KR102125297B1 - 조명 장치 및 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

엣지 라이트형 조명 장치에 있어서, 광 변조층(34)은, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 높은 제1 영역(34B)과, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 낮은 제2 영역(34A)을 포함하고 있다. 광 변조층은, 산란성을 나타낼 때, A를 광 입사면과 수직인 제1 방향으로 전파되는 광에 대한 제1 산란의 크기, B를 제1 투명 기판에 수직인 제2 방향으로 전파되는 광에 대한 제2 산란의 크기, C를 광 입사면과 평행한 방향이며, 제1 투명 기판의 표면과 평행한 제3 방향으로 전파되는 광에 대한 제3 산란의 크기, A1을 광 변조층 중 광원 근처의 제3 영역(30a)에 있어서의 제1 산란의 크기, C1을 제3 영역에 있어서의 제3 산란의 크기, A2를 광 변조층 중 광원으로부터 이격된 제4 영역(30b)에 있어서의 제1 산란의 크기, C2를 제4 영역에 있어서의 제3 산란의 크기로서, A>B>C 및 A1/C1<A2/C2를 만족시킨다.

Description

조명 장치 및 표시 장치{ILLUMINATION DEVICE AND DISPLAY DEVICE}
본 기술은, 광에 대하여 산란성 또는 투명성을 나타내는 광 변조 소자를 구비한 조명 장치 및 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 액정 디스플레이의 고화질화나 에너지 절약화가 급진전되고, 부분적으로 백라이트의 광 강도를 변조함으로써 암소 콘트라스트의 향상을 실현하는 방식이 제안되고 있다. 이 방법은 주로, 백라이트의 광원으로서 사용되는 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)를 부분적으로 구동하여, 표시 화상에 맞추어 백라이트광을 변조하는 것이다. 또한, 대형의 액정 디스플레이에 있어서, 소형의 액정 디스플레이와 마찬가지로, 박형화의 요구가 강해지고 있어, 냉음극관(CCFL; Cold Cathode Fluorescent Lamp)이나 LED를 액정 패널의 바로 아래에 배치하는 방식이 아니라, 도광판의 단부에 광원을 배치하는 엣지 라이트 방식이 주목받고 있다.
본 출원인은, 이 엣지 라이트 방식에 있어서, 백라이트광의 광 강도를 부분적으로 변조하는 부분 구동을 실현하고, 예를 들면 특허 문헌 1 등에 개시하고 있다. 특허 문헌 1에서는, 상기 부분 구동을 실현하기 위해서, 고분자 분산 액정(PDLC; Polymer Dispersed Liquid Crystal)이 사용되고 있다. 특허 문헌 1에 있어서, PDLC는, 액정 재료와, 배향성 및 중합성을 갖는 저분자 재료를 혼합하고, 자외선 조사에 의해 상분리를 일으키게 함으로써 형성된 것이며, 액정 재료가 줄무늬 형상 구조의 고분자 재료 중에 분산된 복합층으로 되어 있다. 이 PDLC는, 전압 무인가 시의 배향성에 따라서, 수평 배향형, 수직 배향형, 등방형으로 분류된다. 이 중에서, 수평 배향형이, 고휘도이면서 고콘트라스트가 얻어진다는 점에서, 백라이트에 가장 적합하다.
일본 특허 공개 제2011-142065호 공보
상술한 수평 배향형 PDLC에서는, 고분자 재료와 액정 재료의 계면은, 줄무늬 형상 구조의 단축 방향에 있어서 밀하게 형성되고, 줄무늬 형상 구조의 장축 방향에 있어서 소하게 형성되어 있다. 그 때문에, 줄무늬 형상 구조가 광 입사면과 평행한 방향으로 연장되어 있는 경우에는, PDLC 내를 상술한 줄무늬 형상 구조의 단축 방향으로 전파되는 광은, 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로 계면에 입사하고, 그 결과, 크게 산란된다. 한편, PDLC 내를 상술한 줄무늬 형상 구조의 장축 방향으로 전파되는 광은, 계면에 입사할 기회가 적기 때문에, 그다지 산란되지 않는다.
또한, PDLC 내를 줄무늬 형상 구조의 단축 방향이며, 또한 광 입사면에 대하여 수직인 방향(이하, 「X 방향」이라 칭함)으로 전파되는 광은, 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로, 액정 재료의 이상광 굴절률과 고분자 재료의 정상광 굴절률의 차 및 액정 재료의 정상광 굴절률과 고분자 재료의 이상광 굴절률의 차를 느끼면서 전파된다. 한편, PDLC 내에서 상술한 줄무늬 형상 구조의 장축 방향(이하, 「Y 방향」이라 칭함) 또는 PDLC의 두께 방향(이하, 「Z 방향」이라 칭함)으로 전파되는 광은, 액정 재료의 이상광 굴절률과 고분자 재료의 정상광 굴절률의 차 또는 액정 재료의 정상광 굴절률과 고분자 재료의 이상광 굴절률의 차만을 느끼면서 전파된다. 그 때문에, PDLC 내에서 X 방향으로 전파되는 광은 크게 산란되고, PDLC 내를 Y 방향 또는 Z 방향으로 전파되는 광은, 그다지 산란되지 않는다.
이와 같이, 수평 배향형 PDLC에서는, 상술한 2개의 요인에 의해, X 방향으로 전파되는 광과, Y 방향 또는 Z 방향으로 전파되는 광에서, 산란에 이방성이 있다. 그 결과, Z 방향으로 전파되는 광이, 도광 조건을 파괴하는 방향으로 우선적으로 산란하여, 광 취출 효율이 높아지므로, 고휘도 및 고콘트라스트가 얻어진다.
그런데, 수평 배향형 PDLC를 엣지 라이트 방식의 백라이트에 적용한 경우에는, X 방향으로 전파되는 광과 Y 방향으로 전파되는 광에서, 산란에 이방성이 있는 것에 기인하여 휘도 분포가 불균일해지기 쉽다. 특히, 선상 광원 내의 개개의 점상 광원의 배열 피치가 소하게 되어 있을 때는, 선상 광원 근방에, 명암의 스트라이프가 발생해 버린다는 점에서 개선의 여지가 있었다.
따라서, 고휘도를 유지하면서, 광원의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트를 저감하는 것이 가능한 조명 장치 및 그것을 구비한 표시 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 기술의 실시 형태의 조명 장치는, 이격하여 서로 대향 배치된 제1 투명 기판 및 제2 투명 기판과, 제1 투명 기판의 단부면에 광을 조사하는 광원과, 제1 투명 기판 및 제2 투명 기판의 간극에 형성된 광 변조층을 구비하고 있다. 광 변조층은, 전계의 크기에 따라서, 광원으로부터의 광에 대하여 산란성 혹은 투명성을 나타내는 것이며, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 높은 제1 영역과, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 낮은 제2 영역을 포함하고 있다. 여기서, 광 입사면과 수직인 방향(이하, 「제1 방향」이라 칭함)으로 전파되는 광에 대한 산란(이하, 「제1 산란」이라 칭함)의 크기를 A라 한다. 제1 투명 기판에 수직인 방향(이하, 「제2 방향」이라 칭함)으로 전파되는 광에 대한 산란(이하, 「제2 산란」이라 칭함)의 크기를 B라 한다. 광 입사면과 평행한 방향이며, 또한 제1 투명 기판의 표면과 평행한 방향(이하, 「제3 방향」이라 칭함)으로 전파되는 광에 대한 산란(이하, 「제3 산란」이라 칭함)의 크기를 C라 한다. 광 변조층 중 광원 근처의 제3 영역에 있어서의 제1 산란의 크기를 A1이라 한다. 제3 영역에 있어서의 제3 산란의 크기를 C1이라 한다. 광 변조층 중 광원으로부터 이격된 제4 영역에 있어서의 제1 산란의 크기를 A2라 한다. 제4 영역에 있어서의 제3 산란의 크기를 C2라 한다. 이때, 광 변조층은, 당해 광 변조층이 산란성을 나타낼 때 이하의 식을 만족시키는 구성으로 되어 있다.
A>B>C
A1/C1<A2/C2
본 기술의 실시 형태의 표시 장치는, 광을 변조함으로써 영상을 표시하는 표시 패널과, 표시 패널을 배후로부터 조명하는 조명 장치를 구비하고 있다. 이 표시 장치에 포함되는 조명 장치는, 상기의 조명 장치와 동일한 구성 요소를 갖고 있다.
본 기술의 실시 형태의 조명 장치 및 표시 장치에서는, 광 변조층은, 당해 광 변조층이 산란성을 나타낼 때 상기의 식을 만족시키는 구성으로 되어 있다. 이에 의해, 제1 방향으로 전파되는 광과, 제3 방향으로 전파되는 광에 있어서의 이방성 산란이, 광원 근방에 있어서 완화되어 있다.
본 기술의 실시 형태의 조명 장치 및 표시 장치에 의하면, 광 변조층을, 당해 광 변조층이 산란성을 나타낼 때 상기의 식을 만족시키는 구성으로 하였으므로, 상기의 이방성 산란을, 광원 근방에 있어서 완화할 수 있다. 여기서, 광원의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프는, 제1 산란과 제3 산란의 차가 큰 것에 기인하여 일어난다. 따라서, 상기의 이방성 산란이, 광원 근방에 있어서 완화됨으로써, 광원의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트를 저감할 수 있다. 또한, 본 기술의 조명 장치 및 표시 장치에서는, 광 변조층 중 광원 근방에서만, 상기의 이방성 산란이 완화되어 있으므로, 광 변조층 전체에 있어서, 상기의 이방성 산란이 완화되어 있는 경우보다도, 고휘도를 얻을 수 있다. 또한, 본 기술의 조명 장치 및 표시 장치에서는, 제2 산란이 제3 산란보다도 강하게 되어 있기 때문에, 광원으로부터의 광은 도광 조건을 파괴하는 방향으로 우선적으로 산란하여, 광 취출 효율이 높아진다. 따라서, 본 기술의 조명 장치 및 표시 장치에서는, 고휘도를 유지하면서, 광원의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트를 저감할 수 있다.
도 1은 본 기술의 일 실시 형태에 관한 조명 장치의 개략 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 광 변조 소자의 XZ 평면에서의 단면 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2의 배향막의 배향 방향을 도시하는 평면도이다.
도 4는 도 2의 광 변조층의 XY 평면에서의 단면 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5a는 도 2의 광 변조층의 근방 영역에 있어서의 구조상의 주기의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5b는 도 2의 광 변조층의 근방 영역에 있어서의 구조상의 주기의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 6a는 도 2의 광 변조층의 원방 영역에 있어서의 구조상의 주기의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6b는 도 2의 광 변조층의 원방 영역에 있어서의 구조상의 주기의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 7은 도 2의 광 변조층에 있어서의 고분자 영역의 비율의 일례를 도시하는 도면이다.
도 8은 도 2의 광 변조층에 있어서의 고분자 영역의 비율의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 9는 도 2의 광 변조층에 있어서의 고분자 영역의 비율의 그 밖의 예를 도시하는 도면이다.
도 10은 도 1의 광 변조 소자의 작용의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 11은 도 1의 광 변조 소자의 작용의 다른 예를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 12는 도 1의 조명 장치의 작용의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 13은 자외선 강도 또는 자외선 적산량의 일례를 도시하는 도면이다.
도 14는 자외선 강도 또는 자외선 적산량의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 15는 자외선 강도 또는 자외선 적산량의 그 밖의 예를 도시하는 도면이다.
도 16은 도 1의 광 변조 소자의 제조 방법의 일례를 도시하는 도면이다.
도 17은 도 16에 계속되는 제조 공정을 도시하는 도면이다.
도 18은 도 17에 계속되는 제조 공정을 도시하는 도면이다.
도 19는 본 기술의 제2 실시 형태에 관한 조명 장치의 개략 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 20은 도 19의 광 변조 소자의 XZ 평면에서의 단면 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 21은 도 20의 배향막의 배향 방향의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 22는 도 20의 배향막의 배향 방향의 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 23은 도 20의 광 변조층의 XY 평면에서의 단면 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 24는 도 20의 광 변조층의 XY 평면에서의 단면 구성의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 25a는 도 20의 광 변조층의 근방 영역에 있어서의 구조상의 주기의 일례를 도시하는 도면이다.
도 25b는 도 20의 광 변조층의 근방 영역에 있어서의 구조상의 주기의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 26a는 도 20의 광 변조층의 원방 영역에 있어서의 구조상의 주기의 일례를 도시하는 도면이다.
도 26b는 도 20의 광 변조층의 원방 영역에 있어서의 구조상의 주기의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 27은 도 20의 광 변조층에 있어서의 고분자 영역의 비율의 일례를 도시하는 도면이다.
도 28은 도 19의 광 변조 소자의 원방 영역에 있어서의 작용의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 29는 도 19의 광 변조 소자의 원방 영역에 있어서의 작용의 다른 예를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 30은 도 19의 광 변조 소자의 근방 영역에 있어서의 작용의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 31은 도 19의 광 변조 소자의 근방 영역에 있어서의 작용의 다른 예를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 32는 본 기술의 제3 실시 형태에 관한 조명 장치의 개략 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 33은 도 32의 광 변조 소자의 XZ 평면에서의 단면 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 34는 도 33의 배향막의 배향 방향의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 35는 도 33의 배향막의 배향 방향의 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 36은 도 33의 광 변조층의 XY 평면에서의 단면 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 37a는 도 33의 광 변조층의 근방 영역에 있어서의 구조상의 주기의 일례를 도시하는 도면이다.
도 37b는 도 33의 광 변조층의 근방 영역에 있어서의 구조상의 주기의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 38a는 도 33의 광 변조층의 원방 영역에 있어서의 구조상의 주기의 일례를 도시하는 도면이다.
도 38b는 도 33의 광 변조층의 원방 영역에 있어서의 구조상의 주기의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 39는 도 33의 광 변조층에 있어서의 고분자 영역의 비율의 일례를 도시하는 도면이다.
도 40은 도 32의 광 변조 소자의 원방 영역에 있어서의 작용의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 41은 도 32의 광 변조 소자의 원방 영역에 있어서의 작용의 다른 예를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 42는 도 32의 광 변조 소자의 근방 영역에 있어서의 작용의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 43은 도 32의 광 변조 소자의 근방 영역에 있어서의 작용의 다른 예를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 44는 본 기술의 제4 실시 형태에 관한 조명 장치의 개략 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 45는 도 44의 광 변조 소자의 XZ 평면에서의 단면 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 46은 도 45의 배향막의 배향 방향의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 47은 도 45의 배향막의 배향 방향의 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 48은 도 45의 광 변조층의 XY 평면에서의 단면 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 49는 도 45의 광 변조층의 XY 평면에서의 단면 구성의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 50a는 도 45의 광 변조층의 근방 영역에 있어서의 구조상의 주기의 일례를 도시하는 도면이다.
도 50b는 도 45의 광 변조층의 근방 영역에 있어서의 구조상의 주기의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 51a는 도 45의 광 변조층의 원방 영역에 있어서의 구조상의 주기의 일례를 도시하는 도면이다.
도 51b는 도 45의 광 변조층의 원방 영역에 있어서의 구조상의 주기의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 52는 도 45의 광 변조층에 있어서의 고분자 영역의 비율의 일례를 도시하는 도면이다.
도 53은 도 44의 광 변조 소자의 원방 영역에 있어서의 작용의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 54는 도 44의 광 변조 소자의 원방 영역에 있어서의 작용의 다른 예를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 55는 도 44의 광 변조 소자의 근방 영역에 있어서의 작용의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 56은 도 44의 광 변조 소자의 근방 영역에 있어서의 작용의 다른 예를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 57은 본 기술의 제5 실시 형태에 관한 조명 장치의 개략 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 58은 도 57의 광 변조 소자의 XZ 평면에서의 단면 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 59는 본 기술의 제6 실시 형태에 관한 조명 장치의 개략 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 60은 도 59의 광 변조 소자의 XZ 평면에서의 단면 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 61은 고분자 영역의 배향성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 62는 고분자 영역의 배향성의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 63은 고분자 영역의 배향성의 그 밖의 예를 도시하는 도면이다.
도 64는 도 1, 도 19, 도 32, 도 44, 도 57, 도 59의 조명 장치의 개략 구성의 제1 변형예를 도시하는 도면이다.
도 65는 도 1, 도 19, 도 32, 도 44, 도 57, 도 59의 조명 장치의 개략 구성의 제2 변형예를 도시하는 도면이다.
도 66은 도 1, 도 19, 도 32, 도 44, 도 57, 도 59의 조명 장치의 개략 구성의 제3 변형예를 도시하는 도면이다.
도 67은 도 1, 도 19, 도 32, 도 44, 도 57, 도 59의 조명 장치의 개략 구성의 제4 변형예를 도시하는 도면이다.
도 68은 도 1, 도 19, 도 32, 도 44, 도 57, 도 59의 조명 장치의 개략 구성의 제5 변형예를 도시하는 도면이다.
도 69는 도 1, 도 19, 도 32, 도 44, 도 57, 도 59의 조명 장치에 있어서의 도광판 또는 투명 기판의 제1 변형예를 도시하는 도면이다.
도 70은 도 1, 도 19, 도 32, 도 44, 도 57, 도 59의 조명 장치에 있어서의 도광판 또는 투명 기판의 제2 변형예를 도시하는 도면이다.
도 71은 도 1, 도 19, 도 32, 도 44, 도 57, 도 59의 조명 장치에 있어서의 도광판 또는 투명 기판의 제3 변형예를 도시하는 도면이다.
도 72는 본 기술의 제7 실시 형태에 관한 표시 장치의 일례를 도시하는 도면이다.
이하, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 제1 실시 형태(조명 장치)
2개의 수평 배향막(0° 배향)이 사용되고 있는 예
고분자 영역의 비율이 광원으로부터의 거리에 따라서 상이한 광 변조층이 사용되고 있는 예
2. 제2 실시 형태(조명 장치)
수평 배향막(0° 배향)과, 수직 배향막 및 수평 배향막(0° 배향)의 혼합막이 사용되고 있는 예
3. 제3 실시 형태(조명 장치)
2개의 수평 배향막(0° 배향, θ1 배향)이 사용되고 있는 예
4. 제4 실시 형태(조명 장치)
수평 배향막(0° 배향, θ1 배향)과, 수평 배향막(0° 배향)이 사용되고 있는 예
5. 제5 실시 형태(조명 장치)
고분자 영역의 재료가 광원으로부터의 거리에 따라서 상이한 광 변조층이 사용되고 있는 예
6. 제6 실시 형태(조명 장치)
고분자 영역의 배향성이 광원으로부터의 거리에 따라서 상이한 광 변조층이 사용되고 있는 예
7. 변형예(조명 장치)
8. 제7 실시 형태(표시 장치)
<1. 제1 실시 형태>
[구성]
도 1은 본 기술의 제1 실시 형태에 관한 조명 장치(1)의 단면 구성의 일례를 도시한 것이다. 도 2는 도 1의 조명 장치(1) 내의 광 변조 소자(30)의 개략 구성의 일례를 도시하는 단면도이다. 또한, 도 1, 도 2는 모식적으로 도시한 것이며, 실제의 치수나 형상과 동일하다고는 할 수 없다. 조명 장치(1)는, 상면으로부터 조명광을 출력하는 것이며, 예를 들면 액정 표시 패널 등을 배후로부터 조명하는 용도 등에 사용되는 것이다. 조명 장치(1)는, 예를 들면 도광판(10)과, 도광판(10)의 측면에 배치된 광원(20)과, 도광판(10)의 배후에 배치된 광 변조 소자(30) 및 반사판(40)과, 광 변조 소자(30)를 구동하는 구동 회로(50)를 구비하고 있다.
도광판(10)은, 도광판(10)의 측면에 배치한 광원(20)으로부터의 광을 조명 장치(1)의 상면으로 유도하는 것이다. 도광판(10)은, 도광판(10)의 상면에 배치되는 표시 패널(도시 생략)에 대응한 형상, 예를 들면 상면, 하면 및 측면으로 둘러싸인 직육면체 형상으로 되어 있다. 또한, 이하에서는, 도광판(10)의 측면 중 광원(20)으로부터의 광이 입사하는 측면을 광 입사면(10A)이라 칭하기로 한다. 도광판(10)은, 예를 들면 상면 및 하면 중 적어도 한쪽 면에, 소정의 패턴화된 형상을 갖고 있어, 광 입사면(10A)으로부터 입사한 광을 산란하고, 균일화하는 기능을 갖고 있다. 도광판(10)은, 예를 들면 표시 패널과 조명 장치(1) 사이에 배치되는 광학 시트(예를 들면, 확산판, 확산 시트, 렌즈 필름, 편광 분리 시트 등)를 지지하는 지지체로서도 기능한다. 도광판(10)은, 예를 들면 폴리카르보네이트 수지(PC)나 아크릴 수지(폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)) 등의 투명 열가소성 수지를 포함하여 구성되어 있다.
광원(20)은, 도광판(10)의 측면에 광을 조사하는 것이다. 광원(20)은, 선상 광원이며, 구체적으로는, 복수의 LED를 일렬로 배치한 것으로 구성되어 있다. LED는 화이트 LED인 것이 바람직하다. 또한, 복수의 LED가, 예를 들면 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 포함하여 구성되어 있어도 된다. 광원(20)은, 예를 들면 도 1에 도시한 바와 같이, 도광판(10)의 한 측면에만 설치되어 있다. 또한, 광원(20)은, 예를 들면, 도시하지 않지만, 도광판(10)의 양측면에 설치되어 있어도 된다.
반사판(40)은, 도광판(10)의 배후로부터 광 변조 소자(30)를 통하여 누출되어 온 광을 도광판(10)측으로 되돌리는 것이며, 예를 들면 반사, 확산, 산란 등의 기능을 갖고 있다. 이에 의해, 광원(20)으로부터의 사출광을 효율적으로 이용할 수 있고, 또한, 정면 휘도의 향상에도 도움이 되고 있다. 이 반사판(40)은, 예를 들면 발포 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)나 은 증착 필름, 다층막 반사 필름, 백색 PET 등을 포함한다.
광 변조 소자(30)는, 본 실시 형태에 있어서, 도광판(10)의 배후(하면)에 공기층을 개재하지 않고 밀착되어 있고, 예를 들면 접착제(도시 생략)를 통하여 도광판(10)의 배후에 접착되어 있다. 광 변조 소자(30)는, 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이, 투명 기판(31), 하측 전극(32), 배향막(33), 광 변조층(34), 배향막(35), 상측 전극(36) 및 투명 기판(37)을 반사판(40)측으로부터 순서대로 배치한 것이다.
투명 기판(31, 37)은, 이격하여 서로 대향 배치된 것이다. 투명 기판(31, 37)은, 광 변조층(34)을 지지하는 것이며, 일반적으로, 가시광에 대하여 투명한 기판, 예를 들면 유리판이나, 플라스틱 필름에 의해 구성되어 있다. 하측 전극(32)은, 투명 기판(31) 중 투명 기판(37)과의 대향면 상에 형성된 것이다. 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)은, 예를 들면 투명한 도전성 재료, 예를 들면 산화인듐 주석(ITO; Indium Tin Oxide)을 포함한다. 투명한 도전성 재료는, 가능한 한 가시광의 흡수가 작은 재료인 것이 바람직하다.
하측 전극(32)은, 예를 들면 면내의 일방향으로 연장되는 띠 형상의 복수의 부분 전극(32A)을 서로 병렬 배치한 것이다. 상측 전극(36)은, 투명 기판(37) 중 투명 기판(31)과의 대향면 상에 형성된 것이다. 상측 전극(36)은, 예를 들면 면내의 일방향이며, 또한 부분 전극(32A)의 연장 방향과 교차(직교)하는 방향으로 연장되는 띠 형상의 복수의 부분 전극(36A)을 서로 병렬 배치한 것이다.
하측 전극(32) 및 상측 전극(36)의 패턴은, 구동 방식에 의존하는 것이다. 예를 들면, 이들이 상술한 바와 같은 띠 형상의 부분 전극을 병렬 배치한 것으로 되어 있는 경우에는, 예를 들면 각 부분 전극은 단순 매트릭스 구동될 수 있다. 한쪽 전극이 시트 형상(솔리드막)으로 되어 있고, 다른 쪽 전극이 미소한 사각형 형상으로 되어 있는 경우에는, 예를 들면 각 전극은 액티브 매트릭스 구동될 수 있다. 또한, 한쪽 전극이 시트 형상(솔리드막)으로 되어 있고, 다른 쪽 전극이 가는 인출선이 부착된 블록 형상으로 되어 있는 경우에는, 예를 들면 각각의 분할 블록이 세그먼트 방식으로 구동될 수 있다.
하측 전극(32) 및 상측 전극(36)을 광 변조 소자(30)의 법선 방향으로부터 보았을 때, 광 변조 소자(30) 중 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)이 서로 대향하는 곳에 대응하는 부분이 광 변조 셀(30-1)을 구성하고 있다. 각 광 변조 셀(30-1)은, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)에 소정의 전압을 인가함으로써 별개 독립적으로 구동하는 것이 가능한 것이며, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)에 인가되는 전압값의 크기에 따라서, 광원(20)으로부터의 광에 대하여 투명성을 나타내거나, 산란성을 나타내거나 한다. 또한, 투명성, 산란성에 대해서는, 광 변조층(34)을 설명할 때 상세하게 설명한다.
배향막(33, 35)은, 광 변조층(34)을 사이에 두도록 배치되어 있다. 배향막(33, 35)은, 예를 들면 광 변조층(34)에 사용되는 액정이나 단량체를 배향시키는 것이다. 배향막의 종류로서는, 예를 들면 수직 배향막 및 수평 배향막이 있지만, 본 실시 형태에서는, 배향막(33, 35)에는 수평 배향막이 사용된다. 배향막(33, 35)에 사용되는 수평 배향막은 모두, 도 3에 도시한 바와 같이, 광 입사면(10A)(또는 선상 광원)과 평행 또는 대략 평행한 방향으로 배향 방향을 갖고 있다. 배향막(33, 35)에 사용되는 수평 배향막이, 러빙 처리를 사용하여 형성된 것인 경우, 배향막(33, 35)의 러빙 방향은, 광 입사면(10A)(또는 선상 광원)과 평행한 방향을 향하고 있다.
수평 배향막으로서는, 예를 들면 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리비닐알코올 등을 러빙 처리함으로써 형성된 배향막, 전사나 에칭 등에 의해 홈 형상이 부여된 배향막을 들 수 있다. 또한, 수평 배향막으로서는, 예를 들면 산화규소 등의 무기 재료를 사방 증착함으로써 형성된 배향막, 이온 빔 조사에 의해 형성된 다이아몬드 라이크 카본 배향막, 전극 패턴 슬릿이 형성된 배향막을 들 수 있다. 투명 기판(31, 37)으로서 플라스틱 필름을 사용하는 경우에는, 제조 공정에 있어서, 투명 기판(31, 37)의 표면에 배향막(33, 35)을 도포한 후의 소성 온도가 가능한 한 낮은 것이 바람직하기 때문에, 배향막(33, 35)으로서, 100℃ 이하의 온도에서 형성 가능한 폴리아미드이미드를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 수평 배향막으로서, 당해 수평 배향막에 접하는 액정 분자에 프리틸트를 부여하는 기능을 갖는 것이 사용되고 있는 것이 바람직하다. 수평 배향막에 프리틸트 기능을 발현시키는 방법으로서는, 예를 들면, 러빙 등을 들 수 있다. 프리틸트란, 예를 들면 배향막에 근접하는 액정 분자의 장축이 「배향막의 표면과 평행한 면」 또는 「배향막의 법선」과 근소한 각도로 교차하는 것을 의미하고 있다. 상기의 수평 배향막은, 예를 들면 당해 수평 배향막에 근접하는 액정 분자의 장축을 광 입사면(10A)과 평행한 면내이며, 또한 당해 수평 배향막의 표면과 근소한 각도로 교차시키는 기능을 갖고 있는 것이 바람직하다. 그와 같은 기능을 갖는 수평 배향막은, 예를 들면 러빙 방향을 광 입사면(10A)과 평행하게 함으로써 실현할 수 있다.
배향막(33, 35)에 사용되는 수평 배향막은, 액정과 단량체를 배향시키는 기능이 있으면 충분하고, 통상의 액정 디스플레이에 요구되는 전압의 반복 인가에 의한 신뢰성 등은 필요없다. 디바이스 작성 후의 전압 인가에 의한 신뢰성은, 단량체를 중합한 것과 액정의 계면에 의해 정해지기 때문이다. 또한, 배향막을 사용하지 않아도, 예를 들면 하측 전극(32) 및 상측 전극(36) 사이에 전계나 자장을 인가함으로써도, 광 변조층(34)에 사용되는 액정이나 단량체를 배향시키는 것이 가능하다. 즉, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36) 사이에 전계나 자장을 인가하면서, 자외선 조사하여 전압 인가 상태에서의 액정이나 단량체의 배향 상태를 고정시킬 수 있다. 배향막의 형성에 전압을 사용하는 경우에는, 배향용과 구동용으로 각각의 전극을 형성하거나, 액정 재료에 주파수에 의해 유전율 이방성의 부호가 반전되는 2주파 액정 등을 사용할 수 있다. 또한, 배향막의 형성에 자장을 사용하는 경우, 배향막으로서 자화율 이방성이 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 벤젠환이 많은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
광 변조층(34)은, 전계의 크기에 따라서, 광원(20)으로부터의 광에 대하여 전체적 혹은 부분적으로 산란성 혹은 투명성을 나타내는 것이다. 광 변조층(34)은, 예를 들면 부분 전극(32A) 및 부분 전극(36A) 사이에 전압이 인가되어 있지 않을 때(이하, 간단히 「전압 무인가 시」라 칭함) 광원(20)으로부터의 광에 대하여 투명성을 나타내도록 되어 있다. 광 변조층(34)은, 또한, 예를 들면 부분 전극(32A) 및 부분 전극(36A) 사이에 전압이 인가되어 있을 때(이하, 간단히 「전압 인가 시」라 칭함) 광원(20)으로부터의 광에 대하여 산란성을 나타내도록 되어 있다. 본 명세서에 있어서, 「전압 무인가 시」란, 광 변조층(34)이 산란성을 나타내는 전압보다도 작은 전압이며, 또한 광 변조층(34)이 투명성을 나타내는 전압이 인가되어 있을 때도 포함하는 개념이다. 본 명세서에 있어서, 「전압 인가 시」는, 광 변조층(34)이 산란성을 나타내는 전압이 인가되어 있을 때를 의미하는 것으로 한다.
광 변조층(34)은, 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이, 고분자 영역(34A)과, 고분자 영역(34A) 내에 분산된 복수의 액정 영역(34B)을 포함한 복합층으로 되어 있다. 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)은, 형상 이방성을 갖고 있고, 또한, 광학 이방성도 갖고 있다. 또한, 액정 영역(34B)은 본 기술의 제1 영역의 일 구체예에 상당하고, 고분자 영역(34A)은 본 기술의 제2 영역의 일 구체예에 상당한다.
(형상 이방성)
도 4는 광 변조층(34)의 XY 평면에서의 단면 구성의 일례를 도시한 것이다. 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)은 모두, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행한 방향이며, 또한 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행한 방향으로 연장되어 있다. 즉, 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)은 모두, 선상 광원과 평행 또는 대략 평행한 방향으로 연장되어 있다. 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)은 모두, 예를 들면 광 변조층(30)의 일단부로부터 타단부에 걸쳐 연속하여 연장되어 있거나, 단속하여 연장되어 있거나 한다. 또한, 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)은, 예를 들면 도 4에 도시한 바와 같이, 광 입사면(10A)과 직교하는 방향으로, 교대로 나란히 배치되어 있다.
도 5a, 도 5b는 광 변조층(34) 중 광원(20) 근처의 영역(근방 영역(30a))에 있어서의 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향의 구조상의 주기를 도시한 것이다. 도 6a, 도 6b는, 광 변조층(34) 중 광원(20)으로부터 이격된 영역(원방 영역(30b))에 있어서의 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향의 구조상의 주기를 도시한 것이다. 또한, 근방 영역(30a)은 본 기술의 제3 영역의 일 구체예에 상당하고, 원방 영역(30b)은 본 기술의 제4 영역의 일 구체예에 상당한다.
광 변조층(34)에 있어서, X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향 중 적어도 X축 방향의 구조상의 주기가, 광원(20)으로부터의 거리에 따라서 상이하여, 근방 영역(30a)과 원방 영역(30b)에서 서로 다르다. 광 변조층(34)은, 예를 들면 도 5a, 도 5b에 도시한 바와 같이, 근방 영역(30a)에 있어서, X축 방향으로 주기 Ph2, Y축 방향으로 주기 Ph1, Z축 방향으로 주기 Pv1의 규칙적인 구조를 갖고 있다. 광 변조층(34)은, 또한, 예를 들면 도 6a, 도 6b에 도시한 바와 같이, 원방 영역(30b)에 있어서, X축 방향으로 주기 Ph4, Y축 방향으로 주기 Ph3, Z축 방향으로 주기 Pv2의 규칙적인 구조를 갖고 있다.
근방 영역(30a) 및 원방 영역(30b)에 있어서, 고분자 영역(34A)과 액정 영역(34B)의 계면이, 배향막(33, 35)의 배향 방향과 직교하는 방향에 있어서 상대적으로 밀하게 형성되고, 배향막(33, 35)의 배향 방향에 있어서 상대적으로 소하게 형성되어 있다. 또한, 고분자 영역(34A)과 액정 영역(34B)의 계면은, 근방 영역(30a)쪽이 원방 영역(30b)보다도 소하게 배치되어 있다. 광 변조층(34) 내의 구조상의 주기는, 예를 들면 제조 과정에 있어서의 자외선의 조사의 방법이나, 조사하는 자외선의 편광 성분, 광 변조층(34)의 원료에 포함되는 저분자 단량체의 중량비 등을 조정함으로써, 조정 가능하다. 또한, 광 변조층(34) 내의 구조상의 주기의 구체적인 조정 방법에 대해서는, 후에 상세하게 설명한다.
고분자 영역(34A)의, 광 변조층(34)에 차지하는 비율 α1은, 광원(20)으로부터의 거리에 따라서 상이하여, 근방 영역(30a)과 원방 영역(30b)에서 서로 다르다. 비율 α1은, 예를 들면 도 7 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 근방 영역(30a)에서 상대적으로 낮고, 원방 영역(30b)에서 상대적으로 높게 되어 있다.
예를 들면, 도 7에 도시한 바와 같이, 비율 α1은, 근방 영역(30a)에 있어서 일정값(a％)으로 되어 있고, 원방 영역(30b)에 있어서 a％보다도 큰 일정값(b％)으로 되어 있다. 비율 α1은, 예를 들면 도 8에 도시한 바와 같이, 근방 영역(30a)에 있어서 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라서 c％로부터 b％로 매끄럽게 상승하고, 원방 영역(30b)에 있어서 일정값(b％)으로 되어 있어도 된다. 또한, c％는, a％와 동일해도 되고, a％보다도 낮아도 높아도 된다. 또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 비율 α1은, 근방 영역(30a)에 있어서 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라서 c％로부터 b％로 단속적(계단 형상)으로 상승하고, 원방 영역(30b)에 있어서 일정값(b％)으로 되어 있어도 된다.
고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)은, 전계에 대한 응답 속도가 서로 다르다. 고분자 영역(34A)은, 전계에 대한 응답성이 상대적으로 낮고, 액정 영역(34B)은, 전계에 대한 응답성이 상대적으로 높다. 고분자 영역(34A)은, 고분자 재료를 포함하여 구성되어 있다. 고분자 영역(34A)은, 예를 들면 전계에 대하여 응답하지 않는 줄무늬 형상 구조 혹은 다공질 구조로 되어 있거나 또는 액정 영역(34B)의 응답 속도보다도 느린 응답 속도를 갖는 막대 형상 구조로 되어 있다. 고분자 영역(34A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조, 다공질 구조 또는 막대 형상 구조는, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행한 방향이며, 또한 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행한 방향으로 연장되어 있다. 즉, 고분자 영역(34A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조, 다공질 구조 또는 막대 형상 구조는, 선상 광원과 평행 또는 대략 평행한 방향으로 연장되어 있다.
고분자 영역(34A)은, 저분자 단량체를 중합화함으로써 얻어진 고분자 재료에 의해 형성되어 있다. 고분자 영역(34A)은, 배향막(33, 35)의 배향 방향을 따라서 배향한, 배향성 및 중합성을 갖는 저분자 단량체를 열 및 광 중 적어도 한쪽에 의해 중합시킴으로써 형성되어 있다. 액정 영역(34B)은, 액정 재료를 포함하여 구성되어 있고, 고분자 영역(34A)의 응답 속도보다도 충분히 빠른 응답 속도를 갖고 있다. 액정 영역(34B) 내에 포함되는 액정 재료(액정 분자)는, 예를 들면 막대 형상 분자이다. 액정 영역(34B) 내에 포함되는 액정 분자로서, 정의 유전율 이방성을 갖는 것(소위 포지티브형 액정)을 사용하는 것이 바람직하다.
상술한 저분자 단량체는, 배향성 및 중합성을 갖는 저분자 단량체인 것이 바람직하다. 배향성 및 중합성을 갖는 저분자 단량체로서는, 광학적으로 이방성을 갖고 있고, 또한 액정과 복합되는 재료이면 되지만, 본 실시 형태에서는 자외선에 의해 경화되는 저분자 단량체인 것이 바람직하다. 전압 무인가 상태에서, 액정과, 저분자 단량체를 중합화함으로써 형성된 것(고분자 재료)의 광학적 이방성의 방향이 일치하고 있는 것이 바람직하므로, 자외선 경화 전에 있어서, 액정과 저분자 단량체가 동일 방향으로 배향되어 있는 것이 바람직하다. 액정 영역(34B)으로서 액정이 사용되는 경우에, 그 액정이 막대 형상 분자일 때는, 사용하는 저분자 단량체의 형상도 막대 형상인 것이 바람직하다. 이상으로부터, 저분자 단량체로서는, 중합성과 액정성을 겸비하는 것(중합성 및 액정성을 겸비하는 저분자 단량체)을 사용하는 것이 바람직하다. 중합성 및 액정성을 겸비하는 저분자 단량체는, 예를 들면 중합성 관능기로서, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 비닐에테르기 및 에폭시기로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1개의 관능기를 갖는 것이 바람직하다. 이들 관능기는, 자외선, 적외선 또는 전자선을 조사하거나, 가열하거나 함으로써 중합시킬 수 있다. 자외선 조사 시의 배향도 저하를 억제하기 위해서, 다관능기를 갖는 액정성 재료를 첨가할 수도 있다. 고분자 영역(34A)을 상술한 줄무늬 형상 구조로 하는 경우에는, 광 변조층(34)의 원료로서, 2관능 단량체(중합성 및 액정성을 겸비하는 저분자 단량체)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 고분자 영역(34A)의 원료에 대하여, 액정성을 나타내는 온도의 조정을 목적으로 단관능 단량체가 첨가되거나, 가교 밀도 향상을 목적으로 3관능 이상의 단량체가 첨가되거나 할 수 있다.
(광학 이방성)
도 10은 전압 무인가 시의, 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 도시한 것이다. 도 10 중의 타원체(134A)는, 전압 무인가 시의, 고분자 영역(34A)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 10 중의 타원체(134B)는, 전압 무인가 시의, 액정 영역(34B)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 이 굴절률 타원체는, 여러 방향으로부터 입사한 직선 편광의 굴절률을 텐서 타원체로 나타낸 것이며, 광이 입사하는 방향으로부터의 타원체의 단면을 봄으로써, 기하적으로 굴절률을 알 수 있는 것이다.
도 11은, 전압 인가 시의, 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 도시한 것이다. 도 11 중의 타원체(134A)는, 전압 인가 시의, 고분자 영역(34A)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 11 중의 타원체(134B)는, 전압 인가 시의, 액정 영역(34B)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다.
고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)은, 예를 들면 도 10에 도시한 바와 같이, 전압 무인가 시에, 고분자 영역(34A)의 광축 AX1(구체적으로는 타원체(134A)의 장축) 및 액정 영역(34B)의 광축 AX2(구체적으로는 타원체(134B)의 장축)의 방향이 서로 일치하는(평행하게 되는) 구성으로 되어 있다. 또한, 광축 AX1, AX2는, 편광 방향에 의하지 않고 굴절률이 하나의 값으로 되는 광선의 진행 방향과 평행한 선을 가리키고 있다. 또한, 전압 무인가 시에, 광축 AX1 및 광축 AX2의 방향은 항상 서로 일치하고 있을 필요는 없고, 광축 AX1의 방향과 광축 AX2의 방향이, 예를 들면 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 된다.
액정 영역(34B)에서는, 광축 AX2는, 전압 무인가 시에, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 배향막(33, 35)이 프리틸트 기능을 갖고 있는 경우에는, 광축 AX2는, 전압 무인가 시에, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 소정의 프리틸트각으로 교차하고 있다.
한편, 고분자 영역(34A)에서는, 광축 AX1은, 전압 인가의 유무에 상관없이, 일정하게 되어 있다. 구체적으로는, 광축 AX1은, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 즉, 광축 AX1은, 전압 무인가 시에, 광축 AX2와 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 배향막(33, 35)이 프리틸트 기능을 갖고 있는 경우에는, 광축 AX1은, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 소정의 프리틸트각으로 교차하고 있다. 즉, 이 경우에도, 광축 AX1은, 전압 무인가 시에는, 광축 AX2와 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다.
고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)의 정상광 굴절률이 서로 동일하고, 또한 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)의 이상광 굴절률이 서로 동일한 것이 바람직하다. 이 경우에, 예를 들면 전압 무인가 시에는, 모든 방향에 있어서 굴절률차가 거의 없어, 높은 투명성이 얻어진다. 이에 의해, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광은, 광 변조층(34) 내에서 산란되지 않고, 광 변조층(34)을 투과한다. 그 결과, 예를 들면 도 12의 A, 도 12의 B에 도시한 바와 같이, 광원(20)으로부터의 광 L(경사 방향으로부터의 광)은, 광 변조 소자(30) 내에서 투명하게 된 영역(투명 영역(30A))을 전파되고, 광 변조 소자(30)와 공기의 계면에 있어서 전반사되어, 투명 영역(30A)의 휘도(흑색 표시의 휘도)가, 휘도를 균일하게 한 경우(도 12의 B 중의 일점쇄선)와 비교하여 저하된다. 또한, 도 12의 B의 그래프는, 도 12의 A에 도시한 바와 같이 도광판(10) 상에 확산 시트(도시 생략)를 배치한 상태에서, 정면 휘도를 계측하였을 때의 것이다.
또한, 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)은, 전압 인가 시에는, 예를 들면 도 11에 도시한 바와 같이, 광축 AX1 및 광축 AX2의 방향이 서로 다른(교차 혹은 직교하는) 구성으로 되어 있다. 구체적으로는, 액정 영역(34B)에서는, 광축 AX2는, 전압 인가 시에, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 법선과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다.
따라서, 광 변조층(34)에서는, 전압 인가 시에는, 모든 방향에 있어서 굴절률차가 커져, 높은 산란성이 얻어진다. 이에 의해, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광은, 광 변조층(34) 내에서 산란된다. 그 결과, 예를 들면 도 12의 A, 도 12의 B에 도시한 바와 같이, 광원(20)으로부터의 광 L(경사 방향으로부터의 광)은, 광 변조 소자(30) 내에서 산란 상태로 된 영역(산란 영역(30B))에서 산란되고, 그 산란광이 직접, 도광판(10)에 입사하거나 또는 반사판(40)에서 반사된 후에 도광판(10)에 입사하고, 도광판(10)의 상면(광 출사면)으로부터 출사된다. 따라서, 산란 영역(30B)의 휘도는, 휘도를 균일하게 한 경우(도 12의 B 중의 일점쇄선)와 비교하여 매우 높아지고, 게다가, 투명 영역(30A)의 휘도가 저하된 만큼, 부분적인 백색 표시의 휘도(휘도 급상승)가 커진다.
또한, 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)의 정상광 굴절률은, 예를 들면 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 되고, 예를 들면 0.1 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)의 이상광 굴절률에 대해서도, 예를 들면 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 되고, 예를 들면 0.1 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 고분자 영역(34A)의 굴절률차(=이상광 굴절률-정상광 굴절률)나, 액정 영역(34B)의 굴절률차(=이상광 굴절률-정상광 굴절률)는, 가능한 한 큰 것이 바람직하고, 0.05 이상인 것이 바람직하고, 0.1 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.15 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이것은, 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)의 굴절률차가 큰 경우에는, 광 변조층(34)의 산란능이 높아져, 도광 조건을 용이하게 파괴할 수 있어, 도광판(10)으로부터의 광을 취출하기 쉽기 때문이다.
구동 회로(50)는, 각 광 변조 셀(30-1)의 한 쌍의 전극(부분 전극(32A, 36A))에 인가하는 전압을 제어함으로써, 각 광 변조 셀(30-1)의 발광, 비발광을 제어하는 것이다.
(이방성 산란)
다음에, 본 실시 형태에 있어서의 이방성 산란에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서, 이방성 산란은, (a) 산란 영역(30B)에 있어서의, 고분자 영역(34A)과 액정 영역(34B)의 계면(산란 계면)의 존재 확률의 불균일성과, (b) 산란 영역(30B)에 있어서의 복굴절성에 기인하여 발생하고 있다. 따라서, 이하에서는, 산란 영역(30B)에 있어서의 산란 계면의 존재 확률의 불균일성과, 산란 영역(30B)에 있어서의 복굴절성에 대하여 상세하게 설명한다.
---산란 계면의 존재 확률의 불균일성---
산란 영역(30B)에서는, 고분자 영역(34A)과 액정 영역(34B)의 계면은, 배향막(33)의 배향 방향과 직교하는 방향에 있어서 밀하게 배치되고, 배향막(33)의 배향 방향과 평행한 방향에 있어서 소하게 배치되어 있다. 배향막(33)의 배향 방향과 직교하는 방향이란, 광 입사면(10A)과 수직인 방향(이하, 「제1 방향」이라 칭함) 또는 투명 기판(31)에 수직인 방향(이하, 「제2 방향」이라 칭함)을 가리키고 있다. 배향막(33)의 배향 방향과 평행한 방향이란, 광 입사면(10A)과 평행한 방향이며, 또한 투명 기판(31)의 표면과 평행한 방향(이하, 「제3 방향」이라 칭함)을 가리키고 있다. 산란 영역(30B)에서, 제1 방향 또는 제2 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(34A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로 계면에 입사하므로, 크게 산란된다. 한편, 산란 영역(30B)에서, 제3 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(34A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 장축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로 계면에 입사하므로, 그다지 산란되지 않는다.
---복굴절성---
또한, 산란 영역(30B)에서는, 제1 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(34A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로, 액정 영역(34B)의 이상광 굴절률과 고분자 영역(34A)의 정상광 굴절률의 차 및 액정 영역(34B)의 정상광 굴절률과 고분자 영역(34A)의 이상광 굴절률의 차를 느끼면서 전파된다. 그 때문에, 산란 영역(30B)에서, 제1 방향으로 전파되는 광은 크게 산란된다.
한편, 산란 영역(30B)에서는, 제2 방향 또는 제3 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(34A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향 또는 장축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로, 액정 영역(34B)의 정상광 굴절률과 고분자 영역(34A)의 이상광 굴절률의 차 또는 액정 영역(34B)의 이상광 굴절률과 고분자 영역(34A)의 정상광 굴절률의 차만을 느끼면서 전파된다. 그 결과, 산란 영역(30B)에서는, 제2 방향 또는 제3 방향으로 전파되는 광의 산란은, 제1 방향으로 전파되는 광의 산란과 비교하여 작다.
즉, 광 변조층(34)은, 산란 영역(30B)에 있어서(당해 광 변조층(34)이 산란성을 나타낼 때), 제1 방향으로 전파되는 광에 대한 산란(이하, 「제1 산란」이라 칭함)이, 제3 방향으로 전파되는 광에 대한 산란(이하, 「제3 산란」이라 칭함)보다도 큰 이방성 산란을 나타내는 구성으로 되어 있다. 또한, 광 변조층(34)은, 산란 영역(30B)에 있어서(당해 광 변조층(34)이 산란성을 나타낼 때), 제2 방향으로 전파되는 광에 대한 산란(이하, 「제2 산란」이라 칭함)이, 제3 산란보다도 큰 이방성 산란을 나타내는 구성으로 되어 있다.
여기서, 제1 산란의 크기를 A라 하고, 제2 산란의 크기를 B라 하고, 제3 산란의 크기를 C라 한다. 광 변조층(34) 중 근방 영역(30a)에 있어서의 제1 산란의 크기를 A1이라 하고, 광 변조층(34) 중 근방 영역(30a)에 있어서의 제3 산란의 크기를 C1이라 한다. 광 변조층(34) 중 원방 영역(30b)에 있어서의 제1 산란의 크기를 A2라 하고, 광 변조층(34) 중 원방 영역(30b)에 있어서의 제3 산란의 크기를 C2라 한다. 이때, 광 변조층(34)은, 당해 광 변조층(34)이 산란성을 나타낼 때, 이하의 식을 만족시키는 구성으로 되어 있다. A1/C1은, 근방 영역(30a)에 있어서의 산란의 이방성의 크기(후술)에 상당하고, A2/C2는, 원방 영역(30b)에 있어서의 산란의 이방성의 크기(후술)에 상당한다.
A>B>C
A1/C1<A2/C2
다음에, 광 변조층(34)이 이와 같은 이방성 산란을 나타낼 때의 장점에 대하여 설명한다. 광학 등방성을 갖는 광 변조층은, 등방적인 산란 특성을 나타낸다. 그와 같은 광 변조층을 본 실시 형태의 광 변조층(34) 대신에 사용한 경우, 도광판(10) 면내와 평행 방향으로도 산란하는 광이 많아, 도광 조건을 파괴할 때까지 광의 전파 방향을 바꿀 확률이 작아진다. 한편, 본 실시 형태에서는, 위의 식으로부터 알 수 있는 바와 같이, 광 변조층(34)에 입사한 광은, 도광판(10)의 상면에 대하여 수직인 방향으로 잘 산란하므로, 도광 조건을 파괴하는 방향으로 우선적으로 산란한다. 따라서, 광 변조층(34)이 이방성 산란을 나타냄으로써, 도광판(10)으로부터의 광 취출 효율이 높아진다고 생각된다.
도광광의 산란성을 높게 한다는 관점에서는, 고분자 영역(34A)의, 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기는, 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하로 되어 있는 것이 바람직하고, 0.2㎛ 이상 2.0㎛ 이하의 범위인 것이 보다 바람직하다.
다음에, 근방 영역(30a) 및 원방 영역(30b)에 있어서의 이방성 산란의 크기에 대하여 설명한다.
산란의 이방성의 크기는, 제1 방향(X축 방향)으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기, 제3 방향(Y축 방향)으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기 및 제2 방향(Z축 방향)으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기의 3축간의 몫을 가리키고 있다. 3축간의 몫은, 구체적으로는, 이하의 3개((A) 내지 (C))의 총합을 가리키고 있다. 3축간의 몫이 큰 경우에는, 산란의 이방성이 크고, 3축간의 몫이 작은 경우에는, 산란의 이방성이 작다. 바꾸어 말하면, 3축간의 몫이 1로부터 멀어질수록 산란의 이방성이 크고, 3축간의 몫이 1에 가까울수록 산란의 이방성이 작다. 또한, 이하의 (A) 내지 (C)는, 분자의 값이 분모의 값보다도 크게 되어 있는 것을 전제로 하고 있다. 따라서, 분자의 값이 분모의 값보다도 작게 되어 있는 사례에서는, 이하의 (A) 내지 (C)에 있어서 분자와 분모를 서로 교체하는 것이 바람직하다.
(A) (제1 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)/(제3 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)
(B) (제2 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)/(제3 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)
(C) (제1 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)/(제2 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)
산란의 이방성의 크기는, (a) 산란 영역(30B)에 있어서의, 고분자 영역(34A)과 액정 영역(34B)의 계면(산란 계면)의 존재 확률의 불균일성과, (b) 산란 영역(30B)에 있어서의 복굴절성에 의해 정해진다. 산란의 이방성의 크기에서는, 상기의 (a)의 요소가 지배적이다. 그것은, 산란 계면의 존재 확률을 생각하였을 때, 이상적으로는 제3 방향으로는 동일한 매체가 계속되고 있으므로 제3 방향으로는 산란하지 않고, 제1 방향 및 제2 방향에서만 산란하기 때문이다. 이때, 이론적으로는, 제3 방향의 산란은 제로로 되므로, 제3 방향과, 제1 방향 및 제2 방향의 산란비는 무한대로 된다. 한편, 복굴절성을 생각하였을 때, 제1 방향에서는 2개의 편광 성분이 산란하지만, 제2 방향 및 제3 방향에서는 1개의 편광 성분밖에 산란하지 않는다. 이때, 제1 방향과, 제2 방향 및 제3 방향의 산란비는, 기껏해야 2배밖에 되지 않는다. 따라서, 산란의 이방성의 크기에서는, 상기의 (a)의 요소가 지배적으로 된다. 따라서, 이하에서는, 산란 계면의 존재 확률과, 산란의 이방성의 크기의 관계에 대하여 설명하고, 복굴절성과, 산란의 이방성의 크기의 관계에 대한 설명은 생략한다.
산란의 이방성의 크기는, 광 변조층(34)에 있어서의 제1 방향의 주기, 광 변조층(34)에 있어서의 제3 방향의 주기 및 광 변조층(34)에 있어서의 제2 방향의 주기의 3축간의 몫에 대응하고 있다. 3축간의 몫은, 구체적으로는, 이하의 3개((D) 내지 (F))의 총합을 가리키고 있다. 또한, 이하의 (D) 내지 (F)는, 분자의 값이 분모의 값보다도 크게 되어 있는 것을 전제로 하고 있다. 따라서, 분자의 값이 분모의 값보다도 작게 되어 있는 사례에서는, 이하의 (D) 내지 (F)에 있어서 분자와 분모를 서로 교체하는 것이 바람직하다.
(D) (광 변조층(34)에 있어서의 제3 방향의 주기)/(광 변조층(34)에 있어서의 제1 방향의 주기)
(E) (광 변조층(34)에 있어서의 제3 방향의 주기)/(광 변조층(34)에 있어서의 제2 방향의 주기)
(F) (광 변조층(34)에 있어서의 제2 방향의 주기)/(광 변조층(34)에 있어서의 제1 방향의 주기)
근방 영역(30a)에 있어서의 산란의 이방성의 크기(A1/C1)는, Ph1/Ph2+Ph1/Pv1+Pv1/Ph2에 대응한 값으로 되어 있다. 또한, 원방 영역(30b)에 있어서의 산란의 이방성의 크기(A2/C2)는, Ph3/Ph4+Ph3/Pv2+Pv2/Ph4에 대응한 값으로 되어 있다. 여기서, 각 주기는 예를 들면 이하의 관계로 되어 있다.
Ph1/Ph2<Ph3/Ph4
Ph1/Pv1<Ph3/Pv2
Ph2≒Pv1
Ph4≒Pv2
따라서, 광 변조층(34)은, 당해 광 변조층(34)이 산란성을 나타낼 때, A>B>C 및 A1/C1<A2/C2를 만족시키는 구성으로 되어 있다고 할 수 있다.
그런데, 근방 영역(30a) 및 원방 영역(30b)에 있어서 산란의 이방성의 크기가 서로 상이한 것은, 근방 영역(30a)과 원방 영역(30b)에서, 고분자 영역(34A)의, 광 변조층(34)에 차지하는 비율 α1이 서로 다르기 때문이다. 고분자 영역(34A)의, 광 변조층(34)에 차지하는 비율 α1이 근방 영역(30a)에서 상대적으로 낮고, 원방 영역(30b)에서 상대적으로 높게 되어 있다. 비율 α1이 상대적으로 낮은 영역(근방 영역(30a))에서는, 비율 α1이 상대적으로 높은 영역(원방 영역(30b))과 비교하여, 산란의 이방성의 크기가 상대적으로 낮게 되어 있다.
비율 α1은, 예를 들면 제조 과정에 있어서의 자외선의 조사 방법에 의해 조정 가능하다. 예를 들면, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 저분자 단량체의 혼합물에 대하여 조사하는 자외선의 강도 또는 자외선의 적산량을 조정하는 것으로부터, 비율 α1을 조정하는 것이 가능하다. 따라서, 광 변조층(34)(근방 영역(30a) 및 원방 영역(30b))은, 광원(20) 근방의 영역보다도 광원(20)으로부터 이격된 영역쪽의 자외선 강도 또는 자외선 적산량이 많아지도록 하여 자외선을 조사함으로써 형성된 것이어도 된다. 고분자 영역(34A)의 비율 α1이 예를 들면 도 7에 도시한 바와 같이 되어 있는 경우에는, 자외선의 강도 또는 자외선의 적산량은, 도 7과 마찬가지의 분포(예를 들면 도 13)로 되어 있다. 또한, 고분자 영역(34A)의 비율 α1이 예를 들면 도 8에 도시한 바와 같이 되어 있는 경우에는, 자외선의 강도 또는 자외선의 적산량은, 도 8과 마찬가지의 분포(예를 들면 도 14)로 되어 있다. 또한, 고분자 영역(34A)의 비율 α1이 예를 들면 도 9에 도시한 바와 같이 되어 있는 경우에는, 자외선의 강도 또는 자외선의 적산량은, 도 9와 마찬가지의 분포(예를 들면 도 15)로 되어 있다.
자외선 강도의 조정은, 예를 들면 그레이 마스크를 사용함으로써 가능하다. 예를 들면, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 저분자 단량체의 혼합물에 대하여, 광원(20) 근방의 영역보다도 광원(20)으로부터 이격된 영역쪽이 자외선 투과율이 높은 그레이 마스크를 통하여, 자외선을 조사함으로써, 비율 α1을 조정하는 것이 가능하다. 따라서, 광 변조층(34)(근방 영역(30a) 및 원방 영역(30b))은, 광원(20) 근방의 영역보다도 광원(20)으로부터 이격된 영역쪽이 자외선 투과율이 높은 그레이 마스크를 통하여 자외선을 조사함으로써 형성된 것이어도 된다.
자외선 강도의 조정은, 예를 들면 자외광을 발하는 LED를 사용함으로써도 가능하다. 예를 들면, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 저분자 단량체의 혼합물에 대하여, 광원(20) 근방의 영역보다도 광원(20)으로부터 이격된 영역쪽의 자외선 강도가 많아지도록 자외 영역의 LED광을 조사함으로써, 비율 α1을 조정하는 것이 가능하다. 따라서, 광 변조층(34)(근방 영역(30a) 및 원방 영역(30b))은, 광원(20) 근방의 영역보다도 광원(20)으로부터 이격된 영역쪽의 자외선 강도가 많아지도록 자외 영역의 LED광을 조사함으로써 형성된 것이어도 된다.
자외선 적산량의 조정은, 예를 들면 자외광을 발하는 LED를 사용함으로써 가능하다. 예를 들면, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 저분자 단량체의 혼합물에 대하여, 광원(20) 근방의 영역보다도 광원(20)으로부터 이격된 영역쪽의 자외선 적산량이 많아지도록 자외 영역의 LED광을 펄스 조사함으로써, 비율 α1을 조정하는 것이 가능하다. 따라서, 광 변조층(34)(근방 영역(30a) 및 원방 영역(30b))은, 광원(20) 근방의 영역보다도 광원(20)으로부터 이격된 영역쪽의 자외선 적산량이 많아지도록 자외 영역의 LED광을 펄스 조사함으로써 형성된 것이어도 된다. 또한, 제조 공정의 반송에 벨트 컨베이어 등을 사용하여, 상기 혼합물을 이동시키면서 노광하는 경우는, 광원(20) 근방의 영역보다도 광원(20)으로부터 이격된 영역쪽의 자외선 적산량이 많아지도록 벨트 컨베이어의 스피드를 조정해도 된다.
또한, 광 변조층(34)은, 예를 들면 편광광을 사용하여 노광을 행함으로써도 작성 가능하다. 예를 들면, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 저분자 단량체의 혼합물에 대하여, 편광 성분이 광원(20) 근방의 영역보다도 광원(20)으로부터 이격된 영역쪽이 많아지도록 자외 영역의 편광광을 조사함으로써, 산란의 이방성의 정도가 근방 영역(30a)에서 상대적으로 작고, 원방 영역(30b)에서 상대적으로 큰 광 변조층(34)을 형성하는 것이 가능하다. 따라서, 광 변조층(34)(근방 영역(30a) 및 원방 영역(30b))은, 편광 성분이 광원(20) 근방의 영역보다도 광원(20)으로부터 이격된 영역쪽이 많아지도록 자외 영역의 편광광을 조사함으로써 형성된 것이어도 된다. 또한, 이와 같이 하여 광 변조층(34)을 형성한 경우에는, 비율 α1이, 원방 영역(30b)보다도 근방 영역(30a)쪽이 작게 되어 있어도 되고, 근방 영역(30a)과 원방 영역(30b)에서 동일 또는 대략 동일하게 되어 있어도 된다.
또한, 광 변조층(34)은, 예를 들면 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 저분자 단량체의 중량비를 조정함으로써도 작성 가능하다. 예를 들면, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 저분자 단량체를, 이들의 중량비가 98:2 내지 75:25의 범위 내로 되도록 혼합하고, 그 혼합물에 자외선을 조사하여 상기 저분자 단량체를 경화시킴으로써, 근방 영역(30a)에 포함되는, 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 저분자 단량체를, 이들의 중량비가 95:5 내지 50:50의 범위 내이며, 또한, 상기 저분자 단량체의 중량％가 근방 영역(30a)에 있어서의 상기 저분자 단량체의 중량％보다도 커지도록 혼합하고, 그 혼합물에 자외선을 조사하여 상기 저분자 단량체를 경화시킴으로써, 원방 영역(30b)에 포함되는, 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)을 형성하는 것이 가능하다. 따라서, 광 변조층(34)(근방 영역(30a) 및 원방 영역(30b))은, 액정 재료의, 혼합물에 대한 중량비가 광원(20)으로부터 이격된 영역보다도 광원(20) 근방의 영역쪽이 많아지도록, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 저분자 단량체의 혼합물을 도포한 후, 그 혼합물에 대하여 자외선을 조사함으로써 형성된 것이어도 된다.
이하에, 본 실시 형태의 조명 장치(1)의 제조 방법에 대하여, 도 16 내지 도 18을 참조하면서 설명한다.
우선, 유리 기판 또는 플라스틱 필름 기판을 포함하는 투명 기판(31) 상에, ITO 등의 투명 도전막(32E)을 형성한다(도 16의 A). 다음에, 투명 도전막(32E) 상에, 패터닝된 레지스트층(도시 생략)을 형성한 후, 레지스트층을 마스크로 하여 투명 도전막(32E)을 선택적으로 에칭한다. 그 결과, 하측 전극(32)이 형성된다(도 16의 B).
다음에, 표면 전체에 배향막(33)을 도포한 후, 건조시켜, 소성한다(도 16의 C). 배향막(33)으로서 폴리이미드계 재료를 사용하는 경우에는, 용매에 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)을 사용하는 경우가 많지만, 그때는, 대기 하에서는 200℃ 정도의 온도가 필요하다. 또한, 이 경우에, 투명 기판(31)으로서 플라스틱 기판을 사용하는 경우에는, 배향막(33)을 100℃에서 진공 건조시켜, 소성할 수도 있다. 그 후, 배향막(33)에 대하여 러빙 처리를 행한다. 이에 의해, 배향막(33)이 수평 배향용 배향막으로서 기능할 수 있다.
다음에, 배향막(33) 상에 셀 갭을 형성하기 위한 스페이서(38)를 건식 또는 습식으로 살포한다(도 17의 A). 또한, 진공 접합법에 의해 광 변조 셀(30-1)을 작성하는 경우에는, 적하하는 혼합물 중에 스페이서(38)를 혼합해 두어도 된다. 또한, 스페이서(38)의 대용으로서, 포토리소그래피법에 의해 기둥 스페이서를 형성할 수도 있다.
계속해서, 상기와 마찬가지의 방법에 의해 제작해 둔 배향막(35) 상에, 접합 및 액정의 누설을 방지하기 위한 밀봉제 패턴(39)을, 예를 들면 프레임 형상으로 도포한다(도 17의 B). 이 밀봉제 패턴(39)은 디스펜서법이나 스크린 인쇄법에 의해 형성할 수 있다.
이하에, 진공 접합법(One Drop Fill법, ODF법)에 대하여 설명하지만, 진공 주입법이나 롤 접합 방식 등에 의해 광 변조 셀(30-1)을 작성하는 것도 가능하다.
우선, 셀 갭, 셀 면적 등으로부터 정해지는 체적분에 해당하는 액정과, 단량체의 혼합물(44)을 면내에 균일하게 적하한다(도 17의 C). 혼합물(44)의 적하에는 리니어 가이드 방식의 정밀 디스펜서를 사용하는 것이 바람직하지만, 밀봉제 패턴(39)을 제방으로서 이용하여, 다이 코터 등을 사용해도 된다.
액정과 단량체는 전술한 재료를 사용할 수 있지만, 액정과 저분자 단량체의 중량비는 98:2 내지 50:50, 바람직하게는 95:5 내지 75:25, 보다 바람직하게는 92:8 내지 85:15이다. 액정의 비율을 많게 함으로써 구동 전압을 낮게 할 수 있지만, 액정을 너무나 지나치게 많게 하면 전압 인가 시의 백색도가 저하되거나, 전압 오프 후에 응답 속도가 저하되는 등 투명 시로 되돌아가기 어려워지거나 하는 경향이 있다.
혼합물(44)에는, 액정 및 저분자 단량체 외에는, 중합 개시제를 첨가한다. 사용하는 자외선 파장에 따라서, 첨가하는 중합 개시제의 단량체비를 0.1 내지 10중량％의 범위 내에서 조정한다. 혼합물(44)에는, 이 밖에, 중합 금지제나 가소제, 점도 조정제 등도 필요에 따라서 첨가 가능하다. 단량체가 실온에서 고체나 겔 상태인 경우에는, 구금 부재나 시린지, 기판을 가온하는 것이 바람직하다.
투명 기판(31) 및 투명 기판(36)을 진공 접합기(도시 생략)에 배치한 후, 진공 배기하고, 접합을 행한다(도 18의 A). 그 후, 접합한 것을 대기에 해방하고, 대기압에서의 균일 가압에 의해 셀 갭을 균일화한다. 셀 갭은 백색 휘도(백색도)와 구동 전압의 관계로부터 적절히 선정할 수 있지만, 1 내지 40㎛, 바람직하게는 1 내지 20㎛, 보다 바람직하게는 1 내지 10㎛이다.
접합 후, 필요에 따라서 배향 처리를 행하는 것이 바람직하다(도시 생략). 크로스니콜 편광자의 사이에, 접합한 셀을 삽입하였을 때, 광 누설이 발생한 경우에는, 셀을 어떤 일정 시간 가열 처리하거나, 실온에서 방치하거나 한다. 이에 의해, 배향막(33, 35)의 배향 작용에 의해, 혼합물(44) 내의 액정 및 저분자 단량체를 배향시킨다. 그 후, 자외선 L3을 조사하여 저분자 단량체를 중합시켜 중합체화한다(도 18의 B). 이때, 상술한 바와 같이, 자외선 강도나 자외선 적산량을 조정함으로써, 고분자 영역(34A)의 비율 α1을 조정한다. 또한, 상술한 바와 같이, 편광광을 사용하여 노광을 행하도록 해도 된다. 이와 같이 하여, 산란성을 나타낼 때 A>B>C, A1/C1<A2/C2를 만족시키는 변조층(34)을 갖는 광 변조 소자(30)가 제조된다.
자외선을 조사하고 있을 때는, 셀의 온도가 변화되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 적외선 컷트 필터를 사용하거나, 광원에 UV-LED 등을 사용하거나 하는 것이 바람직하다. 자외선 조도는 복합 재료의 조직 구조에 영향을 주므로, 사용하는 액정 재료나 단량체 재료, 이들 조성으로부터 적절히 조정하는 것이 바람직하고, 0.1 내지 500㎽/㎠의 범위가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 30㎽/㎠이다. 자외선 조도가 낮을수록 구동 전압이 낮아지는 경향이 있어, 생산성과 특성의 양면에서 바람직한 자외선 조도를 선정할 수 있다.
그리고, 도광판(10)에 광 변조 소자(30)를 접합한다(도 18의 C). 접합에는, 점착, 접착 중 어느 것이어도 되지만, 도광판(10)의 굴절률과 광 변조 소자(30)의 기판 재료의 굴절률에 가능한 한 가까운 굴절률의 재료로 점착, 접착하는 것이 바람직하다. 마지막으로, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)에 인출선(도시 생략)을 설치한다. 이와 같이 하여, 본 실시 형태의 조명 장치(1)가 제조된다.
상기에서는, 광 변조 소자(30)를 작성하고, 마지막으로 도광판(10)에 광 변조 소자(30)를 접합하는 프로세스를 설명하였지만, 도광판(10)의 표면에, 배향막(35)을 형성한 투명 기판(36)을 미리 접합하고 나서, 조명 장치(1)를 작성할 수도 있다. 또한, 낱장 방식, 롤ㆍ투ㆍ롤 방식 중 어느 것에 의해서도 조명 장치(1)를 작성할 수 있다.
[작용ㆍ효과]
다음에, 본 실시 형태의 조명 장치(1)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
본 실시 형태의 조명 장치(1)에서는, 예를 들면 광 변조 셀(30-1)에 있어서 액정 영역(34B)의 광축 AX2가 고분자 영역(34A)의 광축 AX1과 평행 혹은 거의 평행하게 되고, 다른 광 변조 셀(30B)에 있어서 액정 영역(34B)의 광축 AX2가 고분자 영역(34A)의 광축 AX1과 교차 혹은 직교하도록, 각 광 변조 셀(30-1)의 한 쌍의 전극(부분 전극(32A, 36A))에 전압이 인가된다. 이에 의해, 광원(20)으로부터 사출되어, 도광판(10) 내에 입사한 광은, 광 변조 소자(30) 중, 광축 AX1과 광축 AX2가 서로 평행 혹은 거의 평행하게 되어 있는 투명 영역(30A)을 투과한다. 한편, 광원(20)으로부터 사출되어, 도광판(10) 내에 입사한 광은, 광 변조 소자(30) 중, 광축 AX1과 광축 AX2가 서로 교차 혹은 직교하고 있는 산란 영역(30B)에 있어서 산란된다. 이 산란광 중 산란 영역(30B)의 하면을 투과한 광은 반사판(40)에서 반사되어, 다시, 도광판(10)으로 되돌아간 후, 조명 장치(1)의 상면으로부터 사출된다. 또한, 산란광 중, 산란 영역(30B)의 상면을 향한 광은, 도광판(10)을 투과한 후, 조명 장치(1)의 상면으로부터 사출된다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 투명 영역(30A)의 상면으로부터는 광은 거의 사출되지 않고, 산란 영역(30B)의 상면으로부터 광이 사출된다. 이와 같이 하여, 정면 방향의 변조비를 크게 하고 있다.
일반적으로, PDLC는, 액정 재료와 등방성의 저분자 재료를 혼합하고, 자외선 조사나 용매의 건조 등에 의해 상분리를 일으키게 함으로써 형성되고, 액정 재료의 미소 입자가 고분자 재료 중에 분산된 복합층으로 되어 있다. 이 복합층 중의 액정 재료는, 전압 무인가 시에는 랜덤한 방향을 향하고 있으므로 산란성을 나타내지만, 전압 인가 시에는 전계 방향으로 배향되므로, 액정 재료의 정상광 굴절률과 고분자 재료의 굴절률이 서로 동일한 경우에는, 정면 방향(PDLC의 법선 방향)에 있어서 높은 투명성을 나타낸다. 그러나, 이 액정 재료에서는, 경사 방향에 있어서는, 액정 재료의 이상광 굴절률과 고분자 재료의 굴절률의 차가 현저해져, 정면 방향이 투명성이어도 경사 방향에 있어서 산란성이 발현해 버린다.
통상, PDLC를 사용한 광 변조 소자는, 표면에 투명 도전막이 형성된 2매의 유리판 사이에 PDLC를 끼워 넣은 구조로 되어 있는 경우가 많다. 상술한 바와 같은 구조를 갖는 광 변조 소자에 대하여 공기 중으로부터 비스듬히 광이 입사한 경우에는, 그 경사 방향으로부터 입사한 광은 공기와 유리판의 굴절률차에 의해 굴절하여, 보다 작은 각도로 PDLC에 입사하게 된다. 그 때문에, 이와 같은 광 변조 소자에 있어서는, 큰 산란은 발생하지 않는다. 예를 들면, 공기 중으로부터 80°의 각도로 광이 입사한 경우에는, 그 광의 PDLC에의 입사각은 유리 계면에서의 굴절에 의해 40° 정도로까지 작아진다.
그러나, 도광판을 사용한 엣지 라이트 방식에서는, 도광판 너머로 광이 입사하므로, 광이 80° 정도의 큰 각도로 PDLC 중을 가로지르게 된다. 그 때문에, 액정 재료의 이상광 굴절률과 고분자 재료의 굴절률의 차가 크고, 또한, 보다 큰 각도로 광이 PDLC 중을 가로지르므로, 산란을 받는 광로도 길어진다. 예를 들면, 정상광 굴절률 1.5, 이상광 굴절률 1.65의 액정 재료의 미소 입자가 굴절률 1.5의 고분자 재료 중에 분산되어 있는 경우에는, 정면 방향(PDLC의 법선 방향)에 있어서는 굴절률차가 없지만, 경사 방향에 있어서는 굴절률차가 커진다. 이 때문에, 경사 방향의 산란성을 작게 할 수 없으므로, 시야각 특성이 나쁘다. 또한, 도광판 상에 확산 필름 등의 광학 필름을 설치한 경우에는, 경사 누설광이 확산 필름 등에 의해 정면 방향으로도 확산되므로, 정면 방향의 광 누설이 커져, 정면 방향의 변조비가 낮아져 버린다.
한편, 본 실시 형태에서는, 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)이 광학 이방성 재료를 포함하여 형성되어 있으므로, 경사 방향에 있어서, 산란성이 작아져, 투명성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)이, 서로 정상광 굴절률이 동일하고, 또한 서로 이상광 굴절률도 동일한 광학 이방성 재료를 포함하여 구성되고, 또한, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36) 사이에 전압이 인가되지 않은 영역에서는, 이들 광축의 방향이 일치 혹은 거의 일치한다. 이에 의해, 정면 방향(광 변조 소자(30)의 법선 방향) 및 경사 방향을 포함하는 모든 방향에 있어서 굴절률차가 적어지거나 또는 없어져, 높은 투명성이 얻어진다. 그 결과, 시야각이 큰 범위에 있어서의 광의 누설을 저감 또는 거의 없앨 수 있어, 시야각 특성을 좋게 할 수 있다.
예를 들면, 정상광 굴절률 1.5, 이상광 굴절률 1.65의 액정과, 정상광 굴절률 1.5, 이상광 굴절률 1.65의 액정성 단량체를 혼합하고, 배향막 또는 전계에 의해 액정과 액정성 단량체를 배향시킨 상태에서 액정성 단량체를 중합시키면, 액정의 광축과, 액정성 단량체가 중합함으로써 형성된 중합체의 광축이 서로 일치한다. 이에 의해, 모든 방향에서 굴절률을 일치시킬 수 있으므로, 그와 같이 한 경우에는, 투명성이 높은 상태를 실현할 수 있어, 보다 한층 더, 시야각 특성을 좋게 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 예를 들면 도 12의 A, 도 12의 B에 도시한 바와 같이, 투명 영역(30A)의 휘도(흑색 표시의 휘도)가, 휘도를 균일하게 한 경우(도 12의 B 중의 일점쇄선)와 비교하여 저하되어 있다. 한편, 산란 영역(30B)의 휘도는, 휘도를 균일하게 한 경우(도 12의 B 중의 일점쇄선)와 비교하여 매우 높아지고, 게다가, 투명 영역(30A)의 휘도가 저하된 만큼, 부분적인 백색 표시의 휘도(휘도 급상승)가 커진다.
그런데, 휘도 급상승이란, 전체면 백색 표시한 경우에 비해, 부분적으로 백색 표시를 행한 경우의 휘도를 높게 하는 기술이다. CRT나 PDP 등에서는 일반적으로 자주 사용되고 있는 기술이다. 그러나, 액정 디스플레이에서는, 백라이트는 화상에 상관없이 전체에 균일 발광하고 있으므로, 부분적으로 휘도를 높게 할 수는 없다. 그렇지만, 백라이트를, 복수의 LED를 2차원 배치한 LED 백라이트로 한 경우에는, LED를 부분적으로 소등하는 것은 가능하다. 그러나, 그와 같이 한 경우에는, LED를 소등한 암 영역으로부터의 확산광이 없어지므로, 모든 LED를 점등한 경우와 비교하여, 휘도가 낮아져 버린다. 또한, 부분적으로 점등하고 있는 LED에 대하여 흘리는 전류를 크게 함으로써, 휘도를 증가시키는 것도 가능하지만, 그와 같이 한 경우에는, 매우 단시간에 대전류가 흐르므로, 회로의 부하나 신뢰성의 점에서 문제가 남는다.
한편, 본 실시 형태에서는, 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)이 광학 이방성 재료를 포함하여 형성되어 있으므로, 경사 방향의 산란성이 억제되어, 암 상태에서의 도광판으로부터의 누설광이 적다. 이에 의해, 부분적인 암 상태의 부분으로부터 부분적인 명 상태의 부분으로 도광하므로, 조명 장치(1)에의 투입 전력을 증가시키지 않고, 휘도 급상승을 실현할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 전압 무인가의 영역에 있어서, 액정 영역(34B) 내에 포함되는 액정 분자가, 프리틸트각이 부여된 상태로 배향되어 있는 경우에는, 전압 인가 시에, 액정 영역(34B) 내에 포함되는 액정 재료는, 랜덤한 방위로 일어서는 일은 없고, 광 입사면(10A)과 평행한 면내에서 일어선다. 이때, 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)의 광축 AX1, AX2가, 광 입사면(10A)과 평행한 면내에 있어서 서로 교차 혹은 직교한다. 따라서, 전압 인가의 영역에 있어서, 정면 방향(광 변조 소자(30)의 법선 방향) 및 경사 방향을 포함하는 모든 방향에 있어서 굴절률차가 커져, 높은 산란성이 얻어진다. 그 결과, 표시 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기의 휘도 급상승의 효과에 의해, 표시 휘도를 더욱 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 시야각이 큰 범위에 있어서의 광의 누설을 저감 또는 거의 없애면서, 표시 휘도를 향상시킬 수 있다. 그 결과, 정면 방향의 변조비를 높게 할 수 있다.
상술한 수평 배향형 PDLC에서는, 고분자 재료와 액정 재료의 계면은, 줄무늬 형상 구조의 단축 방향에 있어서 밀하게 형성되고, 줄무늬 형상 구조의 장축 방향에 있어서 소하게 형성되어 있다. 그 때문에, 줄무늬 형상 구조가 선상 광원과 평행한 방향으로 연장되어 있는 경우에는, PDLC 내를 상술한 줄무늬 형상 구조의 단축 방향으로 전파되는 광은, 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로 계면에 입사하고, 그 결과, 크게 산란된다. 한편, PDLC 내를 상술한 줄무늬 형상 구조의 장축 방향으로 전파되는 광은, 계면에 입사하는 기회가 적기 때문에, 그다지 산란되지 않는다.
또한, PDLC 내를 줄무늬 형상 구조의 단축 방향이며, 또한 광 입사면에 대하여 수직으로 전파되는 광은, 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로, 액정 재료의 이상광 굴절률과 고분자 재료의 정상광 굴절률의 차 및 액정 재료의 정상광 굴절률과 고분자 재료의 이상광 굴절률의 차를 느끼면서 전파된다. 한편, PDLC 내를 상술한 줄무늬 형상 구조의 장축 방향 또는 PDLC의 두께 방향으로 전파되는 광은, 액정 재료의 이상광 굴절률과 고분자 재료의 정상광 굴절률의 차 또는 액정 재료의 정상광 굴절률과 고분자 재료의 이상광 굴절률의 차만을 느끼면서 전파된다. 그 때문에, PDLC 내를 줄무늬 형상 구조의 단축 방향이며, 또한 광 입사면에 대하여 수직으로 전파되는 광은 크게 산란되고, PDLC 내를 상술한 줄무늬 형상 구조의 장축 방향 또는 PDLC의 두께 방향으로 전파되는 광은, 그다지 산란되지 않는다.
이와 같이, 수평 배향형 PDLC에서는, 상술한 2개의 요인에 의해, 줄무늬 형상 구조의 단축 방향이며, 또한 광 입사면에 대하여 수직인 방향으로 전파되는 광과, 줄무늬 형상 구조의 단축 방향이며, 또한 PDLC의 두께 방향으로 전파되는 광 및 줄무늬 형상 구조의 장축 방향과 평행한 방향으로 전파되는 광에서, 산란에 이방성이 있다. 그 결과, PDLC의 두께 방향으로 전파되는 광이, 도광 조건을 파괴하는 방향으로 우선적으로 산란하여, 광 취출 효율이 높아지므로, 고휘도 및 고콘트라스트가 얻어진다.
그런데, 수평 배향형 PDLC를 엣지 라이트 방식의 백라이트에 적용한 경우에는, X 방향으로 전파되는 광과 Y 방향으로 전파되는 광에서, 산란에 이방성이 있는 것에 기인하여 휘도 분포가 불균일해지기 쉽다. 특히, 선상 광원 내의 개개의 점상 광원의 배열 피치가 소하게 되어 있을 때는, 선상 광원 근방에, 명암의 스트라이프가 발생해 버린다.
한편, 본 실시 형태에서는, 광 변조층(34) 중 광원(20) 근처의 근방 영역(30a)에 있어서의 산란의 이방성의 크기(A1/C1)가, 광 변조층(34) 중 광원(20)으로부터 이격된 원방 영역(30b)에 있어서의 산란의 이방성의 크기(A2/C2)보다도 작게 되어 있다. 이에 의해, 광 변조층(34) 내에서 전파되는 광에 대한 이방성 산란을, 광원(20) 근방에 있어서 완화할 수 있다. 여기서, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프는, 제1 산란과 제3 산란의 차가 큰 것에 기인하여 발생한다. 따라서, 상기의 이방성 산란이, 광원(20) 근방에 있어서 완화됨으로써, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트를 저감할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 광 변조층(34) 중 광원(20) 근방에서만, 상기의 이방성 산란이 완화되어 있으므로, 광 변조층(34) 전체에 있어서, 상기의 이방성 산란이 완화되어 있는 경우보다도, 고휘도를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제2 산란이 제3 산란보다도 강하게 되어 있기 때문에, 광원(20)으로부터의 광은 도광 조건을 파괴하는 방향으로 우선적으로 산란하여, 광 취출 효율이 높아진다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 고휘도를 유지하면서, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트를 저감할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 배향막(33, 35)의 배향 방향이 서로 동일하게 되어 있으므로, 후술하는 다른 조명 장치와 비교하여, 보다 많은 편광 성분을 갖는 광을 출력하는 것이 가능하다. 그 때문에, 예를 들면 조명 장치(1)를 표시 패널의 백라이트로서 사용한 경우에, 배향막(33, 35)의 배향 방향과, 표시 패널 중 조명 장치(1)측의 편광판의 투과축이 서로 평행해지도록, 조명 장치(1)를 설치하였을 때는, 조명 장치(1)로부터 출력된 광의, 표시 패널에서의 이용 효율을 높게 할 수 있다.
<2. 제2 실시 형태>
다음에, 본 기술의 제2 실시 형태에 관한 조명 장치(2)에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 조명 장치(2)는, 도 19에 도시한 바와 같이, 광 변조 소자(30) 대신에 광 변조 소자(60)를 설치한 점에서, 상기 실시 형태의 조명 장치(1)의 구성과 상이하다. 따라서, 이하에서는, 상기 실시 형태의 구성과의 공통점에 대한 설명을 적절히 생략하고, 상기 실시 형태의 구성과의 상위점에 대하여 주로 설명한다.
도 20은 광 변조 소자(60)의 단면 구성의 일례를 도시한 것이다. 광 변조 소자(60)는, 예를 들면 투명 기판(31), 하측 전극(32), 배향막(33), 광 변조층(64), 배향막(65), 상측 전극(36) 및 투명 기판(37)을 반사판(40)측으로부터 순서대로 배치한 것이다.
배향막(33, 65)은, 광 변조층(64)을 사이에 두고 배치되어 있다. 배향막(33, 65)은, 예를 들면 광 변조층(64)에 사용되는 액정이나 저분자 단량체를 배향시키는 것이다. 배향막(33, 65)은, 광 변조층(64)이 산란성을 나타낼 때, 후술하는 2개의 식(A>B>C 및 A1/C1<A2/C2)을 만족시키도록 형성된 것이다. 배향막(33)은 상기 실시 형태와 마찬가지로, 수평 배향막이며, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행한 방향으로 배향 방향을 갖고 있다. 배향막(33)에 사용되는 수평 배향막이, 러빙 처리를 사용하여 형성된 것인 경우, 배향막(33)의 러빙 방향은, 광 입사면(10A)과 평행한 방향을 향하고 있다.
한편, 배향막(65)은, 수평 배향막 및 수직 배향막의 복합막이다. 배향막(65)은, 예를 들면 도 21에 도시한 바와 같이, 근방 영역(30a)에 있어서 수직 배향막으로 되어 있고, 원방 영역(30b)에 있어서, 배향막(33)과 동일한 수평 배향막으로 되어 있다. 또한, 배향막(65)은, 예를 들면 도 22에 도시한 바와 같이, 근방 영역(30a)과 원방 영역(30b)의 경계 부근에 있어서, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라서 수평 배향막의 배향 특성으로부터 수직 배향막의 배향 특성으로 서서히 변화하는 이행 영역(30C)을 갖고 있어도 된다.
광 변조층(64)은, 전계의 크기에 따라서, 광원(20)으로부터의 광에 대하여 전체적 혹은 부분적으로 산란성 혹은 투명성을 나타내는 것이다. 광 변조층(64)은, 예를 들면 전압 무인가 시에, 광원(20)으로부터의 광에 대하여 투명성을 나타내도록 되어 있다. 광 변조층(64)은, 또한, 예를 들면 전압 인가 시에, 광원(20)으로부터의 광에 대하여 산란성을 나타내도록 되어 있다. 광 변조층(64)은, 예를 들면 도 20에 도시한 바와 같이, 고분자 영역(64A)과, 고분자 영역(64A) 내에 분산된 복수의 액정 영역(64B)을 포함한 복합층으로 되어 있다. 고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)은, 형상 이방성을 갖고 있으며, 또한, 광학 이방성도 갖고 있다. 또한, 액정 영역(64B)은 본 기술의 제1 영역의 일 구체예에 상당하고, 고분자 영역(64A)은 본 기술의 제2 영역의 일 구체예에 상당한다.
(형상 이방성)
도 23은 광 변조층(64) 중 배향막(65) 근방의 XY 평면에서의 단면 구성의 일례를 도시한 것이다. 도 24는 광 변조층(64) 중 배향막(33) 근방의 XY 평면에서의 단면 구성의 일례를 도시한 것이다.
고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)은 모두, 근방 영역(30a) 중 배향막(65)의 근방에 있어서, 투명 기판(31)의 표면과 교차하는 방향으로 연장되어 있다. 액정 영역(64B)은, 예를 들면 도 23에 도시한 바와 같이, 투명 기판(31)의 법선 방향으로부터 보았을 때, 근방 영역(30a) 중 배향막(65)의 근방에 있어서, 고분자 영역(64A) 내에 점재되어 있다. 고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)은 모두, 근방 영역(30a) 중 배향막(33)의 근방에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행한 방향이며, 또한 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행한 방향으로 연장되어 있다. 즉, 고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)은 모두, 근방 영역(30a) 중 배향막(33)의 근방에 있어서, 선상 광원과 평행 또는 대략 평행한 방향으로 연장되어 있다. 또한, 고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)은 모두, 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행한 방향이며, 또한 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행한 방향으로 연장되어 있다. 즉, 고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)은 모두, 원방 영역(30b)에 있어서, 선상 광원과 평행 또는 대략 평행한 방향으로 연장되어 있다.
고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)은 모두, 예를 들면 근방 영역(30a)에 있어서, 광 변조층(60)의 일단부로부터 타단부에 걸쳐 연속하여 연장되어 있거나, 단속하여 연장되어 있거나 한다. 고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)은 모두, 예를 들면 원방 영역(30b)에 있어서, 광 변조층(60)의 일단부로부터 타단부에 걸쳐 연속하여 연장되어 있거나, 단속하여 연장되어 있거나 한다. 고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)은 모두, 예를 들면 근방 영역(30a) 중 배향막(33)의 근방에 있어서, 광 입사면(10A)과 직교하는 방향으로, 교대로 나란히 배치되어 있다. 고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)은 모두, 예를 들면 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 직교하는 방향으로, 교대로 나란히 배치되어 있다.
도 25a, 도 25b는, 광 변조층(64) 중 근방 영역(30a)에 있어서의 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향의 구조상의 주기를 도시한 것이다. 도 26a, 도 26b는, 광 변조층(64) 중 원방 영역(30b)에 있어서의 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향의 구조상의 주기를 도시한 것이다. 광 변조층(64)은, 예를 들면 도 25a, 도 25b에 도시한 바와 같이, 근방 영역(30a) 중 배향막(65)의 근방에 있어서, X축 방향으로 주기 Ph7, Y축 방향으로 주기 Ph5, Z축 방향으로 주기 Pv3의 규칙적인 구조를 갖고 있다. 광 변조층(64)은, 또한, 예를 들면 도 25a, 도 25b에 도시한 바와 같이, 근방 영역(30a) 중 배향막(33)의 근방에 있어서, X축 방향으로 주기 Ph8, Y축 방향으로 주기 Ph6, Z축 방향으로 주기 Pv4의 규칙적인 구조를 갖고 있다.
근방 영역(30a) 중 배향막(65) 근방에 있어서, 고분자 영역(64A)은, 상술한 저분자 단량체를 배향막(63)의 작용에 의해 배향시킨 상태에서 중합화함으로써 얻어진 고분자 재료에 의해 구성되어 있다. 그 때문에, 근방 영역(30a) 중 배향막(65) 근방에 있어서, 고분자 영역(64A)과 액정 영역(64B)의 계면은, 배향막(65)의 배향 방향과 직교하는 방향에 있어서 밀하게 형성되고, 배향막(65)의 배향 방향에 있어서 소하게 형성되어 있다.
근방 영역(30a) 중 배향막(33) 근방에 있어서, 고분자 영역(64A)은, 상술한 저분자 단량체를 배향막(33)의 작용에 의해 배향시킨 상태에서 중합화함으로써 얻어진 고분자 재료에 의해 구성되어 있다. 그 때문에, 근방 영역(30a) 중 배향막(33) 근방에 있어서, 고분자 영역(64A)과 액정 영역(64B)의 계면은, 배향막(33)의 배향 방향과 직교하는 방향에 있어서 밀하게 형성되고, 배향막(33)의 배향 방향에 있어서 소하게 형성되어 있다.
원방 영역(30b)에 있어서, 고분자 영역(64A)은, 상술한 저분자 단량체를 배향막(33, 63)의 작용에 의해 배향시킨 상태에서 중합화함으로써 얻어진 고분자 재료에 의해 구성되어 있다. 그 때문에, 원방 영역(30b)에 있어서, 고분자 영역(64A)과 액정 영역(64B)의 계면은, 배향막(33, 63)의 배향 방향과 직교하는 방향에 있어서 밀하게 형성되고, 배향막(33, 63)의 배향 방향에 있어서 소하게 형성되어 있다.
고분자 영역(64A)의, 광 변조층(64)에 차지하는 비율 α2는, 도 27에 도시한 바와 같이, 광원(20)으로부터의 거리에 상관없이, 일정(균일) 또는 대략 일정(대략 균일)하게 되어 있다. 비율 α2는, 예를 들면 50 내지 98중량％이고, 바람직하게는 75 내지 95중량％이며, 보다 바람직하게는 85 내지 92중량％이다. 비율 α2는, 예를 들면 광 변조층(64)의 원료의 하나로서 사용되는 저분자 단량체의 중량비나, 저분자 단량체에 조사하는 자외선의 강도 혹은 적산량 등에 의해 조정 가능한 것이다.
고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)은, 전계에 대한 응답 속도가 서로 다르다. 고분자 영역(64A)은, 전계에 대한 응답성이 상대적으로 낮고, 액정 영역(64B)은, 전계에 대한 응답성이 상대적으로 높다. 고분자 영역(64A)은, 고분자 재료를 포함하여 구성되어 있다. 고분자 영역(64A)은, 예를 들면 전계에 대하여 응답하지 않는 줄무늬 형상 구조 혹은 다공질 구조로 되어 있거나 또는 액정 영역(64B)의 응답 속도보다도 느린 응답 속도를 갖는 막대 형상 구조로 되어 있다. 고분자 영역(64A)은, 저분자 단량체를 중합화함으로써 얻어진 고분자 재료에 의해 형성되어 있다. 고분자 영역(64A)은, 액정 영역(64B)의 배향 방향 또는 배향막(33, 65)의 배향 방향을 따라서 배향한, 배향성 및 중합성을 갖는 단량체를 열 및 광 중 적어도 한쪽에 의해 중합시킴으로써 형성되어 있다.
액정 영역(64B)은, 액정 재료를 포함하여 구성되어 있고, 고분자 영역(64A)의 응답 속도보다도 충분히 빠른 응답 속도를 갖고 있다. 액정 영역(64B) 내에 포함되는 액정 재료(액정 분자)는, 예를 들면 막대 형상 분자이다. 액정 영역(64B) 내에 포함되는 액정 분자로서, 정의 유전율 이방성을 갖는 것(소위 포지티브형 액정)을 사용하는 것이 바람직하다.
(광학 이방성)
도 28은, 전압 무인가 시의, 원방 영역(30b)에 있어서의 고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 도시한 것이다. 도 28 중의 타원체(164A)는, 전압 무인가 시의, 원방 영역(30b)에 있어서의 고분자 영역(64A)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 28 중의 타원체(164B)는, 전압 무인가 시의, 원방 영역(30b)에 있어서의 액정 영역(64B)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다.
도 29는, 전압 인가 시의, 원방 영역(30b)에 있어서의 고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 도시한 것이다. 도 29 중의 타원체(164A)는, 전압 인가 시의, 원방 영역(30b)에 있어서의 고분자 영역(64A)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 29 중의 타원체(164B)는, 전압 인가 시의, 원방 영역(30b)에 있어서의 액정 영역(64B)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다.
도 30은, 전압 무인가 시의, 근방 영역(30a)에 있어서의 고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 도시한 것이다. 도 30 중의 타원체(164A)는, 전압 무인가 시의, 근방 영역(30a)에 있어서의 고분자 영역(64A)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 30 중의 타원체(164B)는, 전압 무인가 시의, 근방 영역(30a)에 있어서의 액정 영역(64B)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다.
도 31은, 전압 인가 시의, 근방 영역(30a)에 있어서의 고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 도시한 것이다. 도 31 중의 타원체(164A)는, 전압 인가 시의, 근방 영역(30a)에 있어서의 고분자 영역(64A)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 31 중의 타원체(164B)는, 전압 인가 시의, 근방 영역(30a)에 있어서의 액정 영역(64B)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다.
고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)은, 예를 들면 도 28에 도시한 바와 같이, 전압 무인가 시에, 원방 영역(30b)에 있어서의 고분자 영역(64A)의 광축 AX3(구체적으로는 타원체(164A)의 장축) 및 액정 영역(64B)의 광축 AX4(구체적으로는 타원체(164B)의 장축)의 방향이 서로 일치하는(평행하게 되는) 구성으로 되어 있다. 또한, 광축 AX3, AX4는, 편광 방향에 의하지 않고 굴절률이 하나의 값으로 되는 광선의 진행 방향과 평행한 선을 가리키고 있다. 또한, 전압 무인가 시에, 광축 AX3 및 광축 AX4의 방향은 항상 서로 일치하고 있을 필요는 없고, 광축 AX3의 방향과 광축 AX4의 방향이, 예를 들면 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 된다.
액정 영역(64B)에서는, 광축 AX4는, 전압 무인가 시에, 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 배향막(33, 65)이 프리틸트 기능을 갖고 있는 경우에는, 광축 AX4는, 전압 무인가 시에, 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 소정의 프리틸트각으로 교차하고 있다.
한편, 고분자 영역(64A)에서는, 광축 AX3은, 전압 인가의 유무에 상관없이, 일정하게 되는 구성으로 되어 있다. 구체적으로는, 광축 AX3은, 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 즉, 광축 AX3은, 전압 무인가 시에, 원방 영역(30b)에 있어서, 광축 AX4와 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 배향막(33, 65)이 프리틸트 기능을 갖고 있는 경우에는, 광축 AX3은, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 소정의 프리틸트각으로 교차하고 있다. 즉, 이 경우에도, 광축 AX3은, 전압 무인가 시에, 광축 AX4와 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다.
고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)의 정상광 굴절률이 서로 동일하고, 또한 고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)의 이상광 굴절률이 서로 동일한 것이 바람직하다. 이 경우에, 예를 들면 전압 무인가 시에는, 모든 방향에 있어서 굴절률차가 거의 없어, 높은 투명성이 얻어진다. 이에 의해, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광은, 광 변조층(64) 내에서 산란되지 않고, 광 변조층(64)을 투과한다. 그 결과, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광(경사 방향으로부터의 광)은, 광 변조 소자(60) 내에서 투명하게 된 영역(투명 영역(30A))의 계면에 있어서 전반사되어, 투명 영역(30A)의 휘도(흑색 표시의 휘도)가, 휘도를 균일하게 한 경우와 비교하여 저하된다.
또한, 고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)은, 예를 들면 전압 인가 시에는, 도 29에 도시한 바와 같이, 원방 영역(30b)에 있어서, 광축 AX3 및 광축 AX4의 방향이 서로 다른(교차 혹은 직교하는) 구성으로 되어 있다. 액정 영역(64B)에서는, 광축 AX4는, 전압 인가 시에, 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께 투명 기판(31)의 법선과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다.
따라서, 전압 인가 시에는, 광 변조층(64)에 있어서, 모든 방향에 있어서 굴절률차가 커져, 높은 산란성이 얻어진다. 이에 의해, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광은, 광 변조층(64) 내에서 산란된다. 그 결과, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광(경사 방향으로부터의 광)은, 광 변조 소자(60) 내에서 산란 상태로 된 영역(산란 영역(30B))의 계면을 투과함과 함께, 반사판(40)측으로 투과한 광은 반사판(40)에서 반사되어, 광 변조 소자(60)를 투과한다. 따라서, 산란 영역(30B)의 휘도는, 휘도를 균일하게 한 경우와 비교하여 매우 높아지고, 게다가, 투명 영역(30A)의 휘도가 저하된 만큼, 부분적인 백색 표시의 휘도(휘도 급상승)가 커진다.
또한, 고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)의 정상광 굴절률은, 예를 들면 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 되고, 예를 들면 0.1 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)의 이상광 굴절률에 대해서도, 예를 들면 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 되고, 예를 들면 0.1 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 고분자 영역(64A)의 굴절률차(=이상광 굴절률-정상광 굴절률)나, 액정 영역(64B)의 굴절률차(=이상광 굴절률-정상광 굴절률)는, 가능한 한 큰 것이 바람직하고, 0.05 이상인 것이 바람직하고, 0.1 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.15 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이것은, 고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)의 굴절률차가 큰 경우에는, 광 변조층(64)의 산란능이 높아져, 도광 조건을 용이하게 파괴할 수 있어, 도광판(10)으로부터의 광을 취출하기 쉽기 때문이다.
고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)은, 예를 들면 도 30에 도시한 바와 같이, 전압 무인가 시에, 근방 영역(30a)에 있어서의 고분자 영역(64A)의 광축 AX3 및 액정 영역(64B)의 광축 AX4의 방향이 서로 일치하는(평행하게 되는) 구성으로 되어 있다. 또한, 전압 무인가 시에, 광축 AX3 및 광축 AX4의 방향은 항상 서로 일치하고 있을 필요는 없고, 광축 AX3의 방향과 광축 AX4의 방향이, 예를 들면 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 된다.
근방 영역(30a)에 있어서의 액정 영역(64B)에서는, 광축 AX4의 방향은, 전압 무인가 시에, 배향막(33)측으로부터 배향막(65)측을 향함에 따라서, 급상승하는 방향으로 변화되고 있다. 구체적으로는, 광축 AX4는, 배향막(33)측에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 배향막(33)이 프리틸트 기능을 갖고 있는 경우에는, 광축 AX4는, 전압 무인가 시에, 배향막(33)측에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 소정의 프리틸트각으로 교차하고 있다. 즉, 전압 무인가 시에, 광축 AX4는, 배향막(33)측에 있어서, 선상 광원과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 또한, 광축 AX4는, 전압 무인가 시에, 배향막(65)측에 있어서, 투명 기판(31)의 법선과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 배향막(65)이 프리틸트 기능을 갖고 있는 경우에는, 광축 AX4는, 배향막(65)측에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 법선과 소정의 프리틸트각으로 교차하고 있다. 즉, 전압 무인가 시에, 광축 AX4는, 배향막(65)측에 있어서, 선상 광원과 직교 또는 대략 직교하고 있다.
근방 영역(30a)에 있어서의 고분자 영역(64A)에서는, 광축 AX3의 방향은, 전압 인가의 유무에 상관없이, 배향막(33)측으로부터 배향막(65)측을 향함에 따라서, 급상승하는 방향으로 변화하고 있다. 구체적으로는, 광축 AX3은, 배향막(33)측에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 즉, 전압 무인가 시에, 광축 AX3은, 배향막(33)측에 있어서, 선상 광원과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있고, 광축 AX4와 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 배향막(33)이 프리틸트 기능을 갖고 있는 경우에는, 광축 AX3은, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 소정의 프리틸트각으로 교차하고 있다. 즉, 이 경우에도, 전압 무인가 시에, 광축 AX3은, 배향막(33)측에 있어서, 광축 AX4와 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 또한, 광축 AX3은, 배향막(65)측에 있어서, 투명 기판(31)의 법선과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 즉, 전압 무인가 시에, 광축 AX3은, 배향막(65)측에 있어서, 투명 기판(31)의 법선과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있고, 광축 AX4와 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 배향막(65)이 프리틸트 기능을 갖고 있는 경우에는, 광축 AX3은, 배향막(65)측에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 법선과 소정의 프리틸트각으로 교차하고 있다. 즉, 이 경우에도, 전압 무인가 시에, 광축 AX3은, 배향막(65)측에 있어서, 광축 AX4와 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다.
또한, 고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)에서는, 전압 인가 시에는, 예를 들면 도 31에 도시한 바와 같이, 근방 영역(30a)의 배향막(33)측에 있어서, 광축 AX3 및 광축 AX4의 방향이 서로 다르다(직교 혹은 대략 직교하고 있다). 액정 영역(64B)에서는, 전압 인가 시에, 광축 AX4가, 근방 영역(30a)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께 투명 기판(31)의 법선과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다.
따라서, 전압 인가 시에는, 광 변조층(64)의 배향막(33)측에 있어서, 모든 방향에 있어서 굴절률차가 커져, 높은 산란성이 얻어진다. 이에 의해, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광은, 광 변조층(64)의 배향막(33)측에서 산란된다. 그 결과, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광(경사 방향으로부터의 광)은, 광 변조 소자(60) 내에서 산란 상태로 된 영역(산란 영역(30B))의 계면을 투과함과 함께, 반사판(40)측으로 투과한 광은 반사판(40)에서 반사되어, 광 변조 소자(60)를 투과한다. 따라서, 산란 영역(30B)의 휘도는, 휘도를 균일하게 한 경우와 비교하여 매우 높아지고, 게다가, 투명 영역(30A)의 휘도가 저하된 만큼, 부분적인 백색 표시의 휘도(휘도 급상승)가 커진다. 단, 전압 인가 시에, 광 변조층(64)의 배향막(65)측에 있어서, 모든 방향에 있어서 굴절률차가 거의 없어, 높은 투명성이 얻어진다. 그 때문에, 전압 인가 시에, 광 변조층(64)의 배향막(65)측은, 광원(20)으로부터의 광의 산란에는 기여하지 않는다.
(이방성 산란)
다음에, 본 실시 형태에 있어서의 이방성 산란에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서, 이방성 산란은, (a) 산란 영역(30B)에 있어서의, 고분자 영역(64A)과 액정 영역(64B)의 계면(산란 계면)의 존재 확률의 불균일성과, (b) 산란 영역(30B)에 있어서의 복굴절성에 기인하여 발생하고 있다. 따라서, 이하에서는, 산란 영역(30B)에 있어서의 산란 계면의 존재 확률의 불균일성과, 산란 영역(30B)에 있어서의 복굴절성에 대하여 상세하게 설명한다.
---산란 계면의 존재 확률의 불균일성---
원방 영역(30b)에 있어서의 산란 영역(30B)에서는, 고분자 영역(64A)과 액정 영역(64B)의 계면은, 배향막(33)의 배향 방향과 직교하는 방향에 있어서 밀하게 배치되고, 배향막(33)의 배향 방향과 평행한 방향에 있어서 소하게 배치되어 있다. 근방 영역(30a) 중 배향막(33)측의 산란 영역(30B)에서는, 고분자 영역(64A)과 액정 영역(64B)의 계면은, 배향막(33)의 배향 방향과 직교하는 방향에 있어서 밀하게 배치되고, 배향막(33)의 배향 방향과 평행한 방향에 있어서 소하게 배치되어 있다. 근방 영역(30a) 중 배향막(65)측의 산란 영역(30B)에서는, 고분자 영역(64A)과 액정 영역(64B)의 계면은, 배향막(65) 중 근방 영역(30a)의 배향 방향과 직교하는 방향에 있어서 밀하게 배치되고, 배향막(65) 중 근방 영역(30a)의 배향 방향과 평행한 방향에 있어서 소하게 배치되어 있다.
배향막(33)의 배향 방향과 직교하는 방향이란, 제1 방향 또는 제2 방향을 가리키고 있다. 배향막(33)의 배향 방향과 평행한 방향이란, 제3 방향을 가리키고 있다. 배향막(65) 중 근방 영역(30a)의 배향 방향과 직교하는 방향이란, 투명 기판(31)의 표면과 평행한 방향을 가리키고 있다. 배향막(65) 중 근방 영역(30a)의 배향 방향과 평행한 방향이란, 제2 방향을 가리키고 있다.
근방 영역(30a) 중 배향막(33)측의 부분과, 원방 영역(30b)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(34A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로 계면에 입사한다. 마찬가지로, 근방 영역(30a) 중 배향막(33)측의 부분과, 원방 영역(30b)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제2 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(34A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로 계면에 입사한다. 그 때문에, 이들 광은 크게 산란된다.
근방 영역(30a) 중 배향막(33)측의 부분과, 원방 영역(30b)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제3 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(34A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 장축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로 계면에 입사한다. 그 때문에, 이 광의 산란은, 근방 영역(30a) 중 배향막(33)측의 부분과, 원방 영역(30b)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광의 산란과 비교하여 작다.
---복굴절성---
한편, 근방 영역(30a) 중 배향막(33)측의 부분과, 원방 영역(30b)에 있어서, 산란 영역(30B)에서, 제1 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(34A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로, 액정 영역(34B)의 이상광 굴절률과 고분자 영역(34A)의 정상광 굴절률의 차 및 액정 영역(34B)의 정상광 굴절률과 고분자 영역(34A)의 이상광 굴절률의 차를 느끼면서 전파된다. 그 때문에, 산란 영역(30B)에서, 제1 방향으로 전파되는 광은, 크게 산란된다.
근방 영역(30a) 중 배향막(33)측의 부분과, 원방 영역(30b)에 있어서, 제2 방향 또는 제3 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(34A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향 또는 장축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로, 액정 영역(34B)의 이상광 굴절률과 고분자 영역(34A)의 정상광 굴절률의 차만을 느끼면서 전파된다. 그 결과, 산란 영역(30B)에서는, 산란 영역(30B)에서 광 입사면(10A)과 평행한 방향이며, 또한 투명 기판(31)의 표면과 평행한 방향으로 전파되는 광의 산란은, 산란 영역(30B)에서 광 입사면(10A)과 직교하는 방향으로 전파되는 광의 산란과 비교하여 작다.
즉, 광 변조층(64)은, 근방 영역(30a) 중 배향막(33)측의 부분과, 원방 영역(30b)에 있어서, 제1 산란이 제3 산란보다도 큰 이방성 산란을 나타내는 구성으로 되어 있다.
여기서, 제1 산란의 크기를 A라 하고, 제2 산란의 크기를 B라 하고, 제3 산란의 크기를 C라 한다. 근방 영역(30a)에 있어서의 제1 산란의 크기를 A1이라 하고, 근방 영역(30a)에 있어서의 제3 산란의 크기를 C1이라 한다. 원방 영역(30b)에 있어서의 제1 산란의 크기를 A2라 하고, 원방 영역(30b)에 있어서의 제3 산란의 크기를 C2라 한다. 이때, 광 변조층(64)은, 당해 광 변조층(64)이 산란성을 나타낼 때, 이하의 식을 만족시키는 구성으로 되어 있다.
A>B>C
A1/C1<A2/C2
다음에, 광 변조층(64)이 이와 같은 이방성 산란을 나타낼 때의 장점에 대하여 설명한다. 광학 등방성을 갖는 광 변조층은, 등방적인 산란 특성을 나타낸다. 그와 같은 광 변조층을 본 실시 형태의 광 변조층(64) 대신에 사용한 경우, 도광판(10) 면내와 평행 방향으로도 산란하는 광이 많아, 도광 조건을 파괴할 때까지 광의 전파 방향을 바꿀 확률이 작아진다. 한편, 본 실시 형태에서는, 위의 식으로부터 알 수 있는 바와 같이, 광 변조층(64)에 입사한 광은, 도광판(10)의 상면에 대하여 수직인 방향으로 잘 산란하므로, 도광 조건을 파괴하는 방향으로 우선적으로 산란한다. 따라서, 광 변조층(64)이 이방성 산란을 나타냄으로써, 도광판(10)으로부터의 광 취출 효율이 높아진다고 생각된다.
도광광의 산란성을 높게 한다는 관점에서는, 고분자 영역(64A)의, 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기는, 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하로 되어 있는 것이 바람직하고, 0.2㎛ 이상 2.0㎛ 이하의 범위인 것이 보다 바람직하다.
다음에, 근방 영역(30a) 및 원방 영역(30b)에 있어서의 이방성 산란의 크기에 대하여 설명한다.
산란의 이방성의 크기는, 제1 방향(X축 방향)으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기, 제3 방향(Y축 방향)으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기 및 제2 방향(Z축 방향)으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기의 3축간의 몫을 가리키고 있다. 3축간의 몫은, 구체적으로는, 이하의 3개((A) 내지 (C))의 총합을 가리키고 있다. 3축간의 몫이 큰 경우에는, 산란의 이방성이 크고, 3축간의 몫이 작은 경우에는, 산란의 이방성이 작다. 또한, 이하의 (A) 내지 (C)는, 분자의 값이 분모의 값보다도 크게 되어 있는 것을 전제로 하고 있다. 따라서, 분자의 값이 분모의 값보다도 작게 되어 있는 사례에서는, 이하의 (A) 내지 (C)에 있어서 분자와 분모를 서로 교체하는 것이 바람직하다.
(A) (제1 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)/(제3 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)
(B) (제2 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)/(제3 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)
(C) (제1 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)/(제2 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)
산란의 이방성의 크기는, (a) 산란 영역(30B)에 있어서의, 고분자 영역(64A)과 액정 영역(64B)의 계면(산란 계면)의 존재 확률의 불균일성과, (b) 산란 영역(30B)에 있어서의 복굴절성에 의해 정해진다. 산란의 이방성의 크기에서는, 상기의 (a)의 요소가 지배적이다. 그것은, 산란 계면의 존재 확률을 생각하였을 때, 이상적으로는 제3 방향으로는 동일한 매체가 계속되고 있으므로 제3 방향으로는 산란하지 않고, 제1 방향 및 제2 방향에서만 산란하기 때문이다. 이때, 이론적으로는, 제3 방향의 산란은 제로로 되므로, 제3 방향과, 제1 방향 및 제2 방향의 산란비는 무한대로 된다. 한편, 복굴절성을 생각하였을 때, 제1 방향에서는 2개의 편광 성분이 산란하지만, 제2 방향 및 제3 방향에서는 1개의 편광 성분밖에 산란하지 않는다. 이때, 제1 방향과, 제2 방향 및 제3 방향의 산란비는, 기껏해야 2배밖에 되지 않는다. 따라서, 산란의 이방성의 크기에서는, 상기의 (a)의 요소가 지배적으로 된다. 따라서, 이하에서는, 산란 계면의 존재 확률과, 산란의 이방성의 크기의 관계에 대하여 설명하고, 복굴절성과, 산란의 이방성의 크기의 관계에 대한 설명은 생략한다.
산란의 이방성의 크기는, 광 변조층(64)에 있어서의 제1 방향의 주기, 광 변조층(64)에 있어서의 제3 방향의 주기 및 광 변조층(64)에 있어서의 제2 방향의 주기의 3축간의 몫에 대응하고 있다. 3축간의 몫은, 구체적으로는, 이하의 3개((D) 내지 (F))의 총합을 가리키고 있다. 또한, 이하의 (D) 내지 (F)는, 분자의 값이 분모의 값보다도 크게 되어 있는 것을 전제로 하고 있다. 따라서, 분자의 값이 분모의 값보다도 작게 되어 있는 사례에서는, 이하의 (D) 내지 (F)에 있어서 분자와 분모를 서로 교체하는 것이 바람직하다.
(D) (광 변조층(64)에 있어서의 제3 방향의 주기)/(광 변조층(64)에 있어서의 제1 방향의 주기)
(E) (광 변조층(64)에 있어서의 제3 방향의 주기)/(광 변조층(64)에 있어서의 제2 방향의 주기)
(F) (광 변조층(64)에 있어서의 제2 방향의 주기)/(광 변조층(64)에 있어서의 제1 방향의 주기)
근방 영역(30a) 및 원방 영역(30b) 중 배향막(33) 근방에 있어서의 산란의 이방성의 크기는, Ph6/Ph8+Ph6/Pv4+Pv4/Ph8에 대응한 값으로 되어 있다. 근방 영역(30a) 중 배향막(65) 근방에 있어서의 산란의 이방성의 크기는, Ph5/Ph7+Pv3/Ph5+Pv3/Ph7에 대응한 값으로 되어 있다. 원방 영역(30b) 중 배향막(65) 근방에 있어서의 산란의 이방성의 크기는, Ph6/Ph8+Ph6/Pv4+Pv4/Ph8에 대응한 값으로 되어 있다. 여기서, 각 주기는, 예를 들면 이하의 관계로 되어 있다.
Ph5/Ph7<Ph6/Ph8
Pv3/Ph5<Ph6/Pv4
Pv3/Ph7≒Pv4/Ph8
따라서, 광 변조층(64)은, 당해 광 변조층(64)이 산란성을 나타낼 때, A>B>C 및 A1/C1<A2/C2를 만족시키는 구성으로 되어 있다고 할 수 있다.
그런데, 근방 영역(30a) 및 원방 영역(30b)에 있어서 산란의 이방성이 서로 상이한 것은, 근방 영역(30a)과 원방 영역(30b)에서, 고분자 영역(64A)의 광축 AX3의 방향이 광 변조층(64)의 두께 방향에 있어서 변화하고 있기 때문이다. 구체적으로는, 근방 영역(30a)의 일부의 산란의 이방성이, 광 변조층(64) 중 그 밖의 부분의 산란의 이방성보다도 작게 되어 있기 때문이다. 본 실시 형태에서는, 고분자 영역(64A)의 광축 AX3의 방향을 광 변조층(64)의 두께 방향에 있어서 변화시키는 방법으로서, 투명 기판(31)측의 배향막(33)으로서 수평 배향막이 사용되고, 투명 기판(37)측의 배향막(65)으로서 수직 배향막이 사용되고 있다.
[효과]
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 광 변조층(64) 중 광원(20) 근처의 근방 영역(30a)에 있어서의 산란의 이방성의 크기(A1/C1)가, 광 변조층(64) 중 광원(20)으로부터 이격된 원방 영역(30b)에 있어서의 산란의 이방성의 크기(A2/C2)보다도 작게 되어 있다. 이에 의해, 광 변조층(64) 내에서 전파되는 광에 대한 이방성 산란을, 광원(20) 근방에 있어서 완화할 수 있다. 여기서, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프는, 제1 산란과 제3 산란의 차가 큰 것에 기인하여 일어난다. 따라서, 상기의 이방성 산란이, 광원(20) 근방에 있어서 완화됨으로써, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트를 저감할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 광 변조층(64) 중 광원(20) 근방에서만, 상기의 이방성 산란이 완화되어 있으므로, 광 변조층(64) 전체에 있어서, 상기의 이방성 산란이 완화되어 있는 경우보다도, 고휘도를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제2 산란이 제3 산란보다도 강하게 되어 있기 때문에, 광원(20)으로부터의 광은 도광 조건을 파괴하는 방향으로 우선적으로 산란하여, 광 취출 효율이 높아진다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 고휘도를 유지하면서, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트를 저감할 수 있다.
<3. 제3 실시 형태>
다음에, 본 기술의 제3 실시 형태에 관한 조명 장치(3)에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 조명 장치(3)는, 도 32에 도시한 바와 같이, 광 변조 소자(30) 대신에 광 변조 소자(70)를 설치한 점에서, 상기 실시 형태의 조명 장치(1)의 구성과 상이하다. 따라서, 이하에서는, 상기 각 실시 형태의 구성과의 공통점에 대한 설명을 적절히 생략하고, 상기 각 실시 형태의 구성과의 상위점에 대하여 주로 설명한다.
도 33은 광 변조 소자(70)의 단면 구성의 일례를 도시한 것이다. 광 변조 소자(70)는, 예를 들면 투명 기판(31), 하측 전극(32), 배향막(73), 광 변조층(74), 배향막(75), 상측 전극(36) 및 투명 기판(37)을 반사판(40)측으로부터 순서대로 배치한 것이다.
배향막(73, 75)은, 광 변조층(74)을 사이에 두고 배치되어 있다. 배향막(73, 75)은, 예를 들면 광 변조층(74)에 사용되는 액정이나 저분자 단량체를 배향시키는 것이다. 배향막(73, 75)은, 광 변조층(74)이 산란성을 나타낼 때, 후술하는 2개의 식(A>B>C 및 A1/C1<A2/C2)을 만족시키도록 형성된 것이다. 배향막(73, 75)은, 각각, 배향 방향이 서로 다른 2종류의 수평 배향막의 복합막이다. 배향막(73, 75)은, 도 34에 도시한 바와 같이, 근방 영역(30a)에 있어서, 광 입사면(10A)에 대하여 각도 θ1로 교차하는 방향으로 배향 방향을 갖는 수평 배향막으로 되어 있고, 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행한 방향으로 배향 방향을 갖는 수평 배향막으로 되어 있다. 배향막(73, 75)의 배향 방향은, 근방 영역(30a)에 있어서, 광 입사면(10A)에 대하여 각도 θ1로 교차하는 방향을 향하고 있고, 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행한 방향을 향하고 있다. 배향막(73, 75)에 사용되는 수평 배향막이, 러빙 처리를 사용하여 형성된 것인 경우, 배향막(73, 75)의 러빙 방향은, 근방 영역(30a)에 있어서, 광 입사면(10A)에 대하여 각도 θ1로 교차하는 방향을 향하고 있고, 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행한 방향을 향하고 있다. 근방 영역(30a)에 있어서, 배향막(73)의 각도 θ1과, 배향막(75)의 각도 θ1이, 설계의 용이함의 관점에서, 서로 동일하게 되어 있는 것이 바람직하지만, 서로 달라도 된다.
또한, 배향막(73, 75)은, 예를 들면 도 35에 도시한 바와 같이, 근방 영역(30a)과 원방 영역(30b)의 경계 부근에 있어서, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라서 배향 방향이 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행한 방향에 서서히 변화하는 이행 영역(30D)을 갖고 있어도 된다.
광 변조층(74)은, 전계의 크기에 따라서, 광원(20)으로부터의 광에 대하여 전체적 혹은 부분적으로 산란성 혹은 투명성을 나타내는 것이다. 광 변조층(74)은, 예를 들면 전압 무인가 시에, 광원(20)으로부터의 광에 대하여 투명성을 나타내도록 되어 있다. 광 변조층(74)은, 또한, 예를 들면 전압 인가 시에, 광원(20)으로부터의 광에 대하여 산란성을 나타내도록 되어 있다. 광 변조층(74)은, 예를 들면 도 33에 도시한 바와 같이, 고분자 영역(74A)과, 고분자 영역(74A) 내에 분산된 복수의 액정 영역(74B)을 포함한 복합층으로 되어 있다. 고분자 영역(74A) 및 액정 영역(74B)은, 형상 이방성을 갖고 있고, 또한, 광학 이방성도 갖고 있다. 또한, 액정 영역(74B)은 본 기술의 제1 영역의 일 구체예에 상당하고, 고분자 영역(74A)은 본 기술의 제2 영역의 일 구체예에 상당한다.
(형상 이방성)
도 36은 광 변조층(74)의 XY 평면에서의 단면 구성의 일례를 도시한 것이다.
고분자 영역(74A) 및 액정 영역(74B)은 모두, 근방 영역(30a)에 있어서, 광 입사면(10A)에 대하여 각도 θ1로 교차하는 방향이며, 또한 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행한 방향으로 연장되어 있다. 즉, 고분자 영역(74A) 및 액정 영역(74B)은 모두, 근방 영역(30a)에 있어서, 선상 광원과 각도 θ1로 교차하는 방향으로 연장되어 있다. 또한, 고분자 영역(74A) 및 액정 영역(74B)은 모두, 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행한 방향이며, 또한 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행한 방향으로 연장되어 있다. 즉, 고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)은 모두, 원방 영역(30b)에 있어서, 선상 광원과 평행 또는 대략 평행한 방향으로 연장되어 있다.
고분자 영역(74A) 및 액정 영역(74B)은 모두, 예를 들면 근방 영역(30a) 및 원방 영역(30b)에 있어서, 광 변조층(70)의 일단부로부터 타단부에 걸쳐 연속하여 연장되어 있거나, 단속하여 연장되어 있거나 한다. 또한, 고분자 영역(74A) 및 액정 영역(74B)은, 예를 들면 근방 영역(30a)에 있어서, 광 입사면(10A)과 각도 θ1로 교차하는 방향과 직교하는 방향으로, 교대로 나란히 배치되어 있다. 또한, 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)은, 예를 들면 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 직교하는 방향으로, 교대로 나란히 배치되어 있다.
도 37a, 도 37b는, 광 변조층(74) 중 근방 영역(30a)에 있어서의 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향의 구조상의 주기를 도시한 것이다. 도 38a, 도 38b는, 광 변조층(74) 중 원방 영역(30b)에 있어서의 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향의 구조상의 주기를 도시한 것이다. 광 변조층(74)은, 예를 들면 도 37a, 도 37b에 도시한 바와 같이, 근방 영역(30a)에 있어서, X축 방향으로 주기 Ph10, Y축 방향으로 주기 Ph9, Z축 방향으로 주기 Pv5의 규칙적인 구조를 갖고 있다. 광 변조층(74)은, 또한, 예를 들면 도 38a, 도 38b에 도시한 바와 같이, 원방 영역(30b)에 있어서, X축 방향으로 주기 Ph12, Y축 방향으로 주기 Ph11, Z축 방향으로 주기 Pv6의 규칙적인 구조를 갖고 있다.
근방 영역(30a)에 있어서의 고분자 영역(74A)은, 상술한 저분자 단량체를 배향막(73, 75) 중 근방 영역(30a)의 작용에 의해 배향시킨 상태에서 중합화함으로써 얻어진 고분자 재료에 의해 구성되어 있다. 그 때문에, 근방 영역(30a)에 있어서, 고분자 영역(74A)과 액정 영역(74B)의 계면은, 배향막(73, 75)의 배향 방향과 직교하는 방향에 있어서 밀하게 형성되고, 배향막(73, 75)의 배향 방향에 있어서 소하게 형성되어 있다.
원방 영역(30b)에 있어서의 고분자 영역(74A)은, 상술한 저분자 단량체를 배향막(73, 75) 중 원방 영역(30b)의 작용에 의해 배향시킨 상태에서 중합화함으로써 얻어진 고분자 재료에 의해 구성되어 있다. 그 때문에, 원방 영역(30b)에 있어서, 고분자 영역(74A)과 액정 영역(74B)의 계면은, 배향막(73, 75)의 배향 방향과 직교하는 방향에 있어서 밀하게 형성되고, 배향막(73, 75)의 배향 방향에 있어서 소하게 형성되어 있다.
고분자 영역(74A)의, 광 변조층(74)에 차지하는 비율 α3은, 도 39에 도시한 바와 같이, 광원(20)으로부터의 거리에 상관없이, 일정(균일) 또는 대략 일정(대략 균일)하게 되어 있다. 비율 α3은, 예를 들면 50 내지 98중량％이고, 바람직하게는 75 내지 95중량％이며, 보다 바람직하게는 85 내지 92중량％이다. 비율 α3은, 예를 들면 광 변조층(74)의 원료의 하나로서 사용되는 저분자 단량체의 중량비나, 저분자 단량체에 조사하는 자외선의 강도 혹은 적산량 등에 의해 조정 가능한 것이다.
고분자 영역(74A) 및 액정 영역(74B)은, 전계에 대한 응답 속도가 서로 다르다. 고분자 영역(74A)은, 전계에 대한 응답성이 상대적으로 낮고, 액정 영역(74B)은, 전계에 대한 응답성이 상대적으로 높다. 고분자 영역(74A)은, 고분자 재료를 포함하여 구성되어 있다. 고분자 영역(74A)은, 예를 들면 전계에 대하여 응답하지 않는 줄무늬 형상 구조 혹은 다공질 구조로 되어 있거나 또는 액정 영역(74B)의 응답 속도보다도 느린 응답 속도를 갖는 막대 형상 구조로 되어 있다. 고분자 영역(74A)은, 저분자 단량체를 중합화함으로써 얻어진 고분자 재료에 의해 형성되어 있다. 고분자 영역(74A)은, 배향막(73, 75)의 배향 방향을 따라서 배향한, 배향성 및 중합성을 갖는 저분자 단량체를 열 및 광 중 적어도 한쪽에 의해 중합시킴으로써 형성되어 있다.
액정 영역(74B)은, 액정 재료를 포함하여 구성되어 있고, 고분자 영역(74A)의 응답 속도보다도 충분히 빠른 응답 속도를 갖고 있다. 액정 영역(74B) 내에 포함되는 액정 재료(액정 분자)는, 예를 들면 막대 형상 분자이다. 액정 영역(74B) 내에 포함되는 액정 분자로서, 정의 유전율 이방성을 갖는 것(소위 포지티브형 액정)을 사용하는 것이 바람직하다.
(광학 이방성)
도 40은 전압 무인가 시의, 원방 영역(30b)에 있어서의 고분자 영역(74A) 및 액정 영역(74B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 도시한 것이다. 도 40 중의 타원체(174A)는, 전압 무인가 시의, 원방 영역(30b)에 있어서의 고분자 영역(74A)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 40 중의 타원체(174B)는, 전압 무인가 시의, 원방 영역(30b)에 있어서의 액정 영역(74B)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다.
도 41은, 전압 인가 시의, 원방 영역(30b)에 있어서의 고분자 영역(74A) 및 액정 영역(74B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 도시한 것이다. 도 41 중의 타원체(174A)는, 전압 인가 시의, 원방 영역(30b)에 있어서의 고분자 영역(74A)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 41 중의 타원체(174B)는, 전압 인가 시의, 원방 영역(30b)에 있어서의 액정 영역(74B)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다.
도 42는, 전압 무인가 시의, 근방 영역(30a)에 있어서의 고분자 영역(74A) 및 액정 영역(74B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 도시한 것이다. 도 42 중의 타원체(174A)는, 전압 무인가 시의, 근방 영역(30a)에 있어서의 고분자 영역(74A)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 42 중의 타원체(174B)는, 전압 무인가 시의, 근방 영역(30a)에 있어서의 액정 영역(74B)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다.
도 43은, 전압 인가 시의, 근방 영역(30a)에 있어서의 고분자 영역(74A) 및 액정 영역(74B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 도시한 것이다. 도 43 중의 타원체(174A)는, 전압 인가 시의, 근방 영역(30a)에 있어서의 고분자 영역(74A)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 43 중의 타원체(174B)는, 전압 인가 시의, 근방 영역(30a)에 있어서의 액정 영역(74B)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다.
고분자 영역(64A) 및 액정 영역(64B)은, 예를 들면 도 40에 도시한 바와 같이, 전압 무인가 시에, 원방 영역(30b)에 있어서의 고분자 영역(74A)의 광축 AX5(구체적으로는 타원체(174A)의 장축) 및 액정 영역(74B)의 광축 AX6(구체적으로는 타원체(174B)의 장축)의 방향이 서로 일치하는(평행하게 되는) 구성으로 되어 있다. 또한, 광축 AX5, AX6이란, 편광 방향에 의하지 않고 굴절률이 하나의 값으로 되는 광선의 진행 방향과 평행한 선을 가리키고 있다. 또한, 전압 무인가 시에, 광축 AX5 및 광축 AX6의 방향은 항상 서로 일치하고 있을 필요는 없고, 광축 AX5의 방향과 광축 AX6의 방향이, 예를 들면 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 된다.
액정 영역(74B)에서는, 광축 AX6은, 전압 무인가 시에, 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 배향막(73, 75)이 프리틸트 기능을 갖고 있는 경우에는, 광축 AX6은, 전압 무인가 시에, 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 소정의 프리틸트각으로 교차하고 있다.
한편, 고분자 영역(74A)에서는, 광축 AX5는, 전압 인가의 유무에 상관없이, 일정하게 되어 있다. 구체적으로는, 광축 AX5는, 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 즉, 광축 AX5는, 전압 무인가 시에, 원방 영역(30b)에 있어서, 광축 AX6과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 배향막(73, 75)이 프리틸트 기능을 갖고 있는 경우에는, 광축 AX5는, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 소정의 프리틸트각으로 교차하고 있다. 즉, 이 경우에도, 광축 AX5는, 전압 무인가 시에, 광축 AX6과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다.
고분자 영역(74A) 및 액정 영역(74B)의 정상광 굴절률이 서로 동일하고, 또한 고분자 영역(74A) 및 액정 영역(74B)의 이상광 굴절률이 서로 동일한 것이 바람직하다. 이 경우에, 예를 들면 전압 무인가 시에는, 모든 방향에 있어서 굴절률차가 거의 없어, 높은 투명성이 얻어진다. 이에 의해, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광은, 광 변조층(74) 내에서 산란되지 않고, 광 변조층(74)을 투과한다. 그 결과, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광(경사 방향으로부터의 광)은, 광 변조 소자(70) 내에서 투명하게 된 영역(투명 영역(30A))의 계면에 있어서 전반사되어, 투명 영역(30A)의 휘도(흑색 표시의 휘도)가, 휘도를 균일하게 한 경우와 비교하여 저하된다.
또한, 고분자 영역(74A) 및 액정 영역(74B)은, 예를 들면 전압 인가 시에는, 도 41에 도시한 바와 같이, 원방 영역(30b)에 있어서, 광축 AX5 및 광축 AX6의 방향이 서로 다른(교차 혹은 직교하는) 구성으로 되어 있다. 액정 영역(74B)에서는, 광축 AX6은, 전압 인가 시에, 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께 투명 기판(31)의 법선과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 즉, 전압 인가 시에, 광축 AX6은, 원방 영역(30b)에 있어서, 부분 전극(32A) 또는 부분 전극(36A)을 포함하는 면과 직교 혹은 대략 직교하고 있다.
따라서, 전압 인가 시에는, 광 변조층(74)에 있어서, 모든 방향에 있어서 굴절률차가 커져, 높은 산란성이 얻어진다. 이에 의해, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광은, 광 변조층(74) 내에서 산란된다. 그 결과, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광(경사 방향으로부터의 광)은, 광 변조 소자(70) 내에서 산란 상태로 된 영역(산란 영역(30B))의 계면을 투과함과 함께, 반사판(40)측으로 투과한 광은 반사판(40)에서 반사되어, 광 변조 소자(70)를 투과한다. 따라서, 산란 영역(30B)의 휘도는, 휘도를 균일하게 한 경우와 비교하여 매우 높아지고, 게다가, 투명 영역(30A)의 휘도가 저하된 만큼, 부분적인 백색 표시의 휘도(휘도 급상승)가 커진다.
또한, 고분자 영역(74A) 및 액정 영역(74B)의 정상광 굴절률은, 예를 들면 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 되고, 예를 들면 0.1 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 고분자 영역(74A) 및 액정 영역(74B)의 이상광 굴절률에 대해서도, 예를 들면 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 되고, 예를 들면 0.1 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 고분자 영역(74A)의 굴절률차(=이상광 굴절률-정상광 굴절률)나, 액정 영역(74B)의 굴절률차(=이상광 굴절률-정상광 굴절률)는, 가능한 한 큰 것이 바람직하고, 0.05 이상인 것이 바람직하고, 0.1 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.15 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이것은, 고분자 영역(74A) 및 액정 영역(74B)의 굴절률차가 큰 경우에는, 광 변조층(74)의 산란능이 높아져, 도광 조건을 용이하게 파괴할 수 있어, 도광판(10)으로부터의 광을 취출하기 쉽기 때문이다.
고분자 영역(74A) 및 액정 영역(74B)은, 예를 들면 도 42에 도시한 바와 같이, 전압 무인가 시에, 근방 영역(30a)에 있어서의 고분자 영역(74A)의 광축 AX5 및 액정 영역(74B)의 광축 AX6의 방향이 서로 일치하는(평행하게 되는) 구성으로 되어 있다. 또한, 전압 무인가 시에, 광축 AX5 및 광축 AX6의 방향은 항상 서로 일치하고 있을 필요는 없고, 광축 AX5의 방향과 광축 AX6의 방향이, 예를 들면 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 된다.
근방 영역(30a)의 액정 영역(74B)에서는, 광축 AX6은, 전압 무인가 시에, 각도 θ1의 방향(배향 방향)과 평행 또는 대략 평행한 방향을 향하고 있다. 배향막(73, 75)이 프리틸트 기능을 갖고 있는 경우에는, 광축 AX6은, 전압 무인가 시에, 근방 영역(30a)의 배향막(73)측에 있어서, 각도 θ1의 방향(배향 방향)과 평행 또는 대략 평행한 방향을 향함과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 소정의 프리틸트각으로 교차하는 방향을 향하고 있다.
고분자 영역(74A)에서는, 광축 AX5는, 전압 인가의 유무에 상관없이, 각도 θ1의 방향(배향 방향)과 평행 또는 대략 평행한 방향을 향하고 있다. 배향막(73, 75)이 프리틸트 기능을 갖고 있는 경우에는, 광축 AX5는, 각도 θ1의 방향(배향 방향)과 평행 또는 대략 평행한 방향을 향함과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 소정의 프리틸트각으로 교차하는 방향을 향하고 있다. 즉, 이 경우에도, 광축 AX5는, 전압 무인가 시에는, 광축 AX6과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다.
고분자 영역(74A) 및 액정 영역(74B)에서는, 전압 인가 시에는, 도 43에 도시한 바와 같이, 근방 영역(30a)에 있어서, 광축 AX5 및 광축 AX6의 방향이 서로 다르다(직교 혹은 대략 직교하고 있다). 또한, 액정 영역(74B)에서는, 광축 AX6은, 전압 인가 시에, 근방 영역(30a)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께 투명 기판(31)의 법선과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다.
따라서, 전압 인가 시에는, 광 변조층(74)에 있어서, 모든 방향에 있어서 굴절률차가 커져, 높은 산란성이 얻어진다. 이에 의해, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광은, 광 변조층(74)에서 산란된다. 그 결과, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광(경사 방향으로부터의 광)은, 광 변조 소자(70) 내에서 산란 상태로 된 영역(산란 영역(30B))의 계면을 투과함과 함께, 반사판(40)측으로 투과한 광은 반사판(40)에서 반사되어, 광 변조 소자(70)를 투과한다. 따라서, 산란 영역(30B)의 휘도는, 휘도를 균일하게 한 경우와 비교하여 매우 높아지고, 게다가, 투명 영역(30A)의 휘도가 저하된 만큼, 부분적인 백색 표시의 휘도(휘도 급상승)가 커진다.
각도 θ1(예를 들면 러빙각)이, 60° 이상 90° 미만으로 되어 있는 경우에는, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트가 대폭 저감되어, 광원(20) 근방에 있어서의 휘도 불균일을 거의 없앨 수 있다. 또한, 광 변조층(74)의 원료에 단관능의 단량체(중합성 및 액정성을 겸비하는 저분자 단량체)를 첨가하거나 또는 광 변조층(74)의 원료에 대하여 조사하는 자외선의 강도나 적산량을 내려, 광 변조층(74)이 A>B>C 및 A1/C1<A2/C2를 만족시키기 쉽게 한 경우에는, 각도 θ1(예를 들면 러빙각)의 적합한 범위가, 30° 이상 90° 미만으로 될 수 있다. 또한, 광 변조층(74)의 원료에 단관능의 단량체(중합성 및 액정성을 겸비하는 저분자 단량체)를 첨가함과 함께, 광 변조층(74)의 원료에 대하여 조사하는 자외선의 강도나 적산량을 내려, 보다 한층 더, 광 변조층(74)이 A>B>C 및 A1/C1<A2/C2를 만족시키기 쉽게 한 경우에는, 각도 θ1(예를 들면 러빙각)의 적합한 범위가, 10° 이상 90° 미만으로 될 수 있다.
(이방성 산란)
다음에, 본 실시 형태에 있어서의 이방성 산란에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서, 이방성 산란은, (a) 산란 영역(30B)에 있어서의, 고분자 영역(74A)과 액정 영역(74B)의 계면(산란 계면)의 존재 확률의 불균일성과, (b) 산란 영역(30B)에 있어서의 복굴절성에 기인하여 발생하고 있다. 따라서, 이하에서는, 산란 영역(30B)에 있어서의 산란 계면의 존재 확률의 불균일성과, 산란 영역(30B)에 있어서의 복굴절성에 대하여 상세하게 설명한다.
---산란 계면의 존재 확률의 불균일성---
원방 영역(30b)에 있어서의 산란 영역(30B)에서는, 고분자 영역(74A)과 액정 영역(74B)의 계면은, 배향막(73, 75) 중 원방 영역(30b)의 배향 방향과 직교하는 방향에 있어서 밀하게 배치되고, 배향막(73, 75) 중 원방 영역(30b)의 배향 방향과 평행한 방향에 있어서 소하게 배치되어 있다. 근방 영역(30a)에 있어서의 산란 영역(30B)에서는, 고분자 영역(74A)과 액정 영역(74B)의 계면은, 배향막(73, 75) 중 근방 영역(30a)의 배향 방향과 직교하는 방향에 있어서 밀하게 배치되고, 배향막(73, 75) 중 근방 영역(30a)의 배향 방향과 평행한 방향에 있어서 소하게 배치되어 있다.
배향막(73, 75) 중 원방 영역(30b)의 배향 방향과 직교하는 방향이란, 제1 방향 또는 제2 방향을 가리키고 있다. 배향막(73, 75) 중 원방 영역(30b)의 배향 방향과 평행한 방향이란, 제3 방향을 가리키고 있다. 배향막(73, 75) 중 근방 영역(30a)의 배향 방향과 직교하는 방향이란, 광 입사면(10A)에 대하여 각도 θ1로 교차하는 방향과 직교하는 방향이며, 또한 투명 기판(31)의 표면과 평행한 방향을 가리키고 있다. 배향막(73, 75) 중 근방 영역(30a)의 배향 방향과 평행한 방향이란, 광 입사면(10A)에 대하여 각도 θ1로 교차하는 방향이며, 또한 투명 기판(31)의 표면과 평행한 방향을 가리키고 있다.
원방 영역(30b)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(74A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로 계면에 입사한다. 마찬가지로, 원방 영역(30b)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제2 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(74A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로 계면에 입사한다. 그 때문에, 이들 광은 크게 산란된다.
원방 영역(30b)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제3 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(74A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 장축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로 계면에 입사한다. 그 때문에, 이 광의 산란은, 원방 영역(30b)에 있어서 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광의 산란보다도 작다.
근방 영역(30a)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(74A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기와, 고분자 영역(74A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 장축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기 사이의 주기로 계면에 입사한다. 그 때문에, 이 광의 산란은, 원방 영역(30b)에 있어서 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광의 산란보다도 작다.
근방 영역(30a)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제3 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(74A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기와, 고분자 영역(74A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 장축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기 사이의 주기로 계면에 입사한다. 그 때문에, 이 광의 산란은, 원방 영역(30b)에 있어서 산란 영역(30B)을 광 입사면(10A)과 직교하는 방향으로 전파되는 광의 산란보다도 작다.
또한, 근방 영역(30a)에 있어서, 산란 영역(30B)을 제1 방향으로 전파되는 광의 산란과, 근방 영역(30a)에 있어서, 산란 영역(30B)을 제3 방향으로 전파되는 광의 산란의 대소 관계는, 그들 광의 진행 방향에 있어서의, 고분자 영역(74A)과 액정 영역(74B)의 계면의 주기의 대소 관계에 의한다.
---복굴절성---
원방 영역(30b)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(74A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로, 액정 영역(74B)의 이상광 굴절률과 고분자 영역(74A)의 정상광 굴절률의 차 및 액정 영역(74B)의 정상광 굴절률과 고분자 영역(74A)의 이상광 굴절률의 차를 느끼면서 전파된다. 그 때문에, 원방 영역(30b)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광은 크게 산란된다.
원방 영역(30b)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제3 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(74A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 장축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로, 액정 영역(74B)의 이상광 굴절률과 고분자 영역(74A)의 정상광 굴절률의 차만을 느끼면서 전파된다. 그 때문에, 원방 영역(30b)에 있어서 산란 영역(30B)에서 제3 방향으로 전파되는 광의 산란은, 원방 영역(30b)에 있어서 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광의 산란보다도 작다.
근방 영역(30a)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(74A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기와, 고분자 영역(74A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 장축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기 사이의 주기로, 액정 영역(74B)의 이상광 굴절률과 고분자 영역(74A)의 정상광 굴절률의 차 및 액정 영역(74B)의 정상광 굴절률과 고분자 영역(74A)의 이상광 굴절률의 차를 느끼면서 전파된다. 또한, 여기서 말하는 이상광 굴절률의 값은 각도 θ1로 교차하는 만큼, 정상광 굴절률에 가까워지기 때문에, 편광에 의한 산란성도 약해진다. 그 때문에, 근방 영역(30a)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광의 산란은, 원방 영역(30b)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광의 산란보다도 작다.
근방 영역(30a)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제3 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(74A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기와, 고분자 영역(74A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 장축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기 사이의 주기로, 액정 영역(74B)의 이상광 굴절률과 고분자 영역(74A)의 정상광 굴절률의 차 및 액정 영역(74B)의 정상광 굴절률과 고분자 영역(74A)의 이상광 굴절률의 차를 느끼면서 전파된다. 또한, 여기서 말하는 이상광 굴절률의 값은 각도 θ1로 교차하는 만큼, 정상광 굴절률에 가까워지기 때문에, 편광에 의한 산란성도 약해진다.
각도 θ1이 45°보다 크고 90° 미만으로 되어 있는 경우, 제1 방향에 있어서의, 고분자 영역(74A)과 액정 영역(74B)의 계면의 주기가, 제3 방향에 있어서의, 고분자 영역(74A)과 액정 영역(74B)의 계면의 주기보다도 길어진다. 그 때문에, 이 경우에는, 근방 영역(30a)에 있어서, 산란 영역(30B)에서, 제1 방향으로 전파되는 광의 산란은, 근방 영역(30a)에 있어서, 산란 영역(30B)에서, 제3 방향으로 전파되는 광의 산란보다도 작아진다.
또한, 각도 θ1이 0°보다 크고 45°보다 작은 경우, 제1 방향에 있어서의, 고분자 영역(74A)과 액정 영역(74B)의 계면의 주기가, 제3 방향에 있어서의, 고분자 영역(74A)과 액정 영역(74B)의 계면의 주기보다도 짧아진다. 그 때문에, 이 경우에는, 근방 영역(30a)에 있어서, 산란 영역(30B)에서, 제1 방향으로 전파되는 광의 산란은, 근방 영역(30a)에 있어서, 산란 영역(30B)에서, 제3 방향으로 전파되는 광의 산란보다도 커진다.
즉, 광 변조층(74)은, 원방 영역(30b)에 있어서, 제1 방향으로 전파되는 광에 대한 산란쪽이, 제3 방향으로 전파되는 광에 대한 산란보다도 큰 이방성 산란을 나타내는 구성으로 되어 있다. 또한, 광 변조층(74)은, 근방 영역(30a)에 있어서, 각도 θ1이 45°보다 크고 90° 미만으로 되어 있는 경우, 제1 방향으로 전파되는 광에 대한 산란쪽이, 제3 방향으로 전파되는 광에 대한 산란보다도 작은 이방성 산란을 나타내는 구성으로 되어 있다. 또한, 광 변조층(74)은, 근방 영역(30a)에 있어서, 각도 θ1이 0°보다 크고 45°보다 작은 경우, 제1 방향으로 전파되는 광에 대한 산란쪽이, 제3 방향에 대한 산란보다도 큰 이방성 산란을 나타내는 구성으로 되어 있다.
여기서, 제1 산란의 크기를 A라 하고, 제2 산란의 크기를 B라 하고, 제3 산란의 크기를 C라 한다. 광 변조층(74) 중 근방 영역(30a)에 있어서의 제1 산란의 크기를 A1이라 하고, 광 변조층(74) 중 근방 영역(30a)에 있어서의 제3 산란의 크기를 C1이라 한다. 광 변조층(74) 중 원방 영역(30b)에 있어서의 제1 산란의 크기를 A2라 하고, 광 변조층(74) 중 원방 영역(30b)에 있어서의 제3 산란의 크기를 C2라 한다. 이때, 광 변조층(74)은, 당해 광 변조층(74)이 산란성을 나타낼 때, 이하의 식을 만족시키는 구성으로 되어 있다.
A>B>C
A1/C1<A2/C2
다음에, 근방 영역(30a) 및 원방 영역(30b)에 있어서의 이방성 산란의 크기에 대하여 설명한다.
산란의 이방성의 크기는, 제1 방향(X축 방향)으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기, 제3 방향(Y축 방향)으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기 및 제2 방향(Z축 방향)으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기의 3축간의 몫을 가리키고 있다. 3축간의 몫은, 구체적으로는, 이하의 3개((A) 내지 (C))의 총합을 지명하고 있다. 3축간의 몫이 큰 경우에는, 산란의 이방성이 크고, 3축간의 몫이 작은 경우에는, 산란의 이방성이 작다. 또한, 이하의 (A) 내지 (C)는, 분자의 값이 분모의 값보다도 크게 되어 있는 것을 전제로 하고 있다. 따라서, 분자의 값이 분모의 값보다도 작게 되어 있는 사례에서는, 이하의 (A) 내지 (C)에 있어서 분자와 분모를 서로 교체하는 것이 바람직하다.
(A) (제1 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)/(제3 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)
(B) (제2 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)/(제3 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)
(C) (제1 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)/(제2 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)
산란의 이방성의 크기는, (a) 산란 영역(30B)에 있어서의, 고분자 영역(74A)과 액정 영역(74B)의 계면(산란 계면)의 존재 확률의 불균일성과, (b) 산란 영역(30B)에 있어서의 복굴절성에 의해 정해진다. 산란의 이방성의 크기에서는, 상기의 (a)의 요소가 지배적이다. 그것은, 산란 계면의 존재 확률을 생각하였을 때, 이상적으로는 제3 방향으로는 동일한 매체가 계속되고 있으므로 제3 방향으로는 산란하지 않고, 제1 방향 및 제2 방향에서만 산란하기 때문이다. 이때, 이론적으로는, 제3 방향의 산란은 제로로 되므로, 제3 방향과, 제1 방향 및 제2 방향의 산란비는 무한대로 된다. 한편, 복굴절성을 생각하였을 때, 제1 방향에서는 2개의 편광 성분이 산란하지만, 제2 방향 및 제3 방향에서는 1개의 편광 성분밖에 산란하지 않는다. 이때, 제1 방향과, 제2 방향 및 제3 방향의 산란비는, 기껏해야 2배밖에 되지 않는다. 따라서, 산란의 이방성의 크기에서는, 상기의 (a)의 요소가 지배적으로 된다. 따라서, 이하에서는, 산란 계면의 존재 확률과, 산란의 이방성의 크기의 관계에 대하여 설명하고, 복굴절성과, 산란의 이방성의 크기의 관계에 관한 설명은 생략한다.
산란의 이방성의 크기는, 광 변조층(74)에 있어서의 제1 방향의 주기, 광 변조층(74)에 있어서의 제3 방향의 주기 및 광 변조층(74)에 있어서의 제2 방향의 주기의 3축간의 몫에 대응하고 있다. 3축간의 몫은, 구체적으로는, 이하의 3개((D) 내지 (F))의 총합을 가리키고 있다. 또한, 이하의 (D) 내지 (F)는, 분자의 값이 분모의 값보다도 크게 되어 있는 것을 전제로 하고 있다. 따라서, 분자의 값이 분모의 값보다도 작게 되어 있는 사례에서는, 이하의 (D) 내지 (F)에 있어서 분자와 분모를 서로 교체하는 것이 바람직하다.
(D) (광 변조층(74)에 있어서의 제3 방향의 주기)/(광 변조층(74)에 있어서의 제1 방향의 주기)
(E) (광 변조층(74)에 있어서의 제3 방향의 주기)/(광 변조층(74)에 있어서의 제2 방향의 주기)
(F) (광 변조층(74)에 있어서의 제2 방향의 주기)/(광 변조층(74)에 있어서의 제1 방향의 주기)
근방 영역(30a)에 있어서의 산란의 이방성의 크기(A1/C1)는, Ph9/Ph10+Ph9/Pv5+Pv5/Ph10에 대응한 값으로 되어 있다. 또한, 원방 영역(30b)에 있어서의 산란의 이방성의 크기(A2/C2)는, Ph11/Ph12+Ph11/Pv6+Pv6/Ph12에 대응한 값으로 되어 있다. 여기서, 각 주기는, 예를 들면 이하의 관계로 되어 있다.
Ph9/Ph10<Ph11/Ph12
Ph9/Pv5<Ph11/Pv6
Pv5/Ph10<Pv6/Ph12
따라서, 광 변조층(74)은, 당해 광 변조층(74)이 산란성을 나타낼 때, A>B>C 및 A1/C1<A2/C2를 만족시키는 구성으로 되어 있다고 할 수 있다.
그런데, 근방 영역(30a) 및 원방 영역(30b)에 있어서 산란의 이방성이 서로 상이한 것은, 근방 영역(30a)과 원방 영역(30b)에서, 배향 방향이 서로 다르기 때문이다. 본 실시 형태에서는, 근방 영역(30a)과 원방 영역(30b)에서, 배향 방향을 서로 다르게 하는 방법으로서, 근방 영역(30a)과 원방 영역(30b)에서 배향 방향이 서로 다른 1조의 배향막(73, 75)이 사용되고 있다. 구체적으로는, 투명 기판(31)측의 배향막(73)으로서, 원방 영역(30b)의 배향 방향이 0°으로 되어 있고, 또한 근방 영역(30a)에 배향 방향이 θ1(0°<θ1≤90°)로 되어 있는 수평 배향막이 사용되고 있다. 투명 기판(37)측의 배향막(75)으로서, 원방 영역(30b)의 배향 방향이 0°로 되어 있고, 또한 근방 영역(30a)에 배향 방향이 θ1로 되어 있는 수평 배향막이 사용되고 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 광 변조층(74) 중 광원(20) 근처의 근방 영역(30a)에 있어서의 산란의 이방성의 크기(A1/C1)가, 광 변조층(74) 중 광원(20)으로부터 이격된 원방 영역(30b)에 있어서의 산란의 이방성의 크기(A2/C2)보다도 작게 되어 있다. 이에 의해, 광 변조층(74) 내에서 전파되는 광에 대한 이방성 산란을, 광원(20) 근방에 있어서 완화할 수 있다. 여기서, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프는, 제1 산란과 제3 산란의 차가 큰 것에 기인하여 일어난다. 따라서, 상기의 이방성 산란이, 광원(20) 근방에 있어서 완화됨으로써, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트를 저감할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 광 변조층(74) 중 광원(20) 근방에서만, 상기의 이방성 산란이 완화되어 있으므로, 광 변조층(74) 전체에 있어서, 상기의 이방성 산란이 완화되어 있는 경우보다도, 고휘도를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제2 산란이 제3 산란보다도 강하게 되어 있기 때문에, 광원(20)으로부터의 광은 도광 조건을 파괴하는 방향으로 우선적으로 산란하여, 광 취출 효율이 높아진다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 고휘도를 유지하면서, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트를 저감할 수 있다.
<4. 제4 실시 형태>
다음에, 본 기술의 제4 실시 형태에 관한 조명 장치(4)에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 조명 장치(4)는, 도 44에 도시한 바와 같이, 광 변조 소자(30) 대신에 광 변조 소자(80)를 설치한 점에서, 상기 실시 형태의 조명 장치(1)의 구성과 상이하다. 따라서, 이하에서는, 상기 각 실시 형태의 구성과의 공통점에 대한 설명을 적절히 생략하고, 상기 각 실시 형태의 구성과의 상위점에 대하여 주로 설명한다.
도 45는 광 변조 소자(80)의 단면 구성의 일례를 도시한 것이다. 광 변조 소자(80)는, 예를 들면 투명 기판(31), 하측 전극(32), 배향막(33), 광 변조층(84), 배향막(75), 상측 전극(36) 및 투명 기판(37)을 반사판(40)측으로부터 순서대로 배치한 것이다.
배향막(33, 75)은, 광 변조층(84)을 사이에 두도록 배치되어 있다. 배향막(33, 75)은, 예를 들면 광 변조층(84)에 사용되는 액정이나 단량체를 배향시키는 것이다. 배향막(33, 75)은, 광 변조층(84)이 산란성을 나타낼 때, 후술하는 2개의 식(A>B>C 및 A1/C1<A2/C2)을 만족시키도록 형성된 것이다. 배향막(33)은, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 도 46에 도시한 바와 같이, 광 입사면(10A)과 평행한 방향으로 배향 방향을 갖는 수평 배향막이다. 한편, 배향막(75)은, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 도 46에 도시한 바와 같이, 배향 방향이 서로 다른 2종류의 수평 배향막의 복합막이다. 구체적으로는, 배향막(75)의 배향 방향은, 근방 영역(30a)에 있어서, 광 입사면(10A)에 대하여 각도 θ1로 교차하는 방향을 향하고 있고, 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행한 방향을 향하고 있다. 또한, 배향막(75)은, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 예를 들면 도 47에 도시한 바와 같이, 근방 영역(30a)과 원방 영역(30b)의 경계 부근에 있어서, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라서 배향 방향이 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행한 방향으로 서서히 변화하는 이행 영역(30D)을 갖고 있어도 된다.
광 변조층(84)은, 전계의 크기에 따라서, 광원(20)으로부터의 광에 대하여 전체적 혹은 부분적으로 산란성 혹은 투명성을 나타내는 것이다. 광 변조층(84)은, 예를 들면 전압 무인가 시에, 광원(20)으로부터의 광에 대하여 투명성을 나타내도록 되어 있다. 광 변조층(84)은, 또한, 예를 들면 전압 인가 시에, 광원(20)으로부터의 광에 대하여 산란성을 나타내도록 되어 있다. 광 변조층(84)은, 예를 들면, 도 45에 도시한 바와 같이, 고분자 영역(84A)과, 고분자 영역(84A) 내에 분산된 복수의 액정 영역(84B)을 포함한 복합층으로 되어 있다. 고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B)은, 형상 이방성을 갖고 있고, 또한, 광학 이방성도 갖고 있다. 또한, 액정 영역(84B)은 본 기술의 제1 영역의 일 구체예에 상당하고, 고분자 영역(84A)은 본 기술의 제2 영역의 일 구체예에 상당한다.
(형상 이방성)
도 48은 광 변조층(84) 중 배향막(75)측의 부분의 XY 평면에서의 단면 구성의 일례를 도시한 것이다. 도 49는 광 변조층(84) 중 배향막(33)측의 부분의 XY 평면에서의 단면 구성의 일례를 도시한 것이다. 고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B)은 모두, 근방 영역(30a) 중 배향막(75)측에 있어서, 광 입사면(10A)에 대하여 각도 θ1로 교차하는 방향이며, 또한 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행한 방향으로 연장되어 있다. 즉, 고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B)은 모두, 근방 영역(30a) 중 배향막(75)측에 있어서, 선상 광원과 각도 θ1로 교차하는 방향으로 연장되어 있다. 또한, 고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B)은 모두, 근방 영역(30a) 중 배향막(33)측의 부분과, 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행한 방향이며, 또한 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행한 방향으로 연장되어 있다. 즉, 고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B)은 모두, 근방 영역(30a) 중 배향막(33)측의 부분과, 원방 영역(30b)에 있어서, 선상 광원과 평행 또는 대략 평행한 방향으로 연장되어 있다.
고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B)은 모두, 예를 들면 근방 영역(30a) 및 원방 영역(30b)에 있어서, 광 변조층(80)의 일단부로부터 타단부에 걸쳐 연속하여 연장되어 있거나, 단속하여 연장되어 있거나 한다. 또한, 고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B)은, 예를 들면 근방 영역(30a)에 있어서, 광 입사면(10A)과 각도 θ1로 교차하는 방향과 직교하는 방향으로, 교대로 나란히 배치되어 있다. 또한, 고분자 영역(34A) 및 액정 영역(34B)은, 예를 들면 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 직교하는 방향으로, 교대로 나란히 배치되어 있다.
도 50a, 도 50b는, 광 변조층(84) 중 근방 영역(30a)에 있어서의 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향의 구조상의 주기를 도시한 것이다. 도 51a, 도 51b는, 광 변조층(84) 중 원방 영역(30b)에 있어서의 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향의 구조상의 주기를 나타낸 것이다. 광 변조층(84)은, 예를 들면 도 50a, 도 50b에 도시한 바와 같이, 근방 영역(30a) 중 배향막(75)측에 있어서, X축 방향으로 주기 Ph10, Y축 방향으로 주기 Ph9, Z축 방향으로 주기 Pv5의 규칙적인 구조를 갖고 있다. 광 변조층(84)은, 예를 들면 도 50a, 도 50b에 도시한 바와 같이, 근방 영역(30a) 중 배향막(33)측에 있어서, X축 방향으로 주기 Ph12, Y축 방향으로 주기 Ph11, Z축 방향으로 주기 Pv6의 규칙적인 구조를 갖고 있다. 광 변조층(84)은, 또한, 예를 들면 도 51a, 도 51b에 도시한 바와 같이, 원방 영역(30b)에 있어서, X축 방향으로 주기 Ph12, Y축 방향으로 주기 Ph11, Z축 방향으로 주기 Pv6의 규칙적인 구조를 갖고 있다.
근방 영역(30a)에 있어서의 고분자 영역(84A)은, 상술한 저분자 단량체를 배향막(33, 75) 중 근방 영역(30a)의 작용에 의해 배향시킨 상태에서 중합화함으로써 얻어진 고분자 재료에 의해 구성되어 있다. 그 때문에, 근방 영역(30a) 중 배향막(75)측에 있어서, 고분자 영역(84A)과 액정 영역(84B)의 계면은, 배향막(75)의 배향 방향과 직교하는 방향에 있어서 밀하게 형성되고, 배향막(75)의 배향 방향에 있어서 소하게 형성되어 있다. 따라서, 주기 Pv5, Ph10은 짧고, 주기 Ph9가 길게 되어 있다. 또한, 근방 영역(30a) 중 배향막(33)측에 있어서, 고분자 영역(84A)과 액정 영역(84B)의 계면은, 배향막(33)의 배향 방향과 직교하는 방향에 있어서 밀하게 형성되고, 배향막(33)의 배향 방향에 있어서 소하게 형성되어 있다.
원방 영역(30b)에 있어서의 고분자 영역(84A)은, 상술한 저분자 단량체를 배향막(33, 75) 중 원방 영역(30b)의 작용에 의해 배향시킨 상태에서 중합화함으로써 얻어진 고분자 재료에 의해 구성되어 있다. 그 때문에, 원방 영역(30b)에 있어서, 고분자 영역(84A)과 액정 영역(84B)의 계면은, 배향막(33, 75)의 배향 방향과 직교하는 방향에 있어서 밀하게 형성되고, 배향막(33, 75)의 배향 방향에 있어서 소하게 형성되어 있다.
고분자 영역(84A)의, 광 변조층(84)에 차지하는 비율 α4는, 도 52에 도시한 바와 같이, 광원(20)으로부터의 거리에 상관없이, 일정(균일) 또는 대략 일정(대략 균일)하게 되어 있다. 비율 α3은, 예를 들면 50 내지 98중량％이며, 바람직하게는 75 내지 95중량％이고, 보다 바람직하게는 85 내지 92중량％이다. 비율 α3은, 예를 들면 광 변조층(84)의 원료의 하나로서 사용되는 저분자 단량체의 중량비나, 저분자 단량체에 조사하는 자외선의 강도 혹은 적산량 등에 의해 조정 가능한 것이다.
고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B)은, 전계에 대한 응답 속도가 서로 다르다. 고분자 영역(84A)은, 전계에 대한 응답성이 상대적으로 낮고, 액정 영역(84B)은, 전계에 대한 응답성이 상대적으로 높다. 고분자 영역(84A)은, 고분자 재료를 포함하여 구성되어 있다. 고분자 영역(84A)은, 예를 들면 전계에 대하여 응답하지 않는 줄무늬 형상 구조 혹은 다공질 구조로 되어 있거나 또는 액정 영역(84B)의 응답 속도보다도 느린 응답 속도를 갖는 막대 형상 구조로 되어 있다. 고분자 영역(84A)은, 저분자 단량체를 중합화함으로써 얻어진 고분자 재료에 의해 형성되어 있다. 고분자 영역(84A)은, 액정 영역(84B)의 배향 방향 또는 배향막(33, 75)의 배향 방향을 따라서 배향한, 배향성 및 중합성을 갖는 단량체를 열 및 광 중 적어도 한쪽에 의해 중합시킴으로써 형성되어 있다.
액정 영역(84B)은, 액정 재료를 포함하여 구성되어 있고, 고분자 영역(84A)의 응답 속도보다도 충분히 빠른 응답 속도를 갖고 있다. 액정 영역(84B) 내에 포함되는 액정 재료(액정 분자)는, 예를 들면 막대 형상 분자이다. 액정 영역(84B) 내에 포함되는 액정 분자로서, 정의 유전율 이방성을 갖는 것(소위 포지티브형 액정)을 사용하는 것이 바람직하다.
(광학 이방성)
도 53은, 전압 무인가 시의, 원방 영역(30b)에 있어서의 고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 도시한 것이다. 도 53 중의 타원체(184A)는, 전압 무인가 시의, 원방 영역(30b)에 있어서의 고분자 영역(84A)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 53 중의 타원체(184B)는, 전압 무인가 시의, 원방 영역(30b)에 있어서의 액정 영역(84B)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다.
도 54는, 전압 인가 시의, 원방 영역(30b)에 있어서의 고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 도시한 것이다. 도 54 중의 타원체(184A)는, 전압 인가 시의, 원방 영역(30b)에 있어서의 고분자 영역(84A)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 54 중의 타원체(184B)는, 전압 인가 시의, 원방 영역(30b)에 있어서의 액정 영역(84B)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다.
도 55는, 전압 무인가 시의, 근방 영역(30a)에 있어서의 고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 도시한 것이다. 도 55 중의 타원체(184A)는, 전압 무인가 시의, 근방 영역(30a)에 있어서의 고분자 영역(84A)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 55 중의 타원체(184B)는, 전압 무인가 시의, 근방 영역(30a)에 있어서의 액정 영역(84B)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다.
도 56은, 전압 인가 시의, 근방 영역(30a)에 있어서의 고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 도시한 것이다. 도 56 중의 타원체(184A)는, 전압 인가 시의, 근방 영역(30a)에 있어서의 고분자 영역(84A)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 56 중의 타원체(184B)는, 전압 인가 시의, 근방 영역(30a)에 있어서의 액정 영역(84B)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다.
고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B)은, 예를 들면 도 53에 도시한 바와 같이, 전압 무인가 시에, 원방 영역(30b)에 있어서의 고분자 영역(84A)의 광축 AX7(구체적으로는 타원체(184A)의 장축) 및 액정 영역(84B)의 광축 AX8(구체적으로는 타원체(184B)의 장축)의 방향이 서로 일치하는(평행하게 되는) 구성으로 되어 있다. 또한, 광축 AX7, AX8은, 편광 방향에 의하지 않고 굴절률이 하나의 값으로 되는 광선의 진행 방향과 평행한 선을 가리키고 있다. 또한, 전압 무인가 시에, 광축 AX7 및 광축 AX8의 방향은 항상 서로 일치하고 있을 필요는 없고, 광축 AX7의 방향과 광축 AX8의 방향이, 예를 들면 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 된다.
액정 영역(84B)에서는, 광축 AX8은, 전압 무인가 시에, 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 배향막(33, 75)이 프리틸트 기능을 갖고 있는 경우에는, 광축 AX8은, 전압 무인가 시에, 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 소정의 프리틸트각으로 교차하고 있다.
한편, 고분자 영역(84A)에서는, 광축 AX7은, 전압 인가의 유무에 상관없이, 일정하게 되어 있다. 구체적으로는, 광축 AX7은, 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 즉, 전압 무인가 시에, 광축 AX7은, 원방 영역(30b)에 있어서, 광축 AX8과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 배향막(33, 75)이 프리틸트 기능을 갖고 있는 경우에는, 광축 AX7은, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 소정의 프리틸트각으로 교차하고 있다. 즉, 이 경우에도, 전압 무인가 시에는, 광축 AX7은, 광축 AX8과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다.
고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B)의 정상광 굴절률이 서로 동등하고, 또한 고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B)의 이상광 굴절률이 서로 동등한 것이 바람직하다. 이 경우에, 예를 들면 전압 무인가 시에는, 모든 방향에 있어서 굴절률차가 거의 없어, 높은 투명성이 얻어진다. 이에 의해, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광은, 광 변조층(84) 내에서 산란되지 않고, 광 변조층(84)을 투과한다. 그 결과, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광(경사 방향으로부터의 광)은, 광 변조 소자(80) 내에서 투명하게 된 영역(투명 영역(30A))의 계면(투명 기판(31) 또는 도광판(10)과 공기의 계면)에 있어서 전반사되어, 투명 영역(30A)의 휘도(흑색 표시의 휘도)가, 휘도를 균일하게 한 경우와 비교하여 저하된다.
또한, 고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B)에서는, 전압 인가 시에는, 예를 들면 도 54에 도시한 바와 같이, 원방 영역(30b)에 있어서, 광축 AX7 및 광축 AX8의 방향이 서로 다른(교차 혹은 직교하는) 구성으로 되어 있다. 액정 영역(84B)에서는, 광축 AX8은, 전압 인가 시에, 원방 영역(30b)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께 투명 기판(31)의 법선과 평행 또는 대략 평행하게 되는 구성으로 되어 있다.
따라서, 전압 인가 시에는, 광 변조층(84)에 있어서, 모든 방향에 있어서 굴절률차가 커져, 높은 산란성이 얻어진다. 이에 의해, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광은, 광 변조층(84) 내에서 산란된다. 그 결과, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광(경사 방향으로부터의 광)은, 광 변조 소자(80) 내에서 산란 상태로 된 영역(산란 영역(30B))의 계면을 투과함과 함께, 반사판(40)측으로 투과한 광은 반사판(40)에서 반사되어, 광 변조 소자(80)를 투과한다. 따라서, 산란 영역(30B)의 휘도는, 휘도를 균일하게 한 경우와 비교하여 매우 높아지고, 게다가, 투명 영역(30A)의 휘도가 저하된 만큼, 부분적인 백색 표시의 휘도(휘도 급상승)가 커진다.
또한, 고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B)의 정상광 굴절률은, 예를 들면 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 되고, 예를 들면 0.1 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B)의 이상광 굴절률에 대해서도, 예를 들면 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 되고, 예를 들면 0.1 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 고분자 영역(84A)의 굴절률차(=이상광 굴절률-정상광 굴절률)나, 액정 영역(84B)의 굴절률차(=이상광 굴절률-정상광 굴절률)는, 가능한 한 큰 것이 바람직하고, 0.05 이상인 것이 바람직하고, 0.1 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.15 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이것은, 고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B)의 굴절률차가 큰 경우에는, 광 변조층(84)의 산란능이 높아져, 도광 조건을 용이하게 파괴할 수 있어, 도광판(10)으로부터의 광을 취출하기 쉽기 때문이다.
고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B)은, 예를 들면 도 55에 도시한 바와 같이, 전압 무인가 시에, 근방 영역(30a)에 있어서의 고분자 영역(84A)의 광축 AX7 및 액정 영역(84B)의 광축 AX8의 방향이 서로 일치하는(평행하게 되는) 구성으로 되어 있다. 또한, 전압 무인가 시에, 광축 AX7 및 광축 AX8의 방향은 항상 서로 일치하고 있을 필요는 없고, 광축 AX7의 방향과 광축 AX8의 방향이, 예를 들면 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 된다.
근방 영역(30a)의 액정 영역(84B)에서는, 광축 AX8의 방향은, 전압 무인가 시에, 배향막(33)측으로부터 배향막(75)측을 향함에 따라서, 비틀림의 방향으로 변화하고 있다. 구체적으로는, 광축 AX8은, 근방 영역(30a)의 배향막(33)측에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 배향막(33, 75)이 프리틸트 기능을 갖고 있는 경우에는, 광축 AX8은, 전압 무인가 시에, 근방 영역(30a)의 배향막(33)측에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 소정의 프리틸트각으로 교차하고 있다. 또한, 광축 AX8은, 전압 무인가 시에, 근방 영역(30a)의 배향막(75)측에 있어서, 각도 θ1의 방향(배향 방향)과 평행 또는 대략 평행한 방향을 향하고 있다. 또한, 배향막(33, 75)이 프리틸트 기능을 갖고 있는 경우에는, 광축 AX8은, 전압 무인가 시에, 근방 영역(30a)의 배향막(33)측에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행한 방향을 향함과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 소정의 프리틸트각으로 교차하는 방향을 향하고 있다.
고분자 영역(84A)에서는, 광축 AX7의 방향은, 전압 인가의 유무에 상관없이, 배향막(33)측으로부터 배향막(75)측을 향함에 따라서, 비틀림의 방향으로 변화하고 있다. 구체적으로는, 광축 AX7은, 근방 영역(30a)의 배향막(33)측에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 즉, 광축 AX7은, 전압 무인가 시에, 근방 영역(30a)의 배향막(33)측에 있어서, 광축 AX8과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 또한, 배향막(33, 75)이 프리틸트 기능을 갖고 있는 경우에는, 광축 AX7은, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 소정의 프리틸트각으로 교차하고 있다. 즉, 이 경우에도, 광축 AX7은, 전압 무인가 시에는, 광축 AX8과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다. 또한, 광축 AX7은, 근방 영역(30a)의 배향막(75)측에 있어서, 각도 θ1의 방향(배향 방향)과 평행 또는 대략 평행한 방향을 향하고 있다. 즉, 광축 AX7은, 전압 무인가 시에, 근방 영역(30a)의 배향막(75)측에 있어서, 광축 AX8과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다.
고분자 영역(84A) 및 액정 영역(84B)은, 예를 들면 전압 인가 시에는, 도 56에 도시한 바와 같이, 근방 영역(30a)에 있어서, 광축 AX7 및 광축 AX8의 방향이 서로 다른(교차 혹은 직교하는) 구성으로 되어 있다. 액정 영역(84B)에서는, 광축 AX8이, 전압 인가 시에, 근방 영역(30a)에 있어서, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행하게 됨과 함께 투명 기판(31)의 법선과 평행 또는 대략 평행하게 되어 있다.
따라서, 전압 인가 시에는, 광 변조층(84)에 있어서, 모든 방향에 있어서 굴절률차가 커져, 높은 산란성이 얻어진다. 이에 의해, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광은, 광 변조층(84)에서 산란된다. 그 결과, 예를 들면 광원(20)으로부터의 광(경사 방향으로부터의 광)은, 광 변조 소자(80) 내에서 산란 상태로 된 영역(산란 영역(30B))의 계면을 투과함과 함께, 반사판(40)측으로 투과한 광은 반사판(40)에서 반사되어, 광 변조 소자(80)를 투과한다. 따라서, 산란 영역(30B)의 휘도는, 휘도를 균일하게 한 경우와 비교하여 매우 높아지고, 게다가, 투명 영역(30A)의 휘도가 저하된 만큼, 부분적인 백색 표시의 휘도(휘도 급상승)가 커진다.
각도 θ1(예를 들면 러빙각)이, 60° 이상 90° 미만으로 되어 있는 경우에는, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트가 대폭 저감되어, 광원(20) 근방에 있어서의 휘도 불균일을 거의 없앨 수 있다. 또한, 광 변조층(84)의 원료에 단관능의 단량체(중합성 및 액정성을 겸비하는 저분자 단량체)를 첨가하거나 또는 광 변조층(84)의 원료에 대하여 조사하는 자외선의 강도나 적산량을 내려, 광 변조층(84)이 A>B>C 및 A1/C1<A2/C2를 만족시키기 쉽게 한 경우에는, 각도 θ1(예를 들면 러빙각)의 적합한 범위가, 30° 이상 90° 미만으로 될 수 있다. 또한, 광 변조층(84)의 원료에 단관능의 단량체(중합성 및 액정성을 겸비하는 저분자 단량체)를 첨가함과 함께, 광 변조층(84)의 원료에 대하여 조사하는 자외선의 강도나 적산량을 내려, 보다 한층 더, 광 변조층(84)이 A>B>C 및 A1/C1<A2/C2를 만족시키기 쉽게 한 경우에는, 각도 θ1(예를 들면 러빙각)의 적합한 범위가, 10° 이상 90° 미만으로 될 수 있다.
(이방성 산란)
다음에, 본 실시 형태에 있어서의 이방성 산란에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서, 이방성 산란은, (a) 산란 영역(30B)에 있어서의, 고분자 영역(84A)과 액정 영역(84B)의 계면(산란 계면)의 존재 확률의 불균일성과, (b) 산란 영역(30B)에 있어서의 복굴절성에 기인하여 발생하고 있다. 따라서, 이하에서는, 산란 영역(30B)에 있어서의 산란 계면의 존재 확률의 불균일성과, 산란 영역(30B)에 있어서의 복굴절성에 대하여 상세하게 설명한다.
---산란 계면의 존재 확률의 불균일성---
원방 영역(30b)에 있어서의 산란 영역(30B)에서는, 고분자 영역(84A)과 액정 영역(84B)의 계면은, 배향막(33)의 배향 방향과 직교하는 방향에 있어서 밀하게 배치되고, 배향막(33)의 배향 방향과 평행한 방향에 있어서 소하게 배치되어 있다. 근방 영역(30a)에 있어서의 산란 영역(30B)에서는, 고분자 영역(84A)과 액정 영역(84B)의 계면은, 배향막(33)측에 있어서, 배향막(33)의 배향 방향과 직교하는 방향에 있어서 밀하게 배치되고, 배향막(33)의 배향 방향과 평행한 방향에 있어서 소하게 배치되어 있다. 근방 영역(30a)에 있어서의 산란 영역(30B)에서는, 고분자 영역(84A)과 액정 영역(84B)의 계면은, 배향막(75)측에 있어서, 배향막(75) 중 근방 영역(30a)의 배향 방향과 직교하는 방향에 있어서 밀하게 배치되고, 배향막(75) 중 근방 영역(30a)의 배향 방향과 평행한 방향에 있어서 소하게 배치되어 있다.
배향막(33)의 배향 방향과 직교하는 방향이란, 제1 방향 또는 제2 방향을 가리키고 있다. 배향막(33)의 배향 방향과 평행한 방향이란, 제3 방향을 가리키고 있다. 배향막(75) 중 근방 영역(30a)의 배향 방향과 직교하는 방향이란, 광 입사면(10A)에 대하여 각도 θ1로 교차하는 방향과 직교하는 방향이며, 또한 투명 기판(31)의 표면과 평행한 방향을 가리키고 있다. 배향막(75) 중 근방 영역(30a)의 배향 방향과 평행한 방향이란, 광 입사면(10A)에 대하여 각도 θ1로 교차하는 방향이며, 또한 투명 기판(31)의 표면과 평행한 방향을 가리키고 있다.
원방 영역(30b)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(84A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로 계면에 입사한다. 마찬가지로, 원방 영역(30b)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제2 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(84A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로 계면에 입사한다. 그 때문에, 이들 광은 크게 산란된다.
원방 영역(30b)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제3 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(84A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 장축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로 계면에 입사한다. 그 때문에, 이 광의 산란은, 원방 영역(30b)에 있어서 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광의 산란보다도 작다.
근방 영역(30a) 중 배향막(33)측에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(84A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로 계면에 입사한다. 마찬가지로, 근방 영역(30a) 중 배향막(33)측에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제2 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(84A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로 계면에 입사한다. 그 때문에, 이들 광은 크게 산란된다.
근방 영역(30a) 중 배향막(75)측에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(84A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기와, 고분자 영역(84A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 장축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기 사이의 주기로 계면에 입사한다. 그 때문에, 이 광의 산란은, 원방 영역(30b)에 있어서 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광의 산란보다도 작다.
근방 영역(30a) 중 배향막(75)측에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제3 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(84A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기와, 고분자 영역(84A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 장축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기 사이의 주기로 계면에 입사한다. 그 때문에, 이 광의 산란은, 원방 영역(30b)에 있어서 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광의 산란보다도 작다.
또한, 근방 영역(30a) 중 배향막(75)측에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광의 산란과, 근방 영역(30a) 중 배향막(75)측에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제3 방향으로 전파되는 광의 산란의 대소 관계는, 그들 광의 진행 방향에 있어서의, 고분자 영역(84A)과 액정 영역(84B)의 계면의 주기의 대소 관계에 의한다.
---복굴절성---
원방 영역(30b)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(84A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로, 액정 영역(84B)의 이상광 굴절률과 고분자 영역(84A)의 정상광 굴절률의 차 및 액정 영역(84B)의 정상광 굴절률과 고분자 영역(84A)의 이상광 굴절률의 차를 느끼면서 전파된다. 그 때문에, 원방 영역(30b)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광은 크게 산란된다.
원방 영역(30b)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제3 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(84A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 장축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로, 액정 영역(84B)의 이상광 굴절률과 고분자 영역(84A)의 정상광 굴절률의 차만을 느끼면서 전파된다. 그 때문에, 원방 영역(30b)에 있어서 산란 영역(30B)에서 제3 방향으로 전파되는 광의 산란은, 원방 영역(30b)에 있어서 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광의 산란보다도 작다.
근방 영역(30a) 중 배향막(33)측에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(84A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로, 액정 영역(84B)의 이상광 굴절률과 고분자 영역(84A)의 정상광 굴절률의 차 및 액정 영역(84B)의 정상광 굴절률과 고분자 영역(84A)의 이상광 굴절률의 차를 느끼면서 전파된다. 그 때문에, 원방 영역(30b) 중 배향막(33)측에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광은 크게 산란된다.
근방 영역(30a) 중 배향막(33)측에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제3 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(84A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 장축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기로, 액정 영역(84B)의 이상광 굴절률과 고분자 영역(84A)의 정상광 굴절률의 차만을 느끼면서 전파된다. 그 때문에, 근방 영역(30a) 중 배향막(33)측에 있어서 산란 영역(30B)에서 제3 방향으로 전파되는 광의 산란은, 원방 영역(30b)에 있어서 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광의 산란보다도 작다.
근방 영역(30a) 중 배향막(75)측에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(84A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기와, 고분자 영역(84A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 장축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기 사이의 주기로, 액정 영역(84B)의 이상광 굴절률과 고분자 영역(84A)의 정상광 굴절률의 차 및 액정 영역(84B)의 정상광 굴절률과 고분자 영역(84A)의 이상광 굴절률의 차를 느끼면서 전파된다. 그 때문에, 근방 영역(30a)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광의 산란은, 원방 영역(30b)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광의 산란보다도 작다. 단, 여기서 말하는 이상광 굴절률의 값은 각도 θ1로 교차하는 만큼, 정상광 굴절률에 가까워지므로, 편광에 의한 산란성이 약해진다.
근방 영역(30a) 중 배향막(75)측에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제3 방향으로 전파되는 광은, 고분자 영역(84A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기와, 고분자 영역(84A)에 있어서의 줄무늬 형상 구조의 장축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기의 주기 사이의 주기로, 액정 영역(84B)의 이상광 굴절률과 고분자 영역(84A)의 정상광 굴절률의 차 및 액정 영역(84B)의 정상광 굴절률과 고분자 영역(84A)의 이상광 굴절률의 차를 느끼면서 전파된다. 단, 여기서 말하는 이상광 굴절률의 값은 각도 θ1로 교차하는 만큼, 정상광 굴절률에 가까워지므로, 편광에 의한 산란성이 약해진다.
각도 θ1이 45°보다 크고 90° 미만으로 되어 있는 경우, 제1 방향에 있어서의, 고분자 영역(84A)과 액정 영역(84B)의 계면의 주기가, 제3 방향에 있어서의, 고분자 영역(84A)과 액정 영역(84B)의 계면의 주기보다도 길어진다. 그 때문에, 이 경우에는, 근방 영역(30a)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광의 산란은, 근방 영역(30a)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제3 방향으로 전파되는 광의 산란보다도 작아진다.
또한, 각도 θ1이 0°보다 크고 45°보다 작은 경우, 제1 방향에 있어서의, 고분자 영역(84A)과 액정 영역(84B)의 계면의 주기가, 제3 방향에 있어서의, 고분자 영역(84A)과 액정 영역(84B)의 계면의 주기보다도 짧아진다. 그 때문에, 이 경우에는, 근방 영역(30a)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제1 방향으로 전파되는 광의 산란은, 근방 영역(30a)에 있어서, 산란 영역(30B)에서 제3 방향으로 전파되는 광의 산란보다도 커진다.
즉, 광 변조층(84)은, 원방 영역(30b)에 있어서, 제1 방향으로 전파되는 광에 대한 산란쪽이, 제3 방향으로 전파되는 광에 대한 산란보다도 큰 이방성 산란을 나타내는 구성으로 되어 있다. 또한, 광 변조층(84)은, 근방 영역(30a)에 있어서, 각도 θ1이 45°보다 크고 90° 미만으로 되어 있는 경우, 제1 방향으로 전파되는 광에 대한 산란쪽이, 제3 방향으로 전파되는 광에 대한 산란보다도 작은 이방성 산란을 나타내는 구성으로 되어 있다. 또한, 광 변조층(84)은, 근방 영역(30a)에 있어서, 각도 θ1이 0°보다 크고 45°보다 작은 경우, 제1 방향으로 전파되는 광에 대한 산란쪽이, 제3 방향으로 전파되는 광에 대한 산란보다도 큰 이방성 산란을 나타내는 구성으로 되어 있다.
다음에, 근방 영역(30a) 및 원방 영역(30b)에 있어서의 이방성 산란의 크기에 대하여 설명한다.
산란의 이방성의 크기는, 제1 방향(X축 방향)으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기, 제3 방향(Y축 방향)으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기 및 제2 방향(Z축 방향)으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기의 3축간의 몫을 가리키고 있다. 3축간의 몫은, 구체적으로는, 이하의 3개((A) 내지 (C))의 총합을 가리키고 있다. 3축간의 차가 큰 경우에는, 산란의 이방성이 크고, 3축간의 몫이 작은 경우에는, 산란의 이방성이 작다. 또한, 이하의 (A) 내지 (C)는, 분자의 값이 분모의 값보다도 크게 되어 있는 것을 전제로 하고 있다. 따라서, 분자의 값이 분모의 값보다도 작게 되어 있는 사례에서는, 이하의 (A) 내지 (C)에 있어서 분자와 분모를 서로 교체하는 것이 바람직하다.
(A) (제1 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)/(제3 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)
(B) (제2 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)/(제3 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)
(C) (제1 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)/(제2 방향으로 전파되는 광에 대한 산란의 크기)
산란의 이방성의 크기는, (a) 산란 영역(30B)에 있어서의, 고분자 영역(84A)과 액정 영역(84B)의 계면(산란 계면)의 존재 확률의 불균일성과, (b) 산란 영역(30B)에 있어서의 복굴절성에 의해 정해진다. 산란의 이방성의 크기에서는, 상기의 (a)의 요소가 지배적이다. 그것은, 산란 계면의 존재 확률을 생각하였을 때, 이상적으로는 제3 방향으로는 동일한 매체가 계속되고 있으므로 제3 방향으로는 산란하지 않고, 제1 방향 및 제2 방향에서만 산란하기 때문이다. 이때, 이론적으로는, 제3 방향의 산란은 제로로 되므로, 제3 방향과, 제1 방향 및 제2 방향의 산란비는 무한대로 된다. 한편, 복굴절성을 생각하였을 때, 제1 방향에서는 2개의 편광 성분이 산란하지만, 제2 방향 및 제3 방향에서는 1개의 편광 성분밖에 산란하지 않는다. 이때, 제1 방향과, 제2 방향 및 제3 방향의 산란비는, 기껏해야 2배밖에 되지 않는다. 따라서, 산란의 이방성의 크기에서는, 상기의 (a)의 요소가 지배적으로 된다. 따라서, 이하에서는, 산란 계면의 존재 확률과, 산란의 이방성의 크기의 관계에 대하여 설명하고, 복굴절성과, 산란의 이방성의 크기의 관계에 대한 설명은 생략한다.
산란의 이방성의 크기는, 광 변조층(84)에 있어서의 제1 방향의 주기, 광 변조층(84)에 있어서의 제3 방향의 주기 및 광 변조층(84)에 있어서의 제2 방향의 주기의 3축간의 몫에 대응하고 있다. 3축간의 몫은, 구체적으로는, 이하의 3개((D) 내지 (F))의 총합을 가리키고 있다. 또한, 이하의 (D) 내지 (F)는, 분자의 값이 분모의 값보다도 크게 되어 있는 것을 전제로 하고 있다. 따라서, 분자의 값이 분모의 값보다도 작게 되어 있는 사례에서는, 이하의 (D) 내지 (F)에 있어서 분자와 분모를 서로 교체하는 것이 바람직하다.
(D) (광 변조층(84)에 있어서의 제3 방향의 주기)/(광 변조층(84)에 있어서의 제1 방향의 주기)
(E) (광 변조층(84)에 있어서의 제3 방향의 주기)/(광 변조층(84)에 있어서의 제2 방향의 주기)
(F) (광 변조층(84)에 있어서의 제2 방향의 주기)/(광 변조층(84)에 있어서의 제1 방향의 주기)
근방 영역(30a) 및 원방 영역(30b) 중 배향막(33)측에 있어서의 산란의 이방성의 크기는, Ph11/Ph12+Ph11/Pv6+Pv6/Ph12에 대응한 값으로 되어 있다. 근방 영역(30a) 중 배향막(75)측에 있어서의 산란의 이방성의 크기는, Ph9/Ph10+Ph9/Pv5+Pv5/Ph10에 대응한 값으로 되어 있다. 원방 영역(30b) 중 배향막(75)측에 있어서의 산란의 이방성의 크기는, Ph11/Ph12+Ph11/Pv6+Pv6/Ph12에 대응한 값으로 되어 있다. 여기서, 각 주기는, 예를 들면 이하의 관계로 되어 있다.
Ph9/Ph10<Ph11/Ph12
Ph9/Pv5<Ph11/Pv6
Pv5/Ph10≒Pv6/Ph12
따라서, 광 변조층(84)은, 당해 광 변조층(84)이 산란성을 나타낼 때, A>B>C 및 A1/C1<A2/C2를 만족시키는 구성으로 되어 있다고 할 수 있다.
그런데, 근방 영역(30a) 및 원방 영역(30b)에 있어서 산란의 이방성이 서로 상이한 것은, 근방 영역(30a)과 원방 영역(30b)에서, 배향 방향이 서로 다르기 때문이다. 본 실시 형태에서는, 근방 영역(30a)과 원방 영역(30b)에서, 배향 방향을 서로 다르게 하는 방법으로서, 근방 영역(30a)에 있어서 배향 방향이 서로 다른 1조의 배향막(33, 75)이 사용되고 있다. 구체적으로는, 투명 기판(31)측의 배향막(33)으로서 배향 방향이 0°인 수평 배향막이 사용되고, 투명 기판(37)측의 배향막(75)으로서, 원방 영역(30b)의 배향 방향이 0°로 되어 있고, 또한 근방 영역(30a)에 배향 방향이 θ1(0°<θ1≤90°)로 되어 있는 수평 배향막이 사용되고 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 광 변조층(84) 중 광원(20) 근처의 근방 영역(30a)에 있어서의 산란의 이방성의 크기(A1/C1)가, 광 변조층(84) 중 광원(20)으로부터 이격된 원방 영역(30b)에 있어서의 산란의 이방성의 크기(A2/C2)보다도 작게 되어 있다. 이에 의해, 광 변조층(84) 내에서 전파되는 광에 대한 이방성 산란을, 광원(20) 근방에 있어서 완화할 수 있다. 여기서, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프는, 제1 산란과 제3 산란의 차가 큰 것에 기인하여 일어난다. 따라서, 상기의 이방성 산란이, 광원(20) 근방에 있어서 완화됨으로써, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트를 저감할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 광 변조층(84) 중 광원(20) 근방에서만, 상기의 이방성 산란이 완화되어 있으므로, 광 변조층(84) 전체에 있어서, 상기의 이방성 산란이 완화되어 있는 경우보다도, 고휘도를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제2 산란이 제3 산란보다도 강하게 되어 있기 때문에, 광원(20)으로부터의 광은 도광 조건을 파괴하는 방향으로 우선적으로 산란하여, 광 취출 효율이 높아진다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 고휘도를 유지하면서, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트를 저감할 수 있다.
<5. 제5 실시 형태>
다음에, 본 기술의 제5 실시 형태에 관한 조명 장치(5)에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 조명 장치(5)는, 도 57에 도시한 바와 같이, 광 변조 소자(30) 대신에 광 변조 소자(90)를 설치한 점에서, 상기 실시 형태의 조명 장치(1)의 구성과 상이하다. 따라서, 이하에서는, 상기 각 실시 형태의 구성과의 공통점에 대한 설명을 적절히 생략하고, 상기 각 실시 형태의 구성과의 상위점에 대하여 주로 설명한다.
도 58은 광 변조 소자(90)의 단면 구성의 일례를 도시한 것이다. 광 변조 소자(90)는, 예를 들면 투명 기판(31), 하측 전극(32), 배향막(33), 광 변조층(94), 배향막(35), 상측 전극(36) 및 투명 기판(37)을 반사판(40)측으로부터 순서대로 배치한 것이다. 배향막(33, 35)은, 광 변조층(94)을 사이에 두도록 배치되어 있다. 광 변조층(94)은, 당해 광 변조층(94)이 산란성을 나타낼 때, A>B>C 및 A1/C1<A2/C2를 만족시키는 구성으로 되어 있다.
광 변조층(94)은, 전계의 크기에 따라서, 광원(20)으로부터의 광에 대하여 전체적 혹은 부분적으로 산란성 혹은 투명성을 나타내는 것이다. 광 변조층(94)은, 예를 들면 전압 무인가 시에, 광원(20)으로부터의 광에 대하여 투명성을 나타내도록 되어 있다. 광 변조층(94)은, 또한, 예를 들면 전압 인가 시에, 광원(20)으로부터의 광에 대하여 산란성을 나타내도록 되어 있다. 광 변조층(94)은, 예를 들면 도 58에 도시한 바와 같이, 고분자 영역(94A)과, 고분자 영역(94A) 내에 분산된 복수의 액정 영역(94B)을 포함한 복합층으로 되어 있다. 고분자 영역(94A) 및 액정 영역(94B)은 광학 이방성을 갖고 있다. 또한, 액정 영역(94B)은 본 기술의 제1 영역의 일 구체예에 상당하고, 고분자 영역(94A)은 본 기술의 제2 영역의 일 구체예에 상당한다.
고분자 영역(94A) 및 액정 영역(94B)은, 전계에 대한 응답 속도가 서로 다르다. 고분자 영역(94A)은, 전계에 대한 응답성이 상대적으로 낮고, 액정 영역(94B)은, 전계에 대한 응답성이 상대적으로 높다. 고분자 영역(94A)은, 고분자 재료를 포함하여 구성되어 있다. 고분자 영역(94A)은, 예를 들면 전계에 대하여 응답하지 않는 줄무늬 형상 구조 혹은 다공질 구조로 되어 있거나 또는 액정 영역(94B)의 응답 속도보다도 느린 응답 속도를 갖는 막대 형상 구조로 되어 있다. 고분자 영역(94A)은, 저분자 단량체를 중합화함으로써 얻어진 고분자 재료에 의해 형성되어 있다. 고분자 영역(94A)은, 액정 영역(94B)의 배향 방향 또는 배향막(33, 35)의 배향 방향을 따라서 배향한, 배향성 및 중합성을 갖는 단량체를 열 및 광 중 적어도 한쪽에 의해 중합시킴으로써 형성되어 있다.
액정 영역(94B)은, 액정 재료를 포함하여 구성되어 있고, 고분자 영역(94A)의 응답 속도보다도 충분히 빠른 응답 속도를 갖고 있다. 액정 영역(94B) 내에 포함되는 액정 재료(액정 분자)는, 예를 들면 막대 형상 분자이다. 액정 영역(94B) 내에 포함되는 액정 분자로서, 정의 유전율 이방성을 갖는 것(소위 포지티브형 액정)을 사용하는 것이 바람직하다.
액정 영역(94B)은, 상기 실시 형태의 액정 영역(34B)과 동일한 재료로 구성되어 있다. 고분자 영역(94A)도, 상기 실시 형태의 고분자 영역(34A)과 동일한 재료로 구성되어 있다. 단, 고분자 영역(94A)에 있어서, 근방 영역(30a)과 원방 영역(30b)에서, 사용된 원료가 서로 다르다. 구체적으로는, 고분자 영역(94A)의 원료에 첨가된, 중합성 및 액정성을 겸비하는 단량체(단관능 및 다관능 중 적어도 하나의 단량체)의 중량비가, 광원(20)에 가까워짐에 따라서 크게 되어 있다.
근방 영역(30a)의 고분자 영역(94A)이, 예를 들면 상술한 저분자 단량체의 1개인 2관능 단량체와, 단관능 및 다관능 중 적어도 하나의 단량체를 중합시킴으로써 형성되어 있다. 한편, 원방 영역(30b)의 고분자 영역(94A)이, 예를 들면 상술한 저분자 단량체의 1개인 2관능 단량체를 중합시킴으로써 형성된 것이며, 단관능이나 다관능의 단량체가 첨가되지 않고 형성된 것이다. 또한, 원방 영역(30b)의 고분자 영역(94A)이, 예를 들면 상술한 저분자 단량체의 1개인 2관능 단량체와, 근방 영역(30a)에 포함되는 고분자 영역(94A)을 형성할 때의 중량％보다도 적은 중량％의, 단관능 및 다관능 중 적어도 하나의 단량체를 중합시킴으로써 형성된 것이어도 된다.
또한, 근방 영역(30a)과 원방 영역(30b)의 경계 근방에, 이행 영역이 형성되어 있어도 된다. 이 이행 영역에는, 근방 영역(30a)의 고분자 영역(94A)의 원료의 중량비와, 원방 영역(30b)의 고분자 영역(94A)의 원료의 중량비 사이의 중량비로 되어 있는 원료로 형성된 고분자 영역(94A)이 포함되어 있다.
2관능 단량체는, 가교 밀도의 향상에 기여하는 것이며, 줄무늬 형상 구조의 형성에 적합한 재료이다. 한편, 다관능의 단량체는, 2관능 단량체보다도 보다 한층 더, 가교 밀도의 향상에 기여하는 것이다. 다관능의 단량체는, 줄무늬 형상 구조보다도 복잡한 3차원 구조의 형성에 적합한 재료이며, 줄무늬 형상 구조를 무너뜨리는 데 적합한 첨가제이다. 또한, 단관능의 단량체는, 가교 밀도의 저하에 기여하는 것이며, 줄무늬 형상 구조를 무너뜨리는 데 적합한 첨가제이다. 따라서, 상술한 바와 같이, 고분자 영역(94A)의 원료에 첨가된, 중합성 및 액정성을 겸비하는 단량체의 중량비가 광원(20)에 가까워짐에 따라서 크게 되어 있음으로써, 고분자 영역(94A)의, 광 변조층(94)에 차지하는 비율이, 예를 들면 도 5 내지 도 7에 도시한 분포와 마찬가지로, 근방 영역(30a)측에서 상대적으로 낮고, 원방 영역(30b)측에서 상대적으로 높아진다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 광 변조층(94) 중 광원(20) 근처의 근방 영역(30a)에 있어서의 산란의 이방성의 크기(A1/C1)가, 광 변조층(94) 중 광원(20)으로부터 이격된 원방 영역(30b)에 있어서의 산란의 이방성의 크기(A2/C2)보다도 작게 되어 있다. 이에 의해, 광 변조층(94) 내에서 전파되는 광에 대한 이방성 산란을, 광원(20) 근방에 있어서 완화할 수 있다. 여기서, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프는, 제1 산란과 제3 산란의 차가 큰 것에 기인하여 일어난다. 따라서, 상기의 이방성 산란이, 광원(20) 근방에 있어서 완화됨으로써, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트를 저감할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 광 변조층(94) 중 광원(20) 근방에서만, 상기의 이방성 산란이 완화되어 있으므로, 광 변조층(94) 전체에 있어서, 상기의 이방성 산란이 완화되어 있는 경우보다도, 고휘도를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제2 산란이 제3 산란보다도 강하게 되어 있기 때문에, 광원(20)으로부터의 광은 도광 조건을 파괴하는 방향으로 우선적으로 산란하여, 광 취출 효율이 높아진다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 고휘도를 유지하면서, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트를 저감할 수 있다.
<6. 제6 실시 형태>
다음에, 본 기술의 제6 실시 형태에 관한 조명 장치(6)에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 조명 장치(6)는, 도 59에 도시한 바와 같이, 광 변조 소자(30) 대신에 광 변조 소자(91)를 설치한 점에서, 상기 실시 형태의 조명 장치(1)의 구성과 상이하다. 따라서, 이하에서는, 상기 각 실시 형태의 구성과의 공통점에 대한 설명을 적절히 생략하고, 상기 각 실시 형태의 구성과의 상위점에 대하여 주로 설명한다.
도 60은 광 변조 소자(91)의 단면 구성의 일례를 도시한 것이다. 광 변조 소자(91)는, 예를 들면 투명 기판(31), 하측 전극(32), 배향막(33), 광 변조층(98), 배향막(35), 상측 전극(36) 및 투명 기판(37)을 반사판(40)측으로부터 순서대로 배치한 것이다. 광 변조층(98)은, 당해 광 변조층(98)이 산란성을 나타낼 때, A>B>C 및 A1/C1<A2/C2를 만족시키는 구성으로 되어 있다.
광 변조층(98)은, 전계의 크기에 따라서, 광원(20)으로부터의 광에 대하여 전체적 혹은 부분적으로 산란성 혹은 투명성을 나타내는 것이다. 광 변조층(98)은, 예를 들면 전압 무인가 시에, 광원(20)으로부터의 광에 대하여 투명성을 나타내도록 되어 있다. 광 변조층(98)은, 또한, 예를 들면 전압 인가 시에, 광원(20)으로부터의 광에 대하여 산란성을 나타내도록 되어 있다. 광 변조층(98)은, 예를 들면 도 60에 도시한 바와 같이, 고분자 영역(98A)과, 고분자 영역(98A) 내에 분산된 복수의 액정 영역(98B)을 포함한 복합층으로 되어 있다. 고분자 영역(98A) 및 액정 영역(98B)은 광학 이방성을 갖고 있다. 또한, 액정 영역(98B)은 본 기술의 제1 영역의 일 구체예에 상당하고, 고분자 영역(98A)은 본 기술의 제2 영역의 일 구체예에 상당한다.
고분자 영역(98A) 및 액정 영역(98B)은, 전계에 대한 응답 속도가 서로 다르다. 고분자 영역(98A)은, 전계에 대한 응답성이 상대적으로 낮고, 액정 영역(98B)은, 전계에 대한 응답성이 상대적으로 높다. 고분자 영역(98A)은, 예를 들면 전계에 대하여 응답하지 않는 줄무늬 형상 구조 혹은 다공질 구조로 되어 있거나 또는 액정 영역(98B)의 응답 속도보다도 느린 응답 속도를 갖는 막대 형상 구조로 되어 있다. 고분자 영역(98A)은, 저분자 단량체를 중합화함으로써 얻어진 고분자 재료에 의해 형성되어 있다. 고분자 영역(98A)은, 액정 영역(98B)의 배향 방향 또는 배향막(33, 35)의 배향 방향을 따라서 배향한, 배향성 및 중합성을 갖는 저분자 단량체를 열 및 광 중 적어도 한쪽에 의해 중합시킴으로써 형성되어 있다.
액정 영역(98B)은, 액정 재료를 포함하여 구성되어 있고, 고분자 영역(98A)의 응답 속도보다도 충분히 빠른 응답 속도를 갖고 있다. 액정 영역(98B) 내에 포함되는 액정 재료(액정 분자)는, 예를 들면 막대 형상 분자이다. 액정 영역(98B) 내에 포함되는 액정 분자로서, 정의 유전율 이방성을 갖는 것(소위 포지티브형 액정)을 사용하는 것이 바람직하다.
액정 영역(98B)은, 상기 실시 형태의 액정 영역(34B)과 동일한 재료로 구성되어 있다. 고분자 영역(98A)도, 상기 실시 형태의 고분자 영역(34A)과 동일한 재료로 구성되어 있다. 단, 고분자 영역(98A)은, 근방 영역(30a)과 원방 영역(30b)에서, 줄무늬 형상 구조, 다공질 구조 혹은 막대 형상 구조에 있어서 구조상의 흐트러짐(무너짐) 방식에 있어서 서로 다르다. 구체적으로는, 도 61, 도 62, 도 63에 도시한 바와 같이, 고분자 영역(94A)의 근방 영역(30a)에서는, 상기 흐트러짐(무너짐)이 상대적으로 많고, 고분자 영역(94A)의 원방 영역(30b)에서는, 상기 흐트러짐(무너짐)이 상대적으로 적게 되어 있다. 또한, 도 55에서는, 상기 흐트러짐(무너짐)이 근방 영역(30a) 내에서 일정하게 되어 있고, 또한 원방 영역(30b) 내에서도 일정하게 되어 있는 경우가 예시되어 있다. 또한, 도 56에서는, 상기 흐트러짐(무너짐)이 근방 영역(30a) 내에서, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라서 매끄럽게 감소하고 있는 경우가 예시되어 있다. 또한, 도 57에서는, 상기 흐트러짐(무너짐)이 근방 영역(30a) 내에서, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라서 단속적(계단 형상)으로 감소하고 있는 경우가 예시되어 있다.
상기 흐트러짐(무너짐)이 적다는 것은, 고분자 영역(98A)의 배향성이 높은 것을 의미하고 있고, 상기 흐트러짐(무너짐)이 많다는 것은, 고분자 영역(98A)의 배향성이 낮은 것을 의미하고 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 고분자 영역(94A)에 있어서의 구조상의 흐트러짐(무너짐)을 광원(20)에 가까워짐에 따라서 많게 함으로써, 근방 영역(30a)의 이방성 산란을, 원방 영역(30b)의 이방성 산란보다도 완화할 수 있다.
상기 흐트러짐(무너짐)을 형성하는 방법으로서는, 예를 들면, 광 변조층(98)을 제조할 때, 자외선 강도나 자외선 적산량의 조정을 행하는 것을 들 수 있다.
자외선 강도의 조정은, 예를 들면 그레이 마스크를 사용함으로써 가능하다. 예를 들면, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 저분자 단량체의 혼합물에 대하여, 광원(20) 근방의 영역보다도 광원(20)으로부터 이격된 영역쪽이 자외선 투과율이 높은 그레이 마스크를 통하여, 자외선을 조사함으로써, 상기 흐트러짐(무너짐)을 형성하는 것이 가능하다. 따라서, 광 변조층(98)은, 광원(20) 근방의 영역보다도 광원(20)으로부터 이격된 영역쪽이 자외선 투과율이 높은 그레이 마스크를 통하여 자외선을 조사함으로써 형성된 것이어도 된다.
자외선 강도의 조정은, 예를 들면 자외광을 발하는 LED를 사용함으로써도 가능하다. 예를 들면, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 저분자 단량체의 혼합물에 대하여, 광원(20) 근방의 영역보다도 광원(20)으로부터 이격된 영역쪽의 자외선 강도가 많아지도록 자외 영역의 LED광을 조사함으로써, 상기 흐트러짐(무너짐)을 형성하는 것이 가능하다. 따라서, 광 변조층(98)은, 광원(20) 근방의 영역보다도 광원(20)으로부터 이격된 영역쪽의 자외선 강도가 많아지도록 자외 영역의 LED광을 조사함으로써 형성된 것이어도 된다.
자외선 적산량의 조정은, 예를 들면 자외광을 발하는 LED를 사용함으로써 가능하다. 예를 들면, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 저분자 단량체의 혼합물에 대하여, 광원(20) 근방의 영역보다도 광원(20)으로부터 이격된 영역쪽의 자외선 적산량이 많아지도록 자외 영역의 LED광을 펄스 조사함으로써, 상기 흐트러짐(무너짐)을 형성하는 것이 가능하다. 따라서, 광 변조층(98)은, 광원(20) 근방의 영역보다도 광원(20)으로부터 이격된 영역쪽의 자외선 적산량이 많아지도록 자외 영역의 LED광을 펄스 조사함으로써 형성된 것이어도 된다. 또한, 제조 공정의 반송에 벨트 컨베이어 등을 사용하여, 상기 혼합물을 이동시키면서 노광하는 경우는, 광원(20) 근방의 영역보다도 광원(20)으로부터 이격된 영역쪽의 자외선 적산량이 많아지도록 벨트 컨베이어의 스피드를 조정해도 된다.
본 실시 형태에서는, 광 변조층(98) 중 광원(20) 근처의 근방 영역(30a)에 있어서의 산란의 이방성의 크기(A1/C1)가, 광 변조층(98) 중 광원(20)으로부터 이격된 원방 영역(30b)에 있어서의 산란의 이방성의 크기(A2/C2)보다도 작게 되어 있다. 이에 의해, 광 변조층(98) 내에서 전파되는 광에 대한 이방성 산란을, 광원(20) 근방에 있어서 완화할 수 있다. 여기서, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프는, 제1 산란과 제3 산란의 차가 큰 것에 기인하여 일어난다. 따라서, 상기의 이방성 산란이, 광원(20) 근방에 있어서 완화됨으로써, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트를 저감할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 광 변조층(98) 중 광원 근방에서만, 상기의 이방성 산란이 완화되어 있으므로, 광 변조층(98) 전체에 있어서, 상기의 이방성 산란이 완화되어 있는 경우보다도, 고휘도를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제2 산란이 제3 산란보다도 강하게 되어 있기 때문에, 광원(20)으로부터의 광은 도광 조건을 파괴하는 방향으로 우선적으로 산란하여, 광 취출 효율이 높아진다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 고휘도를 유지하면서, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트를 저감할 수 있다.
<7. 변형예>
[변형예 1]
상기 각 실시 형태에서는, 광 변조 소자(30, 60, 70, 80, 90, 91)는, 도광판(10)의 배후(하면)에 공기층을 개재하지 않고 밀착하여 접합되어 있었지만, 예를 들면 도 64에 도시한 바와 같이, 도광판(10)의 상면에 공기층을 개재하지 않고 밀착하여 접합되어 있어도 된다. 또한, 광 변조 소자(30, 60, 70, 80, 90, 91)는, 예를 들면 도 65에 도시한 바와 같이, 도광판(10)의 내부에 설치되어 있어도 된다. 단, 이 경우에서도, 광 변조 소자(30, 60, 70, 80, 90, 91)는, 도광판(10)과 공기층을 개재하지 않고 밀착하여 접합되어 있는 것이 필요하다.
[변형예 2]
상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에서는, 도광판(10)이 설치되어 있었지만, 예를 들면 도 66에 도시한 바와 같이, 생략되어도 된다. 단, 이 경우에는, 투명 기판(31) 및 투명 기판(37)이 도광판(10)의 역할을 한다. 따라서, 광원(20)은, 투명 기판(31) 또는 투명 기판(37)의 측면에 배치되게 된다.
[변형예 3]
상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에서는, 반사판(40)이 설치되어 있었지만, 예를 들면 도 67에 도시한 바와 같이, 생략되어도 된다. 단, 이 경우에는, 하측 전극(32)이, 투명한 재료가 아니고, 예를 들면 금속에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다. 하측 전극(32)이 금속에 의해 구성되어 있는 경우에는, 하측 전극(32)은, 반사판(40)과 마찬가지로, 도광판(10)의 배후로부터 광 변조 소자(30)에 입사하는 광을 반사하는 기능도 겸비하게 된다. 또한, 본 변형예에 있어서, 상기 변형예 2와 마찬가지로, 도광판(10)이 생략되어도 된다.
[변형예 4]
상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에서는, 광 출사면에 어떠한 광학 시트도 설치되어 있지 않았지만, 예를 들면 도 68에 도시한 바와 같이, 광학 시트(92)(예를 들면, 확산판, 확산 시트, 렌즈 필름, 편광 분리 시트 등)가 설치되어 있어도 된다. 이와 같이 한 경우에는, 도광판(10)으로부터 경사 방향으로 사출된 광의 일부가 정면 방향으로 꺾이므로, 변조비를 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 본 변형예에 있어서, 상기 변형예 2와 마찬가지로, 도광판(10)이 생략되어도 된다. 또한, 본 변형예에 있어서, 상기 변형예 3과 마찬가지로, 반사판(40)이 생략되어도 된다. 또한, 본 변형예에 있어서, 도광판(10) 및 반사판(40)이 생략되어도 된다.
[변형예 5]
상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에 있어서, 예를 들면 도 69에 도시한 바와 같이, 도광판(10), 투명 기판(31) 또는 투명 기판(37)의 단부면(광 입사면(10A))이, 광원(20)으로부터의 광의 발산각을 확대하는 입체 형상을 갖고 있어도 된다. 예를 들면, 광 입사면(10A)이, 광원(20)의 배열에 대응하여 실린드리컬 형상, 프리즘 형상 또는 볼록 형상으로 되어 있어도 된다. 광 입사면(10A)이 상기와 같은 형상으로 되어 있음으로써, 광 변조 소자(30, 60, 70)에 입사한 광의 발산각을 확대할 수 있다. 이에 의해, 발산각이 확대된 만큼, 광 변조층(34, 64, 74, 84, 94, 98) 내에서 전파되는 광에 대한 이방성 산란을, 광원(20) 근방에 있어서 완화할 수 있다. 그 결과, 고휘도를 유지하면서, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트를 저감할 수 있다.
[변형예 6]
상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에 있어서, 예를 들면 도 70에 도시한 바와 같이, 광 입사면(10A)과 광원(20)의 간극을 매립하는 매칭 오일(93)(굴절률 매칭용 오일)이 설치되어 있어도 된다. 이와 같이, 광 입사면(10A)과 광원(20)의 간극에 매칭 오일(93)을 설치함으로써, 광 변조 소자(30, 60, 70, 80, 90, 91)에 입사한 광의 발산각을 확대할 수 있다. 이에 의해, 발산각이 확대된 만큼, 광 변조층(34, 64, 74, 84, 94, 98) 내에서 전파되는 광에 대한 이방성 산란을, 광원(20) 근방에 있어서 완화할 수 있다. 그 결과, 고휘도를 유지하면서, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트를 저감할 수 있다.
[변형예 7]
상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에 있어서, 예를 들면 도 71에 도시한 바와 같이, 도광판(10), 투명 기판(31) 또는 투명 기판(37) 중 적어도 광원(20) 근방의 부분에, 도광판(10), 투명 기판(31) 또는 투명 기판(37)과는 상이한 굴절률의 재료로 형성된 스페이서(94)가 설치되어 있어도 된다. 이와 같이, 투명 기판(31) 또는 투명 기판(37) 중 적어도 광원(20) 근방의 부분에 스페이서(82)를 설치함으로써, 도광판(10), 투명 기판(31) 또는 투명 기판(37) 중, 적어도 광원(20) 근방의 부분을 전파되는 광이 스페이서(82)에 의해 굴절하거나, 산란하거나 한다. 이에 의해, 스페이서(82)에 의한 굴절, 산란만큼, 광 변조층(34, 64, 74, 84, 94, 98) 내에서 전파되는 광에 대한 이방성 산란을, 광원(20) 근방에 있어서 완화할 수 있다. 그 결과, 고휘도를 유지하면서, 광원(20)의 배열에 기인하는 명암의 스트라이프의 콘트라스트를 저감할 수 있다.
<8. 제7 실시 형태>
다음에, 본 기술의 제7 실시 형태에 관한 표시 장치(7)에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 표시 장치(7)는, 도 72에 도시한 바와 같이, 광을 변조함으로써 영상을 표시하는 표시 패널(8)과, 표시 패널(8)을 배후로부터 조명하는 조명 장치(1, 2, 3, 4, 5, 6)와, 표시 패널(8) 및 조명 장치(1, 2, 3, 4, 5, 6)를 구동하는 구동 회로(도시 생략)를 구비하고 있다.
표시 패널(8)은, 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소를 갖고 있고, 복수의 화소가 화상 신호에 기초하여 구동됨으로써, 영상을 표시하는 것이다. 표시 패널(8)은, 예를 들면 영상 신호에 따라서 각 화소가 구동되는 투과형 표시 패널이며, 액정층을 한 쌍의 투명 기판 사이에 끼워 넣은 구조로 되어 있다. 구체적으로는, 표시 패널(8)은, 조명 장치(1, 2, 3, 4, 5, 6)측으로부터 순서대로 편광자, 투명 기판, 화소 전극, 배향막, 액정층, 배향막, 공통 전극, 컬러 필터, 투명 기판 및 편광자를 갖고 있다.
투명 기판은, 가시광에 대하여 투명한 기판, 예를 들면 판유리를 포함한다. 또한, 백라이트(211)측의 투명 기판에는, 도시하지 않지만, 화소 전극에 전기적으로 접속된 TFT(Thin Film Transistor; 박막 트랜지스터) 및 배선 등을 포함하는 액티브형 구동 회로가 형성되어 있다. 화소 전극 및 공통 전극은, 예를 들면 산화인듐주석(ITO; Indium Tin Oxide)을 포함한다. 화소 전극은, 투명 기판 상에 2차원 배열된 것이며, 화소마다의 전극으로서 기능한다. 한편, 공통 전극은, 컬러 필터 상에 한 면에 형성된 것이며, 각 화소 전극에 대하여 대향하는 공통 전극으로서 기능한다. 배향막은, 예를 들면 폴리이미드 등의 고분자 재료를 포함하고, 액정에 대하여 배향 처리를 행한다.
액정층은, 예를 들면 VA(Vertical Alignment) 모드, TN(Twisted Nematic) 모드 또는 STN(Super Twisted Nematic) 모드의 액정을 포함하고, 구동 회로(도시 생략)로부터의 인가 전압에 의해, 조명 장치(1, 2, 3, 4, 5, 6)부터의 출사광의 편광축의 방향을 화소마다 변화시키는 기능을 갖는다. 또한, 액정의 배열을 다단계로 변화시킴으로써 화소마다의 투과축의 방향이 다단계로 조정된다. 컬러 필터는, 액정층을 투과해 온 광을, 예를 들면 적(R), 녹(G) 및 청(B)의 삼원색으로 각각 색 분리하거나, 또는, R, G, B 및 백색(W) 등의 4색으로 각각 색 분리하거나 하는 컬러 필터를, 화소 전극의 배열과 대응시켜 배열한 것이다.
편광판은, 광학 셔터의 1종이며, 어떤 일정한 진동 방향의 광(편광)만을 통과시킨다. 또한, 편광판은, 투과축 이외의 진동 방향의 광(편광)을 흡수하는 흡수형 편광 소자이어도 되지만, 조명 장치(1, 2, 3, 4, 5, 6)측으로 반사하는 반사형 편광 소자인 것이 휘도 향상의 관점에서 바람직하다. 2매의 편광판은 각각, 편광축이 서로 90° 상이하도록 배치되어 있고, 이에 의해 조명 장치(1, 2, 3, 4, 5, 6)로부터의 출사광이 액정층을 통하여 투과하거나, 혹은 차단되도록 되어 있다.
그런데, 광축 AX1, AX3, AX5, AX7은, 조명 장치(1, 2, 3, 4, 5, 6)측의 편광판의 투과축과 평행하게 되어 있어도 된다. 특히, 백라이트로서, 보다 많은 편광 성분을 갖는 백라이트광을 출력하는 조명 장치(1)를 사용한 경우에는, 백라이트광의, 표시 패널(8)에서의 이용 효율을 높게 할 수 있다.
또한, 예를 들면 본 기술은 이하와 같은 구성을 취할 수 있다.
(1)
이격하여 서로 대향 배치된 제1 투명 기판 및 제2 투명 기판과,
상기 제1 투명 기판의 단부면에 광을 조사하는 광원과,
상기 제1 투명 기판 및 상기 제2 투명 기판의 간극에 형성되고, 또한 전계의 크기에 따라서, 상기 광원으로부터의 광에 대하여 산란성 혹은 투명성을 나타내는 광 변조층을 구비하고,
상기 광 변조층은, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 높은 제1 영역과, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 낮은 제2 영역을 포함하고,
상기 광 변조층은, 당해 광 변조층이 산란성을 나타낼 때, 이하의 식을 만족시키는 구성으로 되어 있는 조명 장치.
A>B>C
A1/C1<A2/C2
A : 상기 광 입사면과 수직인 제1 방향으로 전파되는 광에 대한 제1 산란의 크기
B : 상기 제1 투명 기판에 수직인 제2 방향으로 전파되는 광에 대한 제2 산란의 크기
C : 상기 광 입사면과 평행한 방향이며, 또한 상기 제1 투명 기판의 표면과 평행한 제3 방향으로 전파되는 광에 대한 제3 산란의 크기
A1 : 상기 광 변조층 중 상기 광원 근처의 제3 영역에 있어서의 상기 제1 산란의 크기
C1 : 상기 제3 영역에 있어서의 상기 제3 산란의 크기
A2 : 상기 광 변조층 중 상기 광원으로부터 이격된 제4 영역에 있어서의 상기 제1 산란의 크기
C2 : 상기 제4 영역에 있어서의 상기 제3 산란의 크기
(2)
상기 제1 영역은, 액정 재료를 포함하여 구성되고,
상기 제2 영역은, 고분자 재료를 포함하여 구성되고,
상기 제2 영역의, 상기 광 변조층에 차지하는 비율이, 상기 제3 영역에서 상대적으로 낮고, 상기 제4 영역에서 상대적으로 높게 되어 있는 (1)에 기재된 조명 장치.
(3)
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 단량체의 혼합물에 대하여, 상기 제3 영역보다도 상기 제4 영역쪽의 자외선 강도 또는 자외선 적산량이 많아지도록 하여 자외선을 조사함으로써 형성된 것인 (2)에 기재된 조명 장치.
(4)
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 단량체의 혼합물에 대하여, 상기 제3 영역보다도 상기 제4 영역쪽이 자외선 투과율이 높은 그레이 마스크를 통하여 자외선을 조사함으로써 형성된 것인 (3)에 기재된 조명 장치.
(5)
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 단량체의 혼합물에 대하여, 상기 제3 영역보다도 상기 제4 영역쪽의 자외선 강도 또는 자외선 적산량이 많아지도록 자외 영역의 LED광을 조사함으로써 형성된 것인 (3)에 기재된 조명 장치.
(6)
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 단량체의 혼합물에 대하여, 자외선 편광 성분이 상기 제3 영역보다도 상기 제4 영역쪽이 많아지도록 편광 자외광을 조사함으로써 형성된 것인 (1)에 기재된 조명 장치.
(7)
상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막의 배향 방향은, 상기 단부면과 평행한 방향을 향하고 있는 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 조명 장치.
(8)
상기 광 변조층을 사이에 두는 제1 배향막 및 제2 배향막을 구비하고,
상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막은, 상기 광 변조층이 A>B>C 및 A1/C1<A2/C2를 만족시키도록 형성된 것인 (1)에 기재된 조명 장치.
(9)
상기 제1 배향막은, 상기 제3 영역에 있어서 수직 배향막으로 되어 있고, 상기 제4 영역에 있어서 수평 배향막으로 되어 있고,
상기 제2 배향막은, 수평 배향막으로 되어 있는 (8)에 기재된 조명 장치.
(10)
상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막의 배향 방향은, 상기 제3 영역에 있어서 상기 단부면과 교차하는 방향을 향하고 있고, 상기 제4 영역에 있어서 상기 단부면과 평행한 방향을 향하고 있는 (8)에 기재된 조명 장치.
(11)
상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막의, 상기 제3 영역에 있어서의 배향 방향이, 상기 단부면에 대하여 60° 이상 90° 미만으로 되어 있는 (10)에 기재된 조명 장치.
(12)
상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막의 배향 방향이, 상기 제3 영역에 있어서 서로 동일하게 되어 있는 (11)에 기재된 조명 장치.
(13)
상기 제1 배향막의 배향 방향은, 상기 제3 영역에 있어서 상기 단부면과 교차하는 방향을 향하고 있고, 상기 제4 영역에 있어서 상기 단부면과 평행한 방향을 향하고 있고,
상기 제2 배향막의 배향 방향은, 상기 단부면과 평행한 방향을 향하고 있는 (8)에 기재된 조명 장치.
(14)
상기 제1 배향막의, 상기 제3 영역에 있어서의 배향 방향이, 상기 단부면에 대하여 60° 이상 90° 미만으로 되어 있는 (13)에 기재된 조명 장치.
(15)
상기 제1 영역은, 액정 재료를 포함하여 구성되고,
상기 제2 영역은, 고분자 재료를 포함하여 구성되고,
상기 제1 영역의, 상기 광 변조층에 차지하는 비율이, 당해 광 변조층 전체에 있어서 균일하게 되어 있는 (8) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 조명 장치.
(16)
상기 제1 영역은, 액정 재료를 포함하여 구성되고,
상기 제3 영역에 포함되는 상기 제2 영역은, 2관능 단량체와, 단관능 및 다관능 중 적어도 하나의 단량체를 중합시킴으로써 형성된 것이고,
상기 제4 영역에 포함되는 상기 제2 영역은, 2관능 단량체를 중합시킴으로써 형성된 것이거나 또는, 2관능 단량체와, 상기 제3 영역에 포함되는 상기 제2 영역을 형성할 때의 중량％보다도 적은 중량％의, 단관능 및 다관능 중 적어도 하나의 단량체를 중합시킴으로써 형성된 것인 (1)에 기재된 조명 장치.
(17)
상기 제3 영역에 포함되는, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 단량체를, 이들의 중량비가 98:2 내지 75:25의 범위 내로 되도록 혼합하고, 그 혼합물에 자외선을 조사하여 상기 단량체를 경화시킴으로써 형성된 것이고,
상기 제4 영역에 포함되는, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 단량체를, 이들의 중량비가 95:5 내지 50:50의 범위 내이며, 또한, 상기 단량체의 중량％가 근방 영역(30a)에 있어서의 상기 단량체의 중량％보다도 커지도록 혼합하고, 그 혼합물에 자외선을 조사하여 상기 단량체를 경화시킴으로써 형성된 것인 (1)에 기재된 조명 장치.
(18)
상기 단부면은, 상기 광원으로부터의 광의 발산각을 확대하는 입체 형상을 갖고 있는 (1) 내지 (17) 중 어느 하나에 기재된 조명 장치.
(19)
상기 단부면과 상기 광원의 간극을 매립하는 굴절률 매칭용 오일을 구비한 (1) 내지 (17) 중 어느 하나에 기재된 조명 장치.
(20)
광을 변조함으로써 영상을 표시하는 표시 패널과,
상기 표시 패널을 배후로부터 조명하는 조명 장치를 구비하고,
상기 조명 장치는,
이격하여 서로 대향 배치된 제1 투명 기판 및 제2 투명 기판과,
상기 제1 투명 기판의 단부면에 광을 조사하는 광원과,
상기 제1 투명 기판 및 상기 제2 투명 기판의 간극에 형성되고, 또한 전계의 크기에 따라서, 상기 광원으로부터의 광에 대하여 산란성 혹은 투명성을 나타내는 광 변조층을 갖고,
상기 광 변조층은, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 높은 제1 영역과, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 낮은 제2 영역을 포함하고,
상기 광 변조층은, 이하의 식을 만족시키는 구성으로 되어 있는 표시 장치.
A>B>C
A1/C1<A2/C2
A : 상기 광 입사면과 수직인 제1 방향으로 전파되는 광에 대한 제1 산란의 크기
B : 상기 제1 투명 기판에 수직인 제2 방향으로 전파되는 광에 대한 제2 산란의 크기
C : 상기 광 입사면과 평행한 방향이며, 또한 상기 제1 투명 기판의 표면과 평행한 제3 방향으로 전파되는 광에 대한 제3 산란의 크기
A1 : 상기 광 변조층 중 상기 광원 근처의 제3 영역에 있어서의 상기 제1 산란의 크기
C1 : 상기 제3 영역에 있어서의 상기 제3 산란의 크기
A2 : 상기 광 변조층 중 상기 광원으로부터 이격된 제4 영역에 있어서의 상기 제1 산란의 크기
C2 : 상기 제4 영역에 있어서의 상기 제3 산란의 크기
본 출원은, 일본 특허청에 있어서 2012년 5월 11일에 출원된 일본 특허 출원 번호 2012-109523호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원의 모든 내용을 참조에 의해 본 출원에 원용한다.
당업자라면 설계상의 요건이나 다른 요인에 따라서, 다양한 수정, 콤비네이션, 서브 콤비네이션 및 변경을 상도할 수 있지만, 그들은 첨부의 청구 범위나 그 균등물의 범위에 포함되는 것임을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 이격하여 서로 대향 배치된 제1 투명 기판 및 제2 투명 기판과,
    상기 제1 투명 기판의 단부면에 광을 조사하는 광원과,
    상기 제1 투명 기판 및 상기 제2 투명 기판의 간극에 형성되고, 또한 전계의 크기에 따라서, 상기 광원으로부터의 광에 대하여 산란성 혹은 투명성을 나타내는 광 변조층을 구비하고,
    상기 광 변조층은, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 높은 제1 영역과, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 낮은 제2 영역을 포함하고,
    상기 광 변조층은, 당해 광 변조층이 산란성을 나타낼 때, 이하의 식을 만족시키는 구성으로 되어 있고,
    상기 제1 영역은, 액정 재료를 포함하여 구성되고,
    상기 제2 영역은, 고분자 재료를 포함하여 구성되고,
    상기 제2 영역의, 상기 광 변조층에 차지하는 비율이, 제3 영역에서 상대적으로 낮고, 제4 영역에서 상대적으로 높게 되어 있는, 조명 장치.
    A>B>C
    A1/C1<A2/C2
    A : 광 입사면과 수직인 제1 방향으로 전파되는 광에 대한 제1 산란 확률의 크기
    B : 상기 제1 투명 기판에 수직인 제2 방향으로 전파되는 광에 대한 제2 산란 확률의 크기
    C : 광 입사면과 평행한 방향이며, 또한 상기 제1 투명 기판의 표면과 평행한 제3 방향으로 전파되는 광에 대한 제3 산란 확률의 크기
    A1 : 상기 광 변조층 중 상기 광원 근처의 제3 영역에 있어서의 상기 제1 산란 확률의 크기
    C1 : 상기 제3 영역에 있어서의 상기 제3 산란 확률의 크기
    A2 : 상기 광 변조층 중 상기 광원으로부터 이격된 제4 영역에 있어서의 상기 제1 산란 확률의 크기
    C2 : 상기 제4 영역에 있어서의 상기 제3 산란 확률의 크기
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 단량체의 혼합물에 대하여, 상기 제3 영역보다도 상기 제4 영역쪽의 자외선 강도 또는 자외선 적산량이 많아지도록 하여 자외선을 조사함으로써 형성된 것인, 조명 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 단량체의 혼합물에 대하여, 상기 제3 영역보다도 상기 제4 영역쪽이 자외선 투과율이 높은 그레이 마스크를 통하여 자외선을 조사함으로써 형성된 것인, 조명 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 단량체의 혼합물에 대하여, 상기 제3 영역보다도 상기 제4 영역쪽의 자외선 강도 또는 자외선 적산량이 많아지도록 자외 영역의 LED광을 조사함으로써 형성된 것인, 조명 장치.
  5. 이격하여 서로 대향 배치된 제1 투명 기판 및 제2 투명 기판과,
    상기 제1 투명 기판의 단부면에 광을 조사하는 광원과,
    상기 제1 투명 기판 및 상기 제2 투명 기판의 간극에 형성되고, 또한 전계의 크기에 따라서, 상기 광원으로부터의 광에 대하여 산란성 혹은 투명성을 나타내는 광 변조층을 구비하고,
    상기 광 변조층은, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 높은 제1 영역과, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 낮은 제2 영역을 포함하고,
    상기 광 변조층은, 당해 광 변조층이 산란성을 나타낼 때, 이하의 식을 만족시키는 구성으로 되어 있고,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 단량체의 혼합물에 대하여, 자외선 편광 성분이 제3 영역보다도 제4 영역쪽이 많아지도록 편광 자외광을 조사함으로써 형성된 것인, 조명 장치.
    A>B>C
    A1/C1<A2/C2
    A : 광 입사면과 수직인 제1 방향으로 전파되는 광에 대한 제1 산란 확률의 크기
    B : 상기 제1 투명 기판에 수직인 제2 방향으로 전파되는 광에 대한 제2 산란 확률의 크기
    C : 광 입사면과 평행한 방향이며, 또한 상기 제1 투명 기판의 표면과 평행한 제3 방향으로 전파되는 광에 대한 제3 산란 확률의 크기
    A1 : 상기 광 변조층 중 상기 광원 근처의 제3 영역에 있어서의 상기 제1 산란 확률의 크기
    C1 : 상기 제3 영역에 있어서의 상기 제3 산란 확률의 크기
    A2 : 상기 광 변조층 중 상기 광원으로부터 이격된 제4 영역에 있어서의 상기 제1 산란 확률의 크기
    C2 : 상기 제4 영역에 있어서의 상기 제3 산란 확률의 크기
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 변조층을 사이에 두는 제1 배향막 및 제2 배향막을 구비하고,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막의 배향 방향은, 상기 단부면과 평행한 방향을 향하고 있는, 조명 장치.
  7. 이격하여 서로 대향 배치된 제1 투명 기판 및 제2 투명 기판과,
    상기 제1 투명 기판의 단부면에 광을 조사하는 광원과,
    상기 제1 투명 기판 및 상기 제2 투명 기판의 간극에 형성되고, 또한 전계의 크기에 따라서, 상기 광원으로부터의 광에 대하여 산란성 혹은 투명성을 나타내는 광 변조층을 구비한 조명 장치로서,
    상기 광 변조층은, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 높은 제1 영역과, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 낮은 제2 영역을 포함하고,
    상기 광 변조층은, 당해 광 변조층이 산란성을 나타낼 때, 이하의 식을 만족시키는 구성으로 되어 있고,
    상기 조명 장치는, 상기 광 변조층을 사이에 두는 제1 배향막 및 제2 배향막을 더 구비하고,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막은, 상기 광 변조층이 A>B>C 및 A1/C1<A2/C2를 만족시키도록 형성된 것이고,
    상기 제1 배향막은, 제3 영역에 있어서 수직 배향막으로 되어 있고, 제4 영역에 있어서 수평 배향막으로 되어 있고,
    상기 제2 배향막은, 수평 배향막으로 되어 있는, 조명 장치.
    A>B>C
    A1/C1<A2/C2
    A : 광 입사면과 수직인 제1 방향으로 전파되는 광에 대한 제1 산란 확률의 크기
    B : 상기 제1 투명 기판에 수직인 제2 방향으로 전파되는 광에 대한 제2 산란 확률의 크기
    C : 광 입사면과 평행한 방향이며, 또한 상기 제1 투명 기판의 표면과 평행한 제3 방향으로 전파되는 광에 대한 제3 산란 확률의 크기
    A1 : 상기 광 변조층 중 상기 광원 근처의 제3 영역에 있어서의 상기 제1 산란 확률의 크기
    C1 : 상기 제3 영역에 있어서의 상기 제3 산란 확률의 크기
    A2 : 상기 광 변조층 중 상기 광원으로부터 이격된 제4 영역에 있어서의 상기 제1 산란 확률의 크기
    C2 : 상기 제4 영역에 있어서의 상기 제3 산란 확률의 크기
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막의 배향 방향은, 상기 제3 영역에 있어서 상기 단부면과 교차하는 방향을 향하고 있고, 상기 제4 영역에 있어서 상기 단부면과 평행한 방향을 향하고 있는, 조명 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막의, 상기 제3 영역에 있어서의 배향 방향이, 상기 단부면에 대하여 60° 이상 90° 미만으로 되어 있는, 조명 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막의 배향 방향이, 상기 제3 영역에 있어서 서로 동일하게 되어 있는, 조명 장치.
  11. 이격하여 서로 대향 배치된 제1 투명 기판 및 제2 투명 기판과,
    상기 제1 투명 기판의 단부면에 광을 조사하는 광원과,
    상기 제1 투명 기판 및 상기 제2 투명 기판의 간극에 형성되고, 또한 전계의 크기에 따라서, 상기 광원으로부터의 광에 대하여 산란성 혹은 투명성을 나타내는 광 변조층을 구비한 조명 장치로서,
    상기 광 변조층은, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 높은 제1 영역과, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 낮은 제2 영역을 포함하고,
    상기 광 변조층은, 당해 광 변조층이 산란성을 나타낼 때, 이하의 식을 만족시키는 구성으로 되어 있고,
    상기 조명 장치는, 상기 광 변조층을 사이에 두는 제1 배향막 및 제2 배향막을 더 구비하고,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막은, 상기 광 변조층이 A>B>C 및 A1/C1<A2/C2를 만족시키도록 형성된 것이고,
    상기 제1 배향막의 배향 방향은, 제3 영역에 있어서 상기 단부면과 교차하는 방향을 향하고 있고, 제4 영역에 있어서 상기 단부면과 평행한 방향을 향하고 있고,
    상기 제2 배향막의 배향 방향은, 상기 단부면과 평행한 방향을 향하고 있는, 조명 장치.
    A>B>C
    A1/C1<A2/C2
    A : 광 입사면과 수직인 제1 방향으로 전파되는 광에 대한 제1 산란 확률의 크기
    B : 상기 제1 투명 기판에 수직인 제2 방향으로 전파되는 광에 대한 제2 산란 확률의 크기
    C : 광 입사면과 평행한 방향이며, 또한 상기 제1 투명 기판의 표면과 평행한 제3 방향으로 전파되는 광에 대한 제3 산란 확률의 크기
    A1 : 상기 광 변조층 중 상기 광원 근처의 제3 영역에 있어서의 상기 제1 산란 확률의 크기
    C1 : 상기 제3 영역에 있어서의 상기 제3 산란 확률의 크기
    A2 : 상기 광 변조층 중 상기 광원으로부터 이격된 제4 영역에 있어서의 상기 제1 산란 확률의 크기
    C2 : 상기 제4 영역에 있어서의 상기 제3 산란 확률의 크기
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 배향막의, 상기 제3 영역에 있어서의 배향 방향이, 상기 단부면에 대하여 60° 이상 90° 미만으로 되어 있는, 조명 장치.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 영역은, 액정 재료를 포함하여 구성되고,
    상기 제2 영역은, 고분자 재료를 포함하여 구성되고,
    상기 제1 영역의, 상기 광 변조층에 차지하는 비율이, 당해 광 변조층 전체에 있어서 균일하게 되어 있는, 조명 장치.
  14. 이격하여 서로 대향 배치된 제1 투명 기판 및 제2 투명 기판과,
    상기 제1 투명 기판의 단부면에 광을 조사하는 광원과,
    상기 제1 투명 기판 및 상기 제2 투명 기판의 간극에 형성되고, 또한 전계의 크기에 따라서, 상기 광원으로부터의 광에 대하여 산란성 혹은 투명성을 나타내는 광 변조층을 구비하고,
    상기 광 변조층은, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 높은 제1 영역과, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 낮은 제2 영역을 포함하고,
    상기 광 변조층은, 당해 광 변조층이 산란성을 나타낼 때, 이하의 식을 만족시키는 구성으로 되어 있고,
    상기 제1 영역은, 액정 재료를 포함하여 구성되고,
    제3 영역에 포함되는 상기 제2 영역은, 2관능 단량체와, 단관능 및 다관능 중 적어도 하나의 단량체를 중합시킴으로써 형성된 것이고,
    제4 영역에 포함되는 상기 제2 영역은, 2관능 단량체를 중합시킴으로써 형성된 것이거나, 또는, 2관능 단량체와, 상기 제3 영역에 포함되는 상기 제2 영역을 형성할 때의 중량％보다도 적은 중량％의, 단관능 및 다관능 중 적어도 하나의 단량체를 중합시킴으로써 형성된 것인, 조명 장치.
    A>B>C
    A1/C1<A2/C2
    A : 광 입사면과 수직인 제1 방향으로 전파되는 광에 대한 제1 산란 확률의 크기
    B : 상기 제1 투명 기판에 수직인 제2 방향으로 전파되는 광에 대한 제2 산란 확률의 크기
    C : 광 입사면과 평행한 방향이며, 또한 상기 제1 투명 기판의 표면과 평행한 제3 방향으로 전파되는 광에 대한 제3 산란 확률의 크기
    A1 : 상기 광 변조층 중 상기 광원 근처의 제3 영역에 있어서의 상기 제1 산란 확률의 크기
    C1 : 상기 제3 영역에 있어서의 상기 제3 산란 확률의 크기
    A2 : 상기 광 변조층 중 상기 광원으로부터 이격된 제4 영역에 있어서의 상기 제1 산란 확률의 크기
    C2 : 상기 제4 영역에 있어서의 상기 제3 산란 확률의 크기
  15. 이격하여 서로 대향 배치된 제1 투명 기판 및 제2 투명 기판과,
    상기 제1 투명 기판의 단부면에 광을 조사하는 광원과,
    상기 제1 투명 기판 및 상기 제2 투명 기판의 간극에 형성되고, 또한 전계의 크기에 따라서, 상기 광원으로부터의 광에 대하여 산란성 혹은 투명성을 나타내는 광 변조층을 구비하고,
    상기 광 변조층은, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 높은 제1 영역과, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 낮은 제2 영역을 포함하고,
    상기 광 변조층은, 당해 광 변조층이 산란성을 나타낼 때, 이하의 식을 만족시키는 구성으로 되어 있고,
    제3 영역에 포함되는, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 단량체를, 이들의 중량비가 98:2 내지 75:25의 범위 내로 되도록 혼합하고, 그 혼합물에 자외선을 조사하여 상기 단량체를 경화시킴으로써 형성된 것이고,
    제4 영역에 포함되는, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 단량체를, 이들의 중량비가 95:5 내지 50:50의 범위 내이며, 또한, 상기 단량체의 중량％가 상기 제3 영역에 있어서의 상기 단량체의 중량％보다도 커지도록 혼합하고, 그 혼합물에 자외선을 조사하여 상기 단량체를 경화시킴으로써 형성된 것인, 조명 장치.
    A>B>C
    A1/C1<A2/C2
    A : 광 입사면과 수직인 제1 방향으로 전파되는 광에 대한 제1 산란 확률의 크기
    B : 상기 제1 투명 기판에 수직인 제2 방향으로 전파되는 광에 대한 제2 산란 확률의 크기
    C : 광 입사면과 평행한 방향이며, 또한 상기 제1 투명 기판의 표면과 평행한 제3 방향으로 전파되는 광에 대한 제3 산란 확률의 크기
    A1 : 상기 광 변조층 중 상기 광원 근처의 제3 영역에 있어서의 상기 제1 산란 확률의 크기
    C1 : 상기 제3 영역에 있어서의 상기 제3 산란 확률의 크기
    A2 : 상기 광 변조층 중 상기 광원으로부터 이격된 제4 영역에 있어서의 상기 제1 산란 확률의 크기
    C2 : 상기 제4 영역에 있어서의 상기 제3 산란 확률의 크기
  16. 제1항 내지 제5항, 제7항 내지 제12항, 제14항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단부면은, 상기 광원으로부터의 광의 발산각을 확대하는 입체 형상을 갖고 있는, 조명 장치.
  17. 제1항 내지 제5항, 제7항 내지 제12항, 제14항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단부면과 상기 광원의 간극을 매립하는 굴절률 매칭용 오일을 구비하는, 조명 장치.
  18. 광을 변조함으로써 영상을 표시하는 표시 패널과,
    상기 표시 패널을 배후로부터 조명하는 조명 장치를 구비하고,
    상기 조명 장치는,
    이격하여 서로 대향 배치된 제1 투명 기판 및 제2 투명 기판과,
    상기 제1 투명 기판의 단부면에 광을 조사하는 광원과,
    상기 제1 투명 기판 및 상기 제2 투명 기판의 간극에 형성되고, 또한 전계의 크기에 따라서, 상기 광원으로부터의 광에 대하여 산란성 혹은 투명성을 나타내는 광 변조층을 갖고,
    상기 광 변조층은, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 높은 제1 영역과, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 낮은 제2 영역을 포함하고,
    상기 광 변조층은, 이하의 식을 만족시키는 구성으로 되어 있고,
    상기 제1 영역은, 액정 재료를 포함하여 구성되고,
    상기 제2 영역은, 고분자 재료를 포함하여 구성되고,
    상기 제2 영역의, 상기 광 변조층에 차지하는 비율이, 제3 영역에서 상대적으로 낮고, 제4 영역에서 상대적으로 높게 되어 있는, 조명 장치.
    A>B>C
    A1/C1<A2/C2
    A : 광 입사면과 수직인 제1 방향으로 전파되는 광에 대한 제1 산란 확률의 크기
    B : 상기 제1 투명 기판에 수직인 제2 방향으로 전파되는 광에 대한 제2 산란 확률의 크기
    C : 광 입사면과 평행한 방향이며, 또한 상기 제1 투명 기판의 표면과 평행한 제3 방향으로 전파되는 광에 대한 제3 산란 확률의 크기
    A1 : 상기 광 변조층 중 상기 광원 근처의 제3 영역에 있어서의 상기 제1 산란 확률의 크기
    C1 : 상기 제3 영역에 있어서의 상기 제3 산란 확률의 크기
    A2 : 상기 광 변조층 중 상기 광원으로부터 이격된 제4 영역에 있어서의 상기 제1 산란 확률의 크기
    C2 : 상기 제4 영역에 있어서의 상기 제3 산란 확률의 크기
  19. 광을 변조함으로써 영상을 표시하는 표시 패널과,
    상기 표시 패널을 배후로부터 조명하는 조명 장치를 구비하고,
    상기 조명 장치는,
    이격하여 서로 대향 배치된 제1 투명 기판 및 제2 투명 기판과,
    상기 제1 투명 기판의 단부면에 광을 조사하는 광원과,
    상기 제1 투명 기판 및 상기 제2 투명 기판의 간극에 형성되고, 또한 전계의 크기에 따라서, 상기 광원으로부터의 광에 대하여 산란성 혹은 투명성을 나타내는 광 변조층을 갖고,
    상기 광 변조층은, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 높은 제1 영역과, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 낮은 제2 영역을 포함하고,
    상기 광 변조층은, 이하의 식을 만족시키는 구성으로 되어 있고,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은, 액정 재료와, 중합성 및 액정성을 겸비하는 단량체의 혼합물에 대하여, 자외선 편광 성분이 제3 영역보다도 제4 영역쪽이 많아지도록 편광 자외광을 조사함으로써 형성된 것인, 조명 장치.
    A>B>C
    A1/C1<A2/C2
    A : 광 입사면과 수직인 제1 방향으로 전파되는 광에 대한 제1 산란 확률의 크기
    B : 상기 제1 투명 기판에 수직인 제2 방향으로 전파되는 광에 대한 제2 산란 확률의 크기
    C : 광 입사면과 평행한 방향이며, 또한 상기 제1 투명 기판의 표면과 평행한 제3 방향으로 전파되는 광에 대한 제3 산란 확률의 크기
    A1 : 상기 광 변조층 중 상기 광원 근처의 제3 영역에 있어서의 상기 제1 산란 확률의 크기
    C1 : 상기 제3 영역에 있어서의 상기 제3 산란 확률의 크기
    A2 : 상기 광 변조층 중 상기 광원으로부터 이격된 제4 영역에 있어서의 상기 제1 산란 확률의 크기
    C2 : 상기 제4 영역에 있어서의 상기 제3 산란 확률의 크기
  20. 광을 변조함으로써 영상을 표시하는 표시 패널과,
    상기 표시 패널을 배후로부터 조명하는 조명 장치를 구비하고,
    상기 조명 장치는,
    이격하여 서로 대향 배치된 제1 투명 기판 및 제2 투명 기판과,
    상기 제1 투명 기판의 단부면에 광을 조사하는 광원과,
    상기 제1 투명 기판 및 상기 제2 투명 기판의 간극에 형성되고, 또한 전계의 크기에 따라서, 상기 광원으로부터의 광에 대하여 산란성 혹은 투명성을 나타내는 광 변조층을 갖고,
    상기 광 변조층은, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 높은 제1 영역과, 광학 이방성을 가짐과 함께 전계에 대한 응답성이 상대적으로 낮은 제2 영역을 포함하고,
    상기 광 변조층은, 이하의 식을 만족시키는 구성으로 되어 있고,
    상기 조명 장치는, 상기 광 변조층을 사이에 두는 제1 배향막 및 제2 배향막을 구비하고,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막은, 상기 광 변조층이 A>B>C 및 A1/C1<A2/C2를 만족시키도록 형성된 것이고,
    상기 제1 배향막은, 제3 영역에 있어서 수직 배향막으로 되어 있고, 제4 영역에 있어서 수평 배향막으로 되어 있고,
    상기 제2 배향막은, 수평 배향막으로 되어 있는, 조명 장치.
    A>B>C
    A1/C1<A2/C2
    A : 광 입사면과 수직인 제1 방향으로 전파되는 광에 대한 제1 산란 확률의 크기
    B : 상기 제1 투명 기판에 수직인 제2 방향으로 전파되는 광에 대한 제2 산란 확률의 크기
    C : 광 입사면과 평행한 방향이며, 또한 상기 제1 투명 기판의 표면과 평행한 제3 방향으로 전파되는 광에 대한 제3 산란 확률의 크기
    A1 : 상기 광 변조층 중 상기 광원 근처의 제3 영역에 있어서의 상기 제1 산란 확률의 크기
    C1 : 상기 제3 영역에 있어서의 상기 제3 산란 확률의 크기
    A2 : 상기 광 변조층 중 상기 광원으로부터 이격된 제4 영역에 있어서의 상기 제1 산란 확률의 크기
    C2 : 상기 제4 영역에 있어서의 상기 제3 산란 확률의 크기
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