KR20110112208A - 조명 장치 및 디스플레이 장치 - Google Patents

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소니 주식회사
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Abstract

조명 장치는 도광판과, 광원과, 도광판의 표면 또는 내부에 배치되며 도광판과 부착된 광 변조 소자를 포함한다. 광 변조 소자는 한 쌍의 투명 기판과, 한 쌍의 투명 기판의 한쪽의 투명 기판의 표면에 제공된 제1 전극과, 한 쌍의 투명 기판의 다른 쪽의 투명 기판의 표면에 제공된 제2 전극과, 투명 기판들 사이의 간극에 제공되어 전기장의 강도에 따라 광원으로부터의 광에 대하여 광-산란성 또는 광-투명성을 나타내는 광 변조층을 갖는다. 제1 전극 및 상기 제2 전극의 한쪽 또는 양쪽은 부분 전극들을 포함한다. 부분 전극들 중 제1 부분 전극들은, 복수의 부분 전극 중 제2 부분 전극들에 인접하며, 제2 부분 전극들에 인접하는 변부들 상에 불규칙적인 형상을 갖는다.

Description

조명 장치 및 디스플레이 장치{LIGHTING DEVICE AND DISPLAY DEVICE}
본 발명은 광-산란성 또는 광-투명성을 나타내는 광 변조 소자를 각각 구비한 조명 장치 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근에, 액정 디스플레이의 고화질화나 에너지 절약화가 급진전하고 있다. 부분적으로 백라이트의 광 강도를 변조함으로써 암순응(scotopic) 콘트라스트의 향상을 실현하는 방식이 제안되어 있다. 이 방법은 주로, 백라이트의 광원으로서 사용되는 발광 다이오드들(LEDs)을 부분적으로 구동하여, 디스플레이 화상에 따라 조명광을 변조하는 것이다. 또한, 대형의 액정 디스플레이에 있어서, 소형의 액정 디스플레이와 같이 박형화의 요구가 증가하고 있다. 따라서, 냉음극관(CCFL)이나 LED를 액정 패널의 바로 아래에 배치하는 방식보다는, 도광판의 단부에 광원을 배치하는 에지 라이트(edge-light) 방식의 백라이트가 주목받아 왔다. 그러나, 에지 라이트 방식의 백라이트에서는, 광원의 광 강도를 부분적으로 변조하는 부분 구동을 행하는 것은 어렵다.
그런데, 도광판 내를 전파하고 있는 광의 취출 기술로서는, 예를 들어, 일본 특허 공개 제6-347790호에 있어서, 투명 상태와 산란 상태를 전환하는 고분자 분산 액정(PDLC; Polymer Dispersed Liquid Crystal)을 사용한 디스플레이 장치가 제안되어 있다. 이는, 미러링(mirroring) 방지 등을 목적으로 한 것이며, PDLC에 대하여 부분적으로 전압을 인가하여, 투명 상태와 산란 상태를 전환하는 기술이다. 그러나, 이 방식으로는, 부분적으로 도광 광을 취출하여, 부분적으로 조명광을 변조했을 경우에, PDLC을 구동하는 전극 패턴에 의해 초래되는 경계 부분에서의 휘도 차가 클 때에는, 디스플레이 화상에 그 경계 부분이 보여진다는 문제가 있었다.
한편, 명암의 경계 부분을 희미하게 하는 기술이, 예를 들어 일본 특허 공개 제2004-2069116호에 개시되어 있다. 이 기술에서는, 확산판을 사용하거나, 공간 거리를 크게 하거나 함으로써, 경계 부분의 명암차를 희미하게 하는 것이다. 그러나, 이들의 기술을, PDLC를 사용한 조명 장치에 적용한 경우에는, 박형화하기 어렵다는 문제가 있다.
박형화를 저해하지 않고, 조명 광의 밝기의 경계 부분을 희미하게 하는 것이 가능한 조명 장치 및 디스플레이 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치는, 도광판과, 도광판의 측면에 배치된 광원과, 도광판의 표면 또는 내부에 배치되며 도광판에 부착된 광 변조 소자를 포함한다. 광 변조 소자는 이격하여 서로 대향 배치된 한 쌍의 투명 기판과, 한 쌍의 투명 기판의 한쪽의 투명 기판의 표면에 제공된 제1 전극과, 한 쌍의 투명 기판의 다른 쪽의 투명 기판의 표면에 제공된 제2 전극을 갖는다. 광 변조 소자는, 또한, 한 쌍의 투명 기판 사이의 간극에 제공되어, 전기장의 강도에 따라 광원으로부터의 광에 대하여 광-산란성 또는 광-투명성을 나타내는 광 변조층을 갖는다. 제1 전극 및 제2 전극의 한쪽 또는 양쪽은 복수의 부분 전극을 포함한다. 복수의 부분 전극 중 제1 부분 전극은, 복수의 부분 전극 중 제2 부분 전극과 인접하며, 제2 부분 전극에 인접하는 변부에 불규칙적인 형상을 갖는다.
본 발명의 실시 형태에 따른 디스플레이 장치는, 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소를 가지며, 복수의 화소가 화상 신호에 기초하여 구동되는 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널을 조명하는 조명 장치를 포함한다. 디스플레이 장치에 탑재된 조명 장치는 상기 조명 장치와 동일한 구성 요소를 갖는다.
본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치 및 디스플레이 장치에서는, 도광판에 부착된 광 변조 소자에, 전기장의 강도에 따라 광원으로부터의 광에 대하여 광-산란성 또는 광-투과성을 나타내는 광 변조층이 제공된다. 이에 의해, 도광판 내를 전파하는 광을 부분적으로 취출할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 광 변조 소자에 제공된 제1 전극 및 제2 전극의 한쪽 또는 양쪽이 복수의 부분 전극을 포함하고, 복수의 부분 전극 중 제1 부분 전극이 복수의 부분 전극 중 제2 부분 전극에 인접하고, 제2 부분 전극에 인접하는 변부 상에 불규칙적인 형상을 갖는다. 이에 의해, 광-투명과 광-산란 간의 경계의 명료함이 낮아진다.
본 발명의 실시 형태에 있어서, 제1 부분 전극의 불규칙적인 형상은, 지그재그 형상, 파형 형상, 사다리꼴 형상, 램프 형상 또는 랜덤 형상인 것이 바람직하다. 여기서, 제1 부분 전극의 불규칙적인 형상이, 예각의 선단을 갖는 복수의 제1 볼록부가 배열된 지그재그 형상일 경우, 제1 볼록부의 1개 이상의 윤곽이 선단을 원점으로 하는 대략 사인 m승의 함수(m은, 2, 4, 6 등의 짝수)인 것이 바람직하다. 본 발명의 실시 형태에 있어서, 제2 부분 전극은, 제1 부분 전극과 인접하는 변부에, 불규칙적인 형상을 갖는 것이 바람직하다. 제2 부분 전극의 불규칙적인 형상이 예각의 선단을 갖는 복수의 제2 볼록부가 배열된 지그재그 형상인 경우, 제2 볼록부의 1개 이상의 윤곽이 선단을 원점으로 하는 대략 사인 m승의 함수인 것이 바람직하다. 본 발명의 실시 형태에서, 복수의 부분 전극이 매트릭스 형상으로 배치되고, 각각의 부분 전극이 다른 부분 전극과 인접하는 변부 상에 불규칙적인 형상을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 형태에 있어서, 제1 부분 전극 및 제2 부분 전극의 양쪽에 불규칙적인 형상이 제공되고 있을 경우이며, 또한, 각각의 제1 부분 전극의 불규칙적인 형상이, 변부에 따라 배열된 복수의 제1 볼록부에 의해 구성되며, 각각의 제2 부분 전극의 불규칙적인 형상이, 변부에 따라 배열된 복수의 제2 볼록부에 의해 구성되는 경우에, 복수의 제1 볼록부 및 복수의 제2 볼록부가 번갈아 배치되는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시 형태에 있어서, 제1 부분 전극 및 제2 부분 전극의 양쪽에 불규칙적인 형상이 제공되는 경우에, 제1 볼록부 및 제2 볼록부 중 한쪽 또는 양쪽의 선단이 불균일하게 배치되거나, 번갈아 배치되거나, 랜덤하게 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 형태의 조명 장치 및 디스플레이 장치에 따르면, 광 변조 소자의 광-투명과 광-산란 간의 경계의 명료함이 낮아지므로, 도광판으로부터 광이 부분적으로 취출될 때에, 암 상태의 부분과 명 상태의 부분 간의 명료함을 낮게 할 수 있다. 그 결과, 조명광의 밝기의 경계 부분을 희미하게 할 수 있다. 본 발명의 실시 형태에서는, 조명광의 밝기의 경계 부분이 희미하게 되도록, 광 변조 소자의 전극 패턴을 연구하였으므로, 확산판의 추가가 필수적이지 않으며, 박형화가 저해되지 않는다. 따라서, 본 발명의 실시 형태에서는, 박형화를 저해하지 않고, 조명광의 밝기의 경계 부분을 희미하게 할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치 및 디스플레이 장치에 있어서, 제1 부분 전극의 불규칙적인 형상을, 예각의 선단을 갖는 복수의 제1 볼록부가 배열된 지그재그 형상으로 하고, 제1 볼록부의 1개 이상의 윤곽을, 선단을 원점으로 하는 대략 사인 m승의 함수로 한 경우에는, 제1 볼록부의 선단 부근에서 제1 부분 전극의 전극 면적의 변화가 완만해진다. 이에 의해, 광-투명과 광-산란 간의 경계의 명료함이 보다 한층 낮아지므로, 도광판으로부터 광이 부분적으로 취출되었을 때에, 암 상태의 부분과 명 상태의 부분 간의 명료함을 보다 한층 낮게 할 수 있다. 그 결과, 조명광의 밝기의 경계 부분을 보다 한층 희미하게 할 수 있다.
본 발명의 다른 및 추가 목적, 특징 및 이점들은 이하의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 백라이트의 구성의 일례를 나타내는 단면도.
도 2는 도 1b의 전극의 구성의 일례를 나타내는 사시도.
도 3의 (a) 내지 (e)는 도 1b의 전극의 변부의 일례를 나타내는 평면도.
도 4의 (a) 내지 (e)는 도 1b의 전극의 변부의 다른 예를 나타내는 평면도.
도 5는 도 1b의 전극의 변부의 다른 예를 나타내는 평면도.
도 6은 도 1a의 백라이트의 구성의 다른 예를 나타내는 단면도.
도 7의 (a) 내지 (c)는 도 1b의 광 변조 소자의 동작을 설명하기 위한 개략도.
도 8의 (a) 내지 (c)는 도 1b의 광 변조 소자의 동작을 설명하기 위한 개략도.
도 9의 (A) 및 (B)는 도 1a의 백라이트의 동작을 설명하기 위한 개략도.
도 10의 (a) 내지 (c)는 도 1a의 백라이트의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 11의 (a) 내지 (c)는 도 10의 (c)에 계속되는 제조 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 12의 (a) 내지 (c)는 도 11의 (c)에 계속되는 제조 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 13은 도 3의 (a)의 전극의 변부의 일 변형예를 나타내는 평면도.
도 14의 (a) 및 (b)는 도 3의 (a)의 전극의 변부의 다른 변형예를 나타내는 평면도.
도 15는 도 3의 (a)의 전극의 변부의 또 다른 변형예를 나타내는 평면도.
도 16은 도 1b의 광 변조 소자의 구성의 다른 예를 나타내는 단면도.
도 17의 (a) 내지 (c)는 도 16의 광 변조 소자의 동작을 설명하기 위한 개략도.
도 18의 (a) 내지 (c)는 도 16의 광 변조 소자의 동작을 설명하기 위한 개략도.
도 19는 도 1a의 백라이트의 구성의 또 다른 예를 나타내는 단면도.
도 20은 도 1a의 백라이트의 구성의 또 다른 예를 나타내는 단면도.
도 21은 도 1a의 백라이트의 구성의 또 다른 예를 나타내는 단면도.
도 22는 적용예에 따른 디스플레이 장치의 일례를 나타내는 단면도.
도 23a 및 도 23b는 실시예 및 비교예에 따른 백라이트의 휘도 분포를 나타내는 도면.
도 24의 (a) 내지 (e)는 실시예 및 비교예에 따른 백라이트의 휘도 분포를 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하의 순서로 설명한다.
1. 실시 형태
백라이트, 광 변조 소자(수직 배향 PDLC)
2. 변형예
전극 형상, 광 변조 소자(수평 배향 PDLC)
광 변조 소자의 위치, 광학 시트의 추가
3. 적용 예
디스플레이 장치
4. 실시예
백라이트
<실시 형태>
도 1a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 백라이트(1; 조명 장치)의 단면 구성의 일례를 나타낸 것이다. 도 1b는 도 1a의 광 변조 소자(30)의 단면 구성의 일례를 나타낸 것이다. 도 1a 및 도 1b는 모식적으로 나타낸 것이며, 따라서 실제의 치수나 형상으로 동일할 필요는 없다. 백라이트(1)는, 예를 들어, 액정 디스플레이 패널을 배후로부터 조명하며, 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 포함한다.
도광판(10)은, 도광판(10)의 측면에 배치된 광원(20)으로부터의 광을 도광판(10)의 상면에 유도한다. 이 도광판(10)은, 도광판(10)의 상면에 배치되는 디스플레이 패널(도시하지 않음)에 대응한 형상, 예를 들어, 상면, 하면 및 측면으로 둘러싸인 직육면체 형상을 가진다. 이하에서는, 도광판(10)의 측면 중, 광원(20)으로부터의 광이 입사하는 측면을 광 입사면(10A)이라고 칭한다. 도광판(10)은, 예를 들어, 상면 및 하면의 한쪽 또는 양면에, 미리 정해진 패턴화된 형상을 가지므로, 광 입사면(10A)으로부터 입사한 광을 산란시켜, 균일화하는 기능을 갖는다. 또한, 백라이트(1)에 인가되는 전압을 변조함으로써 휘도의 균일화를 행하는 경우, 패턴화되어 있지 않은 평탄한 도광판을 도광판(10)으로서 사용하는 것도 가능하다. 도광판(10)은, 예를 들어, 디스플레이 패널과 백라이트(1)의 사이에 배치되는 광학 시트(예를 들어, 확산판, 확산 시트, 렌즈 필름 또는 편광 분리 시트 등)를 지지하는 지지체로서도 역할한다. 도광판(10)은, 예를 들어, 폴리카보네이트 수지(PC)나 아크릴 수지(폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 투명 열가소성 수지를 주로 포함한다.
광원(20)은, 선 형상 광원이며, 예를 들어, 열 음극관(HCFL; Hot Cathode Fluorescent Lamp), CCFL 또는 복수의 LED를 일렬로 배치한 것이다. 광원(20)이 복수의 LED를 포함하는 경우에는, 효율, 박형화, 균일성의 관점에서, 모든 LED가 화이트 LED인 것이 바람직하다. 또한, 광원(20)이, 예를 들어, 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 포함하여도 된다. 광원(20)은, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 도광판(10)의 하나의 측면에만 제공되어 있어도 좋고, 도광판(10)의 2개의 측면, 3개의 측면 또는 모든 측면에 제공되어 있어도 된다.
반사판(40)은 도광판(10)의 배후로부터 광 변조 소자(30)를 통해서 누출되어 온 광을 도광판(10)측에 복귀시키는 것이며, 예를 들어, 반사, 확산, 산란 등의 기능을 갖는다. 이에 의해, 광원(20)으로부터의 방출된 광을 효율적으로 이용할 수 있고, 또한, 정면 휘도도 향상된다. 반사판(40)은, 예를 들어, 발포 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), 은 증착(silver-deposited) 필름, 다층막 반사 필름 또는 백색 PET를 포함한다.
광 변조 소자(30)는, 본 실시 형태에 있어서, 도광판(10)의 배후(하면)에 공기층 없이 부착되며, 예를 들어 접착제(도시하지 않음)를 통해서 도광판(10)의 배후에 부착된다. 광 변조 소자(30)는, 예를 들어, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 반사판(40)측으로부터 순서대로 배치된, 투명 기판(31), 하측 전극(32), 배향 막(33), 광 변조층(34), 배향 막(35), 상측 전극(36) 및 투명 기판(37)을 포함한다.
투명 기판(31 또는 37)은 광 변조층(34)을 지지하며, 일반적으로, 가시광에 대하여 투명한 기판, 예를 들어, 유리판이나, 플라스틱 필름을 포함한다. 하측 전극(32)은 투명 기판(31) 중 투명 기판(37)과의 대향면 상에 제공되며, 예를 들어, 도 2에 광 변조 소자(30)의 일부를 나타낸 바와 같이, 면내의 일 방향으로 연장하는 병렬 배치된 띠 형상의 복수의 부분 전극(32A)을 포함한다. 상측 전극(36)은 투명 기판(37) 중 투명 기판(31)과의 대향면 상에 제공되며, 예를 들어, 도 2에 나타낸 바와 같이, 면내의 일 방향이며, 또한 하측 전극(32)의 연장 방향과 교차(직교)하는 방향으로 연장하는 병렬 배치된 띠 형상의 복수의 부분 전극(36A)을 포함한다. 도 2에서는, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)의 변부의 형상이 직선 형상으로 되어 있지만, 실제로는, 후술하는 바와 같이, 비(non)-직선 형상으로 되어 있다.
하측 전극(32) 및 상측 전극(36)의 패턴은 각각 구동 방식에 연관된 패턴을 가진다. 예를 들어, 이러한 전극이 상술한 바와 같이 병렬로 배치된 띠 형상의 부분 전극들을 포함하는 경우, 예를 들어, 부분 전극을 단순 매트릭스 구동하는 것이 가능하다. 한쪽의 전극이 솔리드 막(표면 전체에 형성된 막)으로 되어 있고, 다른 쪽의 전극이 매트릭스 형상으로 패턴화되어 있을 경우에는, 예를 들어, 부분 전극을 액티브 매트릭스 구동하는 것이 가능하다. 또한, 한쪽의 전극이 솔리드 막으로 되어 있고, 다른 쪽의 전극이 가는 인출선이 구비된 블록으로 패턴화되어 있을 경우에는, 예를 들어, 각각의 분할 블록을 독자적으로 구동할 수 있는 세그먼트 방식이 사용될 수도 있다.
하측 전극(32) 및 상측 전극(36)의 각각의 변부는 비-직선 형상으로 되어 있다. 예를 들어, 복수의 부분 전극(32A) 중 1개의 부분 전극(32A) (제1 부분 전극(110))은, 복수의 부분 전극(32A) 중 1 또는 복수의 부분 전극(32A) (제2 부분 전극(120))과 인접하며, 또한 제2 부분 전극(120)에 인접하는 변부에, 불규칙적인 형상을 갖는다. 또한, 예를 들어, 복수의 부분 전극(36A) 중 1개의 부분 전극(36A) (제1 부분 전극(130))은, 복수의 부분 전극(36A) 중 1 또는 복수의 부분 전극(36A) (제2 부분 전극(140))과 인접하며, 또한 제2 부분 전극(140)에 인접하는 변부에, 불규칙적인 형상을 갖는다. 이들의 불규칙적인 형상은, 예를 들어, 도 3의 (a) 내지 (e)에 나타낸 바와 같이, 지그재그 형상, 파형 형상, 램프 형상, 사다리꼴 형상 또는 랜덤 형상으로 되어 있다. 도 3의 (a) 내지 (e)에서, 참조부호 110(130)은, 110 또는 130을 의미하며, 다른 부호에 대해서도 마찬가지의 의미이다.
제1 부분 전극(110)의 불규칙적인 형상은 변부에 따라 배열된 복수의 제1 볼록부(111)에 의해 구성되어 있고, 제2 부분 전극(120)의 불규칙적인 형상은 변부에 따라 배열된 복수의 제2 볼록부(121)에 의해 구성되어 있다. 제1 볼록부(111) 및 제2 볼록부(121)는, 예를 들어, 도 3의 (a) 내지 (e)에 나타낸 바와 같이, 번갈아 배치되어 있다. 마찬가지로, 제1 부분 전극(130)의 불규칙적인 형상은 변부에 따라 배열된 복수의 제1 볼록부(131)에 의해 구성되어 있고, 제2 부분 전극(140)의 불규칙적인 형상은 변부에 따라 배열된 복수의 제2 볼록부(141)에 의해 구성되어 있다. 제1 볼록부(131) 및 제2 볼록부(141)는, 예를 들어, 도 3의 (a) 내지 (e)에 나타낸 바와 같이, 번갈아 배치되어 있다.
제1 부분 전극(110) 중 불규칙적인 형상이 형성되어 있는 변부와, 제2 부분 전극(120) 중 불규칙적인 형상이 형성되어 있는 변부와의 사이의 간극(슬릿 부분)의 폭은 미리 정해진 크기 이하이다. 마찬가지로, 제1 부분 전극(130) 중 불규칙적인 형상이 형성되어 있는 변부와, 제2 부분 전극(140) 중 불규칙적인 형상이 형성되어 있는 변부와의 사이의 간극(슬릿 부분)의 폭도 미리 정해진 크기 이하이다. 각각의 제1 볼록부(111)의 선단(111A)은, 예를 들어, 도 3의 (a) 내지 (e)에 나타낸 바와 같이, 인접하는 2개의 제2 볼록부(121)의 사이에 형성되는 오목부(122)의 밖에 배치되어 있다. 마찬가지로, 각각의 제1 볼록부(131)의 선단(131A)은, 예를 들어, 도 3의 (a) 내지 (e)에 나타낸 바와 같이, 인접하는 2개의 제2 볼록부(141)의 사이에 형성되는 오목부(142)의 밖에 배치되어 있다. 각각의 제1 볼록부(111)의 선단(111A)은, 예를 들어, 도 4의 (a) 내지 (e)에 나타낸 바와 같이, 오목부(122) 내에 배치되어 있어도 된다. 마찬가지로, 각각의 제1 볼록부(131)의 선단(131A)은, 예를 들어, 도 4의 (a) 내지 (e)에 나타낸 바와 같이, 서로 인접하는 2개의 제2 볼록부(141)의 사이에 형성되는 오목부(142) 내에 배치되어 있어도 된다. 도 4의 (a) 내지 (e)에 나타낸 레이아웃에서는, 도 3의 (a) 내지 (e)에 나타낸 레이아웃에 비하여, 슬릿 부분의 폭을 보다 좁게하는 것이 가능하다. 슬릿 부분의 폭은 가능한 한 좁은 편이 바람직하지만, 후술하는 광 흐림(blur) 특성으로부터, 지나치게 좁히면 그다지 의미가 없다. 따라서, 예를 들어, 42인치의 디스플레이를 12*6으로 분할하는 경우에, 부분 전극(32A 또는 36A)의 폭을 약 80mm로 했을 때에는, 슬릿 부분의 폭을 약 10 내지 500㎛로 하는 것이 바람직하다.
또한, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)의 양쪽에 반드시 비-직선 형상의 변부가 제공될 필요는 없고, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)의 하나에 비-직선 형상의 변부가 제공되고, 다른 하나에 직선 형상의 변부가 제공되어도 된다. 또한, 제1 부분 전극(110) 및 제2 부분 전극(120)의 양쪽에 반드시 불규칙적인 형상이 제공될 필요는 없고, 예를 들어, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 부분 전극(110) 및 제2 부분 전극(120)의 한쪽의 변부에만 불규칙적인 형상이 제공되고, 다른 쪽의 변부에는 직선 형상이 제공되어도 된다. 마찬가지로, 제1 부분 전극(130) 및 제2 부분 전극(140)의 양쪽에, 반드시 불규칙적인 형상이 제공될 필요는 없고, 예를 들어, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 부분 전극(130) 및 제2 부분 전극(140)의 한쪽의 변부에만 불규칙적인 형상이 제공되고, 다른 쪽의 변부에는 직선 형상이 제공되어도 된다. 복수의 부분 전극(32A)이 매트릭스 형상으로 배치되어 있을 경우에, 불규칙적인 형상은, 각각의 부분 전극(32A)에 있어서, 다른 부분 전극(32A)에 인접하는 각각의 변부에 제공되어도 좋고, 또는 다른 부분 전극(32A)에 인접하는 변부 중 일부의 변부에만 제공되어도 된다.
하측 전극(32) 및 상측 전극(36)의 중 적어도 상측 전극(36) (백라이트(1)의 상면측의 전극)은 투명한 도전성 재료, 예를 들어, 산화 인듐 주석(ITO; Indium-Tin Oxide), 산화 인듐 아연(IZO; Indium-Zinc Oxide), 산화 아연(ZnO)을 포함한다. 단, 하측 전극(32) (백라이트(1)의 하면측의 전극)은 투명한 재료를 포함하지 않아도 좋으며, 예를 들어, 금속을 포함하여도 된다. 하측 전극(32)이 금속을 포함하는 경우에는, 하측 전극(32)은, 반사판(40)과 같이 도광판(10)의 배후로부터 광 변조 소자(30)에 입사하는 광을 반사하는 기능도 겸비하고 있게 된다. 따라서, 이 경우에는, 예를 들어, 도 6에 나타낸 바와 같이, 반사판(40)을 생략하는 것도 가능하다.
하측 전극(32) 및 상측 전극(36)을 광 변조 소자(30)의 법선 방향으로 보았을 때, 하측 전극(32)과 상측 전극(36)이 대향하고 있는 개소에 대응하는 부분이 광 변조 셀(30-1)을 구성한다. 각각의 광 변조 셀(30-1)은 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 미리 정해진 전압을 인가함으로써 별개로 독립으로 구동하는 것이 가능하며, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 인가되는 전압치의 크기에 따라, 광원(20)으로부터의 광에 대하여 광-투명성을 나타내거나, 광-산란성을 나타낸다. 광-투명성, 광-산란성에 대해서는, 광 변조층(34)을 설명할 때에 상세하게 설명한다.
배향 막(33 또는 35)은, 예를 들어, 광 변조층(34)에 사용되는 액정이나 단량체를 배향시키는 것이다. 배향 막의 종류로서는, 예를 들어, 수직용 배향 막 및 수평용 배향 막을 들 수 있지만, 본 실시 형태에서는, 배향 막(33 또는 35)에 수직용 배향 막이 사용된다. 수직용 배향 막으로서는, 실란 커플링제나, 폴리비닐알코올(PVA), 폴리이미드계 재료, 계면 활성제 등을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 투명 기판(31 또는 37)으로서 플라스틱 필름을 사용하는 경우에는, 제조 공정에 있어서, 투명 기판(31 또는 37) 상에 배향 막(33 또는 35)을 도포한 후의 소성 온도가 가능한 한 낮은 것이 바람직하기 때문에, 배향 막(33 또는 35)으로서 알코올계 용매를 사용하는 것이 가능한 실란 커플링 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 후술하는 프리-틸트(pre-tilt)를 형성하기 위해서, 수평 배향 막과 마찬가지로 러빙 처리를 행하는 것이 바람직하다.
각각의 수직 및 수평 배향 막은 액정과 단량체를 배향시키는 기능이 있으면 충분하며, 통상의 액정 디스플레이에 요구되는 전압의 반복 인가에 대한 신뢰성은 필요 없다. 이는, 생성된 디바이스의 전압 인가에 대한 신뢰성이 단량체를 중합한 것과 액정과의 계면에서 결정되기 때문이다. 배향 막을 사용하지 않더라도, 예를 들어, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36) 간에 전기장이나 자장을 인가함으로써, 광 변조층(34)에 사용되는 액정 및 단량체를 배향시킬 수 있다. 즉, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36) 간에 전기장이나 자장을 인가하면서, 자외선 조사를 통하여 전압 인가하에서의 액정이나 단량체의 배향 상태를 고정시킬 수 있다. 배향 막의 형성에 전압을 사용하는 경우에는, 각각의 배향용 및 구동용에 대하여 전극을 별도로 형성하고, 액정으로서, 주파수들에 의해 유전율 이방성의 부호가 반전하는 2-주파 액정을 사용할 수 있다. 배향 막의 형성에 자장을 사용하는 경우, 배향 막으로서 자화율 이방성이 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어, 벤젠환(benzene rings)이 많은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
광 변조층(34)은, 예를 들어, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 벌크(34A)와, 벌크(34A) 내에 분산된 미립자 형상의 복수의 미립자(34B)를 포함한 복합층이다. 벌크(34A) 및 미립자(34B)는 각각 광학 이방성을 갖는다.
도 7의 (a)는 하측 전극(32) 및 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않을 때의, 미립자(34B) 내의 배향 상태의 일례를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 7의 (a)에서, 벌크(34A) 내의 배향 상태에 관한 도시는 생략했다. 도 7의 (b)는 하측 전극(32) 및 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않을 때의, 벌크(34A) 및 미립자(34B) 각각의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 이 굴절률 타원체는 여러 방향으로부터 입사한 직선 편광의 굴절률을 텐서(tensor) 타원체로 나타낸 것이며, 광이 입사하는 방향으로부터의 타원체의 단면을 보는 것에 의해, 기하적으로 굴절률을 알 수 있다. 도 7의 (c)는 하측 전극(32) 및 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않을 때의, 정면 방향을 향하는 광 L1과, 경사 방향을 향하는 광 L2가 광 변조층(34)을 투과하는 모습의 일례를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 8의 (a)는 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가될 때의, 미립자(34B) 내의 배향 상태의 일례를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 8의 (a)에서, 벌크(34A) 내의 배향 상태에 관한 도시는 생략했다. 도 8의 (b)는 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가될 때의, 벌크(34A) 및 미립자(34B) 각각의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 8의 (c)는 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되고 있을 때의 정면 방향을 향하는 광 L1과, 경사 방향을 향하는 광 L2가 광 변조층(34)에 의해 산란되는 모습의 일례를 개략적으로 나타낸 것이다.
벌크(34A) 및 미립자(34B)는, 예를 들어, 도 7의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않을 때에, 벌크(34A)의 광축 AX1와 미립자(34B)의 광축 AX2의 방향이 서로 일치(평행이 된다)하도록 설계되어 있다. 광축 AX1, AX2는 편광 방향에 관계없이 굴절률이 하나의 값을 갖는 광선의 진행 방향과 평행한 선을 가리킨다. 광축 AX1 및 광축 AX2의 방향은 정확히 서로 일치할 필요는 없고, 광축 AX1의 방향과 광축 AX2의 방향이, 예를 들어 제조 오차 등으로 인해 다소 어긋나 있어도 된다.
또한, 미립자(34B)는, 예를 들어, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않을 때에, 광축 AX2이 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행이 되도록 설계되어 있다. 미립자(34B)는 또한, 예를 들어, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않을 때에, 광축 AX2이 투명 기판(31 또는 37)의 법선과 약간의 각도 θ1으로 교차한다(도 7의 (b) 참조). 각도 θ1에 대해서는, 미립자(34B)를 형성하는 재료를 설명할 때에 상세하게 설명한다.
벌크(34A)는, 예를 들어, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간의 전압 인가에 관계없이, 광축 AX1이 일정하게 되도록 설계되어 있다. 구체적으로는, 벌크(34A)는, 예를 들어, 도 7의 (a) 및 (b)와, 도 8의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 광축 AX1이 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행하게 되며, 투명 기판(31 또는 37)의 법선과 미리 정해진 각도 θ1으로 교차하도록 설계되어 있다. 즉, 벌크(34A)의 광축 AX1은, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않을 때에, 미립자(34B)의 광축 AX2과 평행하다.
광축 AX2은 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행하며 투명 기판(31 또는 37)의 법선과 각도 θ1으로 정확히 교차할 필요는 없고, 예를 들어 제조 오차 등으로 인해 투명 기판(31 또는 37)의 법선과, 각도 θ1과는 약간 다른 각도로 교차하여도 된다. 또한, 광축 AX1, AX2이 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 정확히 평행할 필요는 없고, 예를 들어 제조 오차 등으로 인해 도광판(10)의 광 입사면(10A)과, 약간의 각도로 교차하여도 된다.
여기서, 벌크(34A)와 미립자(34B)의 통상 굴절률은 동일하며, 또한 벌크(34A)와 미립자(34B)의 이상 굴절율 또한 동일한 것이 바람직하다. 이 경우에, 예를 들어, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않을 시에는, 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 정면 방향 및 경사 방향을 포함하는 모든 방향에 있어서 굴절률 차가 거의 없어, 높은 투명성이 얻어진다. 이에 의해, 예를 들어, 도 7의 (c)에 나타낸 바와 같이, 정면 방향을 향하는 광 L1 및 경사 방향을 향하는 광 L2는 광 변조층(34) 내로 산란되지 않으며, 그래서 광 변조층(34)을 투과한다. 그 결과, 예를 들어, 도 9의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이, 광원(20)으로부터의 광 L(경사 방향으로부터의 광)은, 광-투과 영역(30A)의 계면(투명 기판(31) 또는 도광판(10)과 공기와의 계면)에서 전반사되어, 광-투과 영역(30A)의 휘도(흑색 디스플레이의 휘도)가, 광 변조 소자(30)를 제공하지 않을 경우(도 9의 (B)에서 일점 쇄선)에 비하여 낮아진다.
벌크(34A) 및 미립자(34B)는, 예를 들어, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가될 시에는, 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 광축 AX1와 광축 AX2의 방향이 서로 어긋나도록(교차하도록) 설계되어 있다. 미립자(34B)는, 예를 들어, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가될 때에, 미립자(34B)의 광축 AX2이 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행이 되며, 투명 기판(31 또는 37)의 법선과 각도 θ1보다 큰 각도 θ2 (예를 들어 90°)로 교차하도록 설계되어 있다. 각도 θ2에 대해서는, 미립자(34B)를 형성하는 재료를 설명할 때에 상세하게 설명한다.
따라서, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가될 시에는, 광변조층(34)에 있어서, 정면 방향 및 경사 방향을 포함하는 모든 방향에 있어서 굴절률 차가 커져, 높은 광-산란성이 얻어진다. 이에 의해, 예를 들어, 도 8의 (c)에 나타낸 바와 같이, 정면 방향을 향하는 광 L1 및 경사 방향을 향하는 광 L2은 광 변조층(34) 내에서 산란된다. 그 결과, 예를 들어, 도 9의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이, 광원(20)로부터의 광 L(경사 방향으로부터의 광)은, 광-산란 영역(30B)의 계면(투명 기판(31) 또는 도광판(10)과 공기와의 계면)을 투과하며, 반사판(40) 측에 투과한 광은 반사판(40)에 의해 반사되어, 광 변조 소자(30)를 투과한다. 따라서, 광-산란 영역(30B)의 휘도는, 광 변조 소자(30)를 제공하지 않을 경우(도 9의 (B)에서 일점 쇄선)에 비해서 지극히 높아지며, 또한, 광-투과 영역(30A)의 휘도가 저하한 것에 대응하여 부분적인 백색 디스플레이의 휘도(휘도 향상)가 증가한다.
벌크(34A)와 미립자(34B)의 통상의 굴절률은, 예를 들어 제조 오차 등으로 인해 다소 상이해도 좋다. 이러한 상이함은, 예를 들어, 0.1 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이하인 것이 보다 바람직하다. 마찬가지로, 벌크(34A)와 미립자(34B)의 이상 굴절율에 대해서도, 예를 들어 제조 오차 등으로 인하여 다소 상이하여도 좋다. 이러한 상이함은, 예를 들어, 0.1 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이하인 것이 보다 바람직하다.
벌크(34A)의 굴절률차(△n0 = 이상 굴절율 n1 - 통상 굴절률 n0)나, 미립자(34B)의 굴절률차(△n1 = 이상 굴절율 n3 - 통상 굴절률 n2)는 가능한 한 큰 것이 바람직하고, 0.05 이상인 것이 바람직하고, 0.1 이상인 것이 더욱 바람직하고, 0.15 이상인 것이 더욱 바람직하다. 벌크(34A) 및 미립자(34B) 각각의 굴절률차가 큰 경우에는, 광 변조층(34)의 산란능이 높아져, 도광 조건이 쉽게 붕괴될 수 있어, 도광판(10)로부터 광을 취출하기 쉽게 된다.
벌크(34A) 및 미립자(34B)는 전기장에 대한 응답 속도가 상이하다. 벌크(34A)는, 예를 들어, 전기장에 대하여 응답하지 않는 줄무늬 형상 구조 혹은 다공질 구조를 가지거나, 또는 미립자(34B)의 응답 속도보다 느린 응답 속도를 갖는 막대 형상 구조를 가진다. 벌크(34A)는, 예를 들어, 저분자 단량체를 중합함으로써 얻어진 고분자 재료에 의해 형성된다. 벌크(34A)는, 예를 들어, 미립자(34B)의 배향 방향 또는 배향 막(33 또는 35)의 배향 방향을 따라 배향된 배향성 및 중합성을 갖는 재료(예를 들어 단량체)를 열 및 광의 적어도 한쪽에 의해 중합시킴으로써 형성되어 있다. 벌크(34A)의 줄무늬 형상 구조, 다공질 구조 혹은 막대 형상 구조는, 예를 들어, 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행하며, 투명 기판(31 또는 37)의 표면과 약간의 각도 θ1로 교차하는 방향으로 장축을 갖는다.
미립자(34B)는, 예를 들어, 액정 재료를 주로 포함하며, 벌크(34A)의 응답 속도보다 충분히 빠른 응답 속도를 갖는다. 미립자(34B) 내에 포함되는 액정 재료(액정 분자)는, 예를 들어 막대 형상 분자이다. 미립자(34B) 내에 포함되는 액정 분자로서는, 예를 들어, 부의 굴절률 이방성을 갖는 액정 분자(소위 네거티브 형 액정)이 사용된다.
여기서, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않을 시에는, 각각의 액정 분자의 장축 방향은 미립자(34A)에서의 광축 AX1과 평행하다. 이때, 미립자(34B) 내의 액정 분자의 장축은, 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행하며 투명 기판(31 또는 37)의 법선과 약간의 각도 θ1로 교차한다. 즉, 미립자(34B) 내의 액정 분자는, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않을 시에는, 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행한 면에서 각도 θ1 로 경사져 배향되어 있다. 각도 θ1은 프리-틸트(pre-tilt) 각이라고 불리며, 예를 들어 0.1°내지 30°의 범위인 것이 바람직하다. 각도 θ1은 0.5°내지 10°의 범위인 것이 더욱 바람직하고, 0.7°내지 2°이하의 범위인 것이 보다 바람직하다. 각도 θ1을 크게 하면, 후술하는 것 같은 이유로 인하여 광-산란의 효율이 저하하는 경향이 있다. 또한, 각도 θ1을 지나치게 작게 하면, 전압 인가시에 액정이 내려앉는 방위각의 변동을 초래한다. 예를 들어, 180°반대측의 방위(리버스 틸트)로 액정이 내려앉을 수도 있다. 이에 의해, 미립자(34B)와 벌크(34A) 각각의 굴절률차를 유효하게 이용할 수 없으므로, 광-산란 효율이 낮아져, 휘도가 저하하는 경향이 있다.
하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가될 시에는, 액정 분자의 장축 방향은 미립자(34A)에서의 광축 AX1과 교차(혹은 직교)한다. 이때, 미립자(34B) 내의 액정 분자의 장축은, 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행이 되며 투명 기판(31 또는 37)의 법선과 각도 θ1보다 큰 각도 θ2 (예를 들어 90°)로 교차한다. 즉, 미립자(34B) 내의 액정 분자는, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가될 시에는, 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행한 면에서 각도 θ2만큼 경사진 상태 혹은 각도 θ2(=90°)로 옆으로 누운 상태로 배향하고 있다.
상기 한 배향성 및 중합성을 갖는 단량체로서는, 광학적으로 이방성을 갖고 있으며, 액정과 복합가능한 재료이면 어떠한 단량체라도 사용될 수 있다. 특히, 본 실시 형태에서는 자외선으로 경화 가능한 저분자 단량체인 것이 바람직하다. 전압 무인가의 상태에서는, 액정의 광학적 이방성의 방향이 저분자 단량체를 중합함으로써 형성된 것(고분자 재료)의 광학적 이방성의 방향에 대응하는 것이 바람직하다. 따라서, 자외선 경화 전에, 액정과 저분자 단량체가 동일 방향으로 배향되어 있는 것이 바람직하다. 미립자(34B)로서 액정이 사용될 경우에, 그 액정이 막대 형상 분자일 때에는, 사용하는 단량체 재료의 형상도 막대 형상인 것이 바람직하다. 이상으로부터, 단량체 재료로서는 중합성 및 액정성을 갖는 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어, 중합성 관능기로서, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 아크릴로옥시(acryloyloxy)기, 메타크릴로옥시기, 비닐에테르기 및 에폭시기로 이루어지는 관능기로부터 선택되는 하나 이상의 관능기를 갖는 것이 바람직하다. 이들의 관능기는, 자외선, 적외선 또는 전자선을 조사하거나, 가열하거나 함으로써 중합시킬 수 있다. 자외선 조사시의 배향도 저하를 억제하기 위해서, 다관능기를 가지는 액정성 재료를 첨가할 수도 있다. 벌크(34A)를 상술한 줄무늬 형상 구조로 할 경우에는, 벌크(34A)의 원료로서, 2관능 액정성 단량체를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 벌크(34A)의 원료에, 액정성을 나타내는 온도의 조정을 목적으로 단관능 단량체를 첨가하거나, 가교 밀도 향상을 목적으로 3관능 이상의 단량체를 첨가할 수도 있다.
구동 회로(50)는, 예를 들어, 각각의 광변조 셀(30-1)에서의 미립자(34B)의 광축 AX2이 벌크(34A)의 광축 AX1과 평행 혹은 거의 평행이 되고, 다른 광 변조 셀(30-1)에서의 미립자(34B)의 광축 AX2이 벌크(34A)의 광축 AX1과 교차 혹은 직교하도록 각각의 광 변조 셀(30-1)의 한 쌍의 전극(하측 전극(32) 및 상측 전극(36))에 인가하는 전압의 크기를 제어한다. 즉, 구동 회로(50)는 벌크(34A)의 광축 AX1과 미립자(34B)의 광축 AX2의 제어 방향을 서로 일치(혹은 거의 일치)시키거나, 서로 어긋나게(혹은 직교하게) 할 수 있다.
이하에서는, 본 실시 형태의 백라이트(1)의 제조 방법에 대해서, 도 10의 (a) 내지 도 12의 (c)를 참조하여 설명한다.
우선, 유리 기판 또는 플라스틱 필름 기판으로 이루어지는 투명 기판(31, 37) 상에 투명 도전막(32-1, 36-1)을 형성한다(도 10의 (a)). 다음으로, 각각의 도전막의 표면 전체에 레지스트층(도시하지 않음)을 형성한 뒤, 레지스트층을 패터닝하여 전극 패턴을 형성한다. 계속해서, 레지스트층들을 마스크로 하여, 투명 도전막(32-1, 36-1)을 선택적으로 제거함으로써, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)을 형성한다(도 10의 (b)). 그 후, 레지스트층들을 제거한다.
패터닝의 방법으로서는, 예를 들어, 포토리소그래피법, 레이저 가공법, 패턴 인쇄법 또는 스크린 인쇄법 등을 사용할 수 있다. 대안으로서, 예를 들어, 메르크(Merck) 사의 "HYPER ETCH" 재료를 사용하여, 스크린 인쇄 후에 미리 정해진 가열을 행한 후, 린스(rinsing) 함으로써 패터닝을 행할 수도 있다. 전극 패턴은 구동 방법 및 부분 구동의 분할수에 의해 결정된다. 예를 들어, 42인치의 디스플레이를 12 × 6으로 분할할 경우, 전극 폭을 약 80mm로 하고 전극 간의 슬릿 부분의 폭을 약10 내지 500 ㎛로 한다. 전극 재료로서는, ITO, IZO, ZnO 등을 사용할 수 있다. 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)의 양쪽에 이들의 재료를 사용해도 되고, 한쪽의 전극에만 이들의 재료를 사용하고, 다른 쪽의 전극에 반사율이 높은 금속 재료를 사용해도 된다. 대안으로서, ITO 나노 입자를 패턴 인쇄한 후, 이 나노 입자를 소성(baking)함으로써 전극 패턴을 형성해도 좋다.
다음으로, 표면 전체에 배향 막(33, 35)을 도포한 뒤, 도포된 막을 건조시켜 소성한다(도 10의 (c)). 배향 막(33, 35)으로서 폴리이미드계 재료를 사용하는 경우에는, 용매로서 NMP(N- 메틸-2-피롤리돈)을 종종 사용한다. 그때에는, 대기하에서 약 200℃의 온도가 필요하다. 이 경우에, 투명 기판(31, 37)으로서 플라스틱 기판을 사용한다면, 배향 막(33, 35)을 100℃로 진공 건조시켜 소성할 수도 있다. 그 후, 배향 막(33, 35)에 대하여 러빙 처리를 행한다. 이에 의해, 배향 막(33, 35)이 수평 배향용의 배향 막으로서 기능하고, 또한 배향 막(33, 35) 각각의 러빙 방향에 프리-틸트를 형성하는 것이 가능해진다.
다음으로, 배향 막(33) 상에 셀 갭을 형성하기 위한 스페이서(38)를 건식 또는 습식 공정에서 살포한다(도 11의 (a)). 또한, 진공 접합법에 의해 광변조 셀(30-1)을 형성할 경우에는, 적하하는 혼합물 중에 스페이서(38)를 혼합해도 된다. 스페이서(38) 대신에, 포토리소그래피법에 의해 기둥 스페이서를 형성해도 좋다.
계속해서, 배향 막(35) 상에 액정의 누설을 방지하기 위한 밀봉제 패턴(39)을, 예를 들어 프레임 형상으로 도포한다(도 11의 (b)). 이 밀봉제 패턴(39)은 디스펜서법이나 스크린 인쇄법에 의해 형성될 수 있다.
이하에서는, 진공 접합법(One Drop Fill 법 또는 ODF 법)에 대해서 설명하지만, 진공 주입법 등에 의해 광변조 셀(30-1)을 형성하는 것도 가능하다.
우선, 셀 갭 및 셀 면적에 의해 결정되는 체적으로, 액정과 단량체의 혼합물(41)을 면내에 균일하게 적하한다(도 11의 (c)). 혼합물(41)의 적하에는 리니어 가이드 방식의 정밀 디스펜서를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 밀봉제 패턴(39)을 제방으로서 이용하고, 다이 코터를 사용해도 된다.
액정과 단량체는 전술한 재료를 사용할 수 있지만, 액정과 단량체의 중량비는 98/2 내지 50/50, 바람직하게는 95/5 내지 75/25, 보다 바람직하게는 92/8 내지 85/15이다. 액정의 비율을 증가시킴으로써 구동 전압을 낮게 할 수 있지만, 액정을 지나치게 증가시키면 전압 인가 동안의 백색도가 저하하거나, 전압 오프시에 응답 속도가 저하하여 투명 상태가 복귀되기 어려운 경향이 있다.
혼합물(41)에, 액정과 단량체의 이외에, 중합 개시제를 첨가한다. 사용되는 자외선 파장에 따라, 첨가되는 중합 개시제의 단량체 비를 0.1 내지 10 중량%의 범위 내에서 조정한다. 혼합물(41)에는, 이 밖에, 중합 금지제나 가소제, 점도 조정제 등도 필요에 따라 첨가 가능하다. 단량체가 실온에서 고체나 겔 상태일 경우에는, 캡(cap)이나 시린지(syringe), 기판을 가온(warm)하는 것이 바람직하다.
투명 기판(31) 및 투명 기판(37)을 진공 접합기(도시하지 않음)에 배치한 뒤, 진공 배기하고, 접합을 행한다(도 12의 (a)). 그 후, 접합한 셀을 대기에 개방시키고, 대기압에서의 균일 가압에 의해 셀 갭을 균일화한다. 셀 갭은 백색 휘도(백색도)와 구동 전압의 관계에 기초하여 적절히 선정할 수 있지만, 5 내지 40㎛, 바람직하게는 6 내지 20㎛, 보다 바람직하게는 7 내지 10㎛이다.
접합 후, 필요에 따라 배향 처리를 행하는 것이 바람직하다(도시하지 않음). 크로스 니콜(crossed nicol) 편광자의 사이에, 접합된 셀을 삽입했을 때, 빛 누설이 발생하는 경우에는, 셀을 일정 시간 가열 처리하거나, 실온에서 방치하거나 해서 배향시킨다. 그 후, 자외선 L3을 조사해서 단량체를 중합시켜 중합체화한다(도 12의 (b)). 이와 같이 하여, 광 변조 소자(30)가 제조된다.
자외선을 조사할 시에는, 셀의 온도가 변화하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 적외선 컷 필터(cut filter)를 사용하거나, 광원으로 UV-LED를 사용하는 것이 바람직하다. 자외선 조도는 복합 재료의 조직 구조에 영향을 주므로, 사용하는 액정 재료나 단량체 재료, 이들 재료의 조성물에 따라 적절히 조정하는 것이 바람직하고, 0.1 내지 500mW/cm2의 범위가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 30mW/cm2이다. 자외선 조도가 낮을수록 구동 전압이 낮아지는 경향이 있으므로, 생산성과 특성의 양면으로부터 자외선 조도를 선정하는 것이 바람직하다.
이후, 도광판(10)에 광 변조 소자(30)를 부착한다. 광 변조 소자(30)는 점착, 접착의 어느 것에 의해 부착되어도 좋으며, 도광판(10)의 굴절률과 광 변조 소자(30)의 기판 재료의 굴절률에 가능한 한 가까운 굴절률의 재료로 점착 또는 접착하는 것이 바람직하다. 마지막으로, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)에 인출선(도시하지 않음)을 부착한다. 이와 같이 하여, 본 실시 형태의 백라이트(1)가 제조된다.
이와 같이, 광 변조 소자(30)를 형성하고, 이후에, 도광판(10)에 광 변조 소자(30)을 부착하는 프로세스를 설명했지만, 배향 막(35)을 형성한 투명 기판(37)을 도광판(10)의 표면에 미리 부착하고 나서, 백라이트(1)을 형성할 수도 있다. 또한, 낱장 공급 방식, 롤-투-롤 방식의 어느 것이든 백라이트(1)를 형성할 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태의 백라이트(1)의 작용 및 효과에 대해서 설명한다.
본 실시 형태의 백라이트(1)에서는, 예를 들어, 광 변조 셀(30-1)에서 미립자(34B)의 광축 AX2이 벌크(34A)의 광축 AX1과 평행 혹은 거의 평행하고, 다른 광변조 셀(30-1)에서 미립자(34B)의 광축 AX2이 벌크(34A)의 광축 AX1과 교차 혹은 직교하도록, 각각의 광변조 셀(30-1)의 한 쌍의 전극(하측 전극(32) 및 상측 전극(36))에 전압이 인가된다. 이에 의해, 광원(20)으로부터 방출되어 도광판(10)으로 입사된 광은, 광 변조 소자(30) 중, 광축 AX1과 광축 AX2가 서로 평행 혹은 거의 평행이 되는 광-투과 영역(30A)을 투과한다. 한편, 광원(20)으로부터 방출되어 도광판(10)으로 입사된 광은, 광 변조 소자(30) 중, 광축 AX1과 광축 AX2이 서로 교차 혹은 직교하는 광-산란 영역(30B)에서 산란된다. 산란광 중 광-산란 영역(30B)의 하면을 투과한 광은 반사판(40)에 의해 반사되어, 다시, 도광판(10)에 복귀된 뒤, 백라이트(1)의 상면으로부터 방출된다. 또한, 산란광 중, 광-산란 영역(30B)의 상면을 향한 광은, 도광판(10)을 투과한 뒤, 백라이트(1)의 상면으로부터 방출된다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 광-투과 영역(30A)의 상면으로부터 광은 거의 방출되지 않고, 광-산란 영역(30B)의 상면으로부터 광이 대부분 방출된다. 이와 같이 하여, 정면 방향의 변조비를 크게 한다.
일반적으로, PDLC는 액정 재료와 등방성의 저분자 재료를 혼합하고, 자외선 조사나 용매의 건조 등에 의해 상 분리를 일으키게 하여 형성되고, 액정 재료의 미소 입자가 고분자 재료 중에 분산된 복합층으로 되어 있다. 이 복합층 중의 액정 재료는, 전압 무인가 동안에는 임의의 방향을 향하고 있으므로 광-산란성을 나타낸다. 이에 비하여, 액정 재료는, 전압 인가 동안에는 전기장 방향으로 배향하므로, 액정 재료의 통상 굴절률과 고분자 재료의 굴절률이 동일한 경우에는, 정면 방향(PDLC의 법선 방향)으로 높은 투명성을 나타낸다. 그러나, PDLC에서는, 경사 방향에서 액정 재료의 이상 굴절율과 고분자 재료의 굴절률과의 차가 현저해지고, 따라서, PDLC는 정면 방향이 광-투명성이여도 경사 방향에서는 광-산란성이 발현하게 된다.
통상, PDLC을 사용한 광 변조 소자는 표면에 투명 도전막이 형성된 2매의 유리 판 사이에 PDLC을 끼워 넣은 구조로 되어 있는 것이 많다. 상술한 바와 같은 구조를 갖는 광 변조 소자로 공기로부터 비스듬히 광이 입사했을 경우에, 그 경사 방향으로부터 입사한 광은 공기와 유리판의 굴절률차로 인해 굴절하고, 보다 작은 각도로 PDLC에 입사하게 된다. 따라서, 이와 같은 광 변조 소자에서는, 큰 산란은 발생하지 않는다. 예를 들어, 공기로부터 80°의 각도로 광이 입사했을 경우에, 그 광의 PDLC로의 입사각은 유리 계면에서의 굴절로 인해 약 40°까지 감소된다.
그러나, 도광판을 사용한 에지 라이트 방식 PDLC에서는, 도광판을 통하여 광이 입사하므로, 광이 약 80°의 큰 각도로 PDLC를 가로 지르게 된다. 그로 인해, 액정 재료의 이상 굴절율과 고분자 재료의 굴절률과의 차가 크고, 또한, 큰 각도로 광이 PDLC를 가로지르므로, 산란을 받는 광로의 길이도 길어진다. 예를 들어, 1.5의 통상 굴절률과 1.65의 이상 굴절율의 액정 재료의 미소 입자가 굴절률 1.5의 고분자 재료중에 분산되어 있을 경우, 정면 방향(PDLC의 법선 방향)에서는 굴절률차가 없지만, 경사 방향에서는 굴절률차가 커진다. 이로 인해, 경사 방향의 광-산란성을 감소시킬 수 없으므로, 시야각 특성이 나쁘다. 또한, 도광판 상에 확산 필름 등의 광학 필름을 제공했을 경우에는, 기울기 누설 광이 확산 필름 등에 의해 정면 방향에도 확산되므로, 정면 방향의 광 누설이 커지고, 정면 방향의 변조비가 낮아지게 된다.
한편, 본 실시 형태에서는, 벌크(34A) 및 미립자(34B)가 광학 이방성 재료를 주로 포함하여 형성되어 있으므로, 경사 방향에서 광-산란성이 감소되어, 광-투명성이 향상될 수 있다. 예를 들어, 벌크(34A) 및 미립자(34B)가, 서로 통상 굴절률이 동일하며 또한 서로 이상 굴절율도 동일한 광학 이방성 재료를 주로 포함한다면, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않는 영역에서는, 벌크 및 미립자의 각각의 광축의 방향이 동일 혹은 거의 동일하다. 이에 의해, 정면 방향(광 변조 소자(30)의 법선 방향) 및 경사 방향을 포함하는 모든 방향에서 굴절률차가 감소되거나 없어져, 높은 투명성이 얻어진다. 그 결과, 시야각이 큰 범위에 걸쳐 광의 누설을 감소시키거나 거의 없게 할 수 있어, 시야각 특성을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 1.5의 통상 굴절률과, 1.65의 이상 굴절율의 액정과, 1.5의 통상 굴절률과 1.65의 이상 굴절율의 액정성 단량체를 혼합하고, 배향 막 또는 전계에 의해 액정과 액정성 단량체를 배향시킨 상태에서 액정성 단량체를 중합시키면, 액정의 광축이 액정성 단량체가 중합함으로써 형성된 중합체의 광축과 대응된다. 이에 의해, 모든 방향에서 굴절률을 매칭시킬 수 있다. 이와 같은 경우에는, 광-투명성이 높은 상태를 실현할 수 있고, 보다 더 시야각 특성을 좋게 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 예를 들어, 도 9의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이, 광-투과 영역(30A)의 휘도(흑색 디스플레이의 휘도)가 광 변조 소자(30)를 제공하지 않을 경우(도 9의 (B)의 일점 쇄선)에 비하여 낮아진다. 한편, 광-산란 영역(30B)의 휘도는 광 변조 소자(30)를 제공하지 않을 경우(도 9의 (B)의 일점 쇄선)에 비해서 지극히 높아지며, 게다가, 광-투과 영역(30A)의 휘도가 저하한 것에 대응하여 부분적인 백색 디스플레이의 휘도(휘도 향상)가 높게 된다.
휘도 향상은 전면 백색 디스플레이에 비하여, 부분적으로 백색 디스플레이를 행했을 경우의 휘도를 높게 하는 기술을 의미한다. CRT나 PDP에서는 일반적으로 이 기술을 사용한다. 그러나, 액정 디스플레이에서는, 백라이트는 화상에 관계없이 전체에 걸쳐 균일하게 발광하므로, 부분적으로 휘도를 높게 할 수는 없다. 백라이트로서, 복수의 LED를 2차원으로 배치한 LED 백라이트를 사용한 경우에는, LED를 부분적으로 소등하는 것은 가능하다. 그러나, 이와 같은 경우에는, LED의 암 영역으로부터 광이 확산되지 않으므로, 모든 LED를 점등했을 경우에 비하여 휘도가 낮아지게 된다. 또한, 부분적으로 점등하는 LED에 흘리는 전류를 증가시킴으로써, 휘도를 높일 수 있다. 그러나, 이와 같은 경우에는, 매우 단시간에 대전류가 흐르므로, 회로의 부하나 신뢰성의 점에서 문제가 된다.
본 실시 형태에서는, 벌크(34A) 및 미립자(34B)가 각각 광학 이방성 재료를 주로 포함하므로, 경사 방향의 광-산란성이 억제되어, 암 상태에서의 도광판(10)로부터의 누설 광이 적다. 이에 의해, 부분적인 암 상태의 부분으로부터 부분적인 명 상태의 부분으로 도광하므로, 백라이트(1)에의 투입 전력을 증가시키지 않고 휘도 향상을 실현할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않는 영역에서, 미립자(34B)의 광축 AX2가, 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행하고, 투명 기판(31 또는 37)의 법선과 약간의 각도 θ1로 교차한다. 즉, 미립자(34B) 내의 액정 분자가, 광 입사면(10A)과 평행한 면에서 각도 θ1만큼 경사진 상태(프리-틸트 각이 부여된 상태)로 배향한다. 그로 인해, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되었을 때, 미립자(34B) 내의 액정 재료가 임의의 방위로 상승되는 대신에, 광 입사면(10A)과 평행한 면에서 하강한다. 이때, 벌크(34A) 및 미립자(34B)의 광축 AX1 및 AX2이, 광 입사면(10A)과 평행한 면에서 서로 교차 혹은 직교한다. 이 경우에, 도광판(10)의 광 입사면(10A)을 통하여 입사한 광 중, 투명 기판(31)에 대하여 수직으로 진동하는 광은, 미립자(34B)의 통상 굴절률과 벌크(34A)의 이상 굴절율 간의 차에 의해 영향을 받는다. 이때, 미립자(34B)의 통상 굴절률과 벌크(34A)의 이상 굴절율의 차는 크며, 이는 투명 기판(31)에 대하여 수직으로 진동하는 광의 산란 효율을 높게 한다. 이에 비하여, 투명 기판(31)에 대하여 평행하게 진동하는 광은 미립자(34B)의 이상 굴절율과 벌크(34A)의 통상 굴절률 간의 차에 의해 영향을 받는다. 미립자(34B)의 이상 굴절율과 벌크(34A)의 통상 굴절률 간의 차도 크며, 이는 투명 기판(31)에 대하여 평행하게 진동하는 광의 산란 효율을 증가시킨다. 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가된 영역을 전파하는 광은, 경사 방향의 성분을 많이 포함한다. 예를 들어, 도광판(10)으로서 아크릴 도광판을 사용한 경우에는, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가된 영역의 광은 41.8°이상의 각도로 전파한다. 그 결과, 경사 방향을 포함하는 모든 방향에 있어서 굴절률차가 커지고, 따라서, 높은 광-산란성이 얻어지므로, 디스플레이 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 휘도 향상의 효과에 의해, 디스플레이 휘도를 더욱 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 전압 무인가 동안에 도광판(10)의 광 입사면(10A)에 수직으로 벌크(34A) 및 미립자(34B)의 광축 AX1 및 AX2을 설정하고, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압을 인가했을 시에 미립자(34B) 내의 액정 재료가 광 입사면(10A)과 수직한 면에서 상승되도록 했을 경우에, 투명 기판(31)에 대하여 수직으로 진동하는 광은 미립자(34B)의 통상 굴절률과 벌크(34A)의 이상 굴절율과의 차에 의해 영향을 받지만, 투명 기판(31)에 대하여 평행하게 진동하는 광은 미립자(34B)의 통상 굴절률과 벌크(34A)의 통상 굴절률과의 차에 의해 영향을 받는다. 여기서, 미립자(34B)의 통항 굴절률과 벌크(34A)의 통상 굴절률과의 차는 거의 없거나 전혀 없다. 그로 인해, 광 입사면(10A)을 통하여 입사한 광 중에서, 투명 기판(31)에 대하여 수직으로 진동하는 광은, 전술한 경우와 마찬가지로 큰 굴절률차에 의해 영향을 받지만, 투명 기판(31)에 대하여 평행하게 진동하는 광은 굴절률차에 의해 거의 영향을 받지 않거나 전혀 영향을 받지 않는다. 그 결과, 투명 기판(31)에 대하여 수직으로 진동하는 광의 산란 효율은 높아지지만, 투명 기판(31)에 대하여 평행하게 진동하는 광의 산란 효율은 낮아지거나 또는 제로가 된다. 따라서, 광 입사면(10A)에 대하여 광축 AX1 및 AX2을 수직으로 설정한 경우, 광 입사면(10A)에 대하여 광축 AX1 및 AX2을 평행하게 설정한 경우에 비하여, 광-산란 효율이 낮아지므로, 도광판(10)으로부터 추출되는 휘도가 본 실시 형태의 광 변조 소자(30)보다 낮아진다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 시야각이 큰 범위에 걸쳐 광의 누설을 감소시키거나 거의 없게 하면서, 디스플레이 휘도를 향상시킬 수 있다. 그 결과, 정면 방향의 변조비를 증가시킬 수 있다.
본 실시 형태에서는, 광 변조 소자(30) 내에 제공된 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)의 적어도 한쪽이, 서로 인접하는 복수의 부분 전극(32A 또는 36A)을 포함한다. 또한, 복수의 부분 전극(32A 또는 36A) 중 하나의 부분 전극이, 복수의 부분 전극(32A 또는 36A) 중 다른 부분 전극과 인접하는 변부 상에, 불규칙한 형상을 갖는다. 이에 의해, 광-투명 영역과 광-산란 영역 간의 경계의 명료함이 낮아지므로, 도광판(10)으로부터 광이 부분적으로 취출되었을 때에, 전극 패턴에 의해 초래되는 경계 부분에서의 휘도 차가 클 때이어도, 암 상태의 부분과 명 상태의 부분의 경계의 명료함을 낮게 할 수 있다. 그 결과, 조명광의 밝기의 경계 부분을 희미하게 할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 조명광의 밝기의 경계 부분을 희미하게 하기 위해서 광 변조 소자(30)의 전극 패턴을 연구한 것이며, 확산판이 추가될 필요가 없고, 박형화가 저해되지 않는다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 박형화를 저해하지 않고, 조명광의 밝기의 경계 부분을 희미하게 할 수 있다.
<변형예>
[제1 변형예]
상기 실시 형태에서는, 하측 전극(32)과 상측 전극(36)의 적어도 한쪽의 불규칙적인 형상이 지그재그 형상이 되어 있을 경우, 예를 들어, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 일부의 불규칙적인 형상의 볼록부의 윤곽이 직선 형상이 되어 있다. 그러나, 볼록부의 윤곽은 그 이외의 형상이여도 된다.
또한, 예를 들어, 부분 전극(110)에 불규칙적인 형상이 제공되어 있을 경우, 예를 들어, 도 13에 나타낸 바와 같이, 부분 전극(110)의 불규칙적인 형상이 예각의 선단을 갖는 복수의 제1 볼록부(111)가 배열된 지그재그 형상이어도 되며, 여기서, 제1 볼록부(111)의 적어도 1개의 변부의 윤곽은 선단을 원점으로 하는 사인 m 승의 함수(m은 2, 4, 6 등의 짝수)이다. 이때, 제1 볼록부(111)의 적어도 1개의 변부의 윤곽은 사인 m승의 함수에 의해 그려지는 곡선의 일부에 대응된다. 또한, 변부의 윤곽이 엄밀히 사인 m승의 함수의 궤적을 따르지 않아도 좋고, 사인 m승의 함수의 궤적을 대략 따르고 있어도 된다. 또한, 예를 들어, 부분 전극(120)에 불규칙적인 형상이 제공되어 있을 경우, 예를 들어, 도 13에 나타낸 바와 같이, 부분 전극(120)의 불규칙적인 형상은 예각의 선단을 갖는 복수의 제2 볼록부(121)가 배열된 지그재그 형상일 수 있으며, 여기서, 제2 볼록부(121)의 적어도 1개의 변부의 윤곽은 선단을 원점으로 하는 사인 m승의 함수 또는 거의 사인 m승의 함수이다. 또한, 예를 들어, 부분 전극(130)에 불규칙적인 형상이 제공되어 있을 경우, 예를 들어, 도 13에 나타낸 바와 같이, 부분 전극(130)의 불규칙적인 형상은, 예각의 선단을 갖는 복수의 제1 볼록부(131)가 배열된 지그재그 형상일 수 있으며, 여기서, 제1 볼록부(131)의 적어도 1개의 변부의 윤곽은 선단을 원점으로 하는 사인 m승의 함수 또는 거의 사인 m승의 함수이다. 또한, 예를 들어, 부분 전극(140)에 불규칙적인 형상이 제공되어 있을 경우, 예를 들어, 도 13에 나타낸 바와 같이, 부분 전극(140)의 불규칙적인 형상은 예각의 선단을 갖는 복수의 제2 볼록부(141)가 배열된 지그재그 형상일 수 있으며, 여기서, 제2 볼록부(141)의 적어도 1개의 변부의 윤곽은 선단을 원점으로 하는 사인 m승의 함수 또는 거의 사인 m승의 함수이다. 또한, 부분 전극(110) 및 부분 전극(120)의 양쪽에 불규칙적인 형상이 제공되어 있을 경우, 이들 각각의 불규칙적인 형상은, 도 13에 나타낸 바와 같은 지그재그 형상이어도 된다. 또한, 부분 전극(130) 및 부분 전극(140)의 양쪽에 불규칙적인 형상이 제공되어 있을 경우, 이들 각각의 불규칙적인 형상은, 도 13에 나타낸 바와 같은 지그재그 형상이어도 된다. 또한, 부분 전극(110) 내지 부분 전극(140)의 모두에 불규칙적인 형상이 제공되어 있을 경우, 이들 각각의 불규칙적인 형상은, 도 13에 나타낸 바와 같은 지그재그 형상이어도 된다. 이와 같이 했을 경우, 불규칙적인 형상의 각각의 볼록부의 선단 부근에서의 하측 전극(32) 또는 상측 전극(36)의 전극 면적의 변화가 완만해진다. 이에 의해, 광-투명 부분과 광-산란 부분과의 경계의 명료함이 보다 한층 낮아지므로, 도광판(10)으로부터 광이 부분적으로 취출되었을 때, 암 상태의 부분과 명 상태의 부분과의 경계의 명료함을 보다 한층 낮게 할 수 있다. 그 결과, 조명광의 밝기의 경계 부분을 보다 한층 희미하게 할 수 있다.
[제2 변형예]
또한, 상기 실시 형태 및 제1 변형예에 있어서, 부분 전극(110)에 불규칙적인 형상이 제공되어 있을 경우, 예를 들어, 도 14의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 제1 볼록부(111)의 선단(111A)을, 번갈아 배치해도 좋다. 또한, 도 14의 (a) 및 (b)에서, 참조부호 110(130)은, 110 또는 130을 의미하며, 다른 참조부호에 대해서도 마찬가지이다. 마찬가지로, 예를 들어, 부분 전극(120)에 불규칙적인 형상이 제공되어 있을 경우, 예를 들어, 도 14의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 제2 볼록부(121)의 선단(121A)을 번갈아 배치해도 좋다. 또한, 부분 전극(130)에 불규칙적인 형상이 제공되어 있을 경우, 예를 들어, 도 14의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 제1 볼록부(131)의 선단(131A)을 번갈아 배치해도 좋다. 또한, 예를 들어, 부분 전극(140)에 불규칙적인 형상이 제공되어 있을 경우, 예를 들어, 도 14의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 제2 볼록부(141)의 선단(141A)을 번갈아 배치해도 좋다. 또한, 부분 전극(110) 및 부분 전극(120)의 양쪽에 불규칙적인 형상이 제공되어 있을 경우, 이들 각각의 불규칙적인 형상의 선단은, 도 14의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 번갈아 배치되어 있어도 된다. 또한, 부분 전극(130) 및 부분 전극(140)의 양쪽에 불규칙적인 형상이 제공되어 있을 경우, 이들 각각의 불규칙적인 형상의 선단이, 도 14의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 번갈아 배치되어서 있어도 된다. 또한, 부분 전극(110) 내지 부분 전극(140)의 모두에 불규칙적인 형상이 제공되어 있을 경우, 이들 각각의 불규칙적인 형상의 선단은 도 14의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 번갈아 배치되어 있어도 된다. 이와 같이 했을 경우에도, 조명광의 밝기의 경계 부분을 보다 한층 희미하게 할 수 있다.
[제3 변형예]
또한, 상기 실시 형태 및 제1 및 제2 변형예에 있어서, 부분 전극(110) 및 부분 전극(120)의 중 서로 인접하는 변부에 불규칙적인 형상이 제공되어 있을 경우, 예를 들어, 도 15에 나타낸 바와 같이, 부분 전극(110)의 불규칙적인 형상과 부분 전극(120)의 불규칙적인 형상과의 사이의 간극에, 부분 전극(110) 및 부분 전극(120)의 변부의 불규칙적인 형상에 따라 연장하는 부분 전극(150)이 제공되어도 된다. 도 15에서, 참보부호 110(130)은 110 또는 130을 의미하며, 다른 부호에 대해서도 마찬가지이다. 마찬가지로, 부분 전극(130) 및 부분 전극(140)의 중 서로 인접하는 변부에 불규칙적인 형상이 제공되어 있을 경우, 예를 들어, 도 15에 나타낸 바와 같이, 부분 전극(130)의 불규칙적인 형상과 부분 전극(140)의 불규칙적인 형상과의 사이의 간극에, 부분 전극(130) 및 부분 전극(140)의 변부의 불규칙적인 형상에 따라 연장하는 부분 전극(160)이 제공되어도 된다. 부분 전극(110) 내지 부분 전극(140)의 모두에 불규칙적인 형상이 제공되어 있을 경우, 이들 각각의 불규칙적인 형상의 선단은 도 14의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 번갈아 배치되어 있어도 된다. 이러한 경우, 부분 전극(110 내지 160)에 전압을 인가하는 전원(도시하지 않음)을 제공하고, 이 전원으로부터, 부분 전극(110 내지 160)에 대하여, 이하의 식을 만족하는 전압을 인가하도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 했을 경우, 휘도의 면내 변화를 보다 완만하게 제어할 수 있고, 따라서, 조명광의 밝기의 경계 부분을 보다 한층 희미하게 할 수 있다.
V1>V2>V3
V1: 전원이 부분 전극(110, 130)에 인가되는 전압
V2: 전원이 부분 전극(150, 160)에 인가되는 전압
V3: 전원이 부분 전극(120, 140)에 인가되는 전압
[제4 변형예]
상기 실시 형태 및 그 변형예에서는, 배향 막(33, 35)으로서 수직 배향막이 사용되어, 전압 무인가 동안에, 광축 AX1 및 AX2이 투명 기판(31 또는 37)의 법선과 약간의 각도 θ1로 교차하게 된다. 그러나, 배향 막(33, 35)으로서 수평 배향막이 사용되고, 전압 무인가 동안에, 광축 AX1 및 AX2이 투명 기판(31 또는 37)의 표면과 약간의 각도로 교차하여도 된다.
본 변형예에서는, 예를 들어, 도 16에 나타낸 바와 같이, 상기 실시 형태 및 변형예에서의 광 변조층(34) 대신에 광 변조층(64)이 제공되어 있다. 이하에서는, 상기 실시 형태 및 그 변형예의 구성과의 공통점에 관한 설명은 적절히 생략하고, 상기 실시 형태 및 그 변형예의 구성과의 차이점에 대해서 주로 설명한다.
광 변조층(64)은, 예를 들어, 도 16에 나타낸 바와 같이, 벌크(64A; 제2 영역)와, 벌크(64A) 내에 분산된 미립자 형상의 복수의 미립자(64B; 제1 영역)를 포함하는 복합층이다. 벌크(64A) 및 미립자(64B)는 각각 광학 이방성을 갖는다.
도 17의 (a)는 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않고 있을 때의, 미립자(64B) 내의 배향 상태의 일례를 개략적으로 나타낸 것이다. 또한, 도 17의 (a)에서는, 벌크(64A) 내의 배향 상태에 관한 도시를 생략했다. 도 17의 (b)는 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않고 있을 때의, 벌크(64A) 및 미립자(64B) 각각의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 17의 (c)는 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않고 있을 때의, 정면 방향을 향하는 광 L1과, 경사 방향을 향하는 광 L2가 광 변조층(64)을 투과하는 양태의 일례를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 18의 (a)는 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되고 있을 때의, 미립자(64B) 내의 배향 상태의 일례를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 18의 (a)에서는, 벌크(64A) 내의 배향 상태에 관한 도시를 생략했다. 도 18의 (b)는 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되고 있을 때의, 벌크(64A) 및 미립자(64B) 각각의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 18의 (c)는 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되고 있을 때의, 정면 방향을 향하는 광 L1과, 경사 방향을 향하는 광 L2가 광 변조층(64)에 의해 산란되는 양태의 일례를 개략적으로 나타낸 것이다.
벌크(64A) 및 미립자(64B)는, 예를 들어, 도 17의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않고 있을 때, 벌크(64A)의 광축 AX3과 미립자(64B)의 광축 AX4의 방향이 서로 일치(평행)하도록 설계되어 있다. 광축 AX3 또는 AX4는, 편광 방향에 관계없이 굴절률이 하나의 값을 가지는 광선의 진행 방향과 평행한 선을 가리킨다. 또한, 광축 AX3과 광축 AX4의 방향은 정확히 서로 일치할 필요는 없고, 광축 AX3의 방향과 광축 AX4의 방향이, 예를 들어 제조 오차 등으로 인해 다소 어긋나 있어도 된다.
미립자(64B)는, 예를 들어, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않고 있을 때, 광축 AX4이 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행이 되도록 설계되어 있다. 미립자(64B)는, 또한, 예를 들어, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않고 있을 때, 광축 AX4이 투명 기판(31 또는 37)의 표면과 약간의 각도 θ3으로 교차하도록 설계되어 있다(도 17의 (b) 참조). 각도 θ3에 대해서는, 미립자(64B)를 형성하는 재료를 설명할 때에 상세하게 설명한다.
벌크(64A)는, 예를 들어, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간의 전압 인가에 관계없이, 벌크(64A)의 광축 AX4이 일정하게 되도록 설계되어 있다. 구체적으로는, 벌크(64A)는, 예를 들어, 도 17의 (a) 및 (b)와, 도 18의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 광축 AX4이 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행이 되고, 투명 기판(31 또는 37)의 표면과 미리 정해진 각도 θ4로 교차하도록 설계되어 있다. 즉, 벌크(64A)의 광축 AX3은, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않고 있을 때, 미립자(64B)의 광축 AX4과 평행하다.
광축 AX4은 정확히 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행하며 투명 기판(31 또는 37)의 표면과 각도 θ4로 교차할 필요는 없고, 예를 들어 제조 오차 등으로 인하여 투명 기판의 표면과, 각도 θ4가 약간 다른 각도로 교차하여도 된다. 또한, 광축 AX3 또는 AX4이 정확히 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행이 될 필요는 없고, 예를 들어 제조 오차 등으로 인해 도광판(10)의 광 입사면(10A)과, 약간의 각도로 교차하여도 된다.
벌크(64A)와 미립자(64B)의 통상 굴절률은 서로 동일하며, 또한 벌크(64A)와 미립자(64B)의 이상 굴절율은 서로 동일한 것이 바람직하다. 이 경우에, 예를 들어, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않고 있는 시에는, 도 17의 (a)에 나타낸 바와 같이, 정면 방향 및 경사 방향을 포함하는 모든 방향에 있어서 굴절률차가 거의 없고, 높은 투명성이 얻어진다. 이에 의해, 예를 들어, 도 17의 (c)에 나타낸 바와 같이, 정면 방향을 향하는 광 L1 및 경사 방향을 향하는 광 L2은 광 변조층(64) 내로 산란되지 않고, 광 변조층(64)을 투과한다. 그 결과, 예를 들어, 도 9의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이, 광원(20)으로부터의 광 L(경사 방향에서의 광)은, 광-투과 영역(30A)의 계면(투명 기판(31) 또는 도광판(10)과 공기와의 계면)에서 전반사되어, 광-투과 영역(30A)의 휘도(흑색 디스플레이의 휘도)가, 광 변조 소자(60)를 제공하지 않을 경우(도 9의 (B)에서 일점 쇄선)에 비해서 내려간다.
벌크(64A) 및 미립자(64B)는, 예를 들어, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되고 있을 때에, 도 18의 (a)에 나타낸 바와 같이, 광축 AX3 및 광축 AX4의 방향이 어긋나도록(교차하도록) 설계되어 있다. 미립자(64B)는, 예를 들어, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되고 있을 때에, 미립자(64B)의 광축 AX4이 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행이 되며 투명 기판(31 또는 37)의 표면과 각도 θ3보다 큰 각도 θ4(예를 들어 90°)로 교차하도록 설계되어 있다. 각도 θ4에 대해서는, 미립자(64B)를 형성하는 재료를 설명할 때에 상세하게 설명한다.
따라서, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되고 있을 때에는, 광변조층(64)에서 정면 방향 및 경사 방향을 포함하는 모든 방향에 있어서 굴절률차가 커지고, 높은 산란성이 얻어진다. 이에 의해, 예를 들어, 도 18의 (c)에 나타낸 바와 같이, 정면 방향을 향하는 광 L1 및 경사 방향을 향하는 광 L2은, 광 변조층(64) 내에서 산란된다. 그 결과, 예를 들어, 도 9의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이, 광원(20)으로부터의 광 L(경사 방향에서의 광)은, 광-산란 영역(30B)의 계면(투명 기판(31) 또는 도광판(10)과 공기와의 계면)을 투과하며, 반사판(40)측에 투과한 광은 반사판(40)에 의해 반사되어, 광 변조 소자(60)를 투과한다. 따라서, 광-산란 영역(30B)의 휘도는 광 변조 소자(60)를 제공하지 않을 경우(도 9의 (B)에서 일점 쇄선)에 비해서 지극히 높아지며, 게다가, 광-투과 영역(30A)의 휘도가 저하한 것에 대응하여 부분적인 백색 디스플레이의 휘도(휘도 향상)이 커진다.
또한, 벌크(64A)와 미립자(64B)의 통상 굴절률은, 예를 들어 제조 오차 등으로 인하여 다소 상이하여도 좋다. 이러한 상이함은, 예를 들어, 0.1 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이하인 것이 보다 바람직하다. 마찬가지로, 벌크(64A)와 미립자(64B)의 이상 굴절율에 대해서도, 예를 들어 제조 오차 등으로 인하여 다소 상이하여도 좋다. 이러한 상이함은, 예를 들어, 0.1 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 벌크(64A)의 굴절률차(△n0 = 이상 굴절율 n1 - 통상 굴절률 n0) 또는 미립자(64B)의 굴절률차(△n1 = 이상 굴절율n3 - 통상 굴절률 n2)는, 가능한 한 큰 것이 바람직하고, 0.05 이상인 것이 바람직하고, 0.1 이상인 것이 더욱 바람직하며, 0.15 이상인 것이 훨씬 더 바람직하다. 벌크(64A) 및 미립자(64B) 각각의 굴절률차가 큰 경우에는, 광 변조층(64)의 산란능이 높아져, 도광 조건을 용이하게 붕괴시킬 수 있고, 도광판(10)으로부터의 광을 취출하기 쉽게 된다.
벌크(64A) 및 미립자(64B)는 전기장에 대한 응답 속도가 상이하다. 벌크(64A)는, 예를 들어, 전기장에 대하여 응답하지 않는 줄무늬 형상 구조 혹은 다공질 구조를 가지거나, 미립자(64B)의 응답 속도보다 느린 응답 속도를 갖는 막대 형상 구조를 가진다. 벌크(64A)는, 예를 들어, 저분자 단량체를 중합함으로써 얻어진 고분자 재료에 의해 형성되어 있다. 벌크(64A)는, 예를 들어, 미립자(64B)의 배향 방향 또는 배향 막(33 또는 35)의 배향 방향을 따라 배향되는 배향성 및 중합성 재료(예를 들어 단량체)를 열 및 광의 적어도 한쪽에 의해 중합시킴으로써 형성된다. 벌크(64A)의 줄무늬 형상 구조, 다공질 구조 혹은 막대 형상 구조는, 예를 들어, 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행하며 투명 기판(31 또는 37)의 표면과 약간의 각도 θ3으로 교차하는 방향으로 장축을 갖는다. 벌크(64A)가 줄무늬 형상 구조로 되어 있는 경우, 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기는, 도광 광의 산란성을 높게 하는 관점으로부터 0.1㎛ 내지 10㎛가 바람직하고, 0.2㎛ 내지 2.0㎛의 범위인 것이 보다 바람직하다. 산란의 파장 의존성을 적게 하는 관점으로부터, 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 크기는 0.5㎛ 내지 5㎛의 범위인 것이 바람직하고, 1㎛ 내지 3㎛의 범위인 것이 보다 바람직하다. 줄무늬 형상 조직의 크기는 편광 현미경, 공초점(confocal) 현미경, 전자 현미경 등에 의해 관찰될 수 있다.
한편, 미립자(64B)는, 예를 들어, 액정 재료를 주로 포함하며, 벌크(64A)의 응답 속도보다 충분히 빠른 응답 속도를 갖는다. 미립자(64B) 내에 포함되는 액정 재료(액정 분자)는, 예를 들어 막대 형상 분자를 포함한다. 미립자(64B)에 포함되는 액정 분자로서, 정의 굴절률 이방성을 갖는 액정 분자(소위 포지티브형 액정)를 사용하는 것이 바람직하다.
하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않을 시에는, 액정 분자 각각의 장축 방향은 벌크(64A)에서의 광축 AX3과 평행하다. 이때, 미립자(64B) 내의 액정 분자의 장축은 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행하며 투명 기판(31 또는 37)의 표면과 약간의 각도 θ3로 교차한다. 즉, 미립자(64B) 내의 액정 분자는 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않을 시에는, 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행한 면에서 각도 θ3만큼 경사진 상태로 배향되어 있다. 이 각도 θ3은, 프리-틸트 각이라 불리며, 예를 들어, 0.1°내지 30°의 범위인 것이 바람직하다. 이 각도 θ3는 0.5°내지 10°의 범위인 것이 더욱 바람직하고, 0.7°내지 2°의 범위인 것이 보다 바람직하다. 각도 θ3을 크게 하면, 후술하는 것 같은 이유로 인하여 광-산란 효율이 저하하는 경향이 있다. 한편, 각도 θ3을 지나치게 작게 하면, 전압 인가시에 액정이 상승되는 방위각이 변동된다. 예를 들어, 180°반대 측의 방위(리버스 틸트)로 액정이 상승될 수도 있다. 이에 의해, 미립자(64B)와 벌크(64A) 각각의 굴절률차를 유효하게 이용할 수 없으므로, 광-산란 효율이 낮아져, 휘도가 낮아지는 경향이 있다.
하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되고 있을 시에는, 미립자(64B) 내에 있어서, 액정 분자 각각의 장축 방향은 광축 AX3과 교차(혹은 직교)한다. 이때, 미립자(64B) 내의 액정 분자의 장축은, 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행이 되며 투명 기판(31 또는 37)의 표면과 각도 θ3보다 큰 각도 θ4(예를 들어 90°)로 교차한다. 즉, 미립자(64B) 내의 각각의 액정 분자는, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되고 있을 시에는, 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행한 면에서 각도 θ4만큼 경사진 상태 혹은 각도 θ4(= 90°)로 기립한 상태로 배향되어 있다.
상기 한 배향성 및 중합성 단량체로서는, 광학적으로 이방성을 갖으며, 또한 액정과 복합되는 재료이면 된다. 특히, 본 변형예에서는 자외선으로 경화하는 저분자 단량체인 것이 바람직하다. 전압 무인가 상태에서는, 액정의 광학적 이방성의 방향이, 저분자 단량체를 중합함으로써 형성된 것(고분자 재료)과의 광학적 이방성의 방향과 일치하고 있는 것이 바람직하다. 따라서, 자외선 경화 전에, 액정과 저분자 단량체가 동일 방향으로 배향하고 있는 것이 바람직하다. 미립자(64B)로서 액정이 사용될 경우에, 그 액정이 막대 형상 분자를 포함한다면, 사용되는 단량체 재료의 형상도 막대 형상인 것이 바람직하다. 상기에 따르면, 단량체 재료로서는 중합성 및 액정성 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어, 중합성 관능기로서, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 아크릴로옥시기, 메타크릴로 옥시기, 비닐 에테르기 및 에폭시기로 이루어지는 관능군으로부터 선택된 적어도 1개의 관능기를 갖는 것이 바람직하다. 이들의 관능기는, 자외선, 적외선 또는 전자선을 조사하거나, 가열하거나 함으로써 중합될 수 있다. 자외선 조사 동안의 배향도 저하를 억제하기 위해서, 다관능기를 가지는 액정성 재료를 첨가할 수도 있다. 벌크(64A)를 상술한 줄무늬 형상 구조로 할 경우에는, 벌크(64A)의 원료로서, 2 관능(bifunctional) 액정성 단량체를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 벌크(64A)의 원료에, 액정성을 나타내는 온도의 조정을 목적으로 단관능 단량체를 첨가하거나, 가교 밀도 향상을 목적으로 3 관능 이상의 단량체를 첨가하거나 할 수도 있다.
본 변형예에서는, 예를 들어, 각각의 광변조 셀(30-1)에서 미립자(64B)의 광축 AX4이 벌크(64A)의 광축 AX3과 평행 혹은 거의 평행이 되고, 다른 광변조 셀(30-1)에서 미립자(64B)의 광축 AX4이 벌크(64A)의 광축 AX3과 교차 혹은 직교하도록, 각각의 광변조 셀(30-1)의 한 쌍의 전극(하측 전극(32) 및 상측 전극(36))에 전압이 인가된다. 이에 의해, 광원(20)으로부터 방출되어, 도광판(10) 내에 입사된 광은, 광 변조 소자(60) 중, 광축 AX3과 광축 AX4이 서로 평행 혹은 거의 평행하는 광-투과 영역(30A)을 투과한다. 이에 비하여, 광원(20)으로부터 방출되어 도광판(10) 내에 입사한 광은, 광 변조 소자(60) 중, 광축 AX3과 광축 AX4이 서로 교차 혹은 직교하고 있는 광-산란 영역(30B)에 의해 산란된다. 이 산란광 중 광-산란 영역(30B)의 하면을 투과한 광은 반사판(40)에 의해 반사되어, 다시, 도광판(10)에 복귀된 뒤, 백라이트(1)의 상면으로부터 방출된다. 산란광 중, 광-산란 영역(30B)의 상면을 향한 광은, 도광판(10)을 투과한 뒤, 백라이트(1)의 상면으로부터 방출된다. 이와 같이, 본 변형예에서는, 광-투과 영역(30A)의 상면으로부터 광은 대부분 방출되지 않고, 광-산란 영역(30B)의 상면으로부터 광이 대부분 방출된다. 이와 같이 하여, 정면 방향의 변조비를 크게 한다.
본 변형예에서는, 벌크(64A) 및 미립자(64B)가 광학 이방성 재료를 주로 포함하므로, 경사 방향으로 광-산란성이 작아져, 광-투과성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 벌크(64A) 및 미립자(64B)가 서로 통상 굴절률이 동일하며 서로 이상 굴절율도 동일한 광학 이방성 재료를 주로 포함한다면, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않고 있는 영역에서는, 벌크 및 미립자 각각의 광축 방향이 일치 혹은 거의 일치한다. 이에 의해, 정면 방향(광 변조 소자(60)의 법선 방향) 및 경사 방향을 포함하는 모든 방향에서 굴절률차가 적어지거나 없어져, 높은 광-투과성이 얻어진다. 그 결과, 시야각이 큰 범위에 걸쳐 광의 누설을 저감하거나 거의 없게 할 수 있고, 시야각 특성을 좋게 할 수 있다.
예를 들어, 1.5의 통상 굴절률과 1.65의 이상 굴절율을 가지는 액정과, 1.5의 통상 굴절률과 1.65의 이상 굴절율을 가지는 액정성 단량체를 혼합하고, 배향 막 또는 전계에 의해 액정과 액정성 단량체를 배향시킨 상태에서 액정성 단량체를 중합시키면, 액정의 광축이 액정성 단량체가 중합함으로써 형성된 중합체의 광축에 대응된다. 이에 의해, 모든 방향에서 굴절률을 매칭시킬 수 있다. 이러한 경우에는, 광-투과성이 높은 상태를 실현할 수 있고, 시야각 특성을 보다 좋게 할 수 있다.
또한, 본 변형예에서는, 예를 들어, 도 9의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이, 광-투과 영역(30A)의 휘도(흑색 디스플레이의 휘도)가 광 변조 소자(60)를 제공하지 않고 있을 경우(도 9의 (B)에서 일점 쇄선)에 비해서 감소된다. 한편, 광-산란 영역(30B)의 휘도는, 광 변조 소자(60)를 제공하지 않을 경우(도 9의 (B)에서 일점 쇄선)에 비해서 지극히 높아지며, 게다가, 광-투과 영역(30A)의 휘도가 저하한 것에 대응하여 부분적인 백색 디스플레이의 휘도(휘도 향상)가 커진다.
본 변형예에서는, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되지 않고 있는 영역에서, 미립자(64B)의 광축 AX4이, 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행하며, 투명 기판(31 또는 37)의 표면과 약간의 각도 θ3로 교차한다. 즉, 미립자(64B) 내의 액정 분자가 광 입사면(10A)과 평행한 면에서 각도 θ3만큼 경사진 상태(프리-틸트 각이 부여된 상태)에서 배향되어 있다. 그로 인해, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가되었을 때, 미립자(64B) 내의 액정 재료는 임의적인 방위로 상승되는 대신에, 광 입사면(10A)과 평행한 면에서 상승된다. 이때, 벌크(64A) 및 미립자(64B)의 광축 AX3 및 AX4이 광 입사면(10A)과 평행한 면에서 서로 교차 혹은 직교한다. 이 경우에, 도광판(10)의 광 입사면(10A)을 통하여 입사한 광에 있어서, 투명 기판(31)에 대하여 수직으로 진동하는 광은, 미립자(64B)의 이상 굴절율과 벌크(64A)의 통상 굴절률과의 차에 의해 영향을 받는다. 이때, 미립자(64B)의 이상 굴절율과 벌크(64A)의 통상 굴절률과의 차는 크며, 이는 투명 기판(31)에 대하여 수직으로 진동하는 광의 산란 효율을 높인다. 이에 비하여, 투명 기판(31)에 대하여 평행하게 진동하는 광은 미립자(64B)의 통상 굴절률과 벌크(64A)의 이상 굴절율의 차에 의해 영향을 받는다. 미립자(64B)의 통상 굴절률과 벌크(64A)의 이상 굴절율의 차도 크며, 이는 투명 기판(31)에 대하여 평행하게 진동하는 광의 산란 효율을 높인다. 따라서, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가된 영역을 전파하는 광은 경사 방향의 성분을 많이 포함한다. 예를 들어, 도광판(10)으로서 아크릴 도광판을 사용한 경우, 하측 전극(32)과 상측 전극(36) 간에 전압이 인가된 영역 내의 광은, 41.8°이상의 각도로 전파한다. 그 결과, 경사 방향을 포함하는 모든 방향에 있어서 굴절률차가 커지고, 따라서, 높은 광-산란성이 얻어지므로, 디스플레이 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기의 휘도 향상의 효과로 인해, 디스플레이 휘도를 더욱 향상시킬 수 있다.
[제5 변형예]
상기 실시 형태 및 변형예에서는, 광 변조 소자(30 또는 60)는 도광판(10)의 배후(하면)에 공기층을 통하지 않고 밀착하여 부착된다. 그러나, 예를 들어, 도 19에 나타낸 바와 같이, 도광판(10)의 상면에 공기층을 통하지 않고 밀착하여 부착되어 있어도 된다. 또한, 광 변조 소자(30 또는 60)는, 예를 들어, 도 20에 나타낸 바와 같이, 도광판(10)의 내부에 제공되어 있어도 된다. 단, 이 경우에도, 광 변조 소자(30 또는 60)는 도광판(10)과 공기층을 통하지 않고 밀착하여 접합되어 있을 필요가 있다.
[제6 변형예]
또한, 상기 실시 형태 및 변형예에서는, 도광판(10) 상에 아무것도 제공되지 않았지만, 예를 들어, 도 21에 나타낸 바와 같이, 광학 시트(70) (예를 들어, 확산판, 확산 시트, 렌즈 필름 또는 편광 분리 시트)를 제공해도 좋다. 이렇게 했을 경우, 도광판(10)으로부터 경사 방향으로 방출된 광의 일부가 정면 방향으로 향하므로, 변조비를 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 렌즈 필름을 사용한 경우, 렌즈 필름과 하면 반사 시트의 사이에서 반복적으로 광 반사가 발생하므로, 블록 경계가 희미하게 된다는 관점에서 유리하다.
<적용 예>
다음으로, 상기 실시 형태 및 변형예 각각의 백라이트(1)의 적용 예에 대해서 설명한다.
도 22는 본 적용 예에 따른 디스플레이 장치(2)의 개략 구성의 일례를 나타낸 것이다. 이 디스플레이 장치(2)는 액정 디스플레이 패널(80) (디스플레이 패널)과, 액정 디스플레이 패널(80)의 배후에 배치된 백라이트(1)를 포함한다.
액정 디스플레이 패널(80)은 영상을 디스플레이한다. 액정 디스플레이 패널(80)은, 예를 들어, 영상 신호에 따라 화소들이 구동되는 투과형의 디스플레이 패널이며, 액정층을 한 쌍의 투명 기판에서 끼워 넣은 구조로 되어 있다. 구체적으로는, 액정 디스플레이 패널(80)은, 백라이트(1)측으로부터 순서대로, 편광자, 투명 기판, 화소 전극, 배향 막, 액정층, 배향막, 공통 전극, 컬러 필터, 투명 기판 및 편광자를 갖는다.
투명 기판은 가시광이 대하여 투명한 기판, 예를 들어 판 유리를 포함한다. 백라이트(1)측의 투명 기판에는, 도시하지 않지만, 화소 전극에 전기적으로 접속된 TFT(Thin Film Transistor; 박막 트랜지스터) 및 배선을 포함하는 액티브형의 구동 회로가 형성되어 있다. 화소 전극 및 공통 전극은, 예를 들어 ITO를 포함한다. 화소 전극은, 투명 기판 상에 격자 배열 또는 델타(delta) 배열된 것이며, 화소마다 전극으로서 기능한다. 한편, 공통 전극은, 컬러 필터 상의 전체 면적에 형성된 것이며, 각각의 화소 전극에 대하여 대향하는 공통 전극으로서 기능한다. 배향막은, 예를 들어 폴리이미드 등의 고분자 재료를 포함하고, 액정에 대하여 배향 처리를 행한다. 액정층은, 예를 들어, VA(Vertical Alignment) 모드, TN(Twisted Nematic) 모드 또는 STN(Super Twisted Nematic) 모드의 액정을 포함하며, 구동 회로(도시하지 않음)에 의한 인가 전압에 따라, 백라이트(1)로부터 방출된 광의 편광축의 방향을 화소마다 변하게 하는 기능을 갖는다. 액정의 배열을 다단계로 바꿈으로써 화소마다의 투과 축의 방향이 다단계로 조정된다. 컬러 필터는, 액정층을 투과해 온 광을, 예를 들어, 적(R), 녹(G) 및 청(B)의 삼원색으로 각각 색 분리하거나 또는, R, G, B 및 백(W)의 4색으로 각각 색 분리하는 컬러 필터를, 화소 전극의 배열과 대응시켜서 배열한 것이다. 필터 배열(화소 배열)로서는, 일반적으로, 스트라이프 배열이나, 대각선 배열, 델타 배열, 직사각형 배열을 포함한다.
편광자는 광학 셔터의 일종이며, 소정의 진동 방향의 광(편광)을 통과시킨다. 편광자는 투과 축 방향 이외의 진동 방향의 광(편광)을 흡수하는 흡수형의 편광 소자이어도 좋지만, 백라이트(1) 측에 반사하는 반사형의 편광 소자인 것이 휘도 향상의 관점에서 바람직하다. 편광자는 각각 편광축이 서로 90°상이하도록 배치되어 있어, 백라이트(1)로부터 방출된 광이 액정층을 통해서 투과하고, 혹은 차단되게 된다.
구동 회로(50)는 각각의 광변조 셀(30-1)의 한 쌍의 전극(하측 전극(32) 및 상측 전극(36))에 인가되는 전압의 크기를 제어한다. 구동 회로(50)는, 예를 들어, 복수의 광변조 셀(30-1) 중 흑색 디스플레이의 화소 위치에 대응하는 셀에서 미립자(34B)의 광축 AX2이 벌크(34A)의 광축 AX1과 평행하고, 복수의 광변조 셀(30-1) 중 백색 디스플레이의 화소 위치에 대응하는 셀에서 미립자의 광축 AX2이 벌크의 광축 AX1과 교차하도록 전압의 크기를 제어한다.
본 적용 예에서는, 액정 디스플레이 패널(80)을 조명하는 광원으로서, 상기 실시 형태 및 변형예 각각의 백라이트(1)가 사용된다. 이에 의해, 시야각이 큰 범위에 걸쳐 광의 누설을 저감하거나 거의 없게 하면서, 디스플레이 휘도를 향상시킬 수 있다. 그 결과, 정면 방향의 변조비를 높게 할 수 있다. 또한, 백라이트(1)에의 투입 전력을 증가시키지 않고, 휘도 향상을 실현할 수 있다.
본 적용 예에서, 백라이트(1)는 디스플레이 화상에 따라 부분적으로 액정 디스플레이 패널(80)에 입사하는 광 강도를 변조한다. 그러나, 광 변조 소자(30 또는 60)에 포함되는 각각의 전극(하측 전극(32) 또는 상측 전극(36))의 패턴 에지 부분에서 급격한 밝기 변화가 있으면, 디스플레이 화상 상에도 전극의 경계 부분이 보여지게 된다. 따라서, 가능한 한 전극 경계 부분에서 밝기가 단조롭게 변화하는 특성, 즉 소위 흐림(blur) 특성이 요구된다. 흐림 특성을 향상시키기 위해서는, 확산성이 높은 확산판을 사용하는 것이 효과적이다. 그러나, 확산성이 높아지면, 전체 광선 투과율도 낮아지므로 밝기가 낮아지는 경향이 있다. 따라서, 본 적용 예에서 광학 시트(70)에 확산판을 사용하는 경우, 그 확산판의 전체 광선 투과율은 50% 내지 85%인 것이 바람직하고, 60% 내지 80%인 것이 보다 바람직하다. 도광판(10)과, 백라이트(1) 내의 확산판과의 공간 거리를 크게 한 만큼, 흐림 특성은 좋아진다. 대안으로서, 광 변조 소자(30 또는 60)에 포함되는 전극(하측 전극(32) 또는 상측 전극(36))의 패턴의 수를 늘려, 명 또는 암이 가능한 한 단조롭게 변화되도록 각각의 전극의 전압을 조정할 수도 있다.
본 적용 예에서는, 조명광의 밝기의 경계 부분을 희미하게 할 수 있으며, 이는 광 변조 소자(30 또는 60) 내의 전극 패턴에 의해 초래되는 화질의 열화를 억제할 수 있다. 본 적용 예에서는, 확산판을 추가하지 않고, 조명광의 밝기의 경계 부분을 희미하게 한다면, 보다 더 박형화를 실현할 수 있다.
<실시예>
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다. 이하의 실시예는 예시일 뿐이며, 본 발명은 이들의 실시예로 한정되는 것이 아니다.
셀 준비 방법
필름 기판(PET)을 사용해서 액정 셀(300 × 250 mm)을 다음과 같이 준비하였다. 우선, 레이저 가공에 의해 ITO 전극을 패터닝하였다. 다음으로, ITO 필름에 폴리아미드이미드 용액을 바 코터(bar coater)로 도포하여 80℃에서 10분 동안 건조를 행한 후, 러빙 천을 사용해서 러빙을 행했다. 이러한 러빙된 배향 막을 5mm 두께의 도광판에 접착 재료를 사용해서 부착했다. 또한, 접합된 도광판을 지닌 ITO 필름 상에, 액정과, 자외선 경화성의 액정성 단량체와, 중합 개시제를 미리 정해진 조성이 되도록 혼합한 용액(이하, 단량체 혼합 액정이라 함)을 대기 중에서 적하하였다. 배향막을 지닌 마찬가지로 형성된 ITO 필름을 진공에서 ITO 필름에 부착하여, 도광판을 지닌 필름 액정 셀을 준비하였다.
25℃ 및 파장 589nm에서 1.513의 통상 굴절률과 1.714의 이상 굴절율 및 106℃의 네마틱-액정 상전이 온도의 액정을 사용하고, 동일 조건에서 1.49의 통상 굴절률과 1.64의 이상 굴절율 및 106℃의 네마틱-액정 상전이 온도의 2 관능성(bifunctional) 단량체를 사용했다. 액정과 액정성 단량체를 90/10 중량비가 되도록 혼합하고, 액정성 단량체의 중량비 1%에 상당한 중합성 개시제((주) 아데카제 N-1919)를 첨가했다. 그 후, 자외선을 조사하여 단량체가 혼합된 액정 중의 액정성 단량체를 경화시켰다.
평가 방법
(1) 휘도 분포
도광판을 지닌 준비된 액정 셀의 단부면의 에지 부분으로부터 백색 LED의 광을 조사했다. LED 광을 조사하는 도광판 입사면과 러빙 방향이 평행이 되고, 광변조층이 하측이 되도록 백색 LED 및 광 변조층을 배치했다. 준비된 셀의 하면에는 공기층을 개재하여 백색 반사판을 배치하였다. 실시예 1 내지 실시예 3에서는, 셀의 특정 부분에만 전압을 인가하여, 면에서 명부와 암부의 디스플레이를 행했다. 이때, 셀의 명 부분에는, 140Vpp, 240Hz의 정-부(positive-and-negative) 펄스를 인가했다. 또한, 실시예 4에서는, 셀의 특정 부분에 상술한 전압을 인가하고, 관련 셀에 인접하는 셀에, 60Vpp, 240Hz의 정-부 펄스를 인가하여, 면 전체를 밝게 했다. 또한, 셀 상에 직접 확산 시트, 렌즈 시트(BEF), 반사형 편광 시트(예를 들어, DBEF(3M사의 등록 상표))을 배치하였다. 밝기 경계 부분이 보이는지는, 도광판으로부터 50cm의 거리로 셀을 보았을 때의 관능 평가로 결정하고, 또한 CCD(Charge Coupled Device)에 의해 셀 전체의 화상을 취득했다. 또한, 하이랜드(HI-LAND)사 제의 면 휘도 분포계 "RISA 컬러"를 사용하여, 면 휘도 분포를 측정했다. 이때, 광학 시트의 조합으로서는 이하의 3개를 준비했다.
1. 확산 시트/렌즈 시트/반사형 편광 시트
2. 확산 시트 2매/렌즈 시트/반사형 편광 시트
3. 확산판/렌즈 시트/반사형 편광 시트
실시예 1
300 × 250mm 크기의 도광판에 있어서, 75 × 83mm의 분할 블록이 4 × 3 매트릭스 배열이 되도록 ITO 전극의 패터닝을 행했다. 이때, 상측(광 방출 측)의 ITO 전극의 각각의 블록 경계 부분을, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같은 직선 형상의 변을 포함하는 지그재그 형상으로 하고, 하측의 ITO 전극의 각각의 블록 경계 부분을 직선 형상으로 하였다. 가공 후의 지그재그 형상을 측정한 결과, 피치 2mm, 길이 30mm, 선단 부분 30㎛이었다. 이들의 ITO 전극을 갖는 광 변조층을 사용하여, 상술한 바와 같이 셀을 준비하고, 평가를 행했다.
실시예 2
상측(광 방출측)의 ITO 전극의 각각의 블록 경계 부분의 불규칙적인 형상의 각각의 볼록부의 윤곽이 도 13에 나타낸 바와 같은 사인 2승 함수라는 점을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 ITO 전극의 패터닝을 행함으로써 셀을 준비하고, 평가를 행했다.
실시예 3
상측(광 방출측)의 ITO 전극의 각각의 블록 경계 부분의 불규칙적인 형상의 각각의 볼록부의 윤곽이 도 14의 (b)에 나타낸 바와 같은 사인 2승 함수라는 점을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 ITO 전극의 패터닝을 행함으로써 셀을 준비하고, 평가를 행했다. 각각의 볼록부의 선단이 2mm의 폭으로 지그재그 형상으로 배치 되도록 ITO 전극을 패터닝 하였다.
실시예 4
상측(광 방출측)의 ITO 전극의 각각의 블록 경계 부분의 불규칙적인 형상의 각각의 볼록부의 윤곽이 도 13에 나타낸 바와 같은 사인 2승 함수라는 점을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 ITO 전극을 패터닝함으로써 셀을 준비하고, 인접 블록에도 전압을 인가해서 평가를 행했다.
비교예 1
상측(광 방출측)의 ITO 전극의 각각의 블록 경계 부분의 윤곽이 직선 형상이라는 점을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 ITO 전극을 패터닝함으로써 셀을 준비하고, 평가를 행했다.
도 23a는 실시예 1의 광 변조층의 상에 광학 시트를 아무것도 배치하지 않았을 때의 면내 휘도 분포와, 상술한 1, 2 및 3의 광학 시트를 배치하였을 때의 면내 휘도 분포의 결과를 나타낸 것이다. 상술한 1, 2 및 3 중 어느 광학 필름을 사용한 경우에도, 명암 부분의 경계 부분은 보이지 않았다. 도 23b는 비교예 1의 광 변조층 상에 광학 시트를 아무것도 배치하지 않았을 때의 면내 휘도 분포와, 상술한 1, 2 및 3의 광학 시트를 배치하였을 때의 면내 휘도 분포의 결과를 나타낸 것이다. 이 경우에는, 상술한 1, 2 및 3 중 어느 광학 시트를 사용한 경우에도, 명암의 경계 부분이 보여지게 되어, 영상 디스플레이로서는 문제가 있다는 것을 알았다.
도 24의 (a) 내지 (e)에서의 우측 도면은, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1의 각각의 광 변조층 상에, 상술한 1의 광학 시트를 배치하였을 때의 면내 휘도 분포의 결과를 나타낸 것이다. 도 24의 (a) 내지 (e)에서의 좌측 도면은, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1의 광 변조층의 상에 아무것도 광학 시트를 배치하지 않았을 때의 면내 휘도 분포의 결과를 나타낸 것이다. 도 24의 (a)에는 비교예 1의 광 변조층을 사용했을 때의 결과가, 도 24의 (b)에는 실시예 1의 광 변조층을 사용했을 때의 결과가, 도 24의 (c)에는 실시예 2의 광 변조층을 사용했을 때의 결과가, 도 24의 (d)에는 실시예 3의 광변조층을 사용했을 때의 결과가, 도 24의 (e)에는 실시예 4의 광 변조층을 사용했을 때의 결과가 각각 나타나 있다. 도 24의 (a) 내지 (e)에 도시된 바와 같이, 실시예 1에 비하여, 실시예 2가 경계 부분이 보다 불명료하므로 흐림 특성이 향상되어 있다. 또한, 실시예 2에 비하여, 실시예 3이 보다 흐림 특성이 높다. 실시예 4는 다른 예들에 비하여 흐림 특성이 높다.
본 발명은 2010년 4월 6일자로 일본 특허청에 출원된 일본 우선권 특허 출원 제2010-088173호에 개시된 관련 요지를 포함하며, 이의 전체 내용이 참조로 본 명세서에 원용된다.
당업자라면, 다양한 변형, 조합, 하위 조합 및 대체가 첨부된 청구범위 또는 이의 등가물의 범위 내에 있는 한, 설계 요건 및 다른 요건에 따라 존재할 수 있다는 것을 이해할 수 있다.

Claims (17)

  1. 도광판과,
    상기 도광판의 측면에 배치된 광원과,
    상기 도광판의 표면 또는 내부에 배치되며, 상기 도광판과 부착된 광 변조 소자를 포함하고,
    상기 광 변조 소자는, 이격하여 대향 배치된 한 쌍의 투명 기판과, 상기 한 쌍의 투명 기판의 한쪽의 표면에 제공된 제1 전극과, 상기 한 쌍의 투명 기판의 다른 쪽의 표면에 제공된 제2 전극과, 상기 한 쌍의 투명 기판 사이의 간극에 제공되어, 전기장의 강도에 따라 상기 광원으로부터의 광에 대하여 광-산란성 또는 광-투명성을 나타내는 광 변조층을 갖고,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 한쪽 또는 양쪽이 복수의 부분 전극을 포함하고,
    상기 복수의 부분 전극 중 제1 부분 전극들은, 상기 복수의 부분 전극 중 제2 부분 전극들에 인접하며, 상기 제2 부분 전극들에 인접하는 변부들 상에 불규칙적인 형상을 갖는, 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불규칙적인 형상은 지그재그 형상, 파형 형상, 사다리꼴 형상, 램프 형상 또는 랜덤 형상인, 조명 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 불규칙적인 형상은 예각의 선단을 갖는 복수의 제1 볼록부가 배열된 지그재그 형상이며,
    상기 제1 볼록부들의 1개 이상의 윤곽은 선단을 원점으로 하는 대략 사인 m승의 함수(m은 짝수)인, 조명 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 부분 전극들은 상기 제1 부분 전극들과 인접하는 변부들 상에 불규칙적인 형상을 갖는, 조명 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 부분 전극의 불규칙적인 형상은 지그재그 형상, 파형 형상, 사다리꼴 형상, 램프 형상 또는 랜덤 형상인, 조명 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 부분 전극의 불규칙적인 형상은 예각의 선단을 갖는 복수의 제2 볼록부가 배열된 지그재그 형상이며,
    상기 제2 볼록부들의 1개 이상의 윤곽은, 선단을 원점으로 하는 대략 사인 m승의 함수(m은 짝수)인, 조명 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 부분 전극은 매트릭스 형상으로 배치되며,
    각각의 부분 전극은 다른 부분 전극과 인접하는 변부 상에 불규칙적인 형상을 갖는, 조명 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1 부분 전극의 불규칙적인 형상은, 변부에 따라 배열된 복수의 제1 볼록부를 포함하며,
    상기 제2 부분 전극의 불규칙적인 형상은, 변부에 따라 배열된 복수의 제2 볼록부를 포함하며,
    상기 복수의 제1 볼록부 및 상기 복수의 제2 볼록부는 번갈아 배치되는, 조명 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    각각의 제1 볼록부의 선단은 인접하는 2개의 제2 볼록부의 사이에 형성되는 오목부 내에 위치되는, 조명 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    각각의 제1 볼록부의 선단은 인접하는 2개의 제2 볼록부의 사이에 형성되는 오목부 밖에 위치되는, 조명 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 볼록부 및 상기 제2 볼록부 중 한쪽 또는 양쪽의 선단이 불균일하게 배치되어 있는, 조명 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 볼록부 및 상기 제2 볼록부 중 한쪽 또는 양쪽의 선단이 번갈아 배치되어 있는, 조명 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제1 볼록부 및 상기 제2 볼록부 중 한쪽 또는 양쪽의 선단이 랜덤하게 배치되어 있는, 조명 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제2 부분 전극들 중 상기 제1 부분 전극들에 인접하는 변부들이 직선 형상인, 조명 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 부분 전극들 중, 상기 제2 부분 전극들을 통해서 상기 제1 부분 전극들에 인접하는 제3 부분 전극들은, 상기 제2 부분 전극들을 통해서 상기 제1 부분 전극들과 인접하는 변부들 상에 불규칙적인 형상들을 갖고,
    상기 제2 부분 전극들은, 상기 제1 부분 전극들의 변부들 및 상기 제3 부분 전극들의 변부들 상에서 불규칙적인 형상에 따라 연장하는, 조명 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 광 변조 소자에 전압을 인가하는 전원을 더 포함하고,
    상기 전원은 상기 제1 부분 전극들, 상기 제2 부분 전극들 및 상기 제3 부분 전극들에 이하의 식을 만족하는 전압을 인가하는, 조명 장치.
    V1> V2> V3
    V1: 상기 전원에 의해 상기 제1 부분 전극들에 인가되는 전압
    V2: 상기 전원에 의해 상기 제2 부분 전극들에 인가되는 전압
    V3: 상기 전원에 의해 상기 제3 부분 전극들에 인가되는 전압
  17. 디스플레이 장치로서,
    매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소를 가지며, 상기 복수의 화소가 화상 신호에 기초하여 구동되는 디스플레이 패널과,
    상기 디스플레이 패널을 조명하는 조명 장치를 포함하고,
    상기 조명 장치는
    도광판과,
    상기 도광판의 측면에 배치된 광원과,
    상기 도광판의 표면 또는 내부 상에 배치되며, 상기 도광판에 부착된 광 변조 소자를 포함하고,
    상기 광 변조 소자는 이격하여 대향 배치된 한 쌍의 투명 기판과, 상기 한 쌍의 투명 기판의 한쪽의 표면에 제공된 제1 전극과, 상기 한 쌍의 투명 기판의 다른 쪽의 표면에 제공된 제2 전극과, 상기 한 쌍의 투명 기판 사이의 간극에 제공되어, 전기장의 강도에 따라 상기 광원으로부터의 광에 대하여 광-산란성 또는 광-투명성을 나타내는 광 변조층을 갖고,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 한쪽 또는 양쪽이 복수의 부분 전극을 포함하고,
    상기 복수의 부분 전극 중 제1 부분 전극들은, 상기 복수의 부분 전극 중 제2 부분 전극들에 인접하며, 상기 제2 부분 전극들에 인접하는 변부들에 불규칙적인 형상들을 갖는, 디스플레이 장치.
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