CN103424928A - 照明装置和显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及照明装置和显示器。该照明装置包括:包括第一区和第二区的光调制层,所述第一区和所述第二区具有光学各向异性并对电场有不同响应性。当所述光调制层表现出散射特性时,所述光调制层满足表达式A/B<A1/B1。
Description
技术领域
本技术涉及一种照明装置,所述照明装置包括对于光表现出散射特性或透明性的光调制器件,还涉及一种显示器。
背景技术
近年来,液晶显示器已经在图像质量及节能方面大幅地改进,并提出了这样的方案:通过部分调制背光的光强度实现了暗处对比度的提高。在这项技术中,通常,用作背光的光源的发光二极管(LED)被部分驱动以根据显示图像调制来自背光的光。此外,大型液晶显示器与小型液晶显示器一样对减小厚度的要求已经增加。因此,注意力放在了将光源设置在导光板一端的边缘光方案,而不是将冷阴极荧光灯(CCFL)、LED等设置在液晶面板正下方的方案。
本申请人实现了在边缘光方案中部分调制来自背光的光的光强度的部分驱动,并在日本未经审查的专利申请公开第2011-142065(JP2011-142065A)号中披露了此项技术。在JP2011-142065A中,使用高分子分散液晶(PDLC),以便实现上述部分驱动。在JP2011-142065A中,通过使液晶材料和具有取向属性及聚合性的低分子材料混合并通过利用紫外线照射使相位分离来形成PDLC,PDLC是复合层,其中将液晶材料分散在具有条纹结构(streaky structure)的高分子材料中。在不施加电压时,根据取向将PDLC划分为水平取向型、垂直取向型及各向同性型。在前述类型之中,水平取向型实现了高亮度和高对比度,因此最适合背光(backlight)。
发明内容
在水平取向型的上述PDLC中,高分子材料及液晶材料的界面沿条纹结构的短轴方向密集地形成并沿条纹结构的长轴方向稀疏地形成。因此,当条纹结构沿平行于光入射面的方向延伸时,在PDLC内部沿条纹结构的上述短轴方向传播的光以条纹结构的短轴方向上的平均条纹组织尺寸(average streaky organization size)的周期射入界面,因此被大量散射。另一方面,在PDLC内部沿条纹结构的上述长轴方向传播的光很少有机会射入界面,因此不被大量散射。
此外,在PDLC内部沿条纹结构的短轴方向且垂直于光入射面的方向(下文中称为“X方向”)传播的光以条纹结构的短轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期进行传播,并且受液晶材料的非寻常折射率(extraordinary refractive index)与高分子材料的寻常折射率(ordinaryrefractive index)之间的差以及液晶材料的寻常折射率与高分子材料的非寻常折射率之间的差的影响。另一方面,在PDLC内部沿条纹结构的上述长轴方向(下文中称为“Y方向”)或沿PDLC的厚度方向(下文中称为“Z方向”)传播的光在传播时仅受液晶材料的非寻常折射率与高分子材料的寻常折射率之间的差或液晶材料的寻常折射率与高分子材料的非寻常折射率之间的差的影响。因此,在PDLC内部沿X方向传播的光被大量散射,在PDLC内部沿Y方向及Z方向传播的光不被大量散射。
如上所述,在水平取向型的PDLC中,在沿X方向传播的光和沿Y或Z方向传播的光之间会因为上述两个因素而造成散射各向异性。因此,沿Z方向传播的光优先在导光条件被破坏的方向上散射,由此提高光提取效率。相应地,获得高亮度及高对比度。
然而,当将水平取向型的PDLC应用到边缘光方案的背光时,沿X方向传播的光与沿Y方向传播的光之间的亮度分布很可能会因为散射各向异性的缘故而不均匀。特别地,当线光源中的各个点光源的排列间距比较稀疏时,存在线光源附近可能出现亮暗条纹的问题。
希望提供一种能够提高亮度均匀性的照明装置以及包括该照明装置的显示器。
根据本公开的一个实施方式,提供了一种照明装置,其包括:设置为彼此分开且彼此相对的第一透明基板及第二透明基板;向所述第一透明基板的端面施加光的光源;以及设置在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的间隙中并根据电场大小相对于来自光源的光表现出散射特性或透明性的光调制层,所述光调制层包括具有光学各向异性并对电场有相对较高响应性的第一区以及具有光学各向异性并对电场有相对较低响应性的第二区,当所述光调制层表现出散射特性时,所述光调制层满足以下表达式:
A/B<A1/B1
其中A是相对于沿垂直于端面的第一方向传播的光的第一散射的大小;B是相对于沿平行于端面并平行于第一透明基板的表面的第二方向传播的光的第二散射的大小;A1是当第一区的光轴在第一透明基板的法线的方向上,并且第二区的光轴在平行于端面并正交于第一区的光轴的方向上时,相对于沿垂直于端面的方向传播的光的散射的大小;并且B1是当第一区的光轴在第一透明基板的法线的方向上,并且第二区的光轴在平行于端面并正交于第一区的光轴的方向上时,相对于沿平行于端面并平行于第一透明基板的表面的方向传播的光的散射的大小。
根据本公开的一个实施方式,提供了一种显示器,其设置有通过调制光来显示图像的显示面板以及从其背面照射显示面板的照明装置,所述照明装置包括:设置为彼此分开且彼此相对的第一透明基板及第二透明基板;向所述第一透明基板的端面施加光的光源;以及设置在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的间隙中并根据电场大小相对于来自光源的光表现出散射特性或透明性的光调制层,所述光调制层包括具有光学各向异性并对电场有相对较高响应性的第一区以及具有光学各向异性并对电场有相对较低响应性的第二区,当所述光调制层表现出散射特性时,所述光调制层满足以下表达式:
A/B<A1/B1
其中A是相对于沿垂直于端面的第一方向传播的光的第一散射的大小;B是相对于沿平行于端面并平行于第一透明基板的表面的第二方向传播的光的第二散射的大小;A1是当第一区的光轴在第一透明基板的法线的方向上,并且第二区的光轴在平行于端面并正交于第一区的光轴的方向上时,相对于沿垂直于端面的方向传播的光的散射的大小;并且B1是当第一区的光轴在第一透明基板的法线的方向上,并且第二区的光轴在平行于端面并正交于第一区的光轴的方向上时,相对于沿平行于端面并平行于第一透明基板的表面的方向传播的光的散射的大小。
在根据本技术的实施方式的照明装置及显示器中,当光调制层表现出散射特性时,光调制层具有满足前述表达式的配置。因此,在整个光调制层中缓解沿第一方向传播的光以及沿第二方向传播的光的各向异性散射。
根据本技术的实施方式的照明装置及显示器,当光调制层表现出散射特性时,光调制层具有满足前述表达式的配置。因此,在整个光调制层中缓解上述各向异性散射。这里,由光源的排列造成的亮暗条纹是由第一散射与第二散射之间的较大差异引起的。因此,通过缓解整个光调制层中的上述各向异性散射来降低由光源的排列造成的亮暗条纹的对比度。由此提高亮度均匀性。
应理解的是,上述一般性说明和下文的详细说明均为示例性的,旨在提供对所要求保护的技术的进一步说明。
附图说明
附图旨在提供对本公开的进一步理解,附图被合并到本说明书中并构成本说明书的一部分。附图对实施方式进行了说明,并且与说明书一起用于解释本技术的原理。
图1是示出了根据本技术的一个实施方式的照明装置的截面配置的实例的图。
图2是示出了图1中的光调制器件的XZ平面中的截面配置的实例的图。
图3是示出了图2中的取向膜的取向方向的平面图。
图4是示出了图2中的光调制层的XY平面中的截面配置的一个实例的图。
图5是示出了图2中的光调制层的XY平面中的截面配置的另一实例的图。
图6A及图6B是示出了图2中的光调制层中的结构周期的实例的图。
图7是示出了图2中的光调制层中的高分子区的比例的实例的图。
图8是示意性地示出了图1中的光调制器件的功能的一个实例的图。
图9是示意性地示出了图1中的光调制器件的功能的另一实例的图。
图10是示意性地示出了图1中的照明装置的功能的实例的图。
图11是示出了根据比较例的取向膜的取向方向的平面图。
图12是示出了根据比较例的光调制层的XY平面中的截面配置的实例的图。
图13A及图13B是示出了图12中的光调制层中的结构周期的实例的图。
图14是示意性地示出了根据比较例的光调制器件的功能的一个实例的图。
图15是示意性地示出了根据比较例的光调制器件的功能的另一实例的图。
图16A至图16C是示出了图1中的光调制器件的制造方法的实例的图。
图17A至图17C是示出了继图16C中的制造工艺之后的制造工艺的图。
图18A至图18C是示出了继图17C中的制造工艺之后的制造工艺的图。
图19是示出了根据本技术的第二实施方式的照明装置的大致配置的实例的图。
图20是示出了图19中的光调制器件的XZ平面中的截面配置的实例的图。
图21是示出了图20中的取向膜的取向方向的平面图。
图22是示出了图20中的光调制层的XY平面中的截面配置的实例的图。
图23A及图23B是示出了图20中的光调制层中的结构周期的实例的图。
图24是示出了图20中的光调制层中的高分子区的比例的实例的图。
图25是示意性地示出了图19中的光调制器件的功能的一个实例的图。
图26是示意性地示出了图19中的光调制器件的功能的另一实例的图。
图27是示出了根据本技术的第三实施方式的照明装置的大致配置的实例的图。
图28是示出了图27中的光调制器件的XZ平面中的截面配置的实例的图。
图29是示出了图28中的取向膜的取向方向的平面图。
图30是示出了图28中的光调制层的XY平面中的截面配置的一个实例的图。
图31是示出了图28中的光调制层的XY平面中的截面配置的另一实例的图。
图32A及图32B是示出了图28中的光调制层中的结构周期的实例的图。
图33是示出了图28中的光调制层中的高分子区的比例的实例的图。
图34是示意性地示出了图27中的光调制器件的功能的一个实例的图。
图35是示意性地示出了图27中的光调制器件的功能的另一实例的图。
图36是示出了图1、图19及图27中的照明装置的大致配置的第一变形例的图。
图37是示出了图1、图19及图27中的照明装置的大致配置的第二变形例的图。
图38是示出了图1、图19及图27中的照明装置的大致配置的第三变形例的图。
图39是示出了图1、图19及图27中的照明装置的大致配置的第四变形例的图。
图40是示出了图1、图19及图27中的照明装置的大致配置的第五变形例的图。
图41是示出了图1、图19及图27中的照明装置中的导光板或透明基板的第一变形例的图。
图42是示出了图1、图19及图27中的照明装置中的导光板或透明基板的第二变形例的图。
图43是示出了图1、图19及图27中的照明装置中的导光板或透明基板的第三变形例的图。
图44是示出了根据本技术的第四实施方式的显示器的实例的图。
具体实施方式
下面将参照附图对本公开的优选实施方式进行详细说明。按照以下顺序给出说明。
1、第一实施方式(照明装置)
使用水平取向膜(以0°取向)及垂直取向膜的实例
2、第二实施方式(照明装置)
使用两个水平取向膜(以θ1°取向)的实例
3、第三实施方式(照明装置)
使用水平取向膜(以θ1°取向)及水平取向膜(按0°取向)的实例
4、变形例(照明装置)
5、第四实施方式(显示器)
[1、第一实施方式]
[配置]
图1示出了根据本技术的第一实施方式的照明装置1的截面配置的实例。图2是示出了图1中的照明装置1中的光调制器件30的大致配置的实例的截面图。应注意的是,图1及图2仅仅是示意图,其中所示的尺寸和形状不一定与实际尺寸和形状相同。照明装置1从其顶面射出照明光。可以使用照明装置1例如从其背面照射液晶显示面板等组件。照明装置1可以包括导光板10、设置在导光板10侧面上的光源20、设置在导光板10背面上的光调制器件30及反射板40以及驱动光调制器件30的驱动电路50。
导光板10将光从设置在导光板10的侧面上的光源20引导至照明装置1的顶面。导光板10的形状与设置在导光板10的顶面上的显示面板(未示出)相对应,例如,由顶面、底面及侧面包围而成的长方体形状。应注意的是,下文中,导光板10的侧面中来自光源20的光射入的侧面被称为光入射面10A。例如,导光板10在其顶面及底面中的一个或两个上可以具有预定图案化形状,并且可以具有散射从光入射面入射的光以均匀化的功能。导光板10可以具有例如支撑构件的功能,该支撑构件支撑设置在显示面板与照明装置1之间的光学片(比如扩散板、扩散片、透镜膜及偏振分离片)。导光板10可以主要包括透明热塑性树脂比如聚碳酸酯树脂(PC)及丙烯酸树脂(聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))。
光源20向导光板10的侧面施加光。光源20是线光源,特别地,是由排列成一排的多个LED构成。LED优选是白色LED。应注意的是,多个LED可以包括例如红色LED、绿色LED及蓝色LED等。光源20例如可以只设置在如图1所示的导光板10的一个侧面上。应注意的是,光源20例如可以设置在的导光板10的两个侧面上(未示出)。
反射板40朝导光板10返回通过光调制器件30从导光板10背面泄漏出来的光。反射板40例如可以具有反射、扩散、散射等功能。这使从光源20射出的光被有效利用,同时有助于提高正面亮度。反射板40例如可以由发泡聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、银沉积膜、多层反射膜和/或白色PET等形成。
在本实施方式中,光调制器件30紧密连接至导光板10的背面(底面),其间无需空气层,例如,可以用粘合剂(未示出)连接至导光板10的背面。光调制器件30例如可以包括从反射板40开始依次设置的透明基板31、下电极32、取向膜33、光调制层34、取向膜35、上电极36及透明基板37,如图2所示。
透明基板31及37设置成彼此分开并彼此相对。透明基板31及37支撑光调制层34,且通常由对可见光透明的基板比如玻璃板及塑料膜等形成。下电极32设置在透明基板31的面向透明基板37的表面上。下电极32及上电极36例如可以由透明导电材料比如氧化铟锡(ITO)形成。透明导电材料优选是吸收可见光的量尽可能小的材料。
下电极32例如可以包括并排设置、在平面中沿一个方向延伸的多个条状子电极32A。上电极36设置在透明基板37的面向透明基板31的表面上。上电极36例如可以包括并排设置,沿一个方向延伸的多个条状子电极36A,这个方向是平面内的一个方向并与子电极32A的延伸方向相交(正交)。
下电极32和上电极36的图案取决于驱动方案。例如,当下电极32和上电极36包括如上所述并排设置的条状子电极时,各个子电极可以通过简单矩阵驱动来驱动。当电极之一具有片状形状(是连续膜)且另一个电极具有设置有细引出线的块状形状,例如,各个分割块可以通过分段方案(segmented scheme)进行驱动。
从光调制器件30的法线方向上看下电极32及上电极36,光调制器件30的下电极32和上电极36彼此相对的部分配置光调制单元30-1。可以通过向下电极32和上电极36施加预定电压来分别独立地驱动各个光调制单元30-1。同样,各个光调制单元30-1根据施加给下电极32及上电极36的电压值大小对来自光源20的光表现出透明性或散射特性。应注意的是,将在描述光调制层34时详细描述透明性及散射特性。
取向膜33及35设置为将光调制层34夹在中间。取向膜33及35可以使用于光调制层34的液晶、单体等的取向。取向膜33及35形成为使得在光调制层34表现为出散射特性时,光调制层34满足稍后将描述的两个表达式(A>C>B及A/B<A1/B1)中的至少一个(A/B<A1/B1)。具体地,取向膜33整体由水平取向膜形成,并且取向膜35整体由垂直取向膜形成。用于取向膜33的水平取向膜的取向方向在平行于或基本上平行于光入射面10A(或线光源)的方向上,如图3所示。当用于取向膜33的水平取向膜通过摩擦处理(rubbing process)形成时,取向膜33的摩擦方向在平行于或基本上平行于光入射面10A(或线光源)的方向上。另一方面,用于取向膜35的垂直取向膜的取向方向在平行于或基本上平行于透明基板31的法线的方向上。
水平取向膜和垂直取向膜的实例可以包括通过对聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺或聚乙烯醇等材料执行摩擦处理形成的取向膜,以及通过转印和蚀刻等工艺设置有槽状形状的取向膜。进一步地,水平取向膜及垂直取向膜的实例可以包括通过倾斜沉积无机材料比如二氧化硅而形成的取向膜、通过离子束照射形成的类金刚石碳取向膜以及设置有电极图案狭缝的取向膜。当塑料膜用作透明基板31及37时,优选在将取向膜33及35涂覆在透明基板31及37的表面上之后的燃烧温度尽可能低。因此,优选使用可在100℃或更低的温度下形成的聚酰胺-酰亚胺作为取向膜33及35。
优选使用具有使与水平取向膜接触的液晶分子预倾的功能的取向膜作为水平取向膜。类似地,优选使用具有使与垂直取向膜接触的液晶分子预倾(pre-tilt)的功能的取向膜作为垂直取向膜。为水平取向膜和垂直取向膜设置预倾功能的方法的实例包括摩擦。“预倾”指的是使接近取向膜的液晶分子的长轴与“平行于取向膜的表面的平面”或“取向膜的法线”相交成微小角度。例如,优选上述水平取向膜具有使接近水平取向膜的液晶分子的长轴与平行于光入射面10A的平面中的水平取向膜的表面相交成微小角度的功能。同样,例如,优选上述垂直取向膜具有使接近垂直取向膜的液晶分子的长轴与平行于光入射面10A的平面中的垂直取向膜的法线相交成微小角度的功能。
用于取向膜33及35的水平取向膜和垂直取向膜具有使液晶和单体取向的功能就足够了,不需要具有普通液晶显示器中可能需要的基于重复电压施加的可靠性等特征。其中的一个原因在于在形成器件之后基于电压施加的可靠性取决于液晶与单体聚合后的材料的界面。或者,通过在下电极32和上电极36之间施加电场、磁场等,即使不使用取向膜也可以使用于光调制层34的液晶、单体等取向。换句话说,通过照射紫外线并同时在下电极32和上电极36之间施加电场、磁场等,可以在电压施加状态下固定液晶、单体等的取向状态。当电压用于形成取向膜时,对于取向和对于驱动可以形成不同的电极,或者双频液晶等材料可以用作介电各向异性的符号根据频率反转的液晶材料。进一步地,当在形成取向膜中使用磁场时,优选使用具有较大磁化率的材料作为取向膜,例如具有多个苯环的材料。
光调制层34的部分或全部根据电场大小对来自光源20的光表现出散射特性或透明性。例如,当子电极32A与子电极36A之间不施加电压时(以下简称“不施加电压时”),光调制层34对来自光源20的光表现出透明性。进一步地,例如,当在子电极32A与子电极36A之间施加电压时(以下简称“施加电压时”),光调制层34对来自光源20的光表现出散射特性。如本文所使用的措词“不施加电压时”涵盖这样的概念:包括施加的电压小于光调制层34表现出散射特性并使光调制层34表现出透明性的电压的情况。如本文所使用的措词“施加电压时”指的是施加使光调制层34表现出散射特性的电压的情况。
光调制层34例如可以是包括高分子区34A以及分散在高分子区34中的多个液晶区34B的复合层,如图2所示。高分子区34A和液晶区34B具有形状各向异性并且还具有光学各向异性。应注意的是,液晶区34B和高分子区34A分别对应于本技术的一个实施方式中的第一区和第二区的具体实例,但非限制性的。
[形状各向异性]
图4示出了取向膜35附近的XY平面中的光调制层34的截面配置的实例。图5示出了取向膜33附近的XY平面中的光调制层34的截面配置的实例。
高分子区34A及液晶区34B均在取向膜35附近沿与透明基板31的表面相交的方向延伸。进一步地,当从透明基板31的法线的方向看时,在取向膜35附近,液晶区34B在高分子区34A中散布,例如,如图4所示。进一步地,高分子区34A及液晶区34B在取向膜33附近均沿平行于或基本上平行于光入射面10A且平行于或基本上平行于透明基板31的表面的方向延伸。换句话说,高分子区34A和液晶区34B在取向膜33附近均沿平行于或基本上平行于光源20(线光源)的方向延伸。高分子区34A及液晶区34B在取向膜33附近均可以连续地或断续地从光调制层30的一端向另一端延伸。进一步地,高分子区34A和液晶区34B在取向膜33附近可以沿正交于光入射面10A的方向交替设置,如图5所示。
图6A及图6B示出了光调制层34中沿X轴方向、沿Y轴方向及沿Z轴方向的结构周期。光调制层34在取向膜35附近例如可以具有沿X轴方向具有周期Ph4、沿Y轴方向具有周期Ph2,沿Z轴方向具有周期Pv2的规则结构,如图6A及图6B所示。光调制层34在取向膜33附近例如可以具有沿X轴方向具有周期Ph3、沿Y轴方向具有周期Ph1,沿Z轴方向具有周期Pv1的规则结构,如图6A及图6B所示。
取向膜33附近的高分子区34A包括通过在借助取向膜33而取向的状态下使稍后描述的低分子单体聚合而获得的高分子材料。因此,在取向膜33附近的光调制层34中,高分子区34A和液晶区34B的界面沿正交于取向膜33的取向方向的方向密集地形成,并沿平行于取向膜33的取向方向的方向稀疏地形成。正交于取向膜33的取向方向的方向指的是正交于光入射面10A的方向或正交于透明基板31的表面的方向。平行于取向膜33的取向方向的方向指的是平行于光入射面10A且平行于透明基板31的表面的方向。因此,周期Ph3及Pv1较短,周期Ph1较长。
此外,取向膜35附近的高分子区34A包括通过使稍后描述的低分子单体在由取向膜35的作用而取向的状态下聚合而获得的高分子材料。因此,在取向膜35附近的光调制层34中,高分子区34A和液晶区34B的界面沿正交于取向膜35的取向方向的方向密集地形成,并沿取向膜35的取向方向稀疏地形成。因此,周期Ph2及Ph4较短,周期Pv2较长。
光调制层34中高分子区34A的比例例如可以保持不变(均匀的)或基本上保持不变(基本上均匀的),与距光源20的距离无关,如图7所示。比例例如可以为50wt%~98wt%,优选为75wt%~95wt%,更优选为85wt%~92wt%。该比例例如可以根据用作光调制层34的原料之一的低分子单体的重量比,及照射到低分子单体的紫外线的强度及积分量的因素进行调整。
高分子区34A及液晶区34B对电场具有不同的响应速度。高分子区34A对电场具有相对较低响应性,且液晶区34B对电场具有相对较高响应性。高分子区34A包括高分子材料。高分子区34A例如可以具有不响应于电场的条纹结构或多孔结构,或可以具有响应速度比液晶区34B的响应速度低的棒状结构。高分子区34A的条纹结构、多孔结构或棒状结构在取向膜35附近沿与透明基板31的表面相交的方向延伸。高分子区34A的条纹结构、多孔结构或棒状结构在取向膜33附近沿平行于或基本上平行于光入射面10A且平行于或基本上平行于透明基板31的表面的方向延伸。换句话说,高分子区34A的条纹结构、多孔结构或棒状结构在取向膜33附近沿平行于或基本上平行于线光源的方向延伸。
液晶区34B包括液晶材料且响应速度比高分子区34A的响应速度足够快。液晶区34B中包括的液晶材料(液晶分子)例如可以是棒状分子。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)作为液晶区34B中包括的液晶分子。
上述低分子单体优选是具有取向特性及聚合性的低分子单体。只要该材料在光学上具有各向异性且可与液晶复合,具有取向特性及聚合性的低分子单体可以是任意低分子单体。然而,本实施方式中优选可通过紫外线固化的低分子单体。不施加电压时,液晶分子的光学各向异性的方向优选与通过使低分子单体聚合形成的材料(高分子材料)的光学各向异性的方向一致。因此,在紫外线固化之前,液晶及低分子单体优选沿相同方向取向。在液晶被用作液晶区34B且液晶是棒状分子的情况下,要使用的低分子单体优选具有棒状形状。因此,优选使用具有聚合性及液晶性的材料(具有聚合性及液晶性的低分子单体)作为低分子单体。优选地,具有聚合性及液晶性的低分子单体可以包括选自包括丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯基醚基及环氧基的组中的一个或多个作为可聚合官能团。前述官能团可通过对其照射紫外线、红外线或电子射线,通过加热等来聚合。为了抑制取向度在紫外线照射时降低,可以添加多官能度液晶材料。当高分子区34A具有上述条纹结构时,双官能单体(具有聚合性及液晶性的低分子单体)优选用作光调制层34的原料。
[光学各向异性]
图8示意性地示出了不施加电压时高分子区34A中及液晶区34B中的取向状态的实例。图8中的椭圆体134A各自示出了不施加电压时显示高分子区34A的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。图8中的椭圆体134B各自示出了不施加电压时显示液晶区34B的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。折射率椭圆体通过张量椭圆体示出了从各个方向入射的线偏振光的折射率,并通过从光入射方向看椭圆体的截面而在几何上教示折射率。
图9示意性地示出了施加电压时高分子区34A中及液晶区34B中的取向状态的实例。图9中的椭圆体134A各自示出了施加电压时显示高分子区34A的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。图9中的椭圆体134B各自示出了施加电压时显示液晶区34B的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。
高分子区34A及液晶区34B例如不施加电压时可以具有高分子区34A的光轴AX1(特别地,椭圆体134A的长轴)的方向与液晶区34B的光轴AX2(特别是,椭圆体134B的长轴)的方向一致(平行)的配置,如图8所示。应注意的是,光轴AX1及AX2分别表示与具有一个与偏振方向无关的折射率值的光线的传播方向平行的线。此外,在不施加电压时,光轴AX1及AX2的方向彼此不一定一致,光轴AX1的方向可能会因为制造误差等在一定程度上不同于光轴AX2的方向。
在液晶区34B中,在不施加电压时,光轴AX2的方向在上升方向上从取向膜33侧开始朝取向膜35侧改变。具体地,光轴AX2在更接近取向膜33的区域中平行于或基本上平行于光入射面10A并平行于或基本上平行于透明基板31的表面。当取向膜33具有预倾功能时,在不施加电压时,光轴AX2在更接近取向膜33的区域中平行于或基本上平行于光入射面10A并按照预定预倾角与透明基板31的表面相交。换句话说,在不施加电压时,光轴AX2在更接近取向膜33的区域中平行于或基本上平行于线光源。此外,在不施加电压时,光轴AX2在更接近取向膜35的区域中平行于或基本上平行于透明基板31的法线。当取向膜35具有预倾功能时,光轴AX2在更接近取向膜35的区域中按照预定预倾角平行于或基本上平行于光入射面10A并与透明基板31的法线相交。换句话说,在不施加电压时,光轴AX2在更接近取向膜35的区域中正交于或基本上正交于线光源。
在高分子区34A中,不管是否施加电压,光轴AX1的方向在上升方向上从取向膜33侧开始朝取向膜35侧改变。具体地,光轴AX1在更接近取向膜33的区域中平行于或基本上平行于光入射面10A并平行于或基本上平行于透明基板31的表面。换句话说,在不施加电压时,光轴AX1在更接近取向膜33的区域中平行于或基本上平行于线光源并平行于或基本上平行于光轴AX2。当取向膜33具有预倾功能时,光轴AX1平行于或基本上平行于光入射面10A并按照预定预倾角与透明基板31的表面相交。换句话说,同样在这种情况下,在不施加电压时,光轴AX1在更接近取向膜33的区域中平行于或基本上平行于光轴AX2。此外,光轴AX1在更接近取向膜35的区域中平行于或基本上平行于透明基板31的法线。换句话说,在不施加电压时,光轴AX1在更接近取向膜35的区域中平行于或基本上平行于透明基板31的法线并平行于或基本上平行于光轴AX2。当垂直取向膜具有预倾功能时,光轴AX1在更接近取向膜35的区域中按照预定预倾角平行于或基本上平行于光入射面10A并与透明基板31的法线相交。换句话说,同样在这种情况下,在不施加电压时,光轴AX1在更接近取向膜35的区域中平行于或基本上平行于光轴AX2。
优选高分子区34A的寻常折射率与液晶区34B的寻常折射率相同,并且高分子区34A的非寻常折射率与液晶区34B的非寻常折射率相同。在这种情况下,例如,在不施加电压时,各个方向上几乎都没有折射率差并获得高透明性。因此,例如,来自光源20的光通过光调制层34,而在光调制层34中没有被散射。因此,例如,如图10A及图10B所示,来自光源20的光L(来自倾斜方向的光)在光调制器件30中已是透明的区域(透明区30A)中传播并由光调制器件30及空气的界面全反射。因此,与亮度均匀(在图8B中用点划线示出)的情况相比,透明区30A中的亮度(黑色显示的亮度)降低。应注意的是,图10B中所示的图是在扩散片(未示出)设置在如图10A所示的导光板10上的状态下测量正面亮度的结果。
此外,高分子区34A及液晶区34B例如可以具有这样的配置,其中在施加电压时,光轴AX1及光轴AX2的方向在更接近取向膜33的区域中彼此不同(彼此相交或彼此正交),如图9所示。进一步地,高分子区34A及液晶区34B例如可以具有这样的配置,其中在施加电压时,光轴AX1及光轴AX2的方向在更接近取向膜35的区域中彼此一致或彼此基本上一致,如图9所示。特别地,在液晶区34B中,在施加电压时,光轴AX2在更接近取向膜33及更接近取向膜35的区域中平行于或基本上平行于光入射面10A并平行于或基本上平行于透明基板31的法线。另一方面,在高分子区34A中,不管是否施加电压,如上所述,光轴AX1平行于或基本上平行于光入射面10A并平行于或基本上平行于透明基板31的表面。进一步地,在高分子区34A中,不管是否施加电压,光轴AX1在更接近取向膜35的区域中平行于或基本上平行于透明基板31的法线。
因此,在光调制层34的更接近取向膜33的部分中,在施加电压时,折射率差在各个方向上变大并获得高散射特性。同样,在更接近取向膜35的光调制层34的一部分中,在施加电压时,各个方向上几乎都没有折射率差。因此,来自光源20的光被光调制层34的更接近取向膜33的部分散射并透过更接近取向膜35的光调制层34的部分。
结果,例如,如图10A及图10B所示,来自光源20的光L在光调制层34中在散射状态的区域(散射区30B)中被散射,被散射的光直接射入导光板10,或被反射板40反射之后射入导光板10,并从导光板10的顶面(光出射面)射出。因此,与亮度均匀(在图10B中用点划线示出)的情况相比,散射区30B中的亮度变得极高,并且进一步地,白色显示器中的局部亮度(亮度增强)与没有施加电压的区域中的亮度减小量成正比地增加。应注意的是,由于更接近取向膜35的光调制层34的部分是透明区30A,因此与整个厚度方向上的光调制层34是散射区30B的情况相比,来自光源20的光L变成散射光的比率与透明区30A的量成比例地减少。
在包括在施加有电压的光调制单元30-1中的散射区30B中,光轴AX1与光轴AX2的交叉角在透明区30A附近(以下称为“交叉角位移区”)从取向膜33侧朝取向膜35侧逐渐从大约90°变为大约0°。因此,在交叉角位移区中,相对于(关于)沿正交于光入射面10A的方向传播的光的散射特性从取向膜33侧朝取向膜35侧变化。具体地,相对于沿正交于光入射面10A的方向传播的光的散射大小从取向膜33侧朝取向膜35侧降低。进一步地,在交叉角位移区中,沿平行于或基本上平行于光入射面10A并平行于或基本上平行于透明基板31的表面的方向传播的光的散射特性也从取向膜33侧朝取向膜35侧变化。具体地,相对于沿平行于或基本上平行于光入射面10A并平行于或基本上平行于透明基板31的表面的方向传播的光的散射大小从取向膜33侧朝取向膜35侧降低。
如上所述,在本实施方式中,在施加有电压的光调制单元30-1中不但存在散射区30B,而且还存在透明区30A。进一步地,在本实施方式中,施加有电压的光调制单元30-1中的散射区30B包括光轴AX1及AX2的交叉角为90°或大致90°的区域,以及光轴AX1及AX2的交叉角从取向膜33侧朝取向膜35侧从大约90°变为大约0°的交叉角位移区。
应注意的是,高分子区34A及液晶区34B的寻常折射率因制造误差的缘故可能在一定程度上不同,并且例如优选为0.1以下,更优选0.05以下。同样,高分子区34A及液晶区34B的非寻常折射率在一定程度上因制造误差的缘故可能不同,并且例如优选为0.1以下,更优选0.05以下。
此外,优选高分子区34A的折射率差(=非寻常折射率–寻常折射率)、液晶区34B的折射率差(=非寻常折射率–寻常折射率)等尽可能大。前述折射率差优选为0.05以上,更优选0.1以上,进一步更优选0.15以上。其中的一个原因是,在高分子区34A和液晶区34B的折射率差较大的情况下,光调制层34的散射性能较高,这导致导光条件容易被破坏,由此很容易提取来自导光板10的光。
驱动电路50对施加给每个光调制单元30-1中的一对电极(子电极32A及36A)的电压进行控制,并由此对每个光调制单元30-1的发光与不发光进行控制。
[各向异性散射]
接下来,描述本实施方式中的各向异性散射。在本实施方式中,各向异性散射是由(a)散射区30B中的高分子区34A及液晶区34B的界面(散射界面)的存在几率的不均匀性以及(b)散射区30B的双折射造成的。因此,下文将详细描述散射区30B中的散射界面的存在几率的不均匀性及散射区30B中的双折射。
[散射界面的存在几率的不均匀性]
在散射区30B中,高分子区34A与液晶区34B的界面沿正交于取向膜33的取向方向的方向密集地设置,并沿平行于取向膜33的取向方向的方向稀疏地设置。正交于取向膜33的取向方向的方向指的是垂直于光入射面10A的方向(以下简称“第一方向”)或垂直于透明基板31的方向(以下简称“第三方向”)。平行于取向膜33的取向方向的方向指的是平行于光入射面10A并平行于透明基板31的表面的方向(以下简称“第二方向”)。因此,沿第一方向或沿第三方向传播的光根据高分子区34A中条纹结构的短轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期射入界面,因此被大量散射。另一方面,在散射区30B中沿第二方向传播的光根据高分子区34A中条纹结构的长轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期射入界面,因此不被大量散射。
[双折射率]
进一步地,在散射区30B中,沿第一方向传播的光以高分子区34A中条纹结构的短轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期进行传播,同时受液晶区34B的非寻常折射率与高分子区34A的寻常折射率之间的差以及液晶区34B的寻常折射率与高分子区34A的非寻常折射率之间的差的影响。因此,在散射区30B中沿第一方向传播的光被大量散射。
另一方面,在散射区30B中,沿第二方向或沿第三方向传播的光以高分子区34A中条纹结构的短轴方向或长轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期进行传播,同时仅受液晶区34B的寻常折射率与高分子区34A的非寻常折射率之间的差或液晶区34B的非寻常折射率与高分子区34A的寻常折射率之间的差的影响。结果,在散射区30B中,沿第二方向或沿第三方向传播的光的散射小于沿第一方向传播的光的散射。
换句话说,在散射区30B中(当光调制层34表现出散射特性时),光调制层34具有表现出各向异性散射的配置,其中对沿第一方向传播的光的散射(以下简称“第一散射”)大于对沿第二方向传播的光的散射(以下简称“第二散射”)。同样,在散射区30B中(当光调制层34表现出散射特性时),光调制层34具有表现出各向异性散射的配置,其中对沿第三方向传播的光的散射(以下简称“第三散射”)大于第二散射。
这里,第一散射的大小(magnitude)、第二散射的大小及第三散射的大小分别用A、B、C表示。进一步地,当光轴AX1在透明基板31的法线的方向上且光轴AX2在平行于光入射面10A并正交于光轴AX1的方向上时,对沿垂直于光入射面10A的方向传播的光的散射的大小用A1表示。进一步地,当光轴AX1在透明基板31的法线的方向上且光轴AX2在平行于光入射面10A并正交于光轴AX1的方向上时,对沿平行于光入射面10A并平行于透明基板31的表面的方向传播的光的散射的大小用B1表示。此时,当光调制层34表现出散射特性时,光调制层34具有满足以下两个表达式中的至少后一个表达式的配置。
A>C>B
A/B<A1/B1
接下来,将描述光调制层34表现出这样的各向异性散射的情况下的优点。具有光学各向同性的光调制层表现出各向同性散射特性。如果此光调制层用来代替本实施方式中的光调制层34,则沿平行于导光板10的面内方向的方向散射的光增加且在破坏导光条件之前改变光的传播方向的几率减小。另一方面,在本实施方式中,如从上述表达式可以看出,射入光调制层34的光沿垂直于导光板10的顶面的方向均匀散射,并因此优先在破坏导光条件的方向上散射。于是,认为光调制层34表现出各向异性散射,因此增加从导光板10提取光的效率。
就增加引导光的散射特性而言,高分子区34A中的短轴方向上的平均条纹组织尺寸优选为0.1μm~10μm,更优选为0.2μm~2.0μm。
接下来,将描述根据本实施方式的光调制器件30中的各向异性散射与根据比较例的光调制器件中的各向异性散射之间的差异。
首先,将描述根据比较例的光调制器件。图11示出了根据比较例的光调制器件中的一对取向膜33及135。图12示出了根据比较例的光调制器件中的光调制层134的XY平面中的截面配置的实例。根据比较例的光调制器件与包括取向膜135和光调制层134的光调制器件相对应,取向膜135和光调制层134分别替代了根据本实施方式的光调制器件30中的取向膜35和光调制层34。
取向膜135的配置与取向膜33的配置相同并且具体是取向方向在平行于光入射面10A的方向上(Y轴)的水平取向膜。光调制层134包括高分子区134-1及液晶区134-2。高分子区134-1及液晶区134-2均沿平行于光入射面10A并平行于透明基板31的表面的方向延伸,如图12示意性地示出。高分子区134-1及液晶区134-2均从光调制层134一端向另一端连续地或断续地延伸。调光层134中的高分子区134A的比例保持不变,不管距光源20的距离如何。
图13A及图13B示出了光调制层134中沿X轴方向、沿Y轴方向及沿Z轴方向的结构周期。光调制层134例如可以具有沿X轴方向具有周期Ph20(=Ph3)、沿Y轴方向具有周期Ph10(=Ph1),沿Z轴方向具有周期Pv10(=Pv1)的规则结构,与光调制层134中的位置无关,如图13A及图13B所示。取向膜33及135的取向方向均在平行于光入射面10A的方向上(Y轴)。高分子区134-1及液晶区134-2均沿平行于光入射面10A的方向(Y轴)延伸。因此,高分子区134-1和液晶区134-2的界面沿高分子区134-1的短轴方向密集地形成,并沿高分子区134-1的长轴方向稀疏地形成。因此,周期Ph20及Pv10较短,周期Ph10较长。
图14示意性地示出了不施加电压时高分子区134-1中及液晶区134-2中的取向状态的实例。图14中的椭圆体134C分别示出了不施加电压时显示高分子区134-1的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。图14中的椭圆体134C的形状和尺寸与图8中的椭圆体134A的形状和尺寸相同。图14中的椭圆体134D分别示出了不施加电压时显示液晶区134-2的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。图14中的椭圆体134D的形状和尺寸与图8中的椭圆体134B的形状和尺寸相同。图15示意性地示出了施加电压时高分子区134-1及液晶区134-2中的取向状态的实例。图15中的椭圆体134C分别示出了施加电压时显示高分子区134-1的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。图15中的椭圆体134D分别示出了施加电压时显示液晶区134-2的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。
高分子区134-1及液晶区134-2例如可以具有这样的配置,其中在不施加电压时,高分子区134-1的光轴AX10(特别地,椭圆体134C的长轴)及光轴AX20(特别地,椭圆体134D的长轴)的方向彼此平行,如图14所示。此时,光轴10及20均平行于光入射面10A并平行于透明基板31的表面。
因此,在不施加电压时,各个方向几乎都没有折射率差,并且可以在光调制层134中获得高透明性。因此,例如,沿正面方向及沿倾斜方向传播的光在光调制层134中不散射,而是透过光调制器134。结果,例如,来自光源20的光(来自倾斜方向的光)在光调制层134中已是透明的区域(透明区)中传播并由光调制器件及空气的界面全反射。因此,与亮度均匀的情况相比,透明区中的亮度(黑色显示中的亮度)降低。
高分子区134-1及液晶区134-2例如可以具有这样的配置,其中在施加电压时,光轴AX10及AX20的方向彼此正交,如图15所示。此时,光轴AX10平行于光入射面10A并平行于透明基板31的表面。进一步地,光轴AX20平行于光入射面10A并平行于透明基板31的法线。
因此,在施加电压时,折射率差在光调制层134的各个方向都增加,并由此获得高散射特性。因此,来自光源20的光在光调制层134中散射。结果,例如,来自光源20的光在光调制层134中的散射状态下的区域(散射区)中被散射,被散射的光直接射入导光板10,或被反射板40反射之后射入导光板10,并从照明装置的顶面(光出射面)射出。因此,与亮度均匀的情况相比,散射区中的亮度变得极高,白色显示中的局部亮度(亮度增强)与透明区中的亮度减小量成正比地增加。
接下来,将描述各向异性散射的大小。
散射的各向异性的大小指的是对沿第一方向(X轴方向)传播的光的散射的大小、对沿第二方向(Y轴方向)传播的光的散射的大小及对沿第三方向(Z轴方向)传播的光的散射的大小的三个轴的商(quotient)。三个轴之间的差具体指的是以下三项((A)至(C))的总和。当三个轴的商较大时散射各向异性较大,当三个轴的商较小时散射各向异性较小。换句话说,散射各向异性随三个轴的商远离1而变大,散射各向异性随三个轴的商接近1而变小。假设以下(A)至(C)中分子的值大于分母的值。因此,在分子的值小于分母的值的实例中,优选交换以下(A)至(C)中的分子和分母的值。
(A)(对于沿第一方向传播的光的散射的大小)/(对于沿第二方向传播的光的散射的大小)
(B)(对于沿第三方向传播的光的散射的大小)/(对于沿第二方向传播的光的散射的大小)
(C)(对于沿第一方向传播的光的散射的大小)/(对于沿第三方向传播的光的散射的大小)
散射的各向异性的大小由(a)散射区30B中的高分子区34A及液晶区34B的界面(散射界面)的存在几率的不均匀性以及(b)散射区30B的双折射率确定。上述分量(a)在散射的各向异性的大小中占主导地位。其中的一个原因是,当考虑到散射界面的存在几率时,相同介质在理想情况下沿第二方向是连续的,因此在第二方向上不会造成散射,并且散射仅在第一方向和第三方向上造成。此时,沿第二方向散射理论上为零。因此,第二方向与第一和第三方向之间的散射比趋于无穷。另一方面,当考虑到双折射率时,两个偏振分量沿第一方向散射,而只有一个偏振分量沿第二方向和第三方向散射。此时,第一方向与第二和第三方向之间的散射比仅为2:1。因此,上述分量(a)在散射的各向异性的大小中占主导地位。因此,下文将描述散射界面的存在几率与散射的各向异性的大小之间的关系,并省略对双折射率与散射的各向异性的大小之间的关系的描述。
散射的各向异性的大小对应于光调制层34中第一方向上的周期、光调制层34中第二方向上的周期及光调制层34中第三方向上的周期的三个轴的商。三个轴的商具体指的是以下三项((D)至(F))的总和。假设以下(D)至(F)中分子的值大于分母的值。因此,在分子的值小于分母的值的实例中,优选交换以下(D)至(F)中的分子和分母的值。
(D)(光调制层34中第二方向上的周期)/(光调制层34中第一方向上的周期)
(E)(光调制层34中第二方向上的周期)/(光调制层34中第三方向上的周期)
(F)(光调制层34中第三方向上的周期)/(光调制层34中第一方向上的周期)
取向膜33附近散射区30B中散射的各向异性的大小是对应于Ph1/Ph3+Ph1/Pv1+Pv1/Ph3的值。另一方面,取向膜35附近散射区30B中散射的各向异性的大小是对应于Ph2/Ph4+Ph2/Pv2+Pv2/Ph4的值。这里,周期例如可以是以下关系:
Ph2/Ph4<Ph1/Ph3=Ph10/Ph20
Ph2/Pv2<Ph1/Pv1=Ph10/Pv10
Pv2/Ph4>Pv1/Ph3=Pv10/Ph20
Ph2/Ph4-Pv1/Ph3=Ph2/Ph4-Pv10/Ph20<Ph1/Ph3-Ph2/Ph4
此时,光调制层34形成为使得当光调制层34表现出散射特性时,光调制层34的散射的各向异性的大小(A/B)小于光调制层134的散射的各向异性的大小(A1/B1)。
散射各向异性在光调制层34中和在光调制层134是不同的。其中的一个原因是光轴AX1的方向在光调制层34中沿光调制层34的厚度方向改变。具体地,光调制层34的更接近取向膜35的部分中的散射各向异性小于光调制层34的更接近取向膜33的部分中的散射各向异性。在本实施方式中,作为沿光调制层34的厚度方向改变光轴AX1的方向的方法,水平取向膜在透明基板31侧用作取向膜33,垂直取向膜在透明基板37侧用作取向膜35。
[制造方法]
下面将参照图16A至图18C描述本实施方式的照明装置1的制造方法。
首先,在由玻璃基板或塑料膜基板制成的透明基板31上形成由ITO等材料制成的透明导电膜32E(图16A)。随后,在透明导电膜32E上形成图案化抗蚀层(未示出),然后,利用抗蚀层作为掩模选择性地刻蚀透明导电膜32E。由此形成下电极32(图16B)。
随后,在整个表面上涂敷取向膜33,将其干燥并烧制(图16C)。当基于聚酰亚胺的材料用作取向膜33时,N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)常用作溶剂。在这种情况下,在大气下大约200℃的温度是必须的。应注意的是,在这种情况下,当塑料基板用作透明基板31时,取向膜33可以在100℃下的真空下进行干燥,然后烧制。此后,对取向膜33进行摩擦处理。因此,取向膜33用作水平取向的取向膜。
随后,利用干法或湿法将用于形成单元间隙(cell gap)的垫片38分散在取向膜33上(图17A)。应注意的是,当光调制单元30-1利用真空粘合法形成时,可以将垫片38混合在用于滴注的混合物中。同样,可以利用光刻法来形成圆柱垫片替代垫片38。
随后,在已利用与上述方法类似的方法制成的取向膜35上形成用于粘接并防止液晶泄漏的密封剂图案39,该密封剂图案可以被涂敷成框状形状(图17B)。密封剂图案39可以利用液晶滴注法(dispenser method)及丝网印刷法等方法来形成。
下面将描述真空粘合法(液晶滴下法(One Drop Fill method);ODF法)。然而,光调制单元30-1可以利用真空注入法及滚压接合法等方法来形成。
首先,将对应于由单元间隙及单元面积等因素限定的体积、包括上述低分子单体及液晶的混合物44均匀滴注在平面上(图17C)。在滴注混合物44时优选使用线性引导方案的精确分配器(dispenser)。然而,使用密封剂图案39作为堤(bank),可以使用模具涂布机(die coater)等工具。
前述材料可以用作液晶及低分子单体。液晶及低分子单体的重量比为98:2~50:50,优选95:5~75:25,更优选92:8~85:15。通过增加液晶的比例可以降低驱动电压。然而,当液晶的量过度增加时,很可能难以恢复透明状态。例如,可能降低施加电压时的白度,或者可能降低关断电压之后的响应速度。
除了液晶及低分子单体之外,将聚合引发剂添加至混合物44。要添加的聚合引发剂中的单体配比可以根据要使用的紫外线的波长在0.1wt%~10wt%的范围内进行调整。除了这个之外,可以根据需要将聚合引发剂、增塑剂、粘度调节器等加入混合物44中。例如,当低分子单体在室温下处于固体状态或处于凝胶状态时,优选对盖子、注射器及基板等构件进行加热。
在将透明基板31和透明基板36设置在真空粘合机(未示出)上之后,执行排空和粘合(图18A)。之后,在大气下释放粘合构件并在大气压力下通过施加均匀压力使单元间隙均匀化。根据白色亮度(白度)与驱动电压之间的关系来适当选择单元间隙,并且该单元间隙可以为1μm~40μm,优选为1μm~20μm,更优选1μm~10μm。
在粘合之后根据需要优选执行取向工艺。当将粘合单元插入正交尼科尔偏振器之间时出现漏光时,例如,可以在一定时间内对该单元进行一定时间的加热处理或可以将该单元保持在室温下。因此,利用取向膜33及35的取向功能使混合物44中的液晶及低分子单体取向。之后,向其施加紫外线L3以便使低分子单体聚合成聚合物(图18B)。通过这种方式,制造出包括满足两个表达式(A>C>B及A/B<A1/B1)中的至少一个(A/B<A1/B1)的光调制层34的光调制器件30。
单元的温度在紫外线照射期间优选不变。例如,可以优选使用红外线截止滤波器或使用UV-LED作为光源。紫外线辐照度会影响复合材料的组织结构。因此,优选根据要使用的液晶材料、要使用的单体材料、及其组合物等适当调整紫外线辐照度。紫外线辐照度优选可以在0.1mW/cm2~500mW/cm2的范围内,更优选在0.5mW/cm2~30mW/cm2的范围内。驱动电压往往随紫外线辐照度变低而变低,并选择生产力和特性方面都可取的紫外线辐照度。
随后,将光调制器件30粘接在导光板10上(图18C)。粘接可以通过粘贴或粘附来执行。然而,优选利用折射率尽可能接近导光板10的折射率及光调制器件30的基板材料的折射率的材料来执行粘贴或粘附。最后,将引线(未示出)附接在下电极32和上电极36上。由此制造本实施方式的照明装置1。
在上述描述中,描述了形成光调制器件30并最后将光调制器件30粘接在导光板10上的处理。然而,形成了取向膜35的透明基板36可以事先粘接在导光板10的表面上以便形成照明装置1。此外,照明装置1可以通过单晶圆加工或辊对辊加工方式来形成。
[功能和效果]
接下来,将对本实施方式的照明装置1的功能和效果进行描述。
在本实施方式的照明装置1中,例如,将电压施加给每个光调制单元30-1中的一对电极(子电极32A及36A),使得液晶区34B的光轴AX2平行于或基本上平行于一个光调制单元30-1中的高分子区34A的光轴AX1,并且液晶区34B的光轴AX2与另一个光调制单元30-1的一部分中的高分子区34A的光轴AX1相交或正交于此。因此,从光源20射出并射入导光板10内部的光透过光轴AX1平行于或基本上平行于光轴AX2的光调制器件30中的透明区30A。另一方面,从光源20射出并射入导光板10内部的光在光轴AX1相交于或正交于光轴AX2的光调制器件30中的散射区30B中散射。在散射光之中,通过散射区30B的底面的光由反射板40反射并再次返回导光板10,然后从照明装置1的顶面射出。进一步地,在散射光之中,朝散射区30B的顶面传播的光透过导光板10,然后从照明装置1的顶面射出。通过这种方式,在本实施方式中,光几乎不从光调制单元30-1仅由透明区30A形成的部分中的顶面射出,并且光只选择性地从散射区30B的顶面射出。这增加了正面方向上的调制比。
一般情况下,通过使液晶材料与各向同性低分子材料混合并利用紫外线辐照或干燥溶剂来造成相位分离而形成PDLC,并且PDLC被形成为液晶材料的微粒分散在高分子材料中的复合层。在不施加电压时,复合层中的液晶材料因液晶沿任意方向取向而表现出散射特性,并在施加电压时,当液晶材料的寻常折射率与高分子材料的折射率相同时因液晶沿电场方向取向而在正面方向(PDLC的法线的方向)上表现出高透明性。然而,在液晶材料中,液晶材料的非寻常折射率与高分子材料的折射率之间的差沿倾斜方向比较显著。因此,即使当沿正面方向表现出透明性时,沿倾斜方向也表现出散射特性。
通常,利用PDLC的光调制器件通常具有这样的配置,其中PDLC被夹在设置有在其表面上形成的透明导电膜的两个玻璃板之间。当光从空气倾斜射入具有上述配置的光调制器件时,从倾斜方向射入的光会因空气与玻璃基板之间的折射率差而被折射并以较小角低射入PDLC。因此,在此光调制器件中不会造成大量散射。例如,当光以80°的角从空气射入时,射入PDLC的光的入射角因玻璃界面上的折射而被降至大约40°。
然而,在使用导光板的边缘光方案中,光通过导光板射入,因此光以大约80°的较大角穿越PDLC的内部。因此,液晶材料的非寻常折射率与高分子材料的折射率之间的差较大,进一步地,光以较大的角穿越PDLC的内部。因此,要散射的光路较长。例如,当寻常折射率为1.5、非寻常折射率为1.65的液晶材料的微粒分散在折射率为1.5的高分子材料中时,正面方向(PDLC的法线的方向)上没有折射率差,但折射率差在倾斜方向上较大。因此,不会降低倾斜方向身上的散射特性。相应地,视角特性并不有利。进一步地,当扩散膜等光学膜设置在导光板上时,沿倾斜方向泄漏的光也沿正面方向通过扩散膜等构件进行扩散。因此,增加了正面方向上的光泄漏并降低正面方向上的调制比。
相反,在本实施方式中,高分子区34A和液晶区34B主要包括光学各向异性材料。因此,散射特性在倾斜方向上较小并提高透明性。例如,在高分子区34A和液晶区34B主要包括具有相同寻常折射率及相同非寻常折射率的光学各向异性材料,并且不将电压施加在下电极32与上电极36之间的区域中,高分子区34A和液晶区34B的光轴的方向彼此一致或彼此基本上一致。因此,沿包括正面方向(光调制器件30的法线的方向)及倾斜方向的所有方向降低或消除折射率差。由此获得高透明性。因此,降低或基本上消除视角较大的范围内的光泄漏,由此提高视角特性。
例如,当寻常折射率为1.5、非寻常折射率为1.65的液晶与寻常折射率为1.5、非寻常折射率为1.65的液晶单体混合并且在液晶和液晶单体通过取向膜或通过电场取向的状态下使液晶单体聚合时,液晶的光轴与通过使液晶单体聚合形成的聚合物的光轴一致。由此使得折射率在所有方向上都相同。因此,在这种情况下,实现高透明性状态并进一步提高视角特性。
此外,在本实施方式中,例如,如图10A及图10B所示,与亮度均匀(在图10B中用点划线示出)的情况相比,降低透明区30A中的亮度(黑色显示中的亮度)。另一方面,与亮度均匀(在图10B中用点划线示出)的情况相比,散射区30B中的亮度变得极高,并且进一步地,白色显示中的局部亮度(亮度增强)与透明区30A中的亮度减小量成比例地增加。
顺便说一句,亮度增强是与在整个表面上执行白色显示的情况相比在部分执行白色显示时增加亮度的技术。这是CRT及PDP中通常使用的技术。然而,在液晶显示器中,背光均匀射出光,与图像无关,因此虽然当背光是具有二维设置的多个LED的LED背光时,可以部分关闭LED,也不允许亮度部分增加。然而,在这种情况下,没有来自关闭了LED的暗区的扩散光。因此,与打开所有LED的情况相比降低了亮度。进一步地,通过增加施加给打开部分的LED的电流可以增加亮度。然而,在这种情况下,大电流在极短时间段内流动。因此,仍涉及电路负载、可靠性等的一些问题。
相反,在本实施方式中,高分子区34A及液晶区34B主要包括光学各向异性材料。由此抑制倾斜方向上的散射特性,并且来自黑暗状态下的导光板的光很少泄漏。因此,将光从部分黑暗状态下的部分引导至部分明亮状态下的部分。因此,在不增加提供给照明装置1的电力的情况下,可实现亮度增强。
此外,在本实施方式中,当液晶区34B中包括的液晶分子在设有预倾角的状态下在不施加电压的区域中取向时,在施加电压时,液晶区34B中包括的液晶材料不是在随机方位上提升,而是在平行于光入射面10A的平面中提升。此时,高分子区34A的光轴AX1在平行于光入射面10A的平面中相交于或正交于液晶区34B的光轴AX2。相应地,在施加有电压的区域中,折射率差在包括正面方向(光调制器件30的法线的方向)及倾斜方向的所有方向上都较大,由此获得高散射特性。结果,提高显示亮度。进一步地,显示亮度由于上述的亮度增强效果而进一步得到提高。
因此,在本实施方式中,提高显示亮度并同时降低或基本上消除视角较大的范围内的光泄漏。结果,增加了正面方向上的调制比。
在水平取向型的上述PDLC中,高分子材料及液晶材料的界面沿条纹结构的短轴方向密集地形成并沿条纹结构的长轴方向稀疏地形成。因此,当条纹结构沿平行于线光源的方向延伸时,在PDLC内部沿条纹结构的上述短轴方向传播的光以条纹结构的短轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期射入界面,因此被大量散射。另一方面,在PDLC内部沿条纹结构的上述长轴方向传播的光很少有机会射入界面,因此不被大量散射。
此外,在PDLC内部沿条纹结构的短轴方向且垂直于光入射面的方向传播的光以条纹结构的短轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期进行传播,同时受液晶材料的非寻常折射率与高分子材料的寻常折射率之间的差以及液晶材料的寻常折射率与高分子材料的非寻常折射率之间的差的影响。另一方面,在PDLC内部沿条纹结构的上述长轴方向或沿PDLC的厚度方向传播的光进行传播时仅受液晶材料的非寻常折射率与高分子材料的寻常折射率之间的差或者液晶材料的寻常折射率与高分子材料的非寻常折射率之间的差的影响。因此,在PDLC内部沿条纹结构的短轴方向且垂直于光入射面的方向传播的光被大量散射,并且在PDLC内部沿条纹结构的上述长轴方向或沿PDLC的厚度方向传播的光不被大量散射。
如上所述,在水平取向型的PDLC中,沿条纹结构的短轴方向且垂直于光入射面的方向传播的光与沿为条纹结构的短轴方向且为PDLC的厚度方向的方向传播的光以及沿平行于条纹结构的长轴方向的方向传播的光之间因为上述两个因素而造成散射各向异性。结果,沿PDLC的厚度方向传播的光优先沿导光条件被破坏的方向散射,并且提高了光提取效率。由此获得高亮度及高对比度。
然而,当将水平取向型的PDLC应用到边缘光方案的背光时,亮度分布很可能会因沿X方向传播的光与沿Y方向传播的光之间的散射各向异性的缘故而不均匀。特别地,当线光源中的各个点光源的排列间距比较稀疏时,存在线光源附近可能出现亮暗条纹的问题。
相反,在本实施方式中,当光调制层34表现出散射特性时,光调制层34的散射的各向异性的大小(A/B)小于光调制层134的散射的各向异性大小(A1/B1)。因此,对关于在光调制层34中传播的光的各向异性散射的抑制超过对关于在光调制层134中传播的光的各向异性散射的抑制。这里,由光源20的排列造成的亮暗条纹是由第一散射与第三散射之间的较大差异引起的。因此,通过抑制整个光调制层34中的上述各向异性散射来降低由光源20的排列造成的亮暗条纹的对比度。由此提高亮度均匀性。
[2、第二实施方式]
接下来,将对根据本技术的第二实施方式的照明装置2进行描述。本实施方式的照明装置2的配置与上述实施方式的照明装置1的配置的不同之处在于设置光调制器件60,而不是光调制器件30,如图19所示。因此,将适当省略对上述第一实施方式的配置共有的内容的描述,主要描述与上述第一实施方式的配置不同的内容。
[配置]
图20示出了光调制器件60的截面配置的实例。光调制器件60例如可以包括从反射板40开始依次设置的透明基板31、下电极32、取向膜63、光调制层64、取向膜65、上电极36及透明基板37。
取向膜63及65设置为将光调制层64夹在中间。取向膜63及65可以使用于光调制层64的液晶、单体等取向。当光调制层64表现出散射特性时,取向膜63及65形成为使得光调制层64满足稍后将描述的两个表达式(A>C>B及A/B<A1/B1)中的至少一个(A/B<A1/B1)。取向膜63及65分别可以是取向方向在以角度θ1与平行于光入射面10A的平面相交的方向上的水平取向膜,如图21所示。每个取向膜63及65的取向方向例如可以在以角度θ1与光入射面10A相交的方向上。当用于取向膜63及65的水平取向膜通过摩擦处理形成时,取向膜63及65的摩擦方向在以角度θ1与平行于光入射面10A的平面相交的方向上。
就设计方便性而言,取向膜63中的角θ1优选与取向膜65的角θ1相同,然而,取向膜63中的角θ1可以不同于取向膜65的角θ1。进一步地,在取向膜63及65中,角θ1可以保持不变,与位置无关,或者,例如,可以根据距光源20的距离而改变。例如,在取向膜63及65中,角θ1可以随距光源20的距离增加而变小。
光调制层64的部分或全部根据电场的大小对来自光源20的光表现出散射特性或透明性。例如,在不施加电压时,光调制层64对来自光源20的光表现出透明性。进一步地,例如,在施加电压时,光调制层64对来自光源20的光表现出散射特性。光调制层64例如可以是包括高分子区64A以及分散在高分子区64中的多个液晶区64B的复合层,如图20所示。高分子区64A和液晶区64B具有形状各向异性并且还具有光学各向异性。应注意的是,液晶区64B和高分子区64A分别相当于本技术的一个实施方式中的第一区和第二区的具体实例,但是非限制性的。
[形状各向异性]
高分子区64A及液晶区64B均可以沿平行于或基本上平行于以照角度θ1(未示出)与光入射面10A相交的方向(取向方向)的方向延伸,如图22中示意性地示出。高分子区64A及液晶区64B均可以连续地或断续地从光调制层64的一端向另一端延伸。
图23A及图23B示出了光调制层64中沿X轴方向、沿Y轴方向及沿Z轴方向的结构周期。光调制层64整体可以具有例如沿X轴方向具有周期Ph6、沿Y轴方向具有周期Ph5、以及沿Z轴方向具有周期Pv5的规则结构,如图23A及图23B所示。
高分子区64A包括通过使上述低分子单体在借助取向膜63及65取向的状态下聚合而获得的高分子材料。因此,在光调制层64中,高分子区64A和液晶区64B的界面沿正交于取向膜63及65的取向方向的方向密集地形成,并沿取向膜63及65的取向方向稀疏地形成。正交于取向膜63及65的取向方向的方向指的是正交于以角度θ1与光入射面10A相交的方向(取向方向)并平行于透明基板31的表面的方向,或者指的是正交于透明基板31的表面的方向。平行于取向膜63及65的取向方向的方向指的是平行于以角度θ1与光入射面10A相交的方向并平行于透明基板31的表面的方向。因此,周期Ph6及Pv5较短,周期Ph5较长。应注意的是,Y轴方向的周期Ph5以与高分子区64A及液晶区64B均沿相对于光入射面10A的倾斜方向延伸的量成比例地短于上述第一实施方式中的周期Ph1及Ph10。
光调制层64中高分子区64A的比例例如可以保持不变(均匀的)或基本上保持不变(基本上均匀的),与距光源20的距离无关,如图24所示。比例例如可以为50wt%~98wt%,优选为75wt%~95wt%,更优选为85wt%~92wt%。该比例例如可以根据用作光调制层64的原料之一的低分子单体的重量比及照射到低分子单体的紫外线的强度及积分量等因素进行调整。
高分子区64A及液晶区64B相对于电场具有不同的响应速度。高分子区64A对电场具有相对较低响应性,且液晶区64B对电场具有相对较高响应性。高分子区64A包括高分子材料。高分子区64A例如可以具有不响应于电场的条纹结构或多孔结构,或可以具有响应速度比液晶区64B的响应速度低的棒状结构。高分子区64A由通过使低分子单体聚合而获得的高分子材料形成。高分子区64A通过利用热、光或两者使具有取向属性及聚合性并沿液晶区64B或取向膜63及65的取向方向取向的单体聚合来形成。具有取向属性及聚合性的单体的实例是与上述第一实施方式中所提及的材料相同的材料。
液晶区64B主要包括液晶材料且具有比高分子区64A的响应速度足够快的响应速度。液晶区64B中包括的液晶材料(液晶分子)例如可以是棒状分子。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)作为液晶区64B中包括的液晶分子。
在不施加电压时,液晶分子的长轴在液晶区64B中在平行于或基本上平行于角度θ1的方向(取向方向)的方向上。在施加电压时,液晶分子的长轴在液晶区64B中平行于或基本上平行于光入射面10A并平行于或基本上平行于透明基板31的法线。无论是否施加电压,高分子的长轴在高分子区64A中在平行于或基本上平行于角度θ1的方向(取向方向)的方向上。
[光学各向异性]
图25示意性地示出了不施加电压时高分子区64A中及液晶区64B中的取向状态的实例。图25中的椭圆体164A各自示出了不施加电压时显示高分子区64A的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。图25中的椭圆体164B各自示出了不施加电压时显示液晶区64B的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。
图26示意性地示出了施加电压时高分子区64A中及液晶区64B中的取向状态的实例。图26中的椭圆体164A各自示出了施加电压时显示高分子区64A的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。图26中的椭圆体164B各自示出了施加电压时显示液晶区64B的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。
高分子区64A及液晶区64B例如可以具有这样的配置,其中在不施加电压时,高分子区64A的光轴AX3(特别地,椭圆体164A的长轴)的方向与液晶区64B的光轴AX4(特别地,椭圆体164B的长轴)的方向一致(平行),如图25所示。应注意的是,光轴AX3及AX4各自表示平行于光线的传播方向的线,该光线具有一个与偏振方向无关的折射率值。此外,在不施加电压时,光轴AX3及AX4的方向彼此不一定一致,并且光轴AX3的方向可能会因为制造误差等在一定程度上不同于光轴AX4的方向。
此外,在不施加电压时,光轴AX4平行于或基本上平行于角度θ1的方向(取向方向)的方向上。当取向膜63及65具有预倾功能时,在不施加电压时,光轴AX4在平行于或基本上平行于角度θ1的方向(取向方向)的方向上并在以预定预倾角与透明基板31的表面相交的方向上。
另一方面,在高分子区64A中,光轴AX3在平行于或基本上平行于角度θ1的方向(取向方向)的方向上,而与是否施加电压无关。当取向膜63及65具有预倾功能时,光轴AX4在平行于或基本上平行于角度θ1的方向(取向方向)的方向上并在以预定预倾角与透明基板31的表面相交的方向上。
优选高分子区64A的寻常折射率与液晶区64B的寻常折射率相同,并且高分子区64A的非寻常折射率与液晶区64B的非寻常折射率相同。在这种情况下,例如,在不施加电压时,在所有方向上几乎都没有折射率差并获得高透明性。因此,例如,来自光源20的光透过光调制层64,而在光调制层64中没有散射。结果,例如,来自光源20的光(来自倾斜方向的光)在光调制器件60中已是透明的区域(透明区30A)中传播并全部由光调制器件60与空气的界面反射。因此,与亮度均匀的情况相比,透明区30A中的亮度(黑色显示中的亮度)降低。
此外,高分子区64A及液晶区64B例如可以具有这样的配置,其中在施加电压时,光轴AX3及光轴AX4的方向彼此不同(彼此相交或彼此正交),如图26所示。特别地,液晶区64B具有这样的配置,其中在施加电压时,光轴AX4平行于或基本上平行于光入射面10A并平行于或基本上平行于透明基板31的法线。
因此,在光调制层64中,在施加电压时,折射率差在所有方向上变大并获得高散射特性。因此,来自光源20的光在光调制层64中被散射。结果,来自光源20的光在光调制器件60中处于散射状态的一个区域(散射区30B)中被散射,被散射的光直接射入导光板10,或被反射板40反射之后射入导光板10,并从导光板10的顶面(光出射面)射出。因此,与亮度均匀的情况相比,散射区30B中的亮度变得极高,并且进一步地,白色显示中的局部亮度(亮度增强)与透明区30A中的亮度减小量成比例地增加。
当角度θ1(例如,摩擦角)等于或大于60°且小于90°时,由光源20排列导致的亮暗条纹的对比度被大大降低,并且基本消除了光源20附近亮度的不均匀性。应注意的是,当通过对光调制层64的原料添加单官能单体或多官能单体作为具有聚合性及液晶性的低分子单体或通过对光调制层64的原料降低辐照的紫外线的强度及积分量,使得光调制层64容易满足A>C>B及A/B<A1/B1时,角度θ1(例如,摩擦角)的有利范围可以等于或大于30°且小于90°。进一步地,当通过对光调制层64的原料添加单官能单体或多官能单体作为具有聚合性及液晶性的低分子单体或通过对光调制层64的原料降低辐照的紫外线的强度及积分量,使得光调制层64更容易满足A>C>B及A/B<A1/B1时,角度θ1(例如,摩擦角)的有利范围可以等于或大于10°且小于90°。
应注意的是,高分子区64A及液晶区64B的寻常折射率可能因制造误差的缘故在一定程度上不同,并且优选为0.1以下,更优选0.05以下。同样,高分子区64A及液晶区64B的非寻常折射率在一定程度上因制造误差的缘故可能不同,并且优选为0.1以下,更优选0.05以下。
此外,高分子区64A的折射率差(=非寻常折射率–寻常折射率)、液晶区64B的折射率差(=非寻常折射率–寻常折射率)等优选尽可能大。前述折射率差优选为0.05以上,更优选0.1以上,进一步更优选0.15以上。其中的一个原因是,在高分子区64A和液晶区64B的折射率差较大的情况下,光调制层64的散射性能较高,这导致导光条件容易被破坏,由此可轻易提取来自导光板10的光。
[各向异性散射]
接下来,将描述本实施方式中的各向异性散射。在本实施方式中,各向异性散射是由(a)散射区30B中的高分子区64A及液晶区64B的界面(散射界面)的存在几率的不均匀性以及(b)散射区30B的双折射率造成的。因此,下文将详细描述散射区30B中的散射界面的存在几率的不均匀性及散射区30B中的双折射率。
[散射界面的存在几率的不均匀性]
在散射区30B中,高分子区64A与液晶区64B的界面沿正交于取向膜63及65的取向方向的方向密集地形成,并沿平行于取向膜63及65的取向方向的方向稀疏地形成。正交于取向膜63及65的取向方向的方向指的是正交于以角度θ1与光入射面10A相交的方向(取向方向)并平行于透明基板31的表面的方向,或者指的是正交于透明基板31的表面的方向。平行于取向膜63及65的取向方向的方向指的是平行于以角度θ1与光入射面10A相交的方向(取向方向)并平行于透明基板31的表面的方向。
在散射区30B中沿第一方向传播的光以高分子区64A中条纹结构的短轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期与高分子区64A中条纹结构的长轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期之间的周期射入界面。因此,该光的散射小于以高分子区64A中条纹结构的短轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期射入界面的光的散射。
在散射区30B中沿第二方向传播的光以高分子区64A中条纹结构的短轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期与高分子区64A中条纹结构的长轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期之间的周期射入界面。因此,该光的散射小于以高分子区64A中条纹结构的短轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期射入界面的光的散射。
在散射区30B中沿第一方向传播的光的散射与在散射区30B中沿第二方向传播的光的散射之间的大小关系取决于在光的传播方向上在高分子区64A与液晶区64B的界面处周期的大小关系。
[双折射率]
在散射区30B中沿第一方向传播的光以高分子区64A中条纹结构的短轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期与高分子区64A中条纹结构的长轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期之间的周期进行传播,同时受液晶区64B的非寻常折射率与高分子区64A的寻常折射率之间的差以及液晶区64B的寻常折射率与高分子区64A的非寻常折射率之间的差的影响。因此,在散射区30B中沿第一方向传播的光的散射小于沿以角度θ1与光入射面10A相交并平行于透明基板31的表面的方向(取向方向)传播的光的散射。然而,这里的非寻常折射率的值与以角度θ1相交的量成比例地更接近寻常折射率,因此因偏振导致的散射特性更弱。
在散射区30B中沿第二方向传播的光以高分子区64A中条纹结构的短轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期与高分子区64A中条纹结构的长轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期之间的周期进行传播,同时受液晶区64B的非寻常折射率与高分子区64A的寻常折射率之间的差的影响。
当角度θ1大于45°且小于90°时,在高分子区64A及液晶区64B的界面处沿第一方向的周期比在高分子区64A及液晶区64B的界面处沿第二方向的周期长。因此,在这种情况下,在散射区30B中沿第一方向传播的光的散射小于在散射区30B中沿第二方向传播的光的散射。
当角度θ1大于0°且小于45°时,在高分子区64A及液晶区64B的界面处沿第一方向的周期比在高分子区64A及液晶区64B的界面处沿第二方向的周期短。因此,在这种情况下,在散射区30B中沿第一方向传播的光的散射大于在散射区30B中沿第二方向传播的光的散射。
换句话说,光调制层64具有这样的配置,其中当角度θ1大于45°且小于90°时,对于沿第一方向传播的光的散射表现出小于对于沿第二方向传播的光的散射的各向异性散射。进一步地,光调制层64具有这样的配置,其中当角度θ1大于0°且小于45°时,对于沿第一方向传播的光的散射表现出大于对于沿第二方向传播的光的散射的各向异性散射。
这里,第一散射的大小、第二散射的大小及第三散射的大小分别用A、B、C表示。进一步地,当光轴AX3在透明基板31的法线的方向上且光轴AX4在平行于光入射面10A并正交于光轴AX3的方向上时,对于沿垂直于光入射面10A的方向传播的光的散射大小用A1表示。进一步地,当光轴AX3在透明基板31的法线的方向上且光轴AX4在平行于光入射面10A并正交于光轴AX3的方向上时,对于沿平行于光入射面10A并平行于透明基板31的表面的方向传播的光的散射大小用B1表示。此时,当光调制层64表现出散射特性时,光调制层64具有满足以下表达式的配置。
A>C>B
A/B<A1/B1
接下来,将描述各向异性散射的大小。
散射的各向异性的大小指的是对于沿第一方向(X轴方向)传播的光的散射的大小、对于沿第二方向(Y轴方向)传播的光的散射的大小及对于沿第三方向(Z轴方向)传播的光的散射的大小的三个轴的商。三个轴的商具体指的是以下三项((A)至(C))的总和。当三个轴之间的差较大时散射各向异性较大,当三个轴的商较小时散射各向异性较小。假设以下(A)至(C)中分子的值大于分母的值。因此,在分子的值小于分母的值的实例中,以下(A)至(C)中优选交换分子和分母的值。
(A)(对于沿第一方向传播的光的散射的大小)/(对于沿第二方向传播的光的散射的大小)
(B)(对于沿第三方向传播的光的散射的大小)/(对于沿第二方向传播的光的散射的大小)
(C)(对于沿第一方向传播的光的散射的大小)/(对于沿第三方向传播的光的散射的大小)
散射的各向异性的大小由(a)散射区30B中的高分子区64A及液晶区64B的界面(散射界面)的存在几率的不均匀性以及(b)散射区30B的双折射率限定。上述成分(a)在散射的各向异性的大小中占主导地位。其中的一个原因是,当考虑到散射界面的存在几率时,相同介质在理想情况下沿第二方向是连续的,因此在第二方向上不会造成散射,并且散射仅在第一方向和第三方向上造成。此时,沿第二方向散射理论上为零。因此,第二方向与第一和第三方向之间的散射比趋于无穷。另一方面,当考虑到双折射率时,两个偏振分量沿第一方向散射,而只有一个偏振分量沿第二方向和第三方向散射。此时,第一方向与第二和第三方向之间的散射比仅为2:1。因此,上述成分(a)在散射的各向异性的大小中占主导地位。因此,下文将描述散射界面的存在几率与散射的各向异性的大小之间的关系,并省略对双折射率与散射的各向异性的大小之间的关系的描述。
散射的各向异性的大小对应于光调制层64中第一方向上的周期、光调制层64中第二方向上的周期及光调制层64中第三方向上的周期的三个轴的商。三个轴的商具体指的是以下三项((D)至(F))的总和。假设以下(D)至(F)中分子的值大于分母的值。因此,在分子的值小于分母的值的实例中,以下(D)至(F)中优选交换分子和分母的值。
(D)(光调制层64中第二方向上的周期)/(光调制层64中第一方向上的周期)
(E)(光调制层64中第二方向上的周期)/(光调制层64中第三方向上的周期)
(F)(光调制层64中第三方向上的周期)/(光调制层64中第一方向上的周期)
光调制层64的散射区30B中散射的各向异性的大小是对应于Ph5/Ph6+Ph5/Pv5+Pv5/Ph6的值。这里,周期例如可以是以下关系:
Ph5/Ph6<Ph10/Ph20
Ph5/Pv5<Ph10/Pv10
Pv5/Ph6≈Pv10/Ph20
此时,光调制层64形成为使得当光调制层64表现出散射特性时,光调制层64的散射的各向异性的大小(A/B)小于光调制层134的散射的各向异性的大小(A1/B1)。
散射各向异性在光调制层64中和在光调制层134中是不同的。其中的一个原因是光轴AX3在光调制层64中在沿以角度θ1与光入射面10A相交的方向(取向方向)上。在本实施方式中,作为使光轴AX3沿以角度θ1与光入射面10A相交的方向(取向方向)取向的方法,例如,使用水平取向膜作为取向膜63及65,对这些取向膜进行摩擦处理,使得其摩擦方向在以角度θ1与平行于光入射面10A的表面相交的方向上。
[制造方法]
应注意的是,光调制层64和光调制器件60可以通过与上述第一实施方式中的光调制层34和光调制器件30类似的方法来制造。特别地,混合物44中的液晶及低分子单体通过取向膜63及65的取向功能来取向,然后通过紫外线辐照使低分子单体聚合成聚合物。由此制造出包括满足A>C>B及A/B<A1/B1的光调制层64的光调制器件60。
[效果]
接下来,将对照明装置2的效果进行描述。在本实施方式中,高分子区64A的光轴AX3在整个光调制层64中在相对于光入射面10A倾斜角度θ1的方向上。因此,当光调制层64表现出散射特性时,光调制层64中散射的各向异性的大小(A/B)小于光调制层134中散射的各向异性的大小(A1/B1)。结果,对关于在光调制层64中传播的光的各向异性散射的缓和超过对关于在光调制层134中传播的光的各向异性散射的缓和。这里,由光源20的排列造成的亮暗条纹是由第一散射与第二散射之间的较大差异引起的。因此,通过缓和整个光调制层34中的上述各向异性散射来降低由光源20的排列造成的亮暗条纹的对比度。由此提高亮度均匀性。
[3、第三实施方式]
接下来,将对根据本技术的第三实施方式的照明装置3进行描述。本实施方式的照明装置3的配置与上述第一实施方式的照明装置1的配置的不同之处在于设置光调制器件70,而不是光调制器件30,如图27所示。因此,将适当省略对上述实施方式的配置共有的内容的描述,主要描述与上述实施方式的配置不同的内容。
[配置]
图28示出了光调制器件70的截面配置的实例。光调制器件70例如可以包括从反射板40开始依次设置的透明基板31、下电极32、取向膜33、光调制层74、取向膜65、上电极36及透明基板37。在本实施方式中,光调制器件70例如可以包括在上述实施方式中用于透明基板31侧的取向膜33以及在上述实施方式中用于透明基板37侧的取向膜65,如图29所示。取向膜33及65设置为将光调制层74夹持在中间。应注意的是在取向膜65内,角度θ1可以是恒定的,而与位置无关,或者例如,可以根据距光源20的距离改变。例如,在取向膜65中,角度θ1可以随距光源20的距离增加而变小。当光调制层74表现出散射特性时,取向膜33及65如此形成使得光调制层74满足稍后将描述的两个表达式(A>C>B及A/B<A1/B1)中的至少一个(A/B<A1/B1)。
光调制层74的部分或全部根据电场大小对来自光源20的光表现出散射特性或透明性。例如,在不施加电压时,光调制层74可以对来自光源20的光表现出透明性。进一步地,例如,在施加电压时,光调制层74可以对来自光源20的光表现出散射特性。光调制层74例如可以是包括高分子区74A以及分散在高分子区74中的多个液晶区74B的复合层,如图28所示。高分子区74A和液晶区74B具有形状各向异性并且还具有光学各向异性。应注意的是,液晶区74B和高分子区74A分别与本技术的一个实施方式中的第一区和第二区的具体实例对应,但是非限制性的。
[形状各向异性]
高分子区74A及液晶区74B在光调制层74的更接近取向膜65的部分中均可以沿平行于或基本上平行于以角度θ1(未示出)与光入射面10A相交的方向(取向方向)的方向延伸,如图30示意性地所示。高分子区74A及液晶区74B在光调制层74的更接近取向膜33的部分中均可以沿平行于或基本上平行于光入射面10A的方向延伸。高分子区74A及液晶区74B例如均可以连续地或断续地从光调制层74的一端向另一端延伸。
图32A及图32B示出了光调制层74中沿X轴方向、沿Y轴方向及沿Z轴方向的结构周期。光调制层74在取向膜65附近例如可以具有沿X轴方向具有周期Ph6、沿Y轴方向具有周期Ph5、沿Z轴方向具有周期Pv5的规则结构,如图32A及图32B所示。光调制层74在取向膜33附近例如可以具有沿X轴方向具有周期Ph3、沿Y轴方向具有周期Ph1、以及沿Z轴方向具有周期Pv1的规则结构,如图32A及图32B所示。
取向膜33附近的高分子区74A包括通过使上述低分子单体在借助取向膜33取向的状态下聚合而获得的高分子材料。因此,在取向膜33附近的光调制层74中,高分子区74A和液晶区74B的界面沿正交于取向膜33的取向方向的方向密集地形成,并沿平行于取向膜33的取向方向的方向稀疏地形成。正交于取向膜33的取向方向的方向指的是正交于光入射面10A的方向或者指的是正交于透明基板31的表面的方向。平行于取向膜33的取向方向的方向指的是平行于光入射面10A且平行于透明基板31的表面的方向。因此,周期Ph3及Pv1较短,周期Ph1较长。
取向膜65附近的高分子区74A包括通过使上述低分子单体在由取向膜65的作用而取向的状态下聚合而获得的高分子材料。因此,在取向膜65附近的光调制层74中,高分子区74A和液晶区74B的界面沿正交于取向膜65的取向方向的方向密集地形成,并沿平行于取向膜65的取向方向的方向稀疏地形成。这里,正交于取向膜65的取向方向的方向指的是正交于以角度θ1与光入射面10A相交的方向(取向方向)并平行于透明基板31的表面的方向,或者指的是正交于透明基板31的表面的方向。平行于取向膜65的取向方向的方向指的是平行于以角度θ1与光入射面10A相交的方向(取向方向)并平行于透明基板31的表面的方向。因此,周期Ph6及Pv5较短,周期Ph5较长。应注意的是,与高分子区74A及液晶区74B均相对于光入射面10A沿倾斜方向延伸的量成比例地,Y轴方向的周期Ph5比上述实施方式中的周期Ph1及Ph10短,X轴方向的周期Ph6比上述实施例中的周期Ph3及Ph20长。
光调制层74中高分子区74A的比例例如可以是恒定的或基本上恒定的,与距光源20的距离无关,如图33所示。比例例如可以为50wt%~98wt%,优选为75wt%~95wt%,更优选为85wt%-92wt%。该比例例如可以根据用作光调制层74的原料之一的低分子单体的重量比、及照射到低分子单体的紫外线的强度及积分量等因素进行调整。
高分子区74A及液晶区74B相对于电场具有不同的响应速度。高分子区74A对电场具有相对较低响应性,且液晶区74B对电场具有相对较高响应性。高分子区74A包括高分子材料。高分子区74A例如可以具有不响应于电场的条纹结构或多孔结构,或可以具有响应速度比液晶区74B的响应速度低的棒状结构。高分子区74A由通过使低分子单体聚合而获得的高分子材料形成。在取向膜33附近,高分子区74A通过利用热、光或两者使具有取向特性及聚合性并沿液晶区74B的取向方向或沿取向膜33的取向方向取向的单体聚合来形成。在取向膜65附近,高分子区74A通过利用热、光或两者使具有取向特性及聚合性并沿液晶区74B的取向方向或沿取向膜65的取向方向取向的单体聚合来形成。具有取向特性及聚合性的单体的实例是与上述实施方式中所提及的材料相同的材料。
液晶区74B主要包括液晶材料且具有比高分子区74A的响应速度足够快的响应速度。液晶区74B中包括的液晶材料(液晶分子)例如可以是棒状分子。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)作为液晶区74B中包括的液晶分子。
在不施加电压时,液晶分子的长轴的方向在液晶区74B中沿扭转方向(twisting direction)从取向膜33侧朝取向膜65侧变化。具体地,在位于更接近取向膜33的液晶区74B中,液晶分子的长轴平行于或基本上平行于光入射面10A并平行于或基本上平行于透明基板31的表面。另一方面,在位于更接近取向膜65的液晶区74B中,液晶分子的长轴在平行于或基本上平行于角度θ1的方向(取向方向)的方向上。在施加电压时,在液晶区74B中,液晶的长轴平行于或基本上平行于光入射面10A并平行于或基本上平行于透明基板31的法线。
不管是否施加电压,在高分子区74A中,高分子的长轴的方向沿扭转方向从取向膜33侧朝取向膜65侧变化。具体地,在位于更接近取向膜33的高分子区74A中,高分子的长轴平行于或基本上平行于光入射面10A并平行于或基本上平行于透明基板31的表面。另一方面,在位于更接近取向膜65的高分子区74A中,高分子的长轴在平行于或基本上平行于角度θ1方向(取向方向)的方向上。
[光学各向异性]
图34示意性地示出了不施加电压时高分子区74A中及液晶区74B中的取向状态的实例。图34中的椭圆体174A各自示出了不施加电压时显示高分子区74A的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。图34中的椭圆体174B各自示出了不施加电压时显示液晶区74B的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。
图35示意性地示出了施加电压时高分子区74A中及液晶区74B中的取向状态的实例。图35中的椭圆体174A各自示出了施加电压时显示高分子区74A的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。图35中的椭圆体174B各自示出了施加电压时显示液晶区74B的折射率各向异性的折射率椭圆体的实例。
高分子区74A及液晶区74B例如可以具有这样的配置,其中在不施加电压时,高分子区74A的光轴AX5(特别地,椭圆体174A的长轴)的方向与液晶区74B的光轴AX6(特别地,椭圆体174B的长轴)的方向一致(平行),如图34所示。应注意的是,光轴AX5及AX6分别表示平行于光线的传播方向的线,该光线具有一个与偏振方向无关的折射率值。此外,在不施加电压时,光轴AX5及AX6的方向彼此不一定一致,并且光轴AX5的方向可能会因为例如制造误差等在一定程度上不同于光轴AX6的方向。
在液晶区74B中,在不施加电压时,光轴AX6的方向沿扭转方向从取向膜33侧朝取向膜65侧变化。具体地,在更接近取向膜33的区域中,光轴AX6平行于或基本上平行于光入射面10A并平行于或基本上平行于透明基板31的表面。当取向膜33具有预倾功能时,在更接近取向膜33的区域中,在不施加电压时,光轴AX6平行于或基本上平行于光入射面10A并以预定预倾角与透明基板31的表面相交。换句话说,在不施加电压时,在更接近取向膜33的区域中,光轴AX6平行于或基本上平行于线光源。进一步地,在不施加电压时,在更接近取向膜65的区域中,光轴AX6平行于或基本上平行于角度θ1的方向(取向方向)并平行于或基本上平行于透明基板31的表面。应注意的是,当取向膜65具有预倾功能时,在更接近取向膜65的区域中,光轴AX6在平行于或基本上平行于角度θ1的方向(取向方向)的方向上并在以预定预倾角与透明基板31的表面相交的方向上。换句话说,在不施加电压时,在更接近取向膜65的区域中,光轴AX6在平行于或基本上平行于角度θ1的方向(取向方向)的方向上。
在高分子区74A中,不管是否施加电压,光轴AX5的方向都沿扭转方向从取向膜33侧朝取向膜65侧变化。具体地,在更接近取向膜33的区域中,光轴AX5平行于或基本上平行于光入射面10A并平行于或基本上平行于透明基板31的表面。换句话说,在不施加电压时,在更接近取向膜33的区域中,光轴AX5平行于或基本上平行于光轴AX6。应注意的是,当取向膜33具有预倾功能时,在更接近取向膜33的区域中,光轴AX5平行于或基本上平行于光入射面10A并以预定预倾角与透明基板31的表面相交。换句话说,同样在这种情况下,在不施加电压时,在更接近取向膜33的区域中,光轴AX5平行于或基本上平行于光轴AX6。此外,在更接近取向膜65的区域中,光轴AX5在平行于或基本上平行于角度θ1的方向(取向方向)的方向上。换句话说,在不施加电压时,在更接近取向膜65的区域中,光轴AX5平行于或基本上平行于光轴AX6。应注意的是,当取向膜65具有预倾功能时,在更接近取向膜65的区域中,光轴AX5平行于或基本上平行于角度θ1的方向(取向方向)并以预定预倾角与透明基板31的表面相交。换句话说,同样在这种情况下,在不施加电压时,在更接近取向膜65的区域中,光轴AX5平行于或基本上平行于光轴AX6。
优选高分子区74A的寻常折射率与液晶区74B的寻常折射率相同,并且高分子区74A的非寻常折射率与液晶区74B的非寻常折射率相同。在这种情况下,例如,在不施加电压时,包括正面方向及倾斜方向的所有方向上几乎都没有折射率差并获得高透明性。因此,例如,来自光源20的光透过光调制层74,而在光调制层74中没有散射。结果,例如,来自光源20的光(来自倾斜方向的光)在光调制器件70中已是透明的区域(透明区30A)中传播并全部由光调制器件70及空气的界面反射。因此,与亮度均匀的情况相比,透明区30A中的亮度(黑色显示中的亮度)降低。
此外,高分子区74A及液晶区74B例如可以具有这样的配置,其中在施加电压时,光轴AX5及光轴AX6的方向彼此不同(彼此相交或彼此正交),如图35所示。特别地,液晶区74B具有这样的配置,其中在施加电压时,光轴AX6平行于或基本上平行于光入射面10A并平行于或基本上平行于透明基板31的表面的法线。
因此,在光调制层74中,在施加电压时,折射率差在所有方向上变大并获得高散射特性。因此,来自光源20的光在光调制层74中被散射。结果,来自光源20的光在光调制器件70中处于散射状态的一个区域(散射区30B)中被散射,被散射的光直接射入导光板10,或被反射板40反射之后进入导光板10,并从导光板10的顶面(光出射面)射出。因此,与亮度均匀的情况相比,散射区30B中的亮度变得极高,并且进一步地,白色显示中的局部亮度(亮度增强)与透明区30A中的亮度减小量成比例地增加。
当角度θ1(例如,摩擦角)等于或大于60°且小于90°时,由光源20排列导致的亮暗条纹的对比度大大降低,并且几乎消除了光源20附近亮度的不均匀性。应注意的是,当通过对光调制层74的原料添加单官能单体或多官能单体作为具有聚合性及液晶性的低分子单体或通过降低辐照至光调制层74的原料的紫外线的强度及积分量,使光调制层74容易满足A>C>B及A/B<A1/B1时,角度θ1(例如,摩擦角)的有利范围可以等于或大于30°且小于90°。进一步地,当通过对光调制层74的原料添加单官能单体或多官能单体作为具有聚合性及液晶性的低分子单体或通过降低辐照至光调制层74的原料的紫外线的强度及积分量,使光调制层74更容易满足A>C>B及A/B<A1/B1时,角度θ1(例如,摩擦角)的有利范围可以等于或大于10°且小于90°。
应注意的是,高分子区74A及液晶区74B的寻常折射率可能例如因制造误差的缘故在一定程度上不同,并且,例如,优选为0.1以下,更优选0.05以下。此外,高分子区74A及液晶区74B的非寻常折射率可能例如因制造误差的缘故在一定程度上不同,并且,例如,优选为0.1以下,更优选0.05以下。
此外,高分子区74A的折射率差(=非寻常折射率–寻常折射率)、液晶区74B的折射率差(=非寻常折射率–寻常折射率)等优选尽可能大。前述折射率差优选为0.05以上,更优选0.1以上,进一步更优选0.15以上。其中的一个原因是,在高分子区74A和液晶区74B的折射率差较大的情况下,光调制层74的散射性能较高,这导致导光条件容易被破坏,由此可轻易提取来自导光板10的光。
[各向异性散射]
接下来,将描述本实施方式中的各向异性散射。在本实施方式中,各向异性散射是由(a)散射区30B中的高分子区74A及液晶区74B的界面(散射界面)的存在几率的不均匀性以及(b)散射区30B的双折射率造成的。因此,下文将详细描述散射区30B中的散射界面的存在几率的不均匀性及散射区30B中的双折射率。
[散射界面的存在几率的不均匀性]
在散射区30B更接近取向膜33的部分中,高分子区74A与液晶区74B的界面沿正交于取向膜33的取向方向的方向密集地形成,并沿平行于取向膜33的取向方向的方向稀疏地形成。正交于取向膜33的取向方向的方向指的是第一方向或第三方向。平行于取向膜33的取向方向的方向指的是第二方向。
在散射区30B更接近取向膜65的部分中,高分子区74A与液晶区74B的界面沿正交于取向膜65的取向方向的方向密集地形成,并沿平行于取向膜65的取向方向的方向稀疏地形成。正交于取向膜65的取向方向的方向指的是正交于以角度θ1与光入射面10A相交的方向(取向方向)并平行于透明基板31的表面的方向,或者指的是第三方向。平行于取向膜65的取向方向的方向指的是平行于以角度θ1与光入射面10A相交的方向(取向方向)并平行于透明基板31的表面的方向。
在散射区30B更接近取向膜33的部分中沿第一方向传播的光以高分子区74A中条纹结构的短轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期射入界面,并因此被大量散射。另一方面,在散射区30B靠近取向膜33的部分中沿第二方向传播的光以高分子区74A中条纹结构的长轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期射入界面,并因此不被大量散射。
在散射区30B更接近取向膜65的部分中沿第一方向传播的光以高分子区74A中条纹结构的短轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期与高分子区74A中条纹结构的长轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期之间的周期射入界面。因此,在散射区30B更接近取向膜65的部分中,该光的散射小于以高分子区74A中条纹结构的短轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期射入界面的光的散射。
应注意的是,在散射区30B更接近取向膜65的部分中沿第一方向传播的光的散射与在散射区30B更接近取向膜65的部分中沿第二方向传播的光的散射之间的大小关系取决于在沿光的传播方向中高分子区74A与液晶区74B的界面的周期的大小关系。
[双折射率]
在散射区30B更接近取向膜33的部分中沿第一方向传播的光以高分子区74A中条纹结构的短轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期进行传播,同时受液晶区74B的非寻常折射率与高分子区74A的寻常折射率之间的差以及液晶区74B的寻常折射率与高分子区74A的非寻常折射率之间的差的影响。因此,在散射区30B更接近取向膜33的部分中沿第一方向传播的光被大量散射。
在散射区30B更接近取向膜33的部分中沿第二方向传播的光以高分子区74A中条纹结构的长轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期进行传播,同时仅受液晶区74B的非寻常折射率与高分子区74A的寻常折射率之间的差的影响。因此,在散射区30B更接近取向膜33的部分中沿第二方向传播的光不被大量散射。
在散射区30B更接近取向膜65的部分中沿第一方向传播的光以高分子区74A中条纹结构的短轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期与高分子区74A中条纹结构的长轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期之间的周期进行传播,同时受液晶区74B的非寻常折射率与高分子区74A的寻常折射率之间的差以及液晶区74B的寻常折射率与高分子区74A的非寻常折射率之间的差的影响。因此,在散射区30B更接近取向膜65的部分中沿第一方向传播的光的散射小于在散射区30B更接近取向膜65的部分中沿以角度θ1与光入射面10A相交并平行于透明基板31的表面的方向(取向方向)传播的光的散射。
在散射区30B更接近取向膜65的部分中沿平行于光入射面10A并平行于透明基板31的表面的方向传播的光以高分子区74A中条纹结构的短轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期与高分子区74A中条纹结构的长轴方向上的平均条纹组织尺寸的周期之间的周期进行传播,同时受液晶区74B的非寻常折射率与高分子区74A的寻常折射率之间的差以及液晶区74B的寻常折射率与高分子区74A的非寻常折射率之间的差的影响。因此,在散射区30B更接近取向膜65的部分中沿平行于光入射面10A并平行于透明基板31的表面的方向传播的光的散射小于在散射区30B更接近取向膜65的部分中沿以角度θ1与光入射面10A相交并平行于透明基板31的表面的方向(取向方向)传播的光的散射。
这里,当角度θ1大于45°且小于90°时,在正交于光入射面10A并平行于透明基板31的表面的方向上的高分子区74A和液晶区74B的界面的周期比在平行于光入射面10A并平行于透明基板31的表面的方向上的在高分子区74A和液晶区74B的界面的周期长。因此,在这种情况下,在散射区30B中沿正交于光入射面10A并平行于透明基板31的表面的方向传播的光的散射小于在散射区30B中沿平行于光入射面10A并平行于透明基板31的表面的方向传播的光的散射。
当角度θ1大于0°且小于45°时,在正交于光入射面10A并平行于透明基板31的表面的方向上高分子区74A和液晶区74B的界面的周期比在平行于光入射面10A并平行于透明基板31的表面的方向上高分子区74A和液晶区74B的界面的周期短。因此,在这种情况下,在散射区30B中沿正交于光入射面10A并平行于透明基板31的表面的方向传播的光的散射大于在散射区30B中沿平行于光入射面10A并平行于透明基板31的表面的方向传播的光的散射。
换句话说,光调制层74具有这样的配置,其中当角度θ1大于45°且小于90°时,对于沿正交于光入射面10A并平行于透明基板31的表面的方向传播的光的散射表现出小于对于沿平行于光入射面10A并平行于透明基板31的表面的方向传播的光的散射的各向异性散射。进一步地,光调制层74具有这样的配置,其中当角度θ1大于0°且小于45°时,对于沿正交于光入射面10A并平行于透明基板31的表面的方向传播的光的散射表现出大于对于沿平行于光入射面10A并平行于透明基板31的表面的方向传播的光的散射的各向异性散射。
接下来,将描述各向异性散射大小。
散射的各向异性的大小指的是对于沿第一方向(X轴方向)传播的光的散射的大小、对于沿第二方向(Y轴方向)传播的光的散射的大小及对于沿第三方向(Z轴方向)传播的光的散射的大小的三个轴的商。这里,三个轴的商具体指的是以下三项((A)至(C))的总和。当三个轴的商较大时散射各向异性较大,当三个轴的商较小时散射各向异性较小。假设以下(A)至(C)中分子的值大于分母的值。因此,在分子的值小于分母的值的实例中,优选交换以下(A)至(C)中分子和分母的值。
(A)(对于沿第一方向传播的光的散射的大小)/(对于沿第二方向传播的光的散射的大小)
(B)(对于沿第三方向传播的光的散射的大小)/(对于沿第二方向传播的光的散射的大小)
(C)(对于沿第一方向传播的光的散射的大小)/(对于沿第三方向传播的光的散射的大小)
散射的各向异性的大小由(a)散射区30B中的高分子区74A及液晶区74B的界面(散射界面)的存在几率的不均匀性以及(b)散射区30B的双折射率限定。上述分量(a)在散射的各向异性的大小中占主导地位。其中的一个原因是,当考虑到散射界面的存在几率时,相同介质在理想情况下沿第二方向是连续的,因此在第二方向上不会造成散射,并且散射仅在第一方向和第三方向上造成。此时,沿第二方向散射理论上为零。因此,第二方向与第一和第三方向之间的散射比趋于无穷。另一方面,当考虑到双折射率时,两个偏振分量沿第一方向散射,而只有一个偏振分量沿第二方向和第三方向散射。此时,第一方向与第二和第三方向之间的散射比仅为2:1。因此,上述成分(a)在散射的各向异性的大小中占主导地位。因此,下文将描述散射界面的存在几率与散射的各向异性的大小之间的关系,并省略对双折射率与散射的各向异性的大小之间的关系的描述。
散射的各向异性的大小对应于光调制层74中第一方向上的周期、光调制层74中第二方向上的周期及光调制层74中第三方向上的周期的三个轴的商。这里,三个轴的商具体指的是以下三项((D)至(F))的总和。假设以下(D)至(F)中分子的值大于分母的值。因此,在分子的值小于分母的值的实例中,优选交换以下(D)至(F)中分子和分母的值。
(D)(光调制层74中第二方向上的周期)/(光调制层74中第一方向上的周期)
(E)(光调制层74中第二方向上的周期)/(光调制层74中第三方向上的周期)
(F)(光调制层74中第三方向上的周期)/(光调制层74中第一方向上的周期)
取向膜33附近散射区30B中散射的各向异性的大小是对应于Ph1/Ph3+Ph1/Pv1+Pv1/Ph3的值。另一方面,取向膜65附近散射区30B中散射的各向异性的大小是对应于Ph5/Ph6+Ph5/Pv5+Pv5/Ph6的值。这里,周期例如可以是以下关系:
Ph5/Ph6<Ph1/Ph3=Ph10/Ph20
Ph5/Pv5<Ph1/Pv1=Ph10/Pv10
Pv5/Ph6≈Pv1/Ph3=Pv10/Ph20
此时,光调制层74形成为使得当光调制层74表现出散射特性时,光调制层74的散射的各向异性的大小(A/B)小于光调制层134的散射的各向异性的大小(A1/B1)。
散射各向异性在光调制层74中和在光调制层134是不同的。其中的一个原因是光轴AX5的方向在光调制层74中沿光调制层74的厚度方向改变。具体地,原因是更接近取向膜65的光调制层74的部分中的散射各向异性小于更接近取向膜33的光调制层74的部分中的散射各向异性。在本实施方式中,作为沿光调制层74的厚度方向改变光轴AX5的方向的方法,使用具有不同取向方向的一对取向膜33及65。具体地,取向方向为0°的水平取向膜在透明基板31侧被用作取向膜33,取向方向为θ1(0°<θ1≤90°)的水平取向膜在透明基板37侧被用作取向膜65。
[制造方法]
应注意的是,光调制层74和光调制器件70可以通过与上述第一实施方式中的光调制层34和光调制器件30类似的方法来制造。特别地,混合物44中的液晶及低分子单体通过取向膜33及65的取向功能而取向,然后通过紫外线辐照使低分子单体聚合成聚合物。由此制造出包括满足A>C>B及A/B<A1/B1的光调制层74的光调制器件70。
[效果]
接下来,将对照明装置3的效果进行描述。在本实施方式中,光轴AX5的方向沿扭转方向从取向膜33侧朝取向膜65侧变化。因此,当光调制层74表现出散射特性时,光调制层74中散射的各向异性的大小(A/B)小于光调制层134中散射的各向异性的大小(A1/B1)。结果,对关于在光调制层74中传播的光的各向异性散射的缓和(moderate,减小)超过对关于在光调制层134中传播的光的各向异性散射的缓和。这里,由光源20的排列造成的亮暗条纹是由第一散射与第二散射之间的较大差异引起的。因此,通过缓和整个光调制层74中的上述各向异性散射来降低由光源20的排列造成的亮暗条纹的对比度。由此提高亮度均匀性。
[4、变形例]
[变形例1]
在上述实施方式中,光调制器件30、60、70分别紧密连接至导光板10的背面(底面),其间无空气层。然而,例如,如图36所示,光调制器件30、60、70可以各自紧密连接至导光板10的顶面,其间无空气层。或者,光调制器件30、60、70可以各自设置在导光板10内部,例如,如图37所示。应注意的是,在这种情况下,光调制器件30、60、70也必须各自连接导光板10,并且其间无空气层。
[变形例2]
在上述实施方式及其变形例的每一个中,设置导光板10。然而,导光板10可以被省略,例如,如图38所示。应注意的是,在这种情况下,透明基板31或透明基板37充当导光板10。因此,光源20设置在透明基板31或透明基板37的侧面上。
[变形例3]
在上述实施方式及其变形例的每一个中,设置反射板40。然而,反射板40可以被省略,例如,如图39所示。在这种情况下,下电极32优选不由透明材料形成,而是由例如金属形成。当下电极32由金属形成时,下电极32还用于反射从导光板10背面射入光调制器件30的光,正如反射板40所进行的一样。应注意的是,在本变形例中与在上述变形例2中一样导光板10可以被省略。
[变形例4]
在上述实施方式及其变形例的每一个中,光出射面上不设置任何光学片。然而,例如,如图40所示,其上可以设置光学片80(比如扩散板、扩散片、透镜膜及偏振分离片)。在这种情况下,光的沿倾斜方向从导光板10射出的部分沿正面方向上升。由此有效提高调制比。应注意的是,在本变形例中,导光板10可以被省略,如在上述变形例2中一样。或者,在本变形例中,反射板40可以被省略,如在上述变形例3中一样。或者,导光板10及反射板40均可以在本变形例中被省略。
[变形例5]
在上述实施方式及其变形例的每一个中,例如,如图41所示,导光板10、透明基板31或透明基板37的端面(光入射面10A)可以具有增大来自光源20的光的发散角的三维形状。例如,光入射面10A可以具有圆柱形、棱柱形或凸形,与光源20的排列相对应。由于光入射面10A具有上述形状,扩大射入光调制器件30、60或70的光的发散角。因此,光调制层34、64和74中散射的各向异性大小与发散角的增大量成比例地变小。由此缓和对在光调制层34、64或74内部传播的光的各向异性散射的功能。由此提高亮度均匀性。
[变形例6]
在上述实施方式及其变形例的每一个中,例如,如图42所示,可以提供匹配油(matching oil)81(折射率匹配用油),用于填充光入射面10A与光源20之间的间隙。通过在光入射面10A与光源20之间的间隙中提供匹配油81,如上所述,可增大射入光调制器件30、60或70的光的发散角。因此,光调制层34、64和74中散射的各向异性大小与发散角的增大量成比例地变小。由此缓和对在光调制层34、64或74内部传播的光的各向异性散射的功能。由此提高亮度均匀性。
[变形例7]
在上述实施方式及其变形例的每一个中,例如,如图43所示,由折射率不同于导光板10、透明基板31或透明基板37的折射率的材料形成的垫片82可以设置在导光板10、透明基板31或透明基板37的至少光源20附近的部分。通过在导光板10、透明基板31或透明基板37的至少光源20附近的部分中设置垫片82,如上所述,在导光板10、透明基板31或透明基板37的至少光源20附近的部分中传播的光例如可以被折射或散射。因此,光调制层34、64和74中散射的各向异性大小与垫片82的折射量及散射量成比例地变小。由此缓和对在光调制层34、64或74内部传播的光的各向异性散射的功能。由此提高亮度均匀性。
[变形例8]
在上述实施方式及其变形例的每一个中,光调制层34、64和74可以各自通过使包括作为主要原料的双官能单体(具有聚合性及液晶性的低分子单体)以及进一步包括作为添加剂的单官能单体或多官能单体(具有聚合性及液晶性的低分子单体)的材料聚合来形成。或者,在上述实施方式及其变形例的每一个中,光调制层34、64和74可以通过使包括作为主要原料的单官能单体或多官能单体(具有聚合性及液晶性的低分子单体)的材料聚合来形成。
双官能单体有助于提高交联密度并且是一种有利于形成条纹结构的材料。另一方面,多官能单体远比双官能单体有助于提高交联密度。多官能单体是一种有利于形成比条纹结构更复杂的三维结构的材料,并且是一种有利于破坏条纹结构的添加剂。进一步地,单官能单体有助于降低交联密度并且是一种有利于破坏条纹结构的添加剂。因此,通过利用诸如上述等材料作为光调制层34、64和74的原料,与包括作为主要原料的双官能单体的情况相比,光调制层34、64和74中散射的各向异性大小变小。由此进一步缓和对在光调制层34、64、74内部传播的光的各向异性散射的功能。由此提高亮度均匀性。
[变形例9]
在上述实施方式及其变形例的每一个中,光调制层34、64和74可以各自通过使液晶材料与具有聚合性及液晶性的低分子单体混合以使其重量比在95:5至50:50的范围内并向混合物照射紫外线以固化单体来形成。因此,与形成为液晶材料的重量比是现有的重量比(例如,98%)的光调制层相比,光调制层34、64或74中散射的各向异性大小变小。由此缓和对于在光调制层34、64、74内部传播的光的各向异性散射的功能。由此提高亮度均匀性。
[5、第四实施方式]
接下来,将描述根据本技术的第四实施方式的显示器4。本实施方式的显示器4可以包括通过调制光来显示图像的显示面板5,从其背面照射显示面板5的照明装置1、2或3、以及驱动显示面板5及照明装置1、2或3的驱动电路(未示出),如图44所示。
显示面板5包括设置成矩阵的多个像素。多个像素基于图像信号进行驱动,显示面板5由此显示图像。显示面板5例如可以是每个像素基于图像信号进行驱动的透射式显示面板,并具有液晶层夹在一对透明基板之间的结构。具体地,显示面板5从照明装置1、2或3开始可以依次包括偏振器、透明基板、像素电极、取向膜、液晶层、取向膜、公共电极、滤色器、透明基板及偏振器。
透明基板由对可见光透明的基板,例如,玻璃基板形成。应注意的是,包括与像素电极、电线等电连接的薄膜晶体管(TFT)的有源驱动电路形成在未示出的背光211侧上的透明基板上。像素电极及公共电极例如可以由氧化铟锡(ITO)形成。像素电极二维设置在透明基板上,并且每个都具有用于每个像素的电极的功能。另一方面,公共电极是形成在滤色器上的整个表面上的电极,具有面向各个像素电极的公共电极的功能。取向膜例如可以由聚酰亚胺等高分子材料形成,且可以对液晶执行取向处理。
液晶层例如可以由垂直取向(VA)模式液晶、扭曲向列(TN)模式液晶、超扭曲向列(STN)模式液晶形成并具有响应于从未示出的驱动电路施加的电压针对每个像素改变从照明装置1、2或3射出的光的偏振轴的方向的功能。应注意的是,通过按多个层次改变液晶的排列,按多个层次调整每个像素的透光轴的方向。滤色器包括可以将已透过液晶层的光分为红(R)、绿(G)及蓝(B)三个基色,或分为R、G、B及白(W)四个颜色的,并且滤色器根据像素电极的排列而排列。
偏振器是一种光学快门,只沿某个振荡方向透光(偏振光)。应注意的是,偏振器可以是沿除透光轴之外的振荡方向吸收光(偏振光)的吸收偏振器件。然而,就改善亮度而言,偏振器优选是朝照明装置1、2或3反射光的反射偏振器件。两个偏振器设置为使得偏振轴彼此相差90°。从照明装置1、2或3射出的光由此透过液晶层或由液晶层遮挡。
光轴AX1、AX3及AX5在照明装置1、2或3侧上可以平行于偏振器的透光轴。特别地,当使用从具有更多量的偏振分量的背光射出光的照明装置1时,提高显示面板5中的背光的光的使用效率。
可以通过本公开的上述示例性实施方式和变形例来实现至少以下配置。
(1)一种照明装置,包括:
设置为彼此分开并彼此相对的第一透明基板及第二透明基板;
向所述第一透明基板的端面施加光的光源;以及
设置在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的间隙中并根据电场大小对来自光源的光表现出散射特性或透明性的光调制层,所述光调制层包括具有光学各向异性并对电场有相对较高响应性的第一区以及具有光学各向异性并对电场有相对较低响应性的第二区,当所述光调制层表现出散射特性时,所述光调制层满足以下表达式:
A/B<A1/B1
其中A是对沿垂直于端面的第一方向传播的光的第一散射的大小,
B是对沿平行于端面并平行于第一透明基板的表面的第二方向传播的光的第二散射的大小,
A1是当第一区的光轴在第一透明基板的法线的方向上,并且第二区的光轴在平行于端面并正交于第一区的光轴的方向上时,对沿垂直于端面的方向传播的光的散射的大小,并且
B1是当第一区的光轴在第一透明基板的法线方向上,并且第二区的光轴在平行于端面并正交于第一区的光轴的方向上时,对沿平行于端面并平行于第一透明基板的表面的方向传播的光的散射的大小。
(2)根据(1)所述的照明装置,进一步包括将光调制层夹在中间的第一取向膜和第二取向膜,所述第一取向膜和所述第二取向膜两者使光调制层满足表达式A/B<A1/B1。
(3)根据(1)所述的照明装置,进一步包括将光调制层夹在中间的第一取向膜和第二取向膜,所述第一取向膜是水平取向膜,所述第二取向膜是垂直取向膜。
(4)根据(1)所述的照明装置,进一步包括将光调制层夹在中间的第一取向膜和第二取向膜,所述第一取向膜和所述第二取向膜均是水平取向膜,并且所述第一取向膜和所述第二取向膜各自的取向方向在与端面相交的方向上。
(5)根据(4)所述的照明装置,其中所述第一取向膜和第二取向膜中的每一个的取向方向在与端面呈等于或大于60度且小于90度的角的方向上。
(6)根据(1)所述的照明装置,进一步包括将光调制层夹在中间的第一取向膜和第二取向膜,所述第一取向膜和所述第二取向膜均是水平取向膜,并且所述第一取向膜的取向方向(alignment direction)与所述第二取向膜的取向方向相同。
(7)根据(6)所述的照明装置,其中所述第一取向膜和第二取向膜中的每一个的取向方向在与端面呈等于或大于60度且小于90度的角的方向上。
(8)根据(1)所述的照明装置,进一步包括将光调制层夹在中间的第一取向膜和第二取向膜,所述第一取向膜和所述第二取向膜均是水平取向膜,所述第一取向膜的取向方向在平行于端面的方向上,并且所述第二取向膜的取向方向在与端面相交的方向上。
(9)根据(8)所述的照明装置,其中所述第二取向膜的取向方向在与端面呈等于或大于60度且小于90度的角的方向上。
(10)根据(1)至(9)中任一项所述的照明装置,其中,
所述第一区包括液晶材料,
所述第二区包括高分子材料,并且
所述光调制层中第一区的比例在整个光调制层中是均匀的。
(11)根据(1)至(10)中任一项所述的照明装置,其中,
所述第一区包括液晶材料,并且
所述第二区通过使包括作为主要原料的双官能单体及作为添加剂的单官能单体或多官能单体的材料聚合来形成。
(12)根据(1)至(11)中任一项所述的照明装置,其中所述第一区及所述第二区分别通过使液晶材料与具有聚合性及结晶性的单体混合以使其重量比在95:5至50:50的范围内并向混合物照射紫外线以固化单体来形成。
(13)根据(1)至(12)中任一项所述的照明装置,其中所述端面具有增大来自光源的光的发散角的三维形状。
(14)根据(1)至(12)中任一项所述的照明装置,进一步包括填充端面与光源之间的间隙的折射率匹配油。
(15)根据(1)至(12)中任一项所述的照明装置,进一步包括至少设置在光调制层中更接近端面的一个区域中的多个垫片,所述多个垫片分别具有与所述光调制层的折射率不同的折射率。
(16)一种显示器,设置有通过调制光来显示图像的显示面板以及从其背面照射显示面板的照明装置,所述照明装置包括:
设置为彼此分开且彼此相对的第一透明基板及第二透明基板;
向所述第一透明基板的端面施加光的光源;以及
设置在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的间隙中并根据电场大小对来自光源的光表现出散射特性或透明性的光调制层,所述光调制层包括具有光学各向异性并对电场有相对较高响应性的第一区以及具有光学各向异性并对电场有相对较低响应性的第二区,当所述光调制层表现出散射特性时,所述光调制层满足以下表达式:
A/B<A1/B1
其中A是相对于沿垂直于端面的第一方向传播的光的第一散射的大小,
B是相对于沿平行于端面并平行于第一透明基板的表面的第二方向传播的光的第二散射的大小,
A1是当第一区的光轴在第一透明基板的法线的方向上,并且第二区的光轴在平行于端面并正交于第一区的光轴的方向上时,相对于沿垂直于端面的方向传播的光的散射的大小,并且
B1是当第一区的光轴在第一透明基板的法线方向上,并且第二区的光轴在平行于端面并正交于第一区的光轴的方向上时,相对于沿平行于端面并平行于第一透明基板的表面的方向传播的光的散射的大小。
本申请包含2012年5月22日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP2012-116746中公开的主题相关的主题,其全部内容通过引用并入本文。
本领域技术人员应该理解,根据设计需求和其它因素可以进行各种修改、组合、子组合以及改变,只要其在所附权利要求或其等同内容的范围之内即可。
Claims (17)
1.一种照明装置,包括:
第一透明基板和第二透明基板,设置为彼此分开且彼此相对;
光源,向所述第一透明基板的端面施加光;以及
光调制层,设置在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的间隙中并根据电场的大小而对于来自所述光源的光表现出散射特性或透明性,所述光调制层包括具有光学各向异性并对电场有相对较高响应性的第一区以及具有光学各向异性并对电场有相对较低响应性的第二区,当所述光调制层表现出散射特性时,所述光调制层满足以下表达式:
A/B<A1/B1
其中,A是对于沿垂直于所述端面的第一方向传播的光的第一散射的大小,
B是对于沿平行于所述端面并平行于所述第一透明基板的表面的第二方向传播的光的第二散射的大小,
A1是当所述第一区的光轴在所述第一透明基板的法线方向上,并且所述第二区的光轴在平行于所述端面并与所述第一区的光轴正交的方向上时,对于沿垂直于所述端面的方向传播的光的散射的大小,并且
B1是当所述第一区的光轴在所述第一透明基板的法线方向上,并且所述第二区的光轴在平行于所述端面并与所述第一区的光轴正交的方向上时,对于沿平行于所述端面并平行于所述第一透明基板的表面的方向传播的光的散射的大小。
2.根据权利要求1所述的照明装置,进一步包括:夹置所述光调制层的第一取向膜和第二取向膜,所述第一取向膜和所述第二取向膜均使光调制层满足表达式A/B<A1/B1。
3.根据权利要求1所述的照明装置,进一步包括:夹置所述光调制层的第一取向膜和第二取向膜,所述第一取向膜是水平取向膜,并且所述第二取向膜是垂直取向膜。
4.根据权利要求1所述的照明装置,进一步包括:夹置所述光调制层的第一取向膜和第二取向膜,所述第一取向膜和所述第二取向膜均是水平取向膜,并且所述第一取向膜和所述第二取向膜各自的取向方向在与所述端面相交的方向上。
5.根据权利要求4所述的照明装置,其中,所述第一取向膜和第二取向膜各自的取向方向在相对于所述端面呈等于或大于60度且小于90度的角度的方向上。
6.根据权利要求1所述的照明装置,进一步包括:夹置所述光调制层的第一取向膜和第二取向膜,所述第一取向膜和所述第二取向膜均是水平取向膜,并且所述第一取向膜的取向方向与所述第二取向膜的取向方向相同。
7.根据权利要求6所述的照明装置,其中,所述第一取向膜和所述第二取向膜各自的取向方向在相对于所述端面呈等于或大于60度且小于90度的角度的方向上。
8.根据权利要求1所述的照明装置,进一步包括:夹置所述光调制层的第一取向膜和第二取向膜,所述第一取向膜和所述第二取向膜均是水平取向膜,所述第一取向膜的取向方向在平行于所述端面的方向上,并且所述第二取向膜的取向方向在与所述端面相交的方向上。
9.根据权利要求8所述的照明装置,其中所述第二取向膜的取向方向在相对于所述端面呈等于或大于60度且小于90度的角度的方向上。
10.根据权利要求1所述的照明装置,其中,
所述第一区包括液晶材料,
所述第二区包括高分子材料,并且
所述光调制层中的所述第一区的比例在整个所述光调制层中是均匀的。
11.根据权利要求1所述的照明装置,其中,
所述第一区包括液晶材料,并且
所述第二区通过使包括作为主要原料的双官能单体及作为添加剂的单官能单体或多官能单体的材料聚合来形成。
12.根据权利要求1所述的照明装置,其中,所述第一区及所述第二区各自通过使液晶材料与具有聚合性及液晶性的单体混合以使其重量比在95:5至50:50的范围内并向混合物照射紫外线以固化所述单体来形成。
13.根据权利要求1所述的照明装置,其中,所述端面具有增大来自所述光源的光的发散角的三维形状。
14.根据权利要求1所述的照明装置,进一步包括填充所述端面与所述光源之间的间隙的折射率匹配油。
15.根据权利要求1所述的照明装置,进一步包括至少设置在光调制层中更接近所述端面的区域中的多个垫片,所述多个垫片各自具有与所述光调制层的折射率不同的折射率。
16.根据权利要求1所述的照明装置,其中,
所述光调制层中所述第二区的比例为50wt%~98wt%。
17.一种显示器,设置有通过调制光来显示图像的显示面板以及从其背面照射所述显示面板的照明装置,所述照明装置包括:
第一透明基板和第二透明基板,设置为彼此分开且彼此相对;
光源,向所述第一透明基板的端面施加光;以及
光调制层,设置在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的间隙中并根据电场的大小而对于来自所述光源的光表现出散射特性或透明性,所述光调制层包括具有光学各向异性并对电场有相对较高响应性的第一区以及具有光学各向异性并对电场有相对较低响应性的第二区,当所述光调制层表现出散射特性时,所述光调制层满足以下表达式:
A/B<A1/B1
其中,A是对于沿垂直于所述端面的第一方向传播的光的第一散射的大小,
B是对于沿平行于所述端面并平行于所述第一透明基板的表面的第二方向传播的光的第二散射的大小,
A1是当所述第一区的光轴在所述第一透明基板的法线方向上,并且所述第二区的光轴在平行于所述端面并与所述第一区的光轴正交的方向上时,对于沿垂直于所述端面的方向传播的光的散射的大小,并且
B1是当所述第一区的光轴在所述第一透明基板的法线方向上,并且所述第二区的光轴在平行于所述端面并与所述第一区的光轴正交的方向上时,对于沿平行于所述端面并平行于所述第一透明基板的表面的方向传播的光的散射的大小。
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