大器电路213以及扬声器214。接收机侧装置200还包括例如遥控接收器电路215以及遥控发送器216。注意，背光211相当于本发明中的“照明装置”的具体示例。
天线端子201是接收通过接收天线(未示出)接收的电视广播信号的端子。例如，数字调谐器202处理进入了天线端子201的电视广播信号以输出与用户选择的频道相关联的预定传输流。例如，解复用器203从在数字调谐器202中获得的传输流中提取与用户选择的频道相关联的部分TS(传输流)。
运算电路204控制接收机侧装置200的各个组件的操作。例如，运算电路204把由解复用器203获得的部分TS存储在存储器205中，或者把从存储器205中读取的部分TS发送到解码器206。另外，例如，运算电路204向图片信号处理电路207和背光211发送指示二维显示或三维显示的控制信号204A。运算电路204基于例如存储器205中存储的设定信息、部分TS中包括的预定信息或者从遥控接收器电路215提供来的设定信息来设定上述控制信号204A。
例如，存储器205存储接收机侧装置200的设定信息并且管理数据。存储器205可以在其中存储例如由解复用器203获得的部分TS或者诸如显示方法之类的设定信息。
例如，解码器206对由解复用器203获得的部分TS中包括的图片PES(分组化基本流)分组执行解码处理以获得图片数据。例如，解码器206还对由解复用器203获得的部分TS中包括的音频PES分组执行解码处理以获得音频数据。在本说明书中，图片数据指的是用于二维显示的图片数据或用于三维显示的图片数据。
例如，图片信号处理电路207和图形生成电路208根据需要对由解码器206获得的图片数据执行多个图像处理、图形数据叠加处理等等。
在图片信号处理电路207从运算电路204接收到作为控制信号204A的指示三维显示的信号并且从解码器206提供来的图片数据是用于三维显示的图片数据的情况下，图片信号处理电路207例如利用从解码器206提供来的用于三维显示的图片数据中包括的具有相互不同的视点的多条二维图片数据来产生一条二维图片数据以选择所产生的二维图片数据作为要被提供给图形生成电路208的图片数据。例如，在用于三维显示的图片数据包括具有相互不同的视点的两条二维图片数据的情况下，图片信号处理电路207从一行到另一行执行在水平方向上交替布置两条二维图片数据的处理，以产生这样一条图片数据：在这一条图片数据中，在水平方向上交替布置了两条二维图片数据。类似地，例如，在用于三维显示的图片数据包括具有相互不同的视点的四条二维图片数据的情况下，图片信号处理电路207从一行到另一行执行在水平方向上周期性地交替布置四条二维图片数据的处理，以产生这样一条图片数据：在这一条图片数据中，在水平方向上周期性地交替布置了四条二维图片数据。
在图片信号处理电路207从运算电路204接收到作为控制信号204A的指示二维显示的信号并且从解码器206提供来的图片数据是用于三维显示的图片数据的情况下，例如，图片信号处理电路207从提供自解码器206的用于三维显示的图片数据中包括的具有相互不同的视点的多条二维图片数据中选择一条图片数据作为要被提供给图形生成电路208的图片数据。在图片信号处理电路207从运算电路204接收到作为控制信号204A的指示二维显示的信号并且从解码器206提供来的图片数据是用于二维显示的图片数据的情况下，例如，图片信号处理电路207选择从解码器206提供来的用于二维显示的图片数据作为要被提供给图形生成电路208的图片数据。
图形生成电路208例如生成用于画面显示的UI(用户界面)画面。例如，面板驱动电路209基于从图形生成电路208提供来的图片数据来驱动显示面板210。
稍后将详细描述显示面板210和背光211的配置。例如，音频信号处理电路212对由解码器206获得的音频数据执行诸如D/A转换之类的处理。音频放大器电路213例如放大从音频信号处理电路212提供来的音频信号以将经放大的音频信号提供给扬声器214。
遥控接收器电路215例如接收从遥控发送器216提供来的遥控信号并将遥控信号提供给运算电路204。运算电路204例如响应于遥控信号而控制接收机侧装置200的各个组件。
[接收机侧装置200的截面配置]
图3示出了接收机侧装置200的截面配置的示例。注意，图3是示意性图示，并且该图示中的尺寸和形状不一定与实际尺寸和形状相同。接收机侧装置200包括显示面板210和部署在显示面板210的背后的背光211。注意，背光211相当于本发明中的“照明装置”的具体示例。
显示面板210被提供来显示图片。显示面板210例如是各个像素响应于图片信号而被驱动的透射型液晶显示面板(LCD)，并且具有液晶层被夹在一对透明基板之间的配置。更具体而言，显示面板210从背光211侧起按顺序包括偏光板、透明基板、像素电极、配向膜、液晶层、配向膜、共同电极、滤色片、透明基板以及偏光板(均未示出)。
透明基板由对可见光透明的基板例如平板玻璃构成。注意，包括与像素电极电连接的TFT(薄膜晶体管)、配线等等的有源驱动电路(未示出)被形成在背光211侧的透明基板上。像素电极和共同电极例如由ITO构成。像素电极以格子形式被布置在透明基板上，并且充当各个像素的电极。另一方面，共同电极被形成在滤色片的整个表面上，并且充当面对各个像素电极的共同电极。配向膜由诸如聚酰亚胺之类的聚合物材料构成，并且对液晶执行配向处理。液晶层例如由VA(垂直配向)模式、TN(扭曲向列)模式或STN(超级扭曲向列)模式液晶构成，并且具有按照从驱动电路(未示出)施加的电压来在每个像素中改变从背光211出射的光的偏光轴的方向的功能。注意，液晶配向被以分阶段的方式改变，从而以分阶段的方式调整每个像素的透射轴的方向。在滤色片中，与像素电极的布置相对应地布置了分别将透过了液晶层的光分离成例如红(R)、绿(G)和蓝(B)的三原色或者诸如R、G、B和白(W)之类的四种颜色的滤色片。
偏光板是一种光学快门，并且只允许在一定振动方向上的光(偏振光)通过它。注意，偏光板可以是吸收除了透射轴以外的振动方向上的光(偏振光)的吸收偏光器，但是就亮度改善而言，偏光板优选是将光反射到背光211那侧的反射偏光器。偏光板被部署成使其偏光轴可以彼此相差90°或者相互平行，从而允许从背光211出射的光经由液晶层透过或者被遮蔽。
背光211是用于能够执行二维显示和三维显示的显示器的照明装置。背光211例如从显示面板210的背后照射显示面板210，并且包括导光板10、部署在导光板10的侧面的光源20、部署在导光板10的背后的光调制元件30和反射板40、以及驱动光调制元件30的驱动电路50。
导光板10把来自部署在导光板10的侧面的光源20的光引导至导光板10的顶面。导光板10具有与部署在导光板10的顶面的显示面板210相对应的形状，例如由顶面、底面和侧面围绕的长方体形状。注意，在导光板10的各个侧面中，来自光源20的光所进入的那个侧面在下文中被称为“光入射面10A”。在导光板10中，顶面和底面中的至少一者具有预定的图案化的形状，并且导光板10具有散射和均衡从光入射面10A入射的光的功能。注意，在施加到背光211的电压被调制以均衡亮度的情况下，未被图案化的平坦导光板可被用作导光板10。导光板10是通过主要包括诸如聚碳酸酯树脂(PC)或丙烯酸树脂(聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))之类的透明热塑树脂来形成的。
光源20是线状光源，并且例如是由热阴极荧光灯(HCFL)、冷阴极荧光灯(CCFL)或线状布置的多个LED(发光二极管)构成的。在光源20由多个LED构成的情况下，就效率、薄型化和均一性而言，优选所有LED都是白LED。注意，光源20可由例如红LED、绿LED和蓝LED构成。光源20可以仅被部署在导光板10的一个侧面上(参考图3)、或者被部署在导光板10的两个侧面、三个侧面或所有侧面上。
反射板40把通过光调制元件30从导光板10的背后漏出的光返回到导光板10侧，并且例如具有诸如反射、扩散和散射之类的功能。因此，从光源20出射的光可以被高效地使用，并且反射板40对于改善正面亮度也是有用的。反射板40例如是由发泡PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、蒸镀了银的膜、多层反射膜或白PET构成的。注意，例如，如图4中所示，如果必要可以不包括反射板40。
在本实施例中，光调制元件30与导光板10的背后(底面)紧密接触，其间没有空气层，并且被粘结到导光板10的背后，其间例如具有粘合剂(未示出)。例如，如图5中所示，光调制元件30是通过从反射板40侧起按顺序布置透明基板31、下侧电极32、配向膜33、光调制层34、配向膜35、上侧电极36和透明基板37构成的。注意，下侧电极32相当于本发明中的“第一电极”的具体示例，并且上侧电极36相当于本发明中的“第二电极”的具体示例。
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例如玻璃板或塑料膜构成。下侧电极32被部署在透明基板31的面对透明基板37的表面上，并且如图6中的光调制元件30的一部分中所示是由形成在整个表面上的一个固体膜构成的。另外，上侧电极36被部署在透明基板37的面对透明基板31的表面上，并且如图6中所示例如是由多个子电极36A构成的。注意，子电极36A相当于本发明中的“第一子电极”和“第二子电极”的具体示例。
多个子电极36A的每一个具有在平面中的一个方向(与光入射面10A平行的方向)上延伸的条带形状。注意，子电极36B相当于本发明中的“第一子电极”的具体示例，并且子电极36C相当于本发明中的“第二子电极”的具体示例。多个子电极36B被用于在接收机侧装置200中执行三维显示的情况下生成线状照明光。以与在接收机侧装置200中执行三维显示的情况下的像素间距P2相对应的间距P1(等于或接近像素间距P2(参考图16)的间距)布置多个子电极36B。在布置方向(与光入射面10A正交的方向)上交替布置多个子电极36B和多个子电极36C。注意，在接收机侧装置200中执行二维显示的情况下，所有子电极36A都被用于生成面状照明光。
上侧电极36(背光211的顶面上的电极)，或下侧电极32和上侧电极36两者，是由透明导电膜构成的。透明导电膜优选具有例如由以下式子表示的属性(参考图7(A))。透明导电膜例如是由包括铟锡氧化物(ITO)的膜(以下称为“ITO膜”)构成的。注意，下侧电极32和上侧电极36可由铟锌氧化物(IZO)、金属纳米线、碳纳米管、石墨烯等等构成。
|A1-A2|≤2.00
A1：450nm至650nm的范围内的最大光吸收率(％)
A2：450nm至650nm的范围内的最小光吸收率(％)
由于可见光被用作照明光，所以透明导电膜的光吸收率的差异优选较小，在380至780nm的范围内。380至780nm的范围内的光吸收率的最大值与最小值之间的差异为10.00以下，并且更优选为7.0以下。特别地，在透明导电膜被应用到背光等等的情况下，所使用的光源的波长区域范围内的光吸收率的最大值与最小值之间的差异优选为2.00以下，并且更优选为1.00以下。在典型的LED被用作光源的情况下，450至650nm的范围内的光吸收率的最大值与最小值之间的差异优选为2.00以下，更优选为1.00以下。注意，吸收率是利用由JASCO Corporation制造的V-550测量的，与基板的法线方向成5°入射的光的反射率和透射率被测量，从100％中减去反射率和透射率值而获得的值被确定为吸收率。
在透明导电膜具有由上述式子表示的属性情况下，当从光源20出射的光在使光经过导光板10传播的过程中反复通过光调制元件30中的透明导电膜时，透明导电膜中的吸收率对波长的依从性被抑制。在透明导电膜由典型的ITO膜构成的情况下，例如，如图7(B)和(C)中的虚线和图8(A)中的箭头所示，随着离光源20的距离增大，长波长侧成分增大了。另一方面，在透明导电膜由具有由上述式子表示的上述属性的膜属性改善的ITO膜构成时，例如，如图7(B)和(C)中的实线和图8(B)所示，长波长侧成分随着离光源20的距离的变化率降低了。注意，图7(B)和(C))中的垂直轴上的Δu′v′是指示长波长侧成分随着Δu′v′的值的增大而增大的指标。
另外，例如，在光调制元件中包括的一对电极中的至少一者由ITO膜构成的情况下，在用于引导光的光路的某个部分(例如，导光板和光调制元件中的至少一个)中优选包括吸收长波长侧的光比吸收短波长侧的光多的染料或色素。作为上述染料或色素，可以使用已知的材料。特别地，在光调制层的形成中包括应用紫外线幅射的过程的情况下，例如，在形成光调制元件之后，优选将包括染料或色素的导光板和光调制元件粘结在一起，或者优选用紫外线吸收层来保护包括染料或色素的部分免受紫外线辐射，以防止由于紫外线辐射而引起的损坏。当以上述方式向用于引导光的光路中的一些部分添加上述的染料或色素时，从光源出射的光在使光传播经过导光板的过程中反复通过光调制元件，包括ITO膜的光调制元件的吸收率的波长依从性被抑制了。
然而，下侧电极32(背光211的底面上的电极)可能不是由透明材料构成的，而可能是由例如金属构成的。注意，在下侧电极32由金属构成的情况下，与反射板40的情况一样，下侧电极32也具有反射从导光板10的背后进入到光调制元件30的光的功能。因此，在此情况下，例如，如图4中所示，可以不包括反射板40。
在从光调制元件30的法线方向看下侧电极32和上侧电极36的情况下，光调制元件30的下侧电极32和上侧电极36相互面对的位置中的部分构成光调制单元30-1和30-2。光调制单元30-1是光调制元件30的下侧电极32和子电极36B相互面对的位置中的部分，并且光调制单元30-2是光调制元件30的下侧电极32和子电极36C相互面对的位置中的部分。光调制单元30-1和光调制单元30-2彼此相邻。
光调制单元30-1和30-2可以通过向下侧电极32和上侧电极36(子电极36A)施加预定的电压而被分别独立驱动，并且取决于施加到下侧电极32和上侧电极36(子电极36A)的电压值，对于来自光源20的光表现出透明性或散射性。注意，在描述光调制层34时将更详细描述透明性和散射性。
配向膜33和35被提供来例如对光调制层34中使用的液晶或单体(monomer)进行配向。配向膜的种类包括垂直配向膜和水平配向膜，并且在本实施例中，水平配向膜被用作配向膜33和35。水平配向膜的示例包括通过对聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚乙烯醇等等执行拓印(rubbing)处理而形成的配向膜，以及通过拓印或蚀刻而设有沟槽的配向膜。水平配向膜的其他示例包括通过倾斜地蒸镀诸如二氧化硅之类的无机材料而形成的配向膜、通过离子束照射而形成的钻石状碳配向膜，以及设有电极图案狭缝的配向膜。在塑料膜被用作透明基板31和37的情况下，在制造过程中，能够在100℃以下的温度形成膜的聚酰胺酰亚胺优选被用于配向膜33和35，因为在用配向膜33和35涂布透明基板31和37的表面之后的烧成温度优选尽可能低。
另外，只需要垂直和水平配向膜两者具有对液晶和单体配向的功能，而典型的液晶显示器所必需的相对于反复电压施加的可靠性则不是必需的。这是因为在形成器件后相对于电压施加的可靠性是由通过聚合单体而形成的产物与液晶之间的界面决定的。另外，即使不使用配向膜，例如，当在下侧电极32与上侧电极36之间施加电场或磁场时，光调制层34中使用的液晶或单体也可以被配向。换言之，当在下侧电极32与上侧电极36之间施加电场或磁场时，可以通过用紫外线照射来固定在施加电压时液晶或单体的配向状态。在用电压形成配向膜的情况下，可以分别形成用于配向的电极和用于驱动的电极，或者可以使用允许通过频率逆转介电常数各向异性的符号双频液晶作为液晶材料。另外，在用磁场形成配向膜的情况下，对于配向膜，优选使用具有较大的磁化率各向异性的材料，并且例如优选使用具有许多个苯环的材料。
光调制层34取决于电场的幅值而对来自光源20的光表现出散射性或透明性。例如，如图5中所示，光调制层34是包括体块(bulk)34A和分散在体块34A中的多个微粒子34B的复合层。体块34A和微粒子34B具有光学各向异性。注意，体块34A相当于本发明中的“第二区域”，并且微粒子34B相当于本发明中的“第一区域”。
图9(A)示意性地示出了在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下微粒子34B中的配向状态的示例。注意，在图9(A)中，未示出体块34A中的配向状态。图9(B)示出了在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下表现出体块34A和微粒子34B的折射率各向异性的折射率椭圆体的示例。折射率椭圆体是表示从各种方向入射的线性偏振的光的折射率的张量椭圆体，并且当观察从光入射方向的椭圆体的截面时，可以几何地获知折射率。图9(C)示意性地示出了在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下朝着正面方向的光L1和朝着倾斜方向的光L2透过光调制层34的状态的示例。
图10(A)示意性地示出了在电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下微粒子34B中的配向状态的示例。注意，在图10(A)中，未示出体块34A中的配向状态。图10(B)示出了在电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下表现出体块34A和微粒子34B的折射率各向异性的折射率椭圆体的示例。图10(C)示意性地示出了在电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下朝着正面方向的光L1和朝着倾斜方向的光L2被光调制层34散射的状态的示例。
例如，如图9(A)和(B)中所示，在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，体块34A和微粒子34B具有如下结构：其中，体块34A的光轴AX1的方向和微粒子34B的光轴AX2的方向相互一致(平行)。注意，光轴AX1和AX2各自指示与使得无论偏光方向如何折射率都可以具有一个值的光线的行进方向平行的线。另外，光轴AX1和光轴AX2的方向不是必定始终相互一致，并且光轴AX1和光轴AX2的方向可由于例如制造误差而相互略有偏离。
另外，在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，例如，微粒子34B被构造为使其光轴AX2可以与导光板10的光入射面10A平行。在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，例如，微粒子34B还被构造为使其光轴AX2可以以微小的角度θ1与透明基板31和37的表面相交(参考图9(B))。注意，当描述形成微粒子34B的材料时将更详细描述角度θ1。
另一方面，例如，体块34A被构造为具有固定的光轴AX1，无论电压是否被施加在下侧电极32与上侧电极36之间。更具体而言，例如，如图9(A)和(B)以及图10(A)和(B)中所示，体块34A被构造为具有与导光板10的光入射面10A平行而且以预定的角度θ1与透明基板31和37的表面相交的光轴AX1。换言之，当电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间时，体块34A的光轴AX1与微粒子34B的光轴AX2平行。
注意，光轴AX1不是必定始终与导光板10的光入射面10A平行以及始终以角度θ1与透明基板31和37的表面相交，并且光轴AX2可由于例如制造误差而以略微不同于角度θ1的角度与透明基板31和37的表面相交。另外，光轴AX1和AX2不是必定始终与导光板10的光入射面10A平行，并且光轴AX1和AX2可由于例如制造误差而以小角度与导光板10的光入射面10A相交。
在此情况下，体块34A和微粒子34B的寻常折射率优选彼此相等，并且体块34A和微粒子34B的非常折射率优选彼此相等。在此情况下，例如，在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，如图9(A)中所示，在包括正面方向和倾斜方向在内的所有方向上折射率的差异很小，获得了高透明性。因此，例如，如图9(C)中所示，朝着正面方向的光L1和朝着倾斜方向的光L2透过光调制层34，而不在光调制层34中被散射。结果，例如，如图11(A)和(B)中所示，来自光源20的光L(来自倾斜方向的光)被透明区域30A的界面(透明基板31或导光板10与空气之间的界面)完全反射，并且透明区域30A的亮度(黑显示中的亮度)与未设置光调制元件30的情况(由图11(B)中的点划线指示)相比减小了。
另外，例如，在电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，如图10(A)中所示，体块34A和微粒子34B被构造为使得光轴AX1和光轴AX2的方向可以相互不同(相交)。另外，例如，在电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，微粒子34B被构造为使得其光轴AX2可以与导光板10的光入射面10A平行并且以大于角度θ1的角度θ2(例如90°)与透明基板31和37的表面相交。注意，在描述形成微粒子34B的材料时将更详细描述角度θ2。
因此，在电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，在光调制层34中，包括正面方向和倾斜方向在内的所有方向上折射率的差异增大，从而获得了高散射性。例如，如图10(C)中所示，朝着正面方向的光L1和朝着倾斜方向的光L2从而在光调制层34中被散射。结果，例如，如图11(A)中所示，来自光源20的光L(来自倾斜方向的光)透过散射区域30B的界面(透明基板31或导光板10与空气之间的界面)，并且透过了反射板40的光被反射板40反射，从而透过光调制元件30。因此，散射区域30B的亮度与未设置光调制元件30的情况(由图11(B)中的点划线指示)相比极高，并且白显示中的亮度被部分提高(部分亮度增强)，提高量为透明区域30A的亮度的降低量。
注意，体块34A和微粒子34B的寻常折射率可由于例如制造误差而相互略有不同，并且优选为例如0.1以下，更优选为0.05以下。另外，体块34A和微粒子34B的非常折射率可相互略有不同，并且优选为例如0.1以下，更优选为0.05以下。
另外，体块34A中的折射率差异(ΔnP＝非常折射率neP-寻常折射率noP)和微粒子34B中的折射率差异(ΔnL＝非常折射率neL-寻常折射率noL)优选尽可能大，并且优选为0.05以上，更优选为0.1以上，还更优选为0.15以上。在体块34A和微粒子34B中的折射率差异大的情况下，光调制层34的散射力增强，使得导光条件容易被破坏，从而使得来自导光板10的光容易被提取。
另外，体块34A和微粒子34B对于电场具有不同的响应速度。体块34A例如具有响应速度比微粒子34B的慢的条纹(streaky)结构(参考图12(A)和(B))、多孔结构或棒状结构。注意，图12(A)和(B)在电场被施加到光调制元件30的情况下是偏光显微图，并且图12(A)和(B)中的明亮条纹部分相当于上述的条纹结构。图12(A)示出了在液晶对单体的重量比是95∶5的情况下体块34A的条纹结构的状态，并且图12(B)示出了在液晶对单体的重量比是90∶10的情况下体块34A的条纹结构的状态。体块34A例如是由通过把低分子单体聚合而获得的聚合物材料形成的。体块34A例如是通过用热和光中的一者或两者对具有沿着微粒子34B的配向方向或配向膜33和35的配向方向配向的配向性和聚合性的材料(例如单体)进行聚合来形成的。
例如，体块34A的条纹结构、多孔结构或棒状结构具有在与导光板10的光入射面10A平行并且以微小角度θ1与透明基板31和37的表面相交的方向上的长轴。在体块34A具有条纹结构的情况下，短轴方向上的平均条纹纹理大小优选在0.1μm至10μm的范围内(包括两端点)以增强被引导的光的散射性，并且更优选在0.2μm至2.0μm的范围内(包括两端点)。在短轴方向上的平均条纹纹理大小在0.1μm至10μm的范围内(包括两端点)的情况下，光调制元件30中的散射力在380至780nm的可见区域中基本上均等。因此，在平面中，仅特定波长成分的光的增加或减少不会发生；因此，在该平面中可以实现可见区域中的平衡。在短轴方向上的平均条纹纹理大小小于0.1μm或超过10μm的情况下，无论波长如何，光调制元件30的散射力都较低，从而光调制元件30难以充当光调制元件。
另外，为了减小散射的波长依从性，短轴方向上的平均条纹纹理大小优选在0.5μm至5μm的范围内(包括两端点)，更优选在1μm至3μm的范围内。在这种情况下，在从光源20出射的光传播经过导光板10的过程中，当光反复通过光调制元件30中的体块34A时，光调制层34中的散射的波长依从性被抑制。可以通过偏光显微镜、共焦显微镜、电子显微镜等等来观察条纹纹理大小。
另一方面，微粒子34B主要包括例如液晶材料，并且具有比体块34A高得多的响应速度。微粒子34B中包括的液晶材料(液晶分子)的示例包括棒状分子。作为微粒子34B中包括的液晶分子，优选使用具有正介电常数各向异性的液晶分子(所谓的正型液晶)。
在此情况下，在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，微粒子34B中的液晶分子的长轴方向与光轴AX1平行。此时，微粒子34B中的液晶分子的长轴与导光板10的光入射面10A平行，并且以微小角度θ1与透明基板31和37的表面相交。换言之，在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，微粒子34B中的液晶分子被配向为在与导光板10的光入射面10A平行的平面中仅以角度θ1倾斜。角度θ1被称为预倾角(pretilt angle)，并且例如优选在0.1°至30°的范围内(包括两端点)。角度θ1更优选在0.5°至10°的范围内(包括两端点)，还更优选在0.7°至2°的范围内(包括两端点)。当角度θ1增大时，散射效率由于以下原因而倾向于降低。另外，当角度θ1太小时，在施加电压时液晶升起的方向的角度变化。例如，液晶可在相差180°的方向上升起(逆倾)。因此，无法有效地使用微粒子34B和体块34A中的折射率差异；因此，散射效率倾向于降低，并且亮度倾向于降低。
另外，在电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，在微粒子34B中，液晶分子的长轴方向与光轴AX1相交(或正交)。此时，微粒子34B中的液晶分子的长轴与导光板10的光入射面10A平行，并且以大于角度θ1的角度θ2(例如90°)与透明基板31和37的表面相交。换言之，在电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，微粒子34B中的液晶分子被配向为在与导光板10的光入射面10A平行的平面中仅以角度θ2倾斜或者以角度θ2(＝90°)直立升起。
上述的具有配向性和聚合性的单体可以是具有光学各向异性并且与液晶形成复合材料的材料；然而，在本实施例中优选被用紫外线辐射固化的低分子单体。优选在未施加电压的状态中，液晶和通过聚合低分子单体而形成的产物(聚合物材料)的光学各向异性的方向相互一致；因此，在用紫外线辐射固化低分子单体之前，液晶和低分子单体优选被配向在相同的方向上。在液晶被用作微粒子34B的情况下，当液晶包括棒状分子时，要使用的单体材料优选具有棒状形状。如上所述，既具有聚合性也具有液晶性的材料优选被用作单体材料，并且例如从由丙烯酸酯基团、异丁烯酸脂基团、丙烯酰氧基团、甲基丙烯酰氧基团、乙烯醚基团和环氧基团构成的组中选择的一个或多个官能基团优选被包括作为可聚合官能基团。这些官能基团可以通过被用紫外线、红外线或电子束照射或者通过被加热而被聚合。为了抑制在用紫外线照射期间配向程度的降低，可以添加具有多官能基团的液晶材料。在体块34A具有上述的条纹结构的情况下，作为体块34A的材料，优选使用双官能液晶单体。另外，可以向体块34A的材料添加单官能单体以调整表现出液晶性的温度，或者可以向体块34A的材料添加三官能或更多官能的单体，以提高交联密度。
例如，驱动电路50控制施加到光调制单元30-1和30-2的每一个的一对电极(下侧电极32和上侧电极36)的电压的幅值，以使得一个光调制单元30-1中的微粒子34B的光轴AX2可以与体块34A的光轴AX1平行或基本平行，并且使得另一光调制单元30-2中的微粒子34B的光轴AX2可以与体块34A的光轴AX1相交或正交。换言之，驱动电路50通过电场控制使得体块34A的光轴AX1的方向和微粒子34B的光轴AX2的方向可以相互一致(或基本一致)或者相互不同(正交)。
当驱动电路50接收到作为控制信号204A的指示三维显示的信号时，驱动电路50使背光211可以发出多条线状照明光线。更具体而言，驱动电路50向多个子电极36A中的多个指定子电极36B施加使光调制层34可以表现出散射性的电压，并且向子电极36A中的除了多个子电极36B以外的多个子电极36C施加使光调制层34可以表现出透明性的电压。换言之，驱动电路50控制被施加到光调制单元30-1和30-2中的每一个的一对电极(下侧电极32和子电极36A)的电压的幅值，以使得背光211中包括的所有光调制单元30-1中的微粒子34B的光轴AX2可以与体块34A的光轴AX1相交，并且使得背光211中包括的所有光调制单元30-2中的微粒子34B的光轴AX2可以与体块34A的光轴AX1平行。
另外，当驱动电路50接收到作为控制信号204A的指示二维显示的信号时，驱动电路50使背光211可以发出面状照明光。更具体而言，驱动电路50向全部多个子电极36A施加使光调制层34可以表现出散射性的电压。换言之，驱动电路50控制被施加到光调制单元30-1和30-2中的每一个的一对电极(下侧电极32和子电极36A)的电压的幅值，以使得背光211中包括的所有光调制单元30-1和30-2中的微粒子34B的光轴AX2可以与体块34A的光轴AX1相交。
注意，当驱动电路50接收作为控制信号204A的指示二维显示的信号以及与图片数据相关联的信号时，驱动电路50可使得背光211可以发出具有基于图片数据的亮度分布的面状照明光(例如，在平面中具有暗部的面状照明光)。然而，在这种情况下，上侧电极36优选具有与显示面板210的像素相对应的布局。在上侧电极36具有与显示面板210的像素相对应的布局的情况下，基于图片数据，驱动电路50向多个子电极36A中的一些施加使得光调制层34可以表现出散射性的电压，并且向所述多个子电极36A中未被施加使得光调制层34可以表现出散射性的电压的一个或多个子电极36A施加使得光调制层34可以表现出透明性的电压。
以下，将参考图13(A)至(C)和图15(A)至(C)来描述制造根据本实施例的背光211的方法。
首先，分别在由玻璃基板或塑料膜基板构成的透明基板31和37上形成由ITO等等构成的透明导电膜32-1和36-1(参考图13(A))。接下来，在透明导电膜32-1和36-1的整个表面上形成抗蚀层，并且通过图案化在抗蚀层上形成电极图案(下侧电极32和上侧电极36)(参考图13(B))。
作为图案化方法，例如，可以使用光刻法、激光加工法、图案印刷法、丝网印刷法等等。另外，例如，图案化可以通过如下方式来执行：在用Merck Ltd.的“HyperEtch”材料执行丝网印刷之后执行预定的加热，然后用水漂洗材料。电极图案是由驱动方法和部分驱动的分割数决定的。电极图案被加工为具有要使用的显示器的像素间距或者与之接近的间距。电极的加工宽度取决于加工方法；然而，就光提取效率而言，该宽度优选尽可能地小。电极的加工宽度例如是50μm以下，优选为20μm，并且更优选为5μm以下。另外，可通过在ITO纳米粒子上执行图案印刷，然后烧成ITO纳米粒子来形成电极图案。
接下来，在整个表面被涂布以配向膜33和35之后，配向膜33和35被干燥和烧成(参考图13(C))。在使用基于聚酰亚胺的材料作为配向膜33和35的情况下，经常使用NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)作为溶剂；然而，此时，在大气下必须要大约200℃的温度。注意，在此情况下，当塑料基板被用作透明基板31和37时，配向膜33和35可以在100℃被真空干燥和烧成。然后，对配向膜33和35执行拓印处理。因此，配向膜33和35充当用于水平配向的配向膜，并且在配向膜33和35的拓印方向上可以形成预倾。
接下来，通过干法或湿法在配向膜33上散布用于形成单元间隙的间隔物(spacer)38(参考图14(A))。注意，在通过真空粘结法形成光调制单元30-1和30-2的情况下，间隔物38可被混合在要滴落的混合物中。或者，取代间隔物38，可以通过光刻法形成柱状间隔物。
然后，配向膜35被以框形状涂布以用于粘结和防止液晶泄漏的密封剂39(参考图14(B))。可以通过分液器法或丝网印刷法来形成密封剂39的图案。
下面将描述真空粘结法(滴注(one-drop-fill)法或者说ODF法)；然而，注意，也可通过真空注入法、辊压粘结法等等来形成光调制单元30-1。
首先，与由单元间隙、单元面积等等决定的体积相对应的液晶和单体的混合物41被均一地滴落在平面上(参考图14(C))。优选利用线状引导式精密分液器来滴落混合物41；然而，在使用密封剂39的图案作为堤坝的情况下，可以使用狭缝涂布机(die coater)等等。
上述的材料可被用作液晶和单体，并且液晶对单体的重量比在98∶2到50∶50的范围内，优选在95∶5到75∶25的范围内，更优选在92∶8到85∶15的范围内。通过增大液晶的比率可以减小驱动电压；然而，当液晶被增加得太多时，液晶往往难以返回透明状态，例如在施加电压时白度降低或者在关闭电压后响应速度减小。
除了液晶和单体以外，可向混合物41添加聚合引发剂。取决于要使用的紫外线波长，可在0.1至10wt％的范围内调整要添加的聚合引发剂的单体比率。根据需要还可向混合物41添加聚合抑制剂、塑化剂、粘度调节剂等等。当单体在室温下是固体或凝胶时，盖子、注射器和基板优选被加温。
在透明基板31和37被放在真空粘结系统(未示出)中后，执行抽空以粘结透明基板31和37(参考图15(A))。然后，将产物释放到大气，以在大气压下通过均一加压来均一化单元间隙。可以基于白亮度(白度)和驱动电压之间的关系来适当地选择单元间隙；然而，单元间隙在5至40μm的范围内，优选6至20μm的范围内，更优选在7至10μm的范围内。
在粘结后，根据需要优选执行配向处理(未示出)。在由于在正交尼科尔(Crossed-Nicols)偏光板之间插入粘结的单元而发生光泄漏的情况下，单元可被加热预定的时间或者被放在室温中以被配向。然后，单体被用紫外线L3照射以被聚合，从而形成了聚合物(参考图15(B))。以这种方式制造光调制元件30。
优选防止在用紫外线照射期间改变单元的温度。优选使用红外线截止滤光片，或者可以优选使用UV-LED等等作为光源。紫外线照度对于复合材料的组织结构施加影响；因此，优选基于要使用的液晶材料或单体材料及其组成来适当地调整紫外线照度，并且紫外线照度优选在0.1至500mW/cm2的范围内，并且更优选在0.5至30mW/cm2的范围内。存在这样的倾向，即紫外线照度越低，则驱动电压就变得越低，并且优选地可以按照产率和属性两者来选择紫外线照度。
然后，光调制元件30被粘结到导光板10。粘结可通过粘贴或粘着来执行；然而，优选用如下材料来粘着或粘贴光调制元件30：该材料具有与导光板10的折射率和光调制元件30的基板材料的折射率尽可能接近的折射率。最后，向下侧电极32和上侧电极36安附引出线(未示出)。从而，制造了根据本实施例的背光211。
虽然描述了形成光调制元件30并最终将光调制元件30粘结到导光板10的过程，但其上形成有配向膜35的透明基板37可预先被粘结到导光板10的表面以形成背光211。另外，可以通过给纸法(sheet-feedingmethod)或卷对卷法(roll-to-roll method)中的一种来形成背光211。
接下来，下面将描述根据本实施例的背光211的操作和效果。
在根据本实施例的背光211中，在三维显示中，电压被施加到光调制单元30-1和30-2中的每一个的一对电极(下侧电极32和子电极36A)，以使得每个光调制单元30-1中的微粒子34B的光轴AX2可以与体块34A的光轴AX1相交或正交，并且使得每个光调制单元30-2中的微粒子34B的光轴AX2可以与体块34A的光轴AX1平行或基本平行。因此，在光调制元件30中，每个光调制单元30-1用作散射区域30B，并且每个光调制单元30-2用作透射区域30A。结果，从光源20出射并进入到导光板10的光透过光调制元件30的透射区域30A，并且在光调制元件30的散射区域30B中被散射(参考图11)。散射光中的透过了散射区域30B的底面的光被反射板40反射以再次返回到导光板10，然后该光从背光211的顶面出射。另外，散射光中的朝着散射区域30B的顶面的光透过导光板10，然后从背光211的顶面出射。从而，在三维显示中，光几乎不从透明区域30A的顶面出射，并且光从散射区域30B的顶面出射。从而，例如，如图16中所示，多条线状照明光线向正面方向出射。
因此，因为朝着正面方向出射的每条线状照明光线进入显示面板210的背面，所以例如在用于三维显示的二维图片数据在图片信号处理电路207中被生成以使得与线状照明光线相对应的像素布置中的各个像素行可以用作三维像素210A的情况下，线状照明光线以基本相等的角度进入各个三维像素210A中的相同位置的像素(例如图16中的210-1、210-2、210-3或210-4)。结果，被各个三维像素210A中的相同位置的像素调制的图片光以预定的角度从这些像素出射。此时，观看者用其右眼和左眼观看其间具有视差的不同图片；因此，观看者感知到在显示面板210上显示了三维图片(立体图片)。
另外，在根据本实施例的背光211中，在二维显示中，例如，电压被施加到光调制单元30-1和30-2的每一个的一对电极(下侧电极32和子电极36A)，以使得光调制单元30-1和30-2的每一个中的微粒子34B的光轴AX2可以与体块34A的光轴AX1相交或正交。因此，从光源20出射并进入到导光板10的光在整个光调制元件30中形成的散射区域30B中被散射(参考图17)。散射光中的透过了散射区域30B的底面的光被反射板40反射以再次返回到导光板10，然后该光从背光211的顶面出射。另外，散射光中的朝着散射区域30B的顶面的光透过导光板10，以从背光211的顶面出射。从而，在二维显示中，例如，光从光调制元件30的整个顶面出射，以朝着正面方向发出面状照明光。
因此，因为朝着正面方向出射的面状照明光进入显示面板210的背面，所以例如在图片信号处理电路207中生成与各个像素210B相关联的用于二维显示的二维图片数据时，面状照明光以所有角度进入各个像素210B，并且经各个像素210B调制的图片光从各个像素210B出射。此时，由于观看者用其双眼看到相同的图片，所以观看者感知到在显示面板210上显示了二维图片(平面图片)。
在本实施例中，在三维显示中，不必设置视差屏障。另外，即使在背光211的光出射侧设置了视差屏障，此时，光调制层34仅发出线状光；因此，从光调制层34出射并且被视差屏障吸收的线状照明光线的比例极低。另外，在本实施例中，由于在三维显示中柱面透镜不是必要的，所以不可能发生由柱面透镜导致的像差的问题。
如上所述，在本实施例中，在光调制元件30的一部分中形成散射区域以使得可以从背光211发出多条线状照明光线；因此，可以改善三维显示中的显示亮度和显示质量两者。
接下来，下面将描述根据本实施例的接收机侧装置200的其他效果。
通常，PDLC是通过混合液晶材料和各向同性低分子材料并用紫外线照射、溶剂的干燥等等来引起相位分离的复合层，并且使得液晶材料的微粒子分散在聚合物材料中。在不施加电压的情况下，复合层中的液晶材料被配向在随机方向上，从而表现出散射性，但另一方面，在施加电压的情况下，液晶材料被配向在电场方向上；因此，在液晶材料的寻常折射率和聚合物材料的折射率彼此相等的情况下，液晶材料在正面方向(PDLC的法线的方向)上表现出高透明性。然而，在此液晶材料中，液晶材料的非常折射率与聚合物材料的折射率之间的差异在倾方向上变得明显，并且即使液晶材料在正面方向上具有透明性，在倾斜方向上也表现出散射性。
通常，利用PDLC的光调制元件经常具有如下配置：即，PDLC被夹在其上形成了透明导电膜的两块玻璃板之间。当光从空气倾斜入射到具有上述配置的光调制元件中时，从倾斜方向入射的光由于空气与玻璃板之间的折射率差异而被折射，从而以较小的角度进入PDLC。因此，在这种光调制元件中不发生大散射。例如，当光以80°的角度从空气进入时，光到PDLC的入射角度由于玻璃界面的折射而减小到大约40°。
然而，在利用导光板的边缘光系统中，由于光通过导光板进入，所以光以大约80°的大角度穿过PDLC。因此，液晶材料的非常折射率与聚合物材料的折射率之间的差异较大，并且光以大角度穿过PDLC，从而使得更长的光路受到散射。例如，在具有1.5的寻常折射率和1.65的非常折射率的液晶材料的微粒子被分散在具有1.5的折射率的聚合物材料中的情况下，在正面方向(PDLC的法线的方向)上没有折射率差异，但在倾斜方向上折射率差异较大。从而，无法减小倾斜方向上的散射性，从而导致较低的观看角度特性。另外，在诸如扩散膜之类的光学膜被部署在导光板上的情况下，斜泄漏光在正面方向上也被扩散膜等等所扩散，从而导致正面方向上光泄漏的增加和正面方向上调制比率的减小。
另一方面，在本实施例中，由于体块34A和微粒子34B各自主要包括光学各向异性材料，所以倾斜方向上的散射性被减小了，从而使得能够改善透明性。例如，体块34A和微粒子34B主要包括具有彼此相等的寻常折射率以及也彼此相等的非常折射率的光学各向异性材料，并且除此之外，其光轴的方向在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的区域中也是相互一致或基本一致的。因此，在包括正面方向(光调制元件30的法线的方向)和倾斜方向在内的所有方向上减小或消除了折射率差异，从而获得了高透明性。结果，可以减少或基本消除具有大观看角度的范围中的光的泄漏，并且可以实现较高的观看角度特性。
例如，当混合具有1.5的寻常折射率和1.65的非常折射率的液晶和具有1.5的寻常折射率和1.65的非常折射率的液晶单体，并且在液晶和液晶单体被配向膜或电场配向的状态中聚合液晶单体时，液晶的光轴和通过聚合液晶单体而形成的聚合物的光轴相互一致。因此，折射率在所有方向上都相互一致，从而使得能够实现透明性高的状态，而且进一步改善了观看角度特性。
另外，在本实施例中，例如，如图11(A)和(B)中所示，与未设置光调制元件30的示例(由图11(B)中的点划线指示)相比，透明区域30A中的亮度(黑显示中的亮度)更低。另一方面，与未设置光调制元件30的示例(由图11(B)中的点划线指示)相比，散射区域30B中的亮度有显著提高，并且白显示中的亮度被部分提高(部分亮度增强)，提高量为透明区域30A的亮度的降低量。
部分亮度增强是与在整个画面上执行白显示的情况相比在部分执行白显示时增强亮度的技术。部分亮度增强一般被用在CRT、PDP等等中。然而，在液晶显示器中，由于背光无论图像如何都均一地生成光，所以不可以部分增强亮度。当使用其中二维布置了多个LED的LED背光作为背光时，可以关闭一些LED。然而，在这种情况下，没有来自关闭了LED的暗区域的扩散光；因此，与所有LED都被开启的情况相比，亮度变得更低。另外，可以通过增大被施加到开启的一些LED的电流来增大亮度；然而，在这种情况下，在短时间中有大电流流动，从而导致了电路的负载和可靠性方面的问题。
另一方面，在本实施例中，由于体块34A和微粒子34B各自主要包括光学各向异性材料，所以倾斜方向上的散射性被抑制，以减少暗状态中来自导光板的泄漏光。因此，由于光被从部分暗状态中的部分引导到部分亮状态中的部分，所以无需增大提供给背光211的电功率，就可以实现部分亮度增强。
另外，在本实施例中，在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的区域中，微粒子34B的光轴AX2与导光板10的光入射面10A平行并且以微小角度θ1与透明基板31和37的表面相交。换言之，微粒子34B中包括的液晶分子被配向为在与光入射面10A平行的平面中仅以角度θ1倾斜(即，具有预倾角)。因此，当电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间时，微粒子34B中包括的液晶材料不在随机方向上升起，而是在与光入射面10A平行的平面中升起。此时，体块34A的光轴AX1和微粒子34B的光轴AX2在与光入射面10A平行的平面中相交或相互正交。在此情况下，从导光板10的光入射面10A入射的光中的相对于透明基板31垂直振动的光表现出微粒子34B的非常折射率与体块34A的寻常折射率之间的差异。此时，由于微粒子34B的非常折射率与体块34A的寻常折射率之间的差异较大，所以相对于透明基板31垂直振动的光的散射效率增大了。另一方面，与透明基板31平行地振动的光表现出微粒子34B的寻常折射率与体块34A的非常折射率之间的差异。此时，由于微粒子34B的寻常折射率与体块34A的非常折射率之间的差异也较大，所以与透明基板31平行地振动的光的散射效率增大了。因此，传播经过电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的区域的光包括大量的倾斜方向上的成分。例如，在丙烯酸导光板被用作导光板10的情况下，电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的区域中的光以41.8°以上的角度传播。结果，包括倾斜方向在内的所有方向上的折射率差异被增大，以获得高散射性，从而使得能够改善显示亮度。另外，通过上述的部分亮度增强效果可以进一步改善显示亮度。
例如，在体块34A的光轴AX1和微粒子34B的光轴AX2在没有电压施加时被部署成与导光板10的光入射面10A垂直，并且当电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间时，微粒子34B中包括的液晶材料在与光入射面10A垂直的平面中升起的情况下，与上述情况中一样，相对于透明基板31垂直振动的光表现出微粒子34B的非常折射率与体块34A的寻常折射率之间的差异，但是在与透明基板31平行的方向上振动的光表现出微粒子34B的寻常折射率与体块34A的寻常折射率之间的差异。在此情况下，在微粒子34B的寻常折射率与体块34A的寻常折射率之间只有很小差异或没有差异。因此，在从光入射面10A入射的光中，虽然相对于透明基板31垂直振动的光与上述情况中一样表现出较大的折射率差异，但在与透明基板31平行的方向上振动的光却表现出很小或不表现出折射率差异。结果，虽然相对于透明基板31垂直振动的光的散射效率较高，但与透明基板31平行地振动的光的散射效率却较低或为零。因此，在光轴AX1和AX2被部署成与光入射面10A垂直的情况下，与光轴AX1和AX2被部署成与光入射面10A平行的情况相比，散射效率更低，因此从导光板10提取的亮度低于本实施例中的光调制元件30中的。
因此，在本实施例中，在减少或基本消除观看角度较大的范围中光的泄漏的同时，可以改善显示亮度。结果，可以增大正面方向上的调制比率。
(各向异性扩散)
接下来，下面将描述上述实施例中的各向异性扩散。图18和19示出了上述实施例中的光调制层34中的体块34A和微粒子34B的折射率椭圆体的示例。图18示出了在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下体块34A和微粒子34B的折射率椭圆体的示例，并且图19示出了在电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下体块34A和微粒子34B的折射率椭圆体的示例。
如上所述，如图18中所示，当电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间时，体块34A的光轴和微粒子34B的光轴被配向在与导光板10的光入射面10A平行的方向以及以角度θ1与透明基板31和37的表面相交的方向上。另外，如上所述，如图19中所示，当电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间时，体块34A的光轴被配向在与电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间时相同的方向上。另外，微粒子34B的光轴被配向在与导光板10的光入射面10A平行以及以大于角度θ1的角度θ2(例如90°)与透明基板31和37的表面相交的方向上。
从而，响应于电压施加和无电压施加，在微粒子34B中的液晶分子中引起上述变化；然而，在变化的过程中，体块34A不响应于电压变化，或者体块34A的响应速度较低；因此，体块34A的条纹结构的长轴方向被配向在拓印方向(与光入射面10A平行的方向(图18和19中的Y轴方向))上。从而，当电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间时，从光源20出射并传播经过光调制层34的光在以体块34A的条纹结构的短轴方向上的平均条纹纹理大小的周期表现出微粒子34B的非常折射率与体块34A的寻常折射率之间的差异或者微粒子34B的寻常折射率与体块34A的非常折射率之间的差异的同时传播。结果，传播经过光调制层34的光在光调制层34的厚度方向上被很大程度地散射，但在与光入射面10A平行的方向上却没有怎么被散射。换言之，光调制层34在与光入射面10A平行的平面(YZ平面)中，在Y轴方向和Z轴方向上表现出散射性的各向异性。从而，光调制层34对于从光源20出射并且传播经过光调制层34的光表现出各向异性散射。
在光调制层34中，考虑到体块34A和微粒子34B的折射率椭圆体，在图19中的Z轴方向上传播的光中的Y轴方向(拓印方向)偏振的成分与X轴方向偏振的成分相比具有高散射力。换言之，光调制层34对于在光调制层34的厚度方向上传播的光，在偏光方向上也表现出各向异性散射性。在X轴方向上偏振的光由于体块34A寻常折射率与微粒子34B的寻常折射率之间的差异而被散射，但是其值基本上是相等的；因此，散射性较低。另一方面，在Y轴方向上偏振的光由于体块34A的非常折射率与微粒子34B的寻常折射率之间的差异而被散射，并且其值是大不相同的，因此散射性较高。
以下将考查光调制层34实际表现出的各向异性散射的程度。
图20(A)和(B)示出了测量来自导光板的光的出射角度特性的结果。图20(A)示出了在使用调制层34的情况下的结果，并且图20(B)示出了在使用在平面中表现出光学各向同性的光调制层的情况下的结果。通常，在光调制层的底面上使用白反射板；然而，为了准确地考查从光调制层和导光板的出射特性，在光调制层的底面上取代白反射板部署了黑吸收层。
在使用在平面中表现出光学各向同性的光调制层的情况下，从导光板提取的光包括了大量靠近导光板的成分以及少量正面方向上的成分。另一方面，在使用在平面中表现出光学各向异性的光调制层34的情况下，当从导光板中提取光时，正面方向上的光量相对较大，并且这种剖面(profile)适合于照明装置。另外，在黑状态中，在光学各向同性的调制层中斜泄漏的光的量比各向异性光调制层中的大；因此，各向异性光调制层就光调制比率性能而言具有优势。另外，在光学片被用在导光板上并且其间具有空气界面的情况下，认为由于被与光学片的空气界面反射而损失的光的量较大；因此，就来自导光板的光的出射特性而言，这种在正面方向上的成分量较大的剖面是适宜的。由于不同的单体材料和不同的液晶材料被用于用来考查的两个光调制层，所以难以比较两个光调制层之间的光提取强度；然而，在使用具有相同的光学属性的材料作为光调制层的情况下，当使用在平面中具有光学各向异性的光调制层34时，可以增大光使用效率。
由于从上述结果中发现在使用两个光调制层的情况下，相应的出射角度特性是彼此不同的，所以接下来测量了光调制层34的散射特性。在使用导光板的状态中，被导光板的全反射发生，并且不能测量散射角度特性；因此，通过图21(A)和(B)中所示的装置来测量散射角度特性。更具体而言，将匹配油110和光调制层34放入了柱状玻璃容器100中，并且以大入射角度θ(例如80°)的激光L照射光调制层34，从而使得可以通过导光板引导光以评估散射角度特性。图22(A)示出了当激光L以大入射角度θ(例如80°)进入光调制层34中时，在被测面130上示出的亮度分布的状态。图22(B)示出了在与拓印方向平行的平面(相当于图18和19中的ZX平面)中以与光调制层34中的体块34A的光轴AX1(未示出)平行的轴为中心轴通过检测器120的扫描而获得的光强度分布。此时光强度分布对应于图22(A)中的(1)所指示的方向上的分布。另外，图22(C)示出了在与拓印方向平行并且与光调制层34的光入射面平行的平面(相当于图18和19中的ZY平面)中以与光调制层34中的体块34A的光轴AX1(未示出)垂直的轴为中心轴通过检测器120的扫描而获得的亮度分布。此时的光强度分布对应于图22(A)中的(2)所指示的方向上的分布。
从图22(A)到(C)，与拓印方向垂直的平面(相当于图18和19中的ZX平面)中的散射特性高于与拓印方向平行的平面(相当于图18和19中的ZY平面)中的散射特性，并且在正面方向上(0°的出射角)，强度相差大约50倍(在施加电压时)。换言之，已发现，例如如图22(A)至(C)中所示，光调制层34具有各向异性散射特性，其中光调制层34的厚度方向(Z轴方向)上的散射大于拓印方向(与光入射面10A平行的方向(Y轴方向))上的散射。因此，已发现，当在体块34A的条纹结构的长轴方向被配向在拓印方向(与光入射面10A平行的方向(图18和19中的Y轴方向))上的状态中，微粒子34B中的液晶分子被配向在光调制层34的厚度方向上时，光调制层34对于从光源20出射的光表现出上述的各向异性散射。
图23(A)示出了光调制层34的散射特性。图23(B)示出了其中液晶被电压倾斜的方向未被确定(预倾90°)的光调制层的散射特性。图23(C)示出了由各向同性聚合物构成并且不表现出平面中的光学各向异性的普通光调制层的散射特性。从图23(A)至(C)发现，在光调制层34中，与其他光调制层相比，入射光即使在正面方向上也被很大程度地散射，并且只有光调制层34表现出了各向异性散射。
接下来，将描述在表现出这种各向异性散射的情况下从导光板的光提取更优良的原因。在布置光调制层、导光板和光源的情况下，由于印刷有白图案的导光板和上述的普通光调制层表现出例如图24(A)至(C)中所示的各向同性散射特性，所以在与导光板的平面平行的方向上散射的光的量较大，并且改变角度直到导光条件被破坏为止的概率较低。另一方面，在像光调制层34的情况中那样表现出各向异性散射的情况下，例如，如图25(A)至(C)中所示，入射光在与导光板的面内方向垂直的方向上被很大程度地散射，从而散射优先在导光条件被破坏的方向上发生。因此，认为通过表现出各向异性散射，改善了从导光板的光提取效率。
就改善被引导的光的散射性而言，体块34A的短轴方向上的平均条纹纹理大小优选在0.1μm至10μm的范围内(包括两端点)，并且更优选在0.2μm至2.0μm的范围内(包括两端点)。
(第二实施例)
接下来，下面将描述根据本发明第二实施例的背光。根据本实施例的背光与根据上述实施例的背光211的区别在于以下事实：垂直配向膜被用作配向膜33和35，并且取代上述实施例中的光调制层34设置了光调制层64。将主要描述与上述实施例的配置不同的点，并且将不进一步描述与上述实施例的配置相同的点。
如上所述，在此实施例中，垂直配向膜被用作配向膜33和35。在稍后将描述体块64A和微粒子64B中，通过垂直配向膜形成了被配向成从透明基板31倾斜的预倾。垂直配向膜可由硅烷耦合材料、聚乙烯醇(PVA)、基于聚酰亚胺的材料、表面活性剂等等构成。例如，在用这些材料涂布并且干燥这些材料之后执行拓印处理，以在拓印方向上形成预倾。另外，当塑料膜被用作透明基板31和37时，优选在制造过程中在用配向膜33和35涂布透明基板31和37的表面之后的烧成温度尽可能地低；因此，允许使用基于乙醇的溶剂的硅烷耦合材料优选被用作配向膜33和35。注意，可以在不对配向膜33和35执行拓印处理的情况下形成预倾。其实现方法的示例包括照射在配向膜33和35中形成的单元并且在向这些单元施加磁场或由狭缝电极引起的倾斜电场的同时用紫外线辐射来照射这些单元的方法。
然而，在垂直配向膜被用作配向膜33和35的情况下，作为微粒子64B中包括的液晶分子，优选使用具有负介电常数各向异性的液晶分子(所谓的负型液晶)。
接下来，下面将描述本实施例中的光调制层64。与上述实施例中的情况一样，光调制层64是包括体块64A和分散在体块64A中的多个微粒子64B的复合层。体块64A和微粒子64B具有光学各向异性。
图26(A)示意性地示出了在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下微粒子64B中的配向状态的示例。注意，在图26(A)中，未示出体块64A中的配向状态。图26(B)示出了在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下表现出体块64A和微粒子64B的折射率各向异性的折射率椭圆体的示例。图26(C)示意性地示出了在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下朝着正面方向的光L1和朝着倾斜方向的光L2透过光调制层64的状态的示例。
图27(A)示意性地示出了在电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下微粒子64B中的配向状态的示例。注意，在图27(A)中，未示出体块64A中的配向状态。图27(B)示出了表现出体块64A和微粒子64B的折射率各向异性的折射率椭圆体的示例。图27(C)示意性地示出了在电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下朝着正面方向的光L1和朝着倾斜方向的光L2被光调制层64散射的状态的示例。
例如，如图26(A)和(B)中所示，在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，体块64A和微粒子64B被构造为使得体块64A的光轴AX3的方向和微粒子64B的光轴AX4的方向可以相互一致(平行)。注意，光轴AX3和AX4各自指示与使得无论偏光方向如何折射率都可以具有一个值的光线的行进方向平行的线。另外，光轴AX3和光轴AX4的方向不是必定始终相互一致，并且光轴AX3和光轴AX4的方向可由于例如制造误差而相互略有偏离。
另外，在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，例如，微粒子64B被构造为使得其光轴AX4可以与导光板10的光入射面10A平行。在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，例如，微粒子64B还被构造为使得其光轴AX4可以以微小的角度θ3与透明基板31和37的法线相交(参考图26(B))。注意，在描述形成微粒子64B的材料时将更详细描述角度θ3。
另一方面，例如，体块64A被构造为具有固定的光轴AX4，无论电压是否被施加在下侧电极32与上侧电极36之间。更具体而言，例如，如图26(A)和(B)以及图27(A)和(B)中所示，体块64A被构造为具有与导光板10的光入射面10A平行而且以预定的角度θ3与透明基板31和37的法线相交的光轴AX3。换言之，当电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间时，体块64A的光轴AX3与微粒子64B的光轴AX4平行。
注意，光轴AX4不是必定始终与导光板10的光入射面10A平行以及始终以角度θ3与透明基板31和37的法线相交，并且光轴AX4可由于例如制造误差而以略微不同于角度θ3的角度与透明基板31和37的法线相交。另外，光轴AX3和AX4不是必定始终与导光板10的光入射面10A平行，并且光轴AX3和AX4可由于例如制造误差而以小角度与导光板10的光入射面10A相交。
在此情况下，体块64A和微粒子64B的寻常折射率优选彼此相等，并且体块64A和微粒子64B的非常折射率优选彼此相等。在此情况下，例如，在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，如图26(A)中所示，在包括正面方向和倾斜方向在内的所有方向上折射率的差异很小，获得了高透明性。因此，例如，如图26(C)中所示，朝着正面方向的光L1和朝着倾斜方向的光L2透过光调制层64，而不在光调制层64中被散射。结果，与上述实施例的情况中一样，例如，如图11(A)和(B)中所示，来自光源20的光L(来自倾斜方向的光)被透明区域30A的界面(透明基板31或导光板10与空气之间的界面)完全反射，并且透明区域30A的亮度(黑显示中的亮度)与未设置光调制元件30的情况(由图11(B)中的点划线指示)相比减小了。
另外，例如，在电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，如图27(A)中所示，体块64A和微粒子64B被构造为使得光轴AX3和光轴AX4的方向可以相互不同(相交)。另外，例如，在电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，微粒子64B被构造为使得其光轴AX4可以与导光板10的光入射面10A平行并且以大于角度θ3的角度θ4与透明基板31和37的法线相交或者与透明基板31和37的表面平行。注意，在描述形成微粒子64B的材料时将更详细描述角度θ4。
因此，传播经过电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的区域的光包括大量的倾斜方向上的成分。例如，在丙烯酸导光板被用作导光板10的情况下，电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的区域中的光以41.8°以上的角度传播。结果，传播经过电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的区域的光具有较大的折射率差异，并且获得高散射性。因此，例如，如图27(C)中所示，朝着正面方向的光L1和朝着倾斜方向的光L2在光调制层64中被散射。结果，与上述实施例的情况中一样，例如，如图11(A)和(B)中所示，来自光源20的光L(来自倾斜方向的光)透过散射区域30B的界面(透明基板31或导光板10与空气之间的界面)，并且透过了反射板40的光被反射板40反射，从而透过光调制元件30。因此，散射区域30B的亮度与未设置光调制元件30的情况(由图11(B)中的点划线指示)相比极高，并且白显示中的亮度被部分提高(部分亮度增强)，提高量为透明区域30A的亮度的降低量。
注意，体块64A和微粒子64B的寻常折射率可由于例如制造误差而相互略有不同，并且优选为例如0.1以下，更优选为0.05以下。另外，体块64A和微粒子64B的非常折射率可由于例如制造误差而相互略有不同，并且优选为例如0.1以下，更优选为0.05以下。
另外，体块64A中的折射率差异(ΔnP＝非常折射率neP-寻常折射率noP)和微粒子64B中的折射率差异(ΔnL＝非常折射率neL-寻常折射率noL)优选尽可能大，并且优选为0.05以上，更优选为0.1以上，还更优选为0.15以上。在体块64A和微粒子64B中的折射率差异大的情况下，光调制层64的散射力增强，使得导光条件容易被破坏，从而使得来自导光板10的光容易被提取。
另外，体块64A和微粒子64B对于电场具有不同的响应速度。体块64A例如具有不响应电场的条纹结构或多孔结构或者具有比光调制层64慢的响应速度的棒状结构。体块64A例如是由通过聚合低分子单体而获得的聚合物材料形成的。体块64A例如是通过用热和光中的一者或两者对具有沿着微粒子64B的配向方向或配向膜33和35的配向方向配向的配向性和聚合性的材料(例如单体)进行聚合来形成的。
另一方面，微粒子64B主要包括例如液晶材料，并且具有比体块64A高得多的响应速度。微粒子64B中包括的液晶材料(液晶分子)的示例包括棒状分子。作为微粒子64B中包括的液晶分子，使用具有负介电常数各向异性的液晶分子(所谓的负型液晶)。
在此情况下，在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，微粒子64B中的液晶分子的长轴方向与光轴AX3平行。此时，微粒子64B中的液晶分子的长轴与导光板10的光入射面10A平行，并且以微小角度θ3与透明基板31和37的法线相交。换言之，在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，微粒子64B中的液晶分子被配向为在与导光板10的光入射面10A平行的平面中仅以角度θ3倾斜。角度θ3被称为预倾角，并且例如优选在0.1°至30°的范围内(包括两端点)。角度θ3更优选在0.5°至10°的范围内(包括两端点)，还更优选在0.7°至2°的范围内(包括两端点)。当角度θ3减小时，散射效率由于以下原因而倾向于降低。另外，当角度θ3太大(例如大约90°)时，在施加电压时液晶降落的方向的角度变化。例如，液晶可在相差180°的方向上降落(逆倾)。因此，无法有效地使用微粒子64B和体块64A之间的折射率差异；因此，散射效率倾向于降低，并且亮度倾向于降低。
另外，在电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，在微粒子64B中，液晶分子的长轴方向与光轴AX3相交(或正交)。此时，微粒子64B中的液晶分子的长轴与导光板10的光入射面10A平行，并且以大于角度θ3的角度θ4与透明基板31和37的法线相交。换言之，在电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的情况下，微粒子64B中的液晶分子被配向为在与导光板10的光入射面10A平行的平面中仅以角度θ4倾斜或者以角度θ4(＝90°)降落。
上述的具有配向性和聚合性的单体可以是具有光学各向异性并且与液晶形成复合材料的材料；然而，在本实施例中优选被用紫外线辐射固化的低分子单体。优选在未施加电压的状态中，液晶和通过聚合低分子单体而形成的产物(聚合物材料)的光学各向异性的方向相互一致；因此，在用紫外线辐射固化低分子单体之前，液晶和低分子单体优选被配向在相同的方向上。在液晶被用作微粒子64B的情况下，当液晶包括棒状分子时，要使用的单体材料优选具有棒状形状。如上所述，既具有聚合性也具有液晶性的材料优选被用作单体材料，并且例如从由丙烯酸酯基团、异丁烯酸脂基团、丙烯酰氧基团、甲基丙烯酰氧基团、乙烯醚基团和环氧基团构成的组中选择的一个或多个官能基团优选被包括作为可聚合官能基团。这些官能基团可以通过被用紫外线、红外线或电子束照射或者通过被加热而被聚合。为了抑制在用紫外线照射期间配向程度的降低，可以添加具有多官能基团的液晶材料。在体块64A具有上述的条纹结构的情况下，作为体块64A的材料，优选使用双官能液晶单体。另外，可以向体块64A的材料添加单官能单体以调整表现出液晶性的温度，或者可以向体块64A的材料添加三官能或更多官能的单体，以提高交联密度。
接下来，下面将描述根据本实施例的背光211的操作和效果。
在根据本实施例的背光211中，在三维显示中，电压被施加到光调制单元30-1和30-2中的每一个的一对电极(下侧电极32和子电极36A)，以使得每个光调制单元30-1中的微粒子64B的光轴AX4可以与体块64A的光轴AX3相交或正交，并且使得每个光调制单元30-2中的微粒子64B的光轴AX4可以与体块64A的光轴AX3平行或基本平行。因此，从光源20出射并且进入到导光板10中的光透过光调制元件30的其中光轴AX3和光轴AX4相互平行或基本平行的透射区域30A(参考图11)。另一方面，从光源20出射并且进入到导光板10中的光在光调制元件30的其中光轴AX3和光轴AX4相互相交或正交的散射区域30B中被散射(参考图11)。散射光中的透过了散射区域30B的底面的光被反射板40反射以再次返回到导光板10，然后该光从背光211的顶面出射。另外，散射光中的朝着散射区域30B的顶面的光透过导光板10，然后从背光211的顶面出射。从而，在三维显示中，光几乎不从透明区域30A的顶面出射，并且光从散射区域30B的顶面出射。从而，例如，如图16中所示，多条线状照明光线向正面方向出射。
因此，因为朝着正面方向出射的每条线状照明光线进入显示面板210的背面，所以例如在用于三维显示的二维图片数据在图片信号处理电路207中被生成以使得与线状照明光线相对应的像素布置中的各个像素行可以用作三维像素210A的情况下，线状照明光线以基本相等的角度进入各个三维像素210A中的相同位置的像素(例如图16中的210-1、210-2、210-3或210-4)。结果，被各个三维像素210A中的相同位置的像素调制的图片光以预定的角度从这些像素出射。此时，观看者用其右眼和左眼观看其间具有视差的不同图片；因此，观看者感知到在显示面板210上显示了三维图片(立体图片)。
另外，在根据本实施例的背光211中，在二维显示中，例如，电压被施加到光调制单元30-1和30-2的每一个的一对电极(下侧电极32和子电极36A)，以使得光调制单元30-1和30-2的每一个中的微粒子64B的光轴AX4可以与体块64A的光轴AX3相交或正交。因此，从光源20出射并进入到导光板10中的光在整个光调制元件30中形成的散射区域30B中被散射(参考图17)。散射光中的透过了散射区域30B的底面的光被反射板40反射以再次返回到导光板10，然后该光从背光211的顶面出射。另外，散射光中的朝着散射区域30B的顶面的光透过导光板10，以从背光211的顶面出射。从而，在二维显示中，例如，光从光调制元件30的整个顶面出射，以朝着正面方向发出面状照明光。
因此，因为朝着正面方向出射的面状照明光进入显示面板210的背面，所以例如在图片信号处理电路207中生成与各个像素210B相关联的用于二维显示的二维图片数据时，面状照明光以所有角度进入各个像素210B，并且经各个像素210B调制的图片光从各个像素210B出射。此时，由于观看者用其双眼看到相同的图片，所以观看者感知到在显示面板210上显示了二维图片(平面图片)。
在本实施例中，在三维显示中，也不必设置视差屏障。另外，即使在背光211的光出射侧设置了视差屏障，此时，光调制层64仅发出线状光；因此，从光调制层64出射并且被视差屏障吸收的线状照明光线的比例极低。另外，在本实施例中，由于在三维显示中柱面透镜不是必要的，所以不可能发生由柱面透镜导致的像差的问题。
如上所述，在本实施例中，在光调制元件30的一部分中形成散射区域以使得可以从背光211发出多条线状照明光线；因此，可以改善三维显示中的显示亮度和显示质量两者。
在本实施例中，由于体块64A和微粒子64B各自主要包括光学各向异性材料，所以倾斜方向上的散射性被减小了，从而使得能够改善透明性。例如，体块64A和微粒子64B主要包括具有彼此相等的寻常折射率以及也彼此相等的非常折射率的光学各向异性材料，并且除此之外，其光轴的方向在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的区域中也是相互一致或基本一致的。因此，在包括正面方向(光调制元件30的法线的方向)和倾斜方向在内的所有方向上减小或消除了折射率差异，从而获得了高透明性。结果，可以减少或基本消除具有大观看角度的范围中的光的泄漏，并且可以实现较高的观看角度特性。
例如，当混合具有1.5的寻常折射率和1.65的非常折射率的液晶和具有1.5的寻常折射率和1.65的非常折射率的液晶单体，并且在液晶和液晶单体被配向膜或电场配向的状态中聚合液晶单体时，液晶的光轴和通过聚合液晶单体而形成的聚合物的光轴相互一致。因此，折射率在所有方向上都相互一致，从而使得能够实现透明性高的状态，而且进一步改善了观看角度特性。
另外，在本实施例中，如图11(A)和(B)中所示，与未设置光调制元件30的示例(由图11(B)中的点划线指示)相比，透明区域30A中的亮度(黑显示中的亮度)更低。另一方面，与未设置光调制元件30的示例(由图11(B)中的点划线指示)相比，散射区域30B中的亮度有显著提高，并且白显示中的亮度被部分提高(部分亮度增强)，提高量为透明区域30A中的亮度的降低量。这是因为由于体块64A和微粒子64B各自主要包括光学各向异性材料，所以倾斜方向上的散射性被抑制，以减少暗状态中来自导光板的泄漏光。因此，由于光被从部分暗状态中的部分引导到部分亮状态中的部分，所以无需增大提供给背光的电功率，就可以实现部分亮度增强。
另外，在本实施例中，在电压未被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的区域中，微粒子64B的光轴AX4与导光板10的光入射面10A平行并且以微小角度θ3与透明基板31和37的法线相交。换言之，微粒子64B中包括的液晶分子被配向为在与光入射面10A平行的平面中仅以角度θ3倾斜(即，具有预倾角)。因此，当电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间时，微粒子64B中包括的液晶材料不在随机方向上降落，而是在与光入射面10A平行的平面中降落。此时，体块64A的光轴AX3和微粒子64B的光轴AX4在与光入射面10A平行的平面中相交或相互正交。在此情况下，从导光板10的光入射面10A入射的光中的相对于透明基板31垂直振动的光表现出微粒子64B的寻常折射率与体块64A的非常折射率之间的差异。此时，由于微粒子64B的寻常折射率与体块64A的非常折射率之间的差异较大，所以相对于透明基板31垂直振动的光的散射效率增大了。另一方面，与透明基板31平行地振动的光表现出微粒子64B的非常折射率与体块64A的寻常折射率之间的差异。此时，由于微粒子64B的非常折射率与体块64A的寻常折射率之间的差异也较大，所以与透明基板31平行地振动的光的散射效率增大了。因此，传播经过电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的区域的光包括大量的倾斜方向上的成分。例如，在丙烯酸导光板被用作导光板10的情况下，电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间的区域中的光以41.8°以上的角度传播。结果，折射率差异被增大，以获得高散射性，从而使得能够改善显示亮度。另外，通过上述的部分亮度增强效果可以进一步改善显示亮度。
例如，在体块64A的光轴AX3和微粒子64B的光轴AX4在没有电压施加时被部署成与导光板10的光入射面10A垂直，并且当电压被施加在下侧电极32与上侧电极36之间时，微粒子64B中包括的液晶材料在与光入射面10A垂直的平面中降落的情况下，与上述情况中一样，相对于透明基板31垂直振动的光表现出微粒子64B的寻常折射率与体块64A的非常折射率之间的差异，但是在与透明基板31平行的方向上振动的光表现出微粒子64B的寻常折射率与体块64A的寻常折射率之间的差异。在此情况下，在微粒子64B的寻常折射率与体块64A的寻常折射率之间只有很小差异或没有差异。因此，在从光入射面10A入射的光中，虽然相对于透明基板31垂直振动的光与上述情况中一样表现出较大的折射率差异，但在与透明基板31平行的方向上振动的光却表现出很小或不表现出折射率差异。结果，虽然相对于透明基板31垂直振动的光的散射效率较高，但与透明基板31平行地振动的光的散射效率却较低或为零。因此，在光轴AX3和AX4被部署成与光入射面10A垂直的情况下，与光轴AX3和AX4被部署成与光入射面10A平行的情况相比，散射效率更低，因此从导光板10提取的亮度低于本实施例中的光调制元件30中的。
另外，在不形成预倾的情况下，或者在预倾角基本上为大约90°的情况下，液晶在随机方向上降落；因此，折射率差异等于在体块64A的光轴AX3和微粒子64B的光轴AX4与导光板10的光入射面平行的情况下的折射率差异和在体块64A的光轴AX3和微粒子64B的光轴AX4与导光板10的光入射面10A垂直的情况下的折射率差异的平均值。因此，在这些情况下，与体块64A的光轴AX3和微粒子64B的光轴AX4与导光板10的光入射面10A平行的情况相比，所提取的亮度也更低。
因此，在本实施例中，在减少或基本消除具有大观看角度的范围中光的泄漏的同时，可以改善显示亮度。结果，可以增大正面方向上的调制比率。
(变形例)
[第一变形例]
在上述各个实施例中，光调制元件30与导光板10的背后(底面)紧密接触并被粘结到导光板10的背后(底面)，其间没有空气层；然而，例如，如图28中所示，光调制元件30可与导光板10的顶面紧密接触并被粘结到导光板10的顶面，其间没有空气层。另外，例如，如图29中所示，光调制元件30可被部署在导光板10中。然而，在此情况下，光调制元件30也必须与导光板10紧密接触并被粘结到导光板10，其间没有空气层。
[第二变形例]
另外，在上述各个实施例中，在导光板10上没有具体部署组件；然而，例如，如图30中所示，可以设置光学片60(例如扩散板、扩散片、透镜膜、偏光分离片等等)。在这种情况下，从导光板10以倾斜方向出射的光中的一些在正面方向上升起；因此，可以有效地提高调制比率。
[第三变形例]
另外，在上述各个实施例中，例如，如图31中所示，在背光211的光出射侧可以部署视差屏障70。在执行三维显示的情况下，视差屏障70将背光211的光出射区域限制到面对多个子电极36B的区域或与之相对应的区域，以遮蔽可能从与散射区域30B相邻的区域(例如，透射区域30A的端部)出射的噪声光。另外，在执行二维显示的情况下，视差屏障70将背光211的光出射区域扩展到面对下侧电极32和上侧电极36相互面对的区域的区域，或者与之相对应的区域，以使得从光调制元件30出射的光可以透过。注意，视差屏障70相当于本发明中的“光透射区域控制部”的具体示例。
例如，如图32中所示，视差屏障70从导光板10侧起按顺序包括偏光板71、透明基板72、透明电极73、配向膜74、液晶层75、配向膜76、透明电极77、透明基板78以及偏光板79。
透明基板72和78由对可见光透明的基板例如平板玻璃构成。注意，包括与透明电极73电连接的TFT、配线等等的有源驱动电路(未示出)被形成在导光板10侧的透明基板上。透明电极73和77例如由ITO构成。例如，如图32中所示，透明电极73由多个子电极73A构成。多个子电极73A被形成在透明基板72上。
多个子电极73A的每一个具有在平面中的一个方向(与光入射面10A平行的方向)上延伸的条带形状。多个子电极73A中的多个指定子电极73B中的每一个的宽度W3小于多个子电极73A中的除了多个子电极73B以外的多个子电极73C中的每一个的宽度W4。当在接收机侧装置200中执行三维显示时，多个子电极73B被用于允许线状照明光透过它们或者被遮蔽。以与在接收机侧装置200中执行三维显示的情况下的像素间距P2相对应的间距P3(等于或接近像素间距P2(参考图16))布置多个子电极73B。在布置方向(与光入射面10A正交的方向)上交替布置多个子电极73B和多个子电极73C。注意，当在接收机侧装置200中执行二维显示时，所有子电极73A都被用于生成面状照明光。
透明电极77被形成在透明基板78的整个表面上，并且充当面对各个子电极73A的共同电极。配向膜74和76由诸如聚酰亚胺之类的聚合物材料构成，并且对液晶执行配向处理。液晶层75例如由VA模式、TN模式或STN模式液晶构成，并且具有按照从驱动电路50施加的电压来在面对子电极73A的每个区域中改变从导光板10出射的光的偏光轴的方向的功能。偏光板71和79是一种光学快门，并且只允许在一定振动方向上的光(偏振光)通过它。注意，偏光板71和79可以是吸收除了透射轴以外的振动方向上的光(偏振光)的吸收偏光器，或者将光反射到导光板10侧的反射偏光器。偏光板71和79被部署成使其偏光轴可以相差90°或者相互平行，从而允许来自导光板10的光经由液晶层75透过，或者被遮蔽。
当驱动电路50接收到作为控制信号204A的指示三维显示的信号时，驱动电路50使视差屏障70可以充当狭缝状透射部。更具体而言，驱动电路50向多个子电极73A中的多个指定子电极73B施加使视差屏障70可以表现出透明性的电压，并且向多个子电极73A中的除了多个子电极73B以外的多个子电极73C施加使视差屏障70可以表现出遮光效果的电压。
另外，当驱动电路50接收到作为控制信号204A的指示二维显示的信号时，驱动电路50使整个视差屏障70可以充当光透射部。更具体而言，驱动电路50向所有子电极73A施加使视差屏障70可以表现出透明性的电压。
在此变形例中，视差屏障70被部署在背光211的光出射侧；因此，当多个线状照明光线从光调制元件30出射时，可能从与散射区域30B相邻的区域出射的噪声光可以被遮蔽。因此，在三维显示中，可以减少以与每条线状照明光线的入射角不同的角度进入到像素210-1、210-2、210-3和210-4(参考图16)中的每一个的光。结果，可以获得清楚的三维图片。
[第四变形例]
另外，在上述的各个实施例及其变形例中，下侧电极32由固体膜构成，并且上侧电极36由多个条带状子电极36A构成；然而，例如，如图33中所示，下侧电极32可由多个条带状子电极32A构成，并且上侧电极36可由固体膜构成。在此情况下，每个子电极32A具有与每个子电极36A相同的配置。
[第五变形例]
另外，例如，如图34中所示，下侧电极32可由多个条带状子电极32A构成，并且上侧电极36也可由多个条带状子电极36A构成。
[第六变形例]
另外，例如，下侧电极32可由固体膜构成，并且上侧电极36可由具有以矩阵形式布置的细引出线的块状子电极(未示出)构成。在此情况下，例如，如图35中所示，与光入射面10A平行的多个指定列中包括的每个子电极构成上述的子电极36B，并且与光入射面10A平行的其他列中包括的每个子电极构成上述的子电极36C。
[第七变形例]
另外，在上述的各个实施例及其变形例中，下侧电极32和上侧电极36具有线状边缘，但可具有非线状边缘。例如，在每个子电极36B和36C中，子电极36B的与子电极36C相邻的边缘可具有凹凸形状。类似地，在每个子电极36B和36C中，子电极36C的与子电极36B相邻的边缘可具有凹凸形状。另外，在每个子电极32B和32C中，子电极32B的与子电极32C相邻的边缘可具有凹凸形状。类似地，在每个子电极32B和32C中，子电极32C的与子电极32B相邻的边缘可具有凹凸形状。
例如，如图36(A)至(E)中所示，在每个子电极32B、32C、36B和36C中形成的凹凸形状可以是Z字形状、波浪形状、方块形状、梯台形状或随机形状。注意，在图36(A)至(E)中，36B(32B)指的是36B或32B，这同样适用于其他标号。
每个子电极36B的凹凸形状由沿边缘布置的多个凸起构成，并且每个子电极36C的凹凸形状由沿边缘布置的多个凸起36E构成。例如，如图36(A)至(E)中所示，交替布置多个凸起36D和多个凸起36E。类似地，每个子电极32B的凹凸形状由沿边缘布置的多个凸起32D构成，并且每个子电极32C的凹凸形状由沿边缘布置的多个凸起32E构成。例如，如图36(A)至(E)中所示，交替布置多个凸起32D和多个凸起32E。
每个子电极36B的凹凸形状的边缘和每个子电极36C的凹凸形状的边缘之间的间隙(狭缝)的宽度等于或小于预定的宽度。类似地，每个子电极32B的凹凸形状的边缘和每个子电极32C的凹凸形状的边缘之间的间隙(狭缝)的宽度等于或小于预定的宽度。例如，如图36(A)至(E)中所示，每个凸起36D的尖端36F被布置在形成于相邻的两个凸起36E之间的凹陷36G的外侧。类似地，例如，如图36(A)至(E)中所示，每个凸起32D的尖端32F被布置在形成于相邻的两个凸起32E之间的凹陷32G的外侧。
注意，例如，如图37(A)至(E)中所示，每个凸起36D的尖端36F可被布置在凹陷36G中。类似地，例如，如图37(A)至(E)中所示，每个凸起32D的尖端32F可被布置在凹陷32G中。在图37(A)至(E)所示的布局中，与图36(A)至(E)中所示的布局相比，可以进一步减小狭缝的宽度。
通过在电极的边缘上形成凸起和凹陷，可以模糊线状照明光的亮度剖面的边缘；然而，在希望不要太过模糊线状照明光的亮度剖面的边缘的情况下，狭缝的宽度优选尽可能小。另一方面，在想要模糊线状照明光的亮度剖面的边缘的情况下，优选防止狭缝的宽度太小。在线状照明光的亮度剖面的边缘被模糊的情况下，例如，当观看者(未示出)移动时，可以防止突然从一个显示图片切换到另一个。
注意，在子电极36B和子电极36C中，不是必须相邻的两个边缘都具有凹凸形状，而是可以只有它们之中的一个具有凹凸形状。类似地，在子电极32B和子电极32C中，不是必须相邻的两个边缘都具有凹凸形状，而是可以只有它们之中的一个具有凹凸形状。
[第八变形例]
另外，在上述的各个实施例及其变形例中，在下侧电极32和上侧电极36中，在其内部未执行图案化；然而，可以在下侧电极32和上侧电极36中的至少一个的内部执行图案化。在此情况下，下侧电极32和上侧电极36的经历图案化的一个电极的图案密度依据与光源20的距离而变化。
在子电极36A经历图案化的情况下，例如，如图38(A)和(B)中所示，多个开口H1被形成在子电极36A中，并且整个上侧电极36中开口H1的密度依据与光源20的距离而变化。例如，如图38(A)和(B)中所示，开口H1的形状是圆形。注意，开口H1的形状可以是除圆形以外的任何形状，例如椭圆形或多边形。在图38(A)中所示的示例中，无论与光源20的距离如何开口H1的直径r1都是固定的(R1＝a1)，而每单位面积的开口H1的数目随着与光源20的距离增大而逐渐减小。另外，在图38(B)中所示的示例中，无论与光源20的距离如何每单位面积的开口H1的数目都是固定的，而开口H1的直径r1随着与光源20的距离增大而逐渐减小。注意，在图38(B)中，例示了光源20附近的直径r1是a2，并且与光源20距离最长处的直径r1是a3(＜a2)的情况。因此，在图38(A)和(B)中的两个示例中，开口H1的密度(每单位面积的开口H1的比例)都随着与光源20的距离增大而逐渐变低(逐渐减小)。换言之，上侧电极36的图案密度(上侧电极36的除开口H1以外的区域占每单位面积的比例)随着与光源20的距离增大而逐渐变高(逐渐增大)。
在子电极32A经历图案化的情况下，例如，如图39(A)和(B)中所示，子电极32A包括多个开口H2，并且整个下侧电极32中开口H2的密度依据与光源20的距离而变化。在每个子电极32A中，开口H2的密度可依据与光源20的距离而变化，或者可以无论与光源20的距离如何都是固定的。开口H2的形状可以是除所示出的形状以外的任何形状，例如椭圆形或多边形。在图39(A)中所示的示例中，无论与光源20的距离如何开口H2的直径r2都是固定的(r2＝a4)，而每单位面积的开口的数目随着与光源20的距离增大而逐渐减小。另外，在图39(B)中所示的示例中，无论与光源20的距离如何每单位面积的开口H2的数目都是固定的，而开口H2的直径r2随着与光源20的距离增大而逐渐减小。注意，在图39(B)中，例示了光源20附近的直径r2是a5，并且与光源20距离最长处的直径r2是a6(＜a5)的情况。因此，在图39(A)和(B)中的两个示例中，开口H2的密度(每单位面积的开口H2的比例)都随着与光源20的距离增大而逐渐变低(逐渐减小)。换言之，下侧电极32的图案密度(下侧电极32的除开口H2以外的区域占每单位面积的比例)随着与光源20的距离增大而逐渐变高(逐渐增大)。
在子电极32A和36A两者都经历图案化的情况下，子电极36A经历例如图38(A)或图38(B)中所示的图案化，并且子电极32A经历例如图39(A)或图39(B)中所示的图案化。注意，在子电极32A和36A都经历图案化的情况下，子电极36A和36A两者的图案化密度不一定依据与光源20的距离而变化。在此情况下，只需要整个下侧电极32中的子电极32A的图案密度(开口H2的密度)依据与光源20的距离而变化，或者只需要整个上侧电极36中的子电极36A的图案密度(开口H1的密度)依据与光源20的距离而变化。
在子电极32A和36A两者都经历图案化的情况下，开口H1可被部署在完全面对开口H2的位置中；然而，开口H1优选被部署在面对开口H2中的一些的位置中，或者部署在不面对开口H2的位置中。另外，在子电极32A和36A两者都经历图案化的情况下，开口H1的直径和开口H2的直径可彼此相等或不同。
在此变形例中，下侧电极32和上侧电极36中的至少一个的内部经历图案化。另外，下侧电极32和上侧电极36中的经历图案化的一个电极的图案密度在整个电极中依据与光源20的距离而变化。因此，光出射区域中的透明区域和散射区域的密度分布可以具有期望的分布。从而，背光211的光出射区域的光源20侧的亮度可以比未设置光调制元件30的情况中的低，而背光211的光出射区域的与光源20相反侧的亮度可以比未设置光调制元件30的情况中的高。结果，例如，不仅在背光211的整个光出射区域处于暗状态中的情况下，而且在背光211的整个光出射区域处于亮状态中的情况下，平面内亮度都可以是均一的。因此，例如，在在靠近光源20的区域和远离光源20的区域中执行白显示的情况下，两个区域中的白亮度可以相等。另外，例如，在在比执行白显示的区域更靠近光源20的区域和比执行白显示的区域更远离光源20的区域中执行黑显示的情况下，这些区域中的黑亮度可以相等。因此，在变形例中，在平面亮度被均一化的同时，调制比率可以增大。
[第九变形例]
另外，在上述的各个实施例及其变形例中，驱动电路50可向各个子电极36A施加无论与光源20的距离如何都相等的电压，或者依据与光源20的距离而变化的电压。类似地，在上述的各个实施例及其变形例中，驱动电路50可向各个子电极32A施加无论与光源20的距离如何都相等的电压，或者依据与光源20的距离而变化的电压。
如上所述，在依据与光源20的距离而变化的电压被施加到各个子电极36A或各个子电极32A的情况下，当使得背光211的顶面的一部分具有白亮度的照明光被发出时，可以降低导致具有白亮度的部分靠近光源20的情况和具有白亮度的部分远离光源20的情况之间的白亮度的幅值的差异的可能性。
[第十变形例]
另外，在上述的各个实施例及其变形例中，例如，每个子电极36A可由例如多个微电极构成。类似地，每个子电极32A可由多个微电极构成。另外，在上述的各个实施例及其变形例中，上侧电极36由固体膜构成，但上侧电极36可由多个微电极构成。类似地，下侧电极32由固体膜构成，但下侧电极32可由多个微电极构成。
[第十一变形例]
另外，在上述的各个实施例及其变形例中，在子电极36A的相邻边缘具有凹凸形状的情况下，例如，如图40中所示，在一个子电极36A的凹凸形状和与该一个子电极36A相邻的另一子电极36A的凹凸形状之间的间隙中可以进一步设置沿着子电极36A的凹凸形状延伸的子电极36H。注意，在图40中，36A(32A)指的是36A或32A，这同样适用于其他标号。类似地，在子电极32A的相邻边缘具有凹凸形状的情况下，例如，如图40中所示，在一个子电极32A的凹凸形状和与该一个子电极32A相邻的另一子电极32A的凹凸形状之间的间隙中可以进一步设置沿着子电极32A的凹凸形状延伸的子电极32H。在这些情况下，设置向子电极36A、36H、32A和32H施加电压的电源(未示出)，并且优选从该电源向子电极36A、36H、32A和32H施加满足以下式子的电压。在这种情况下，亮度的面内变化可以更适中，并且照明光中的亮部和暗部之间的边界可被进一步模糊。
V1＞V2＞V3
V1：从电源施加到相邻的两个子电极36A之一的电压
V2：从电源施加到子电极36H的电压
V3：从电源施加到相邻的两个子电极36A中的另一个的电压
V4＞V5＞V6
V4：从电源施加到相邻的两个子电极32A之一的电压
V5：从电源施加到子电极32H的电压
V6：从电源施加到相邻的两个子电极32A中的另一个的电压
[第十二变形例]
另外，在上述的各个实施例及其变形例中，每个子电极36B或每个子电极32B可由例如多个微电极构成。在此情况下，多个微电极可被整体上布置成矩形形式，或者，例如，如图41中所示，多个微电极36B-1和36B-2可被布置在平面内倾斜方向上(阶梯屏障形式)。另外，在每个子电极36B或每个子电极32B在平面内倾斜方向上延伸的情况下，或者在上述的多个微电极36B-1和36B-2被布置在平面内倾斜方向上的情况下，例如，如图42中所示，视差屏障70中的子电极73B在同一方向(倾斜方向)上延伸。
[第十三变形例]
另外，在上述的各个实施例及其变形例中，驱动显示面板210的驱动电路(未示出)可时分地驱动显示面板210。在此情况下，驱动电路50与显示面板210中的显示切换同步地改变背光211的三维显示中的线状照明光的出射点。例如，如图43中所示，驱动电路50使得线状照明光可以从与多个子电极36B(32B)中的从光源20起的奇数电极相对应的点出射，然后，如图44中所示，驱动电路50使得线状照明光可以从与多个子电极36B(32B)中的从光源20起的偶数电极相对应的点出射。此时，驱动显示面板210的驱动电路(未示出)向显示面板210的多个像素中与线状照明光进入的区域相对应的像素施加基于图片信号的电压。当以高速执行此切换时，观看者感知到瞬间是像素数目的两倍那么多的像素，从而可以增强实质分辨率。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种显示器，包括：
显示面板，该显示面板包括布置成矩阵形式的多个像素，所述多个像素响应于用于二维显示或三维显示的图像信号而被驱动；以及
照明装置，该照明装置对所述显示面板进行照明，
其中，所述照明装置包括：
相互分离并且相互面对的第一透明构件和第二透明构件；
部署在所述第一透明构件的侧面上的光源；
部署在所述第一透明构件的表面的第一电极；
部署在所述第二透明构件的表面的第二电极；
光调制层，该光调制层部署在所述第一透明构件与所述第二透明构件之间的间隙中，并且依据电场的幅值而对来自所述光源的光表现出散射性或透明性；以及
驱动部，该驱动部利用所述第一电极和所述第二电极驱动所述光调制层，
所述光调制层包括第一区域和第二区域，该第一区域和第二区域都具有光学各向异性，并且对电场都具有响应速度，这些响应速度相互不同，
所述第一区域主要包括液晶材料，
所述第二区域主要包括聚合物材料，并且具有对电场的响应速度比所述第一区域的响应速度慢的条纹结构、多孔结构或棒状结构，
所述第一电极和所述第二电极中的至少一者由多个子电极构成，并且
在执行三维显示的情况下，在所述驱动部向所述多个子电极中的指定的多个第一子电极施加使所述光调制层能表现出所述散射性的电压的同时，所述驱动部向所述多个子电极中除了所述多个第一子电极以外的多个第二子电极施加使所述光调制层能表现出所述透明性的电压，从而使得能够发出多条线状照明光线。
2.根据权利要求1所述的显示器，其中，
所述条纹结构、所述多孔结构或所述棒状结构在与所述第一透明构件的光入射面平行的方向上具有长轴，所述光入射面是所述第一透明构件的、来自所述光源的光所进入的侧面。
3.根据权利要求2所述的显示器，其中，
所述条纹结构、所述多孔结构或所述棒状结构在与所述光入射面平行并且以微小角度与所述第一透明构件的顶面相交的方向上具有长轴。
4.根据权利要求3所述的显示器，其中，
所述光调制层具有各向异性散射性，其厚度方向上的散射大于与所述光入射面平行的方向上的散射。
5.根据权利要求3所述的显示器，其中，
所述光调制层具有如下属性：在在所述光调制层的厚度方向上传播的光中，对于与所述光入射面平行并且与所述光调制层的厚度方向正交的方向上的偏振光成分的散射性比对于与所述光入射面垂直的方向上的偏振光成分的散射性大。
6.根据权利要求1至5中任何一项所述的显示器，其中，
所述多个第一子电极和所述多个第二子电极被一个一个地或者多个多个地交替布置在所述多条线状照明光线的布置方向上。
7.根据权利要求6所述的显示器，其中，
所述多个第一子电极被以下述间距布置在所述多条线状照明光线的布置方向上：该间距与在所述显示器中执行三维显示的情况下的像素间距相对应。
8.根据权利要求6所述的显示器，还在所述照明装置的光出射侧包括光透射区域控制部，所述光透射区域控制部使所述照明装置的光出射区域能被限制到面对所述多个第一电极的区域或与之相对应的区域，并且能延伸到面对所述第一电极和所述第二电极彼此面对的区域或与之相对应的区域的区域。
9.根据权利要求6所述的显示器，其中，
所述多个子电极中的第一子电极被部署成分别与所述多个子电极中的第二子电极相邻，并且各自在与所述第二子电极相邻的边缘上具有凹凸形状。
10.根据权利要求6所述的显示器，其中，
在执行二维显示的情况下，所述驱动部向全部的所述多个子电极施加使所述光调制层能表现出所述散射性的电压，以使得能够发出完全亮的面状照明光，或者在所述驱动部向所述多个子电极中的一些子电极施加使所述光调制层能表现出所述散射性的电压的同时，所述驱动部向所述多个子电极中未被施加使所述光调制层能表现出所述散射性的电压的一个或多个子电极施加使所述光调制层能表现出所述透明性的电压，以使得能够发出部分暗的面状照明光。
11.一种照明装置，被用于能够执行二维显示和三维显示的显示器，该照明装置包括：
相互分离并且相互面对的第一透明构件和第二透明构件；
部署在所述第一透明构件的侧面上的光源；
部署在所述第一透明构件的表面的第一电极；
部署在所述第二透明构件的表面的第二电极；
光调制层，该光调制层部署在所述第一透明构件与所述第二透明构件之间的间隙中，并且依据电场的幅值而对来自所述光源的光表现出散射性或透明性；以及
驱动部，该驱动部利用所述第一电极和所述第二电极驱动所述光调制层，
其中，所述光调制层包括第一区域和第二区域，该第一区域和第二区域都具有光学各向异性，并且对电场都具有响应速度，这些响应速度相互不同，
所述第一区域主要包括液晶材料，
所述第二区域主要包括聚合物材料，并且具有对电场的响应速度比所述第一区域的响应速度慢的条纹结构、多孔结构或棒状结构，
所述第一电极和所述第二电极中的至少一者由多个子电极构成，并且
在执行三维显示的情况下，在所述驱动部向所述多个子电极中的指定的多个第一子电极施加使所述光调制层能表现出所述散射性的电压的同时，所述驱动部向所述多个子电极中除了所述多个第一子电极以外的多个第二子电极施加使所述光调制层能表现出所述透明性的电压，从而使得能够发出多条线状照明光线。

Claims (11)

  1. 一种显示器，包括：
    显示面板，该显示面板包括布置成矩阵形式的多个像素，所述多个像素响应于用于二维显示或三维显示的图像信号而被驱动；以及
    照明装置，该照明装置对所述显示面板进行照明，
    其中，所述照明装置包括：
    相互分离并且相互面对的第一透明构件和第二透明构件；
    部署在所述第一透明构件的侧面上的光源；
    部署在所述第一透明构件的表面的第一电极；
    部署在所述第二透明构件的表面的第二电极；
    光调制层，该光调制层部署在所述第一透明构件与所述第二透明构件之间的间隙中，并且依据电场的幅值而对来自所述光源的光表现出散射性或透明性；以及
    驱动部，该驱动部利用所述第一电极和所述第二电极驱动所述光调制层，
    所述光调制层包括第一区域和第二区域，该第一区域和第二区域都具有光学各向异性，并且对电场都具有响应速度，这些响应速度相互不同，
    所述第一区域主要包括液晶材料，
    所述第二区域主要包括聚合物材料，并且具有对电场的响应速度比所述第一区域的响应速度慢的条纹结构、多孔结构或棒状结构，
    所述第一电极和所述第二电极中的至少一者由多个子电极构成，并且
    在执行三维显示的情况下，在所述驱动部向所述多个子电极中的指定的多个第一子电极施加使所述光调制层能表现出所述散射性的电压的同时，所述驱动部向所述多个子电极中除了所述多个第一子电极以外的多个第二子电极施加使所述光调制层能表现出所述透明性的电压，从而使得能够发出多条线状照明光线。
  2. 根据权利要求1所述的显示器，其中，
    所述条纹结构、所述多孔结构或所述棒状结构在与所述第一透明构件的光入射面平行的方向上具有长轴，所述光入射面是所述第一透明构件的、来自所述光源的光所进入的侧面。
  3. 根据权利要求2所述的显示器，其中，
    所述条纹结构、所述多孔结构或所述棒状结构在与所述光入射面平行并且以微小角度与所述第一透明构件的顶面相交的方向上具有长轴。
  4. 根据权利要求3所述的显示器，其中，
    所述光调制层具有各向异性散射性，其厚度方向上的散射大于与所述光入射面平行的方向上的散射。
  5. 根据权利要求3所述的显示器，其中，
    所述光调制层具有如下属性：在在所述光调制层的厚度方向上传播的光中，对于与所述光入射面平行并且与所述光调制层的厚度方向正交的方向上的偏振光成分的散射性比对于与所述光入射面垂直的方向上的偏振光成分的散射性大。
  6. 根据权利要求1至5中任何一项所述的显示器，其中，
    所述多个第一子电极和所述多个第二子电极被一个一个地或者多个多个地交替布置在所述多条线状照明光线的布置方向上。
  7. 根据权利要求6所述的显示器，其中，
    所述多个第一子电极被以下述间距布置在所述多条线状照明光线的布置方向上：该间距与在所述显示器中执行三维显示的情况下的像素间距相对应。
  8. 根据权利要求6所述的显示器，还在所述照明装置的光出射侧包括光透射区域控制部，所述光透射区域控制部使所述照明装置的光出射区域能被限制到面对所述多个第一电极的区域或与之相对应的区域，并且能延伸到面对所述第一电极和所述第二电极彼此面对的区域或与之相对应的区域的区域。
  9. 根据权利要求6所述的显示器，其中，
    所述多个子电极中的第一子电极被部署成分别与所述多个子电极中的第二子电极相邻，并且各自在与所述第二子电极相邻的边缘上具有凹凸形状。
  10. 根据权利要求6所述的显示器，其中，
    在执行二维显示的情况下，所述驱动部向全部的所述多个子电极施加使所述光调制层能表现出所述散射性的电压，以使得能够发出完全亮的面状照明光，或者在所述驱动部向所述多个子电极中的一些子电极施加使所述光调制层能表现出所述散射性的电压的同时，所述驱动部向所述多个子电极中未被施加使所述光调制层能表现出所述散射性的电压的一个或多个子电极施加使所述光调制层能表现出所述透明性的电压，以使得能够发出部分暗的面状照明光。
  11. 一种照明装置，被用于能够执行二维显示和三维显示的显示器，该照明装置包括：
    相互分离并且相互面对的第一透明构件和第二透明构件；
    部署在所述第一透明构件的侧面上的光源；
    部署在所述第一透明构件的表面的第一电极；
    部署在所述第二透明构件的表面的第二电极；
    光调制层，该光调制层部署在所述第一透明构件与所述第二透明构件之间的间隙中，并且依据电场的幅值而对来自所述光源的光表现出散射性或透明性；以及
    驱动部，该驱动部利用所述第一电极和所述第二电极驱动所述光调制层，
    其中，所述光调制层包括第一区域和第二区域，该第一区域和第二区域都具有光学各向异性，并且对电场都具有响应速度，这些响应速度相互不同，
    所述第一区域主要包括液晶材料，
    所述第二区域主要包括聚合物材料，并且具有对电场的响应速度比所述第一区域的响应速度慢的条纹结构、多孔结构或棒状结构，
    所述第一电极和所述第二电极中的至少一者由多个子电极构成，并且
    在执行三维显示的情况下，在所述驱动部向所述多个子电极中的指定的多个第一子电极施加使所述光调制层能表现出所述散射性的电压的同时，所述驱动部向所述多个子电极中除了所述多个第一子电极以外的多个第二子电极施加使所述光调制层能表现出所述透明性的电压，从而使得能够发出多条线状照明光线。
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