KR20150016220A - 조명 장치 및 표시 장치 - Google Patents

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KR20150016220A
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쇼고 신카이
아키라 에비스이
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소니 주식회사
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Abstract

조명 장치(1, 2 중 어느 하나)는, 이격하여 서로 대향 배치된 한 쌍의 기판(10, 31, 37 중 어느 하나 2개)과, 한 쌍의 기판(10, 31, 37 중 어느 하나 2개) 중 적어도 한쪽 측면에 배치된 광원(20)을 구비한다. 조명 장치(1, 2 중 어느 하나)는, 또한, 한 쌍의 기판(10, 31, 37 중 어느 하나 2개)의 각각의 표면에 설치되고, 또한 기판(10, 31, 37 중 어느 하나)의 표면과 직교하는 방향으로 전기장을 발생시키는 전극(32, 36)을 구비한다. 조명 장치(1, 2 중 어느 하나)는, 또한, 한 쌍의 기판(10, 31, 37 중 어느 하나 2개)의 간극에 설치되고, 또한 전극(32, 36)에 의해 발생하는 전기장의 크기에 따라 광원(20)으로부터의 광에 대하여 산란성 또는 투명성을 나타내는 광 변조층(34)을 구비한다. 전극(32, 36 중 어느 하나)은, 한 쌍의 기판(10, 31, 37 중 어느 하나 2개) 중 한쪽의 기판 표면에, 복수의 제1 전극 블록(32C, 36C 중 어느 하나)을 갖는다. 각 제1 전극 블록(32C, 36C 중 어느 하나)은, 제1 방향으로 연장됨과 함께 제1 방향과 교차하는 방향으로 배열된 복수의 부분 전극(32A, 36A 중 어느 하나)을 갖는다.

Description

조명 장치 및 표시 장치{ILLUMINATION DEVICE, AND DISPLAY}
본 기술은, 광에 대하여 산란성 또는 투명성을 나타내는 광 변조 소자를 구비한 조명 장치 및 표시 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 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 맞춰 백라이트 광을 변조하는 것이다. 또한, 대형 액정 디스플레이에 있어서, 소형 액정 디스플레이와 마찬가지로, 박형화의 요구가 강해지고 있으며, 냉음극관(CCFL; Cold Cathode Fluorescent Lamp)이나 LED를 액정 패널의 바로 아래에 배치하는 방식이 아니라, 도광판의 단부에 광원을 배치하는 에지 라이트 방식이 주목받고 있다. 그러나, 에지 라이트 방식에서는, 광원의 광 강도를 부분적으로 변조하는 부분 구동을 행하기는 어렵다.
일본 특허공개 평6-347790호 공보
그런데, 도광판 내를 전파하고 있는 광의 추출 기술로서는, 예를 들어 특허문헌 1에 있어서, 투명과 산란을 전환하는 고분자 분산 액정(PDLC; Polymer Dispersed Liquid Crystal)을 사용한 표시 장치가 제안되고 있다. 이것은, 투영 방지 등을 목적으로 한 것으로, PDLC에 대하여 부분적으로 전압을 인가하여 투명과 산란을 전환하는 기술이다. 그러나, 이 방식에 있어서, 부분적으로 도광광을 추출함으로써 부분적으로 조명광을 변조한 경우에, PDLC를 구동하는 전극 패턴에서 유래하는 경계 부분에 있어서 휘도의 차가 클 때에는, 표시 화상에 그 경계 부분이 보이게 된다는 점에서 개선의 여지가 있었다.
따라서, 조명광에 있어서의 명암의 경계 부분을 셰이드오프하는 것이 가능한 조명 장치 및 표시 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 기술의 실시 형태의 조명 장치는, 이격하여 서로 대향 배치된 한 쌍의 기판과, 한 쌍의 기판 중 적어도 한쪽의 측면에 배치된 광원과, 한 쌍의 기판의 각각의 표면에 설치되면서, 기판의 표면과 직교하는 방향으로 전기장을 발생시키는 전극을 구비하고 있다. 이 조명 장치는, 또한 한 쌍의 기판의 간극에 설치되면서, 전극에 의해 발생하는 전기장의 크기에 따라 광원으로부터의 광에 대하여 산란성 또는 투명성을 나타내는 광 변조층을 구비하고 있다. 전극은, 한 쌍의 기판 중 한쪽의 기판 표면에, 복수의 제1 전극 블록을 갖고 있다. 각 제1 전극 블록은, 제1 방향으로 연장됨과 함께 제1 방향과 교차하는 방향으로 배열된 복수의 부분 전극을 갖고 있다.
본 기술의 실시 형태의 표시 장치는, 영상을 표시하는 표시 패널과, 표시 패널을 조명하는 조명 장치를 구비하고 있다. 이 표시 장치에 탑재된 조명 장치는, 상기한 실시 형태의 조명 장치와 마찬가지의 구성 요소를 갖고 있다.
본 기술의 실시 형태의 조명 장치 및 표시 장치에서는, 각 제1 전극 블록은, 제1 방향으로 연장됨과 함께 제1 방향과 교차하는 방향으로 배열된 복수의 부분 전극을 갖고 있다. 이에 의해, 광 변조층의 산란 특성을, 각 제1 전극 블록과 대향하는 영역 내에 있어서 부분적으로 조정할 수 있다.
본 기술의 실시 형태의 조명 장치 및 표시 장치에 의하면, 광 변조층의 산란 특성을, 각 제1 전극 블록과 대향하는 영역 내에 있어서 부분적으로 조정할 수 있도록 하였으므로, 광 변조층으로부터 추출된 광의 휘도 분포의 면 내 변화를 완만하게 할 수 있다. 그 결과, 조명광에 있어서의 명암의 경계 부분을 셰이드오프할 수 있다.
도 1은, 본 기술의 제1 실시 형태에 따른 조명 장치의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는, 도 1의 광 변조 소자의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 3은, 도 2의 하측 전극의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4의 (a)는, 도 2의 하측 전극의 구성의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 4의 (b)는, 도 2의 하측 전극의 구성의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 5는, 도 2의 하측 전극의 폭의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 6의 (a)는, 도 2의 상측 전극의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 6의 (b)는, 도 2의 상측 전극의 구성의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 7의 (a)는, 도 2의 상측 전극의 구성의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 7의 (b)는, 도 2의 상측 전극의 구성의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 8은, 도 1의 광 변조 소자의 전압 무인가 시의 배향의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 9는, 도 1의 광 변조 소자의 전압 인가 시의 배향의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 10은, 도 1의 조명 장치의 작용에 대하여 설명하기 위한 모식도이다.
도 11의 (a)는, 도 1의 조명 장치에 있어서의 부분 점등의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 11의 (b)는, 도 1의 조명 장치에 있어서의 부분 점등의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 12의 (a)는, 도 1의 조명 장치에 있어서의 스캔 구동의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 12의 (b)는, 도 12의 (a)에 이어지는 스캔 구동의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 13의 (a)는, 도 1의 조명 장치에 있어서의 스캔 구동의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 13의 (b)는, 도 13의 (a)에 이어지는 스캔 구동의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 14는, 도 1의 조명 장치에 있어서의 부분 점등 방식의 일례를 나타내는 도면이다.
도 15의 (a)는, 도 1의 조명 장치에 있어서의 전체 점등의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 15의 (b)는, 도 1의 조명 장치에 있어서의 전체 점등의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 16은, 도 1의 조명 장치에 있어서의 전체 점등 방식의 일례를 나타내는 도면이다.
도 17은, 비교예에 따른 조명 장치에 있어서의 전체 점등 방식의 일례를 나타내는 도면이다.
도 18은, 비교예에 따른 조명 장치에 있어서의 전체 점등 방식의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 19는, 비교예에 따른 조명 장치에 있어서의 부분 점등 방식의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 20은, 도 1의 조명 장치의 제조 공정에 대하여 설명하기 위한 단면도이다.
도 21은, 도 20에 이어지는 제조 공정에 대하여 설명하기 위한 단면도이다.
도 22는, 도 21에 이어지는 제조 공정에 대하여 설명하기 위한 단면도이다.
도 23은, 변형예에 따른 광 변조 소자의 전압 무인가 시의 배향의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 24는, 변형예에 따른 광 변조 소자의 전압 인가 시의 배향의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 25는, 본 기술의 제2 실시 형태에 따른 조명 장치의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 26은, 도 25의 광 변조 소자의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 27은, 도 25의 광 변조 소자의 전압 무인가 시의 배향의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 28은, 도 25의 광 변조 소자의 전압 인가 시의 배향의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 29는, 상측 전극의 구성의 제1 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 30의 (a)는, 상측 전극의 구성의 제2 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 30의 (b)는, 상측 전극의 구성의 제2 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 31은, 도 29, 도 30의 상측 전극의 폭의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 32는, 하측 전극의 구성의 제1 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 33은, 상측 전극의 구성의 제3 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 34는, 하측 전극의 구성의 제2 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 35는, 상측 전극의 구성의 제4 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 36은, 하측 전극의 구성의 제3 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 37은, 상측 전극의 구성의 제5 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 38의 (a)는, 상측 전극의 구성의 제6 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 38의 (b)는, 상측 전극의 구성의 제7 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 39의 (a)는, 상측 전극의 구성의 제8 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 39의 (b)는, 상측 전극의 구성의 제9 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 40의 (a)는, 도 38, 도 39의 상측 전극에 있어서의 패턴 밀도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 40의 (b)는, 도 38, 도 39의 상측 전극을 사용했을 때의 휘도 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 41의 (a)는, 광원의 구성의 일 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 41의 (b)는, 광원의 구성의 다른 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 41의 (c)는, 광원의 구성의 다른 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 42의 (a)는, 도광판의 구성의 일 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 42의 (b)는, 도광판의 구성의 다른 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 43의 (a)는, 도광판의 구성의 다른 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 43의 (b)는, 도 43의 (a)의 도광판의 볼록부의 높이의 일례를 나타내는 도면이다.
도 44의 (a)는, 도광판에 볼록부가 없을 때의 광 도파에 대하여 설명하기 위한 모식도이다.
도 44의 (b)는, 도광판에 볼록부가 있을 때의 광 도파에 대하여 설명하기 위한 모식도이다.
도 45는, 도 41의 (b), 도 41의 (c)의 광원을 사용했을 때의 부분 점등의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 46은, 조명 장치의 제1 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 47은, 조명 장치의 제2 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 48은, 조명 장치의 제3 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 49는, 조명 장치의 제4 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 50은, 조명 장치의 제5 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 51은, 조명 장치의 제6 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 52는, 조명 장치의 제7 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 53은, 조명 장치의 제8 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 54는, 일 적용예에 따른 표시 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
이하, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 제1 실시 형태
조명 장치 내에, 수평 배향막을 포함하는 광 변조 소자가 설치되어 있는 예
2. 제1 실시 형태의 변형예
3. 제2 실시 형태
조명 장치 내에, 수직 배향막을 포함하는 광 변조 소자가 설치되어 있는 예
4. 각 실시 형태에 공통되는 변형예
5. 적용예
상기 실시 형태 등의 조명 장치가 표시 장치의 백라이트에 적용되어 있는 예
<1. 제1 실시 형태>
도 1은, 본 기술의 제1 실시 형태에 따른 조명 장치(1)의 개략 구성의 일례를 나타내는 단면도이다. 조명 장치(1)는, 액정 표시 패널을 배후에서 조명하는 백라이트에 적합하게 적용 가능한 것이다. 조명 장치(1)는, 예를 들어 도광판(10)과, 도광판(10)의 측면에 배치한 광원(20)과, 도광판(10)의 배후에 배치한 광 변조 소자(30) 및 반사판(40)과, 광 변조 소자(30)를 구동하는 구동 회로(50)를 구비하고 있다.
광원(20)은, 예를 들어 복수의 점 형상 광원을 일렬로 배치하여 구성된 것이다. 각 점 형상 광원은, 도광판(10)의 측면을 향해 광을 사출하도록 되어 있으며, 예를 들어 도광판(10)의 측면과의 대향면에 발광 스폿을 갖는 발광 소자를 포함한다. 그와 같은 발광 소자로서는, 예를 들어 LED, 또는 레이저 다이오드(LD; Laser Diode) 등을 들 수 있다. 효율, 박형화, 균일성의 관점에서는, 각 점 형상 광원이 화이트 LED인 것이 바람직하다. 또한, 광원(20)에 포함되는 복수의 점 형상 광원이, 예를 들어 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 포함하여 구성되어 있어도 된다.
광원(20)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 도광판(10)의 1개의 측면에만 설치되어 있어도 되며, 도시를 생략하였지만, 도광판(10)의 2개의 측면, 3개의 측면 또는 모든 측면에 설치되어 있어도 된다. 또한, 광원(20)이 3개의 측면 또는 모든 측면에 설치되어 있는 경우에는, 부분 점등을 행할 때에만, 서로 대향하는 2개의 측면에 설치된 광원(20)만을 점등시키고, 전체면 점등을 행할 때 모든 광원(20)을 점등시키도록 해도 된다.
도광판(10)은, 도광판(10)의 1 또는 복수의 측면에 배치된 광원(20)으로부터의 광을 도광판(10)의 상면으로 유도하는 것이다. 이 도광판(10)은, 도광판(10)의 상면에 배치되는 표시 패널(도시 생략)에 대응한 형상, 예를 들어 상면, 하면 및 측면으로 둘러싸인 직육면체 형상으로 되어 있다. 또한, 이하에서는, 도광판(10)의 측면 중 광원(20)으로부터의 광이 입사되는 측면을 광 입사면(10A)이라 칭하기로 한다. 도광판(10)은, 예를 들어 폴리카르보네이트 수지(PC)나 아크릴 수지(폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)) 등의 투명 열가소성 수지를 주로 포함하여 구성되어 있다.
반사판(40)은, 도광판(10)의 배후에서 광 변조 소자(30)를 통해 누출되어 온 광을 도광판(10) 측으로 되돌리는 것이며, 예를 들어 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 들어 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 통하지 않고 밀착되어 있으며, 예를 들어 접착제(도시 생략)를 개재하여 도광판(10)의 배후에 접착되어 있다. 이 광 변조 소자(30)는, 예를 들어 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) 측부터 순서대로 배치한 것이다.
투명 기판(31, 37)은, 이격하여 서로 대향 배치된 한 쌍의 기판이다. 투명 기판(31, 37)은, 광 변조층(34)을 지지하는 것이며, 일반적으로 가시광에 대하여 투명한 기판, 예를 들어 유리판이나, 플라스틱 필름에 의해 구성되어 있다. 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)은 투명 기판(31, 37)의 각각의 표면에 설치된 것이며, 투명 기판(31)의 표면과 직교하는 방향으로 전기장을 발생시키는 것이다. 하측 전극(32)은, 투명 기판(31)의 표면(구체적으로는, 투명 기판(31) 중 투명 기판(37)과의 대향면)에 설치된 것이며, 복수의 부분 전극(32A)을 포함하여 구성되어 있다. 복수의 부분 전극(32A)은, 면 내의 하나의 방향(제1 방향)으로 연장됨과 함께 제1 방향과 교차하는 방향으로 배열되어 있다. 제1 방향은, 예를 들어 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행한 방향이다. 또한, 제1 방향은, 광 입사면(10A)과 비스듬히 교차하는 방향이어도 된다.
도 3은, 하측 전극(32)의 평면 구성의 일례를 나타낸 것이다. 도 4의 (a), 도 4의 (b)는, 하측 전극(32)의 평면 구성의 다른 예를 나타낸 것이다. 하측 전극(32)은, 복수의 전극 블록(32C)(제1 전극 블록)을 갖고 있다. 복수의 전극 블록(32C)은, 면 내의 소정의 방향(제2 방향) 및 제2 방향과 교차하는 방향(제3 방향) 중 적어도 제2 방향으로 배열하여 배치되어 있다. 여기서, 제1 방향이, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행한 방향인 경우에는, 제2 방향은, 제1 방향과 직교 또는 대략 직교하는 방향이다. 제1 방향이, 광 입사면(10A)과 비스듬히 교차하는 방향인 경우에는, 제2 방향은, 광 입사면(10A)과 직교 또는 대략 직교하는 방향이다. 즉, 제2 방향은, 제1 방향에 관계없이 광 입사면(10A)과 직교 또는 대략 직교하는 방향이다.
각 전극 블록(32C)은, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(32C)에 의해 광 변조층(34) 내에 형성되는 전기장을 차단하지 않은 형태로, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(32C)의 형성 영역의 일부를 포함하는 영역에 형성되어 있다. 구체적으로는, 오버랩 영역(32-1)에 있어서, 2 이상의 부분 전극(32A)은, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(32C)의 형성 영역 내에 형성됨과 함께, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(32C)에 포함되는 2 이상의 부분 전극과 혼재하여 배치되어 있다. 예를 들어, 각 전극 블록(32C)에 있어서, 2 이상의 부분 전극(32A)은, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(32C)의 형성 영역 내에 형성됨과 함께, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(32C)에 포함되는 2 이상의 부분 전극과 교대로 배치되어 있다. 또한, 각 전극 블록(32C)에 있어서, 2 이상의 부분 전극(32A)은, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(32C)의 형성 영역 외에 형성되어 있다. 즉, 도 3, 도 4의 (a), 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 각 전극 블록(32C)의 형성 영역은, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(32C)의 형성 영역의 일부와 중첩되어 있다. 도 3, 도 4의 (a), 도 4의 (b)에서는, 전극 블록(32C)의 형성 영역끼리가 중첩되어 있는 영역이 오버랩 영역(32-1)으로서 나타나 있으며, 전극 블록(32C)의 형성 영역끼리가 중첩되어 있지 않은 영역이 비오버랩 영역(32-2)으로서 나타나 있다. 또한, 오버랩 영역(32-1)에 있어서, 한쪽의 전극 블록(32C)에 포함되는 2 이상의 부분 전극(32A)이, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(32C)에 포함되는 2 이상의 부분 전극을, 복수 개씩(예를 들어 2개씩) 건너뛰어 배치되어 있어도 된다. 또한, 오버랩 영역(32-1)에 있어서, 한쪽의 전극 블록(32C)에 포함되는 2 이상의 부분 전극(32A)이, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(32C)에 포함되는 2 이상의 부분 전극과 교대로 배치됨과 함께, 일부에서 이빠짐 상태로 배치되어 있어도 된다.
각 전극 블록(32C)에 있어서, 각 부분 전극(32A)은 서로 전기적으로 접속되어 있다. 구체적으로는, 도 3에 도시한 바와 같이, 각 전극 블록(32C)은, 각 부분 전극(32A)의 단부에 연결된 연결부(32B: 제1 연결부)를 갖고 있으며, 각 부분 전극(32A)은 연결부(32B)에 의해 서로 전기적으로 접속되어 있다. 그로 인해, 각 전극 블록(32C)은, 복수의 부분 전극(32A) 및 연결부(32B)에 의해 빗살 형상으로 되어 있으며, 복수의 전극 블록(32C)은, 각 전극 블록(32C)의 빗살 방향이 교대로 반전되도록(교체되도록) 제2 방향으로 배열하여 배치되어 있다.
다음으로, 각 부분 전극(32A)의, 배열 방향의 폭에 대하여 설명한다. 도 5는, 각 부분 전극(32A)의, 배열 방향의 폭의 일례를 나타낸 것이다. 각 부분 전극(32A)의 폭은, 각 전극 블록(32C)에 있어서의, 광원(20)으로부터의 거리에 따른 크기로 되어 있다. 구체적으로는, 각 전극 블록(32C)에 있어서, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(32C)의 형성 영역 외(비오버랩 영역(32-2))에 형성된 2 이상의 부분 전극(32A)의 폭은, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라 굵어지게 되어 있다. 또한, 각 전극 블록(32C)에 있어서, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(32C)이며, 또한 광원(20)으로부터 상대적으로 먼 쪽의 전극 블록(32C)의 형성 영역(광원(20)으로부터 이격된 쪽의 오버랩 영역(32-1)) 내에 형성된 2 이상의 부분 전극(32A)의 폭은, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라 좁아지게 되어 있다. 또한, 각 전극 블록(32C)에 있어서, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(32C)이며, 또한 광원(20)으로부터 상대적으로 가까운 쪽의 전극 블록(32C)의 형성 영역(광원(20)에 의해 가까운 쪽의 오버랩 영역(32-1)) 내에 형성된 2 이상의 부분 전극(32A)의 폭은, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라 굵어지게 되어 있다. 즉, 각 전극 블록(32C)에 있어서, 복수의 부분 전극(32A) 중 광원(20) 측(광원(20) 부근)의 복수의 부분 전극(32A)의 폭은, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라 굵어지게 되어 있으며, 복수의 부분 전극(32A) 중 광원(20)과는 반대측(광원(20)으로부터 이격되어 있는 측)의 복수의 부분 전극(32A)의 폭은, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라 좁아지게 되어 있다. 이러한 복수의 부분 전극(32A)의 폭의 분포를, 이후 「산형 분포」라 한다. 또한, 도 5에는 「산형 분포」가 꺾은선으로 구성되어 있는 경우가 예시되어 있지만, 「산형 분포」는 매끄러운 곡선으로 구성되어 있어도 된다. 또한, 오버랩 영역(32-1)이 존재하고 있지 않아도 된다. 이 경우, 각 전극 블록(32C)에 있어서, 복수의 부분 전극(32A)의, 배열 방향의 폭은, 광원(20) 측에서 좁아지고, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라 굵어지게 되어 있다.
다음으로, 상측 전극(36)에 대하여 설명한다. 도 6의 (a), 도 6의 (b), 도 7의 (a), 도 7의 (b)는, 상측 전극(36)의 평면 구성의 일례를 나타낸 것이다. 상측 전극(36)은 투명 기판(37)의 표면(구체적으로는, 투명 기판(37) 중 투명 기판(31)과의 대향면)에 설치된 것이다. 상측 전극(36)은, 예를 들어 도 6의 (a), 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 면 내 전체에 걸쳐 형성된 1장(단일)의 시트 형상 전극이다. 이 시트 형상 전극은, 모든 전극 블록(32C)과 대향하도록 형성되어 있다. 상측 전극(36)은, 예를 들어 도 7의 (a), 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 방향으로 연장됨과 함께 제3 방향으로 배열하여 배치된 복수의 띠 형상의 부분 전극(36A)에 의해 구성되어 있어도 된다. 이때, 복수의 전극 블록(32C)이 제2 방향 및 제3 방향으로 배열하여 배치되어 있는 경우에는, 각 부분 전극(36A)은, 제2 방향으로 배열하여 배치된 복수의 전극 블록(32C)과 대향하도록 배치되어 있다.
다음으로, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)의 재료에 대하여 설명한다. 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)은, 예를 들어 투명한 도전성 재료, 예를 들어 산화인듐 주석(ITO; Indium Tin Oxide)을 포함한다. 투명한 도전성 재료는, 가능한 한 가시광의 흡수가 작은 재료인 것이 바람직하다. 광이 도광판(10) 내를 도광할 때 몇 번이나 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)을 통과하므로, 대형 백라이트에서는, 광이 면에 수직으로 입사된 경우의 가시광 흡수가 수％이었다고 해도, 화면 중앙 부분에서의 휘도가 광 입사면 근방에서의 휘도에 비하여 수십％ 정도나 감소되어버리는 경우가 있다. 또한, 투명한 도전성 재료의 흡수의 파장 의존성은 작은 쪽이 바람직하다. 특정한 파장의 흡수가 큰 경우, 광이 도광판(10) 내를 도광함에 따라 색도가 변화해버려 화면 중앙부와 단부에서 색감이 달라져 버리는 경우가 있다.
상측 전극(36)이 면 내 전체에 걸쳐 형성된 단일의 시트 형상 전극으로 되어 있는 경우에, 광 변조 소자(30)를 광 변조 소자(30)의 법선 방향에서 보았을 때, 광 변조 소자(30) 중 부분 전극(32A)과 대향하는 개소가 광 변조 셀(30a)을 구성하고 있다. 예를 들어, 도 2에 파선으로 예시한 바와 같은 개소가 광 변조 셀(30a)로 되어 있다. 각 광 변조 셀(30a)은 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)에 소정의 전압을 인가함으로써 별개 독립적으로 구동하는 일이 가능한 것이며, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)에 인가되는 전압값의 크기에 따라 광원(20)으로부터의 광에 대하여 투명성을 나타내거나, 산란성을 나타내거나 한다. 또한, 투명성, 산란성에 대해서는, 광 변조층(34)을 설명할 때 상술한다.
배향막(33, 35)은, 예를 들어 광 변조층(34)에 사용되는 액정이나 모노머를 배향시키는 것이다. 배향막의 종류로서는, 예를 들어 수직용 배향막 및 수평용 배향막이 있지만, 본 실시 형태에서는, 배향막(33, 35)에는 수평용 배향막이 사용된다. 배향막(33, 35)은, 입사면(10A)과 평행(또는 대략 평행)한 방향으로 배향 방향을 갖고 있다. 수평용 배향막으로서는, 예를 들어 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리비닐알코올 등을 러빙 처리함으로써 형성된 배향막, 전사나 에칭 등에 의해 홈 형상이 부여된 배향막을 들 수 있다. 또한, 수평용 배향막으로서는, 예를 들어 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 바람직한 점에서, 배향막(33, 35)으로서 100℃ 이하의 온도에서 형성 가능한 폴리아미드이미드를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 수평용 배향막으로서, 그 수평용 배향막에 접하는 액정 분자에 프리틸트를 부여하는 기능을 갖는 것이 사용되어도 된다. 수평용 배향막에 프리틸트 기능을 발현시키는 방법으로서는, 예를 들어, 러빙 등을 들 수 있다. 프리틸트란, 예를 들어 배향막에 근접하는 액정 분자의 장축이 「배향막의 면 내의 특정한 방향」 또는 「배향막의 법선」과 근소한 각도로 교차하는 것을 의미하고 있다. 상기의 수평용 배향막은, 예를 들어 그 수평용 배향막에 근접하는 액정 분자의 장축을 그 수평용 배향막의 표면과 평행한 방향이며, 또한 광 입사면(10A)의 표면과 근소한 각도로 교차시키는 기능을 가져도 된다.
또한, 수직, 수평의 어느 배향막에 있어서도, 액정과 모노머를 배향시키는 기능이 있으면 충분하며, 통상의 액정 디스플레이에 요구되는 전압의 반복 인가에 의한 신뢰성 등은 필요 없다. 디바이스 작성 후의 전압 인가에 의한 신뢰성은, 모노머를 중합한 것과 액정과의 계면으로 결정되기 때문이다. 또한, 배향막(33, 35)을 사용하지 않아도, 예를 들어 하측 전극(32)과 상측 전극(36)의 사이에 전기장이나 자장을 인가함으로써도, 광 변조층(34)에 사용되는 액정이나 모노머를 배향시키는 것이 가능하다. 즉, 하측 전극(32)과 상측 전극(36)의 사이에 전기장이나 자장을 인가하면서, 자외선을 조사하여 전압 인가 상태에서의 액정이나 모노머의 배향 상태를 고정시킬 수 있다. 배향막(33, 35)의 형성에 전압을 사용하는 경우에는, 배향용과 구동용으로 별도의 전극을 형성하거나, 액정 재료로 주파수에 의해 유전율 이방성의 부호가 반전되는 2주파 액정 등을 사용할 수 있다. 또한, 배향막(33, 35)의 형성에 자장을 사용하는 경우, 배향막(33, 35)으로서 자화율 이방성이 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들어 벤젠환이 많은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
광 변조층(34)은, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)에 의해 발생하는 전기장의 크기에 따라 광원(20)으로부터의 광에 대하여 산란성 또는 투명성을 나타내는 것이다. 구체적으로는, 광 변조층(34)은 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)에 전압이 인가되어 있지 않을 때 광원(20)으로부터의 광에 대하여 투명성을 나타내고, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)에 전압이 인가되어 있을 때 광원(20)으로부터의 광에 대하여 산란성을 나타내는 것이다. 광 변조층(34)은, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이, 벌크(34A)와, 벌크(34A) 내에 분산된 미립자 형상의 복수의 미립자(34B)를 포함한 복합층으로 되어 있다. 벌크(34A) 및 미립자(34B)는 광학 이방성을 갖고 있다.
도 8은, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)에 전압이 인가되어 있지 않을 때(이하, 단순히 「전압 무인가 시」라 함)의, 벌크(34A) 및 미립자(34B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 나타낸 것이다. 도 8 내의 타원체(134A)는, 전압 무인가 시의, 벌크(34A)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 8 내의 타원체(134B)는, 전압 무인가 시의, 미립자(34B)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 이 굴절률 타원체는, 다양한 방향으로부터 입사된 직선 편광의 굴절률을 텐서(tensor) 타원체로 나타낸 것이며, 광이 입사되는 방향으로부터의 타원체의 단면을 봄으로써, 기하적으로 굴절률을 알 수 있는 것이다.
도 9는, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)에 전압이 인가되어 있을 때(이하, 단순히 「전압 인가 시」라 함)의, 벌크(34A) 및 미립자(34B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 나타낸 것이다. 도 9 내의 타원체(134A)는, 전압 인가 시의, 벌크(34A)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 9 내의 타원체(134B)는, 전압 인가 시의 미립자(34B)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다.
벌크(34A) 및 미립자(34B)는, 예를 들어 도 8에 도시한 바와 같이, 전압 무인가 시에, 벌크(34A)의 광축 AX1(타원체(134A)의 장축) 및 미립자(34B)의 광축 AX2(타원체(134B)의 장축)의 방향이 서로 일치하는(평행하게 되는) 구성으로 되어 있다. 광축 AX1, AX2는, 편광 방향에 따르지 않고 굴절률이 하나의 값이 되도록 광선의 진행 방향과 평행한 선을 가리키고 있다. 전압 무인가 시에, 광축 AX1 및 광축 AX2의 방향은 항상 서로 일치할 필요는 없으며, 광축 AX1의 방향과 광축 AX2의 방향이, 예를 들어 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 된다.
또한, 미립자(34B)는, 예를 들어 전압 무인가 시에, 광축 AX2가 광 입사면(10A)과 평행(또는 대략 평행)하게 됨과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 평행(또는 대략 평행)하게 되는 구성으로 되어 있다. 미립자(34B)는, 또한 예를 들어 전압 무인가 시에, 광축 AX2가 투명 기판(31)의 표면과 근소한 각도 θ1(도시 생략)로 교차하는 구성으로 되어 있다. 또한, 각도 θ1에 대해서는, 미립자(34B)를 구성하는 재료를 설명할 때 상술한다.
한편, 벌크(34A)는, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)에의 전압 인가의 유무에 관계없이, 광축 AX1이 일정해지는 구성으로 되어 있다. 구체적으로는, 벌크(34A)는, 광축 AX1이 광 입사면(10A)과 평행(또는 대략 평행)하게 됨과 함께 투명 기판(31)의 표면과 소정의 각도 θ1로 교차하는 구성으로 되어 있다. 즉, 전압 무인가 시에, 광축 AX1은, 광축 AX2와 평행(또는 대략 평행)하게 되어 있다.
또한, 광축 AX2가 항상, 광 입사면(10A)과 평행하게 됨과 함께 투명 기판(31)의 표면과 각도 θ1로 교차하고 있을 필요는 없으며, 예를 들어 제조 오차 등에 의해 투명 기판(31)의 표면과, 각도 θ1과는 약간 상이한 각도로 교차하고 있어도 된다. 또한, 광축 AX1, AX2가 항상 광 입사면(10A)과 평행하게 되어 있을 필요는 없으며, 예를 들어 제조 오차 등에 의해 광 입사면(10A)과, 작은 각도로 교차하고 있어도 된다.
여기서, 벌크(34A) 및 미립자(34B)의 정상 광 굴절률이 서로 동등하면서, 벌크(34A) 및 미립자(34B)의 이상 광 굴절률이 서로 동등한 것이 바람직하다. 이 경우에, 예를 들어 전압 무인가 시에는, 모든 방향에 있어서 굴절률 차가 거의 없고, 높은 투명성(광투과성)이 얻어진다. 이에 의해, 광원(20)으로부터의 광은, 광 변조층(34) 내에서 산란되지 않고, 광 변조층(34)을 투과한다. 그 결과, 예를 들어 도 10의 (a), 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 광원(20)으로부터의 광 L(경사 방향으로부터의 광)은, 광 변조 소자(30) 내에서 투명하게 된 영역(투과 영역(30A))을 전파하고, 광 변조 소자(30)와 공기의 계면에 있어서 전반사되고, 투과 영역(30A)의 휘도(흑색 표시의 휘도)가, 휘도를 균일하게 한 경우(도 10의 (b) 내의 일점쇄선)와 비교하여 낮아진다. 또한, 도 10의 (b)의 그래프는, 도광판(10) 위에 확산 시트(도시 생략)를 배치한 상태에서, 정면 휘도를 계측했을 때의 것이다.
또한, 벌크(34A) 및 미립자(34B)는, 예를 들어 전압 인가 시에는, 도 9에 도시한 바와 같이, 광축 AX1 및 광축 AX2의 방향이 서로 다른(교차 또는 직교하는) 구성으로 되어 있다. 또한, 미립자(34B)는, 예를 들어 전압 인가 시에, 광축 AX2가 광 입사면(10A)과 평행(또는 대략 평행)하게 됨과 함께 투명 기판(31)의 표면과 각도 θ1보다 큰 각도 θ2(예를 들어 90°)(도시 생략)로 교차하는 구성으로 되어 있다. 또한, 각도 θ2에 대해서는, 미립자(34B)를 구성하는 재료를 설명할 때 상술한다.
따라서, 광 변조층(34)에서는, 전압 인가 시에는, 모든 방향에 있어서 굴절률 차가 커져서 높은 산란성이 얻어진다. 이에 의해, 광원(20)으로부터의 광은, 광 변조층(34) 내에서 산란된다. 그 결과, 예를 들어 도 10의 (a), 도 10의 (b)에 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 입사되거나 또는 반사판(40)에서 반사된 후에 도광판(10)에 입사되고, 도광판(10)의 상면(광 출사면 1A)으로부터 출사된다. 따라서, 산란 영역(30B)의 휘도는, 휘도를 균일하게 한 경우(도 10의 (b) 내의 일점쇄선)와 비교하여 매우 높아지게 되고, 게다가, 투과 영역(30A)의 휘도가 저하된 양만큼, 부분적인 백색 표시의 휘도(휘도 급상승)가 커진다.
또한, 벌크(34A) 및 미립자(34B)의 정상 광 굴절률은, 예를 들어 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 되며, 예를 들어 0.1 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 벌크(34A) 및 미립자(34B)의 이상 광 굴절률에 대해서도, 예를 들어 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 되며, 예를 들어0.1 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 벌크(34A)의 굴절률 차(ΔnP=이상 광 굴절률 neP-정상 광 굴절률 noP)나, 미립자(34B)의 굴절률 차(ΔnL=이상 광 굴절률 neL-정상 광 굴절률 noL)는 가능한 한 큰 것이 바람직하고, 0.05 이상인 것이 바람직하고, 0.1 이상인 것이 보다 바람직하며, 0.15 이상인 것이 더 바람직하다. 벌크(34A) 및 미립자(34B)의 굴절률 차가 큰 경우에는, 광 변조층(34)의 산란능이 높아져서 도광 조건을 용이하게 파괴할 수 있고, 도광판(10)으로부터의 광을 추출하기 쉽기 때문이다.
또한, 벌크(34A) 및 미립자(34B)는, 전기장에 대한 응답 속도가 서로 다르다. 벌크(34A)는, 예를 들어 미립자(34B)의 응답 속도보다 늦은 응답 속도를 갖는 줄무늬 형상 구조, 다공질 구조 또는 막대 형상 구조로 되어 있다. 벌크(34A)는, 예를 들어 저분자 모노머를 중합화함으로써 얻어진 고분자 재료에 의해 형성되어 있다. 벌크(34A)는, 예를 들어 미립자(34B)의 배향 방향 또는 배향막(33, 35)의 배향 방향을 따라서 배향한, 배향성 및 중합성을 갖는 재료(예를 들어 모노머)를 열 및 광 중 적어도 한쪽에 의해 중합시킴으로써 형성되어 있다.
벌크(34A)의 줄무늬 형상 구조, 다공질 구조 또는 막대 형상 구조는, 예를 들어 광 입사면(10A)과 평행하게 됨과 함께 투명 기판(31)의 표면과 근소한 각도 θ1로 교차하는 방향으로 장축을 갖고 있다. 벌크(34A)가 줄무늬 형상 구조로 되어 있는 경우에, 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 사이즈는, 도광광의 산란성을 높게 한다는 관점에서는, 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하로 되어 있는 것이 바람직하고, 0.2㎛ 이상 2.0㎛ 이하의 범위인 것이 보다 바람직하다. 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 사이즈가 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하로 되어 있는 경우에는, 광 변조 소자(30) 내에서의 산란능이, 380 내지 780㎚의 가시 영역에서 대략 동등해진다. 그로 인해, 면 내에서, 어떤 특정한 파장 성분의 광만이 증가하거나, 감소하거나 하는 일이 없으므로, 가시 영역에서의 밸런스를 면 내에서 취할 수 있다. 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 사이즈가 0.1㎛ 미만인 경우나, 10㎛를 초과한 경우에는, 파장에 관계없이 광 변조 소자(30)의 산란능이 낮아 광 변조 소자(30)가 광 변조 소자로서 기능하기 어렵다.
또한, 산란의 파장 의존성을 적게 한다는 관점에서는, 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 사이즈는, 0.5㎛ 이상 5㎛ 이하의 범위인 것이 바람직하고, 1 내지 3㎛의 범위인 것이 보다 바람직하다. 이와 같이 한 경우에는, 광원(20)으로부터 출사된 광이 도광판(10) 내를 전파해 가는 과정에서 광 변조 소자(30) 내의 벌크(34A)를 반복 통과했을 때, 벌크(34A)에 있어서의, 산란의 파장 의존성이 억제된다. 줄무늬 형상 조직의 사이즈는, 편광 현미경, 공초점 현미경, 전자 현미경 등에 의해 관찰할 수 있다.
한편, 미립자(34B)는, 예를 들어 액정 재료를 주로 포함하여 구성되어 있으며, 벌크(34A)의 응답 속도보다 충분히 빠른 응답 속도를 갖고 있다. 미립자(34B) 내에 포함되는 액정 재료(액정 분자)는 예를 들어 막대 형상 분자이다. 미립자(34B) 내에 포함되는 액정 분자로서, 정의 유전율 이방성을 갖는 것(소위 포지티브형 액정)을 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 전압 무인가 시에는, 미립자(34B) 내에 있어서, 액정 분자의 장축 방향은, 광축 AX1과 평행하게 되어 있다. 이때, 미립자(34B) 내의 액정 분자의 장축은, 광 입사면(10A)과 평행(또는 대략 평행)하게 됨과 함께 투명 기판(31)의 표면과 근소한 각도 θ1로 교차하고 있다. 즉, 미립자(34B) 내의 액정 분자는, 전압 무인가 시에는, 도광판(10)의 광 입사면(10A)과 평행한 면 내에 있어서 각도 θ1만큼 경사진 상태에서 배향되어 있다. 이 각도 θ1은, 프리틸트각이라 불리는 것으로, 예를 들어 0.1°이상 30°이하의 범위인 것이 바람직하다. 이 각도 θ1은, 0.5°이상 10°이하의 범위인 것이 보다 바람직하고, 0.7°이상 2°이하의 범위인 것이 보다 더 바람직하다. 각도 θ1을 크게 하면, 후술하는 바와 같은 이유에서 산란의 효율이 저하되는 경향이 있다. 또한, 각도 θ1을 지나치게 작게 하면, 전압 무인가 시에 액정의 상승되는 방위각이 변동된다. 예를 들어, 180°반대측의 방위(리버스 틸트)로 액정이 일어서는 경우도 있다. 이에 의해, 미립자(34B)와 벌크(34A)의 굴절률 차를 유효하게 이용할 수 없으므로, 산란 효율이 낮아져서 휘도가 작아지는 경향이 있다.
또한, 전압 인가 시에는, 미립자(34B) 내에 있어서, 액정 분자의 장축 방향은, 광축 AX1과 교차 또는 직교(또는 거의 직교)하고 있다. 이때, 미립자(34B) 내의 액정 분자의 장축은, 광 입사면(10A)과 평행(또는 대략 평행)하게 됨과 함께 투명 기판(31)의 표면과 각도 θ1보다 큰 각도 θ2(예를 들어 90°)로 교차하고 있다. 즉, 미립자(34B) 내의 액정 분자는, 전압 인가 시에는, 광 입사면(10A)과 평행한 면 내에 있어서 각도 θ2만큼 경사진 상태 또는 각도 θ2(=90°)로 똑바로 선 상태에서 배향하고 있다.
상기한, 배향성 및 중합성을 갖는 모노머로서는, 광학적으로 이방성을 갖고 있으며, 또한 액정과 복합되는 재료이면 되지만, 본 실시 형태에서는 자외선에 의해 경화하는 저분자 모노머인 것이 바람직하다. 전압 무인가의 상태에서, 액정과, 저분자 모노머를 중합화함으로써 형성된 것(고분자 재료)의 광학적 이방성의 방향이 일치하고 있는 것이 바람직하므로, 자외선 경화 전에 있어서, 액정과 저분자 모노머가 동일 방향으로 배향되어 있는 것이 바람직하다. 미립자(34B)로서 액정이 사용되는 경우에, 그 액정이 막대 형상 분자일 때에는, 사용하는 모노머 재료의 형상도 막대 형상인 것이 바람직하다. 이상의 점에서, 모노머 재료로서는 중합성과 액정성을 겸비하는 재료를 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들어 중합성 관능기로서, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 비닐에테르기 및 에폭시기로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 관능기를 갖는 것이 바람직하다. 이 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. 벌크(34A)를 전술한 줄무늬 형상 구조로 하는 경우에는, 벌크(34A)의 원료로서, 2관능 액정성 모노머를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 벌크(34A)의 원료에 대하여 액정성을 나타내는 온도의 조정을 목적으로 단관능 모노머를 첨가하거나, 가교 밀도 향상을 목적으로 3관능 이상의 모노머를 첨가할 수도 있다.
다음으로, 구동 회로(50)에 대하여 설명한다. 구동 회로(50)는, 예를 들어 어떤 광 변조 셀(30a)에 있어서 미립자(34B)의 광축 AX2가 벌크(34A)의 광축 AX1과 평행 또는 대략 평행하게 되고, 다른 광 변조 셀(30a)에 있어서 미립자(34B)의 광축 AX2가 벌크(34A)의 광축 AX1과 교차 또는 직교하도록 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)에 인가하는 전압의 크기를 제어하도록 되어 있다. 즉, 구동 회로(50)는 전기장 제어에 의해, 벌크(34A) 및 미립자(34B)의 광축 AX1, AX2의 방향을 서로 일치(또는 대략 일치)시키거나, 서로 다르게 하거나(또는 직교시키거나) 할 수 있도록 되어 있다. 구동 회로(50)는, 광원(20)의 광량도 조정할 수 있도록 되어 있어도 된다. 구동 회로(50)는, 또한 광원(20)으로부터의 거리뿐만 아니라, 외부로부터 입력되는 영상 신호도 고려하여 광원(20)의 광량이나, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)에 인가하는 전압의 크기를 제어하도록 되어 있어도 된다.
(부분 점등, 부분 구동)
또한, 구동 회로(50)는, 복수의 전극 블록(32C) 중 일부(1 또는 복수)의 전극 블록(32C)만을 구동할 수 있도록 되어 있다. 구동 회로(50)는, 예를 들어 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 제2 방향으로 배열하여 배치된 복수의 전극 블록(32C) 중 일부(1 또는 복수)의 전극 블록(32C)만을 구동하도록 되어 있다. 이때, 구동 회로(50)에 의해 구동된 전극 블록(32C)에 대응하는 산란 영역(30B)으로부터 띠 형상의 광이 출력된다. 또한, 구동 회로(50)는, 예를 들어 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 방향 및 제3 방향으로 배열하여 배치된 복수의 전극 블록(32C) 중 일부(1 또는 복수)의 전극 블록(32C)만을 구동하도록 되어 있다. 이때, 구동 회로(50)에 의해 구동된 전극 블록(32C)에 대응하는 산란 영역(30B)으로부터 블록 형상의 광이 출력된다.
이때, 구동 회로(50)는, 복수의 전극 블록(32C)을 구동시키는 경우에는, 전극 블록(32C)의 광원(20)으로부터의 거리에 따라 변조된 전압을 각 전극 블록(32C)에 인가하도록 되어 있다. 구체적으로는, 구동 회로(50)는, 예를 들어 전극 블록(32C)의 광원(20)으로부터의 거리에 따라서, 파고값, 듀티비 및 주파수가 변조된 전압을 각 전극 블록(32C)에 인가하도록 되어 있다. 전압의 변조는, 예를 들어 광원(20)으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 광 변조 셀(30a)의 산란성이 강해지도록 이루어진다. 또한, 구동 회로(50)는, 예를 들어 부분 전극(32A)의 광원(20)으로부터의 거리뿐만 아니라, 외부로부터 입력되는 영상 신호도 고려하여 파고값, 듀티비 및 주파수가 변조된 전압을 부분 전극(32A)에 인가하도록 되어 있어도 된다.
산란 영역(30B)의 휘도는, 휘도를 균일하게 한 경우(도 10의 (b) 내의 일점쇄선)와 비교하여 매우 높아지게 되고, 게다가, 투과 영역(30A)의 휘도가 저하된 양만큼, 부분적인 백색 표시의 휘도(휘도 급상승)가 커진다. 이에 의해 액정 디스플레이의 콘트라스트가 향상된다. 또한, 구동 회로(50)는 「휘도 급상승」을 이용하여, 「휘도 급상승」으로 상승하는 휘도의 양만큼 광원(20)으로부터의 출사광량을 작게 하여, 휘도를 균일하게 한 경우(도 10의 (b) 내의 일점쇄선)와 비교하여 동일 정도로 하고, 광원(20)의 소비 전력을 저하시킬 수 있다.
(부분 점등, 스캔 구동)
또한, 구동 회로(50)는, 복수의 전극 블록(32C)을 소정의 단위마다(예를 들어 1개씩) 순차적으로 구동하도록 되어 있어도 된다. 구동 회로(50)는, 예를 들어 도 12의 (a), 도 12의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 방향으로 배열하여 배치된 복수의 전극 블록(32C)을 소정의 단위마다(예를 들어 1개씩) 순차적으로 구동하도록 되어 있어도 된다. 이때, 산란 영역(30B)이, 구동 회로(50)에 의한 구동에 의해 제2 방향으로 주사되고, 그에 수반하여 띠 형상의 광이 제2 방향으로 주사된다. 이때, 1회의 주사 기간에서 조명광을 시간 평균화했을 때의 휘도가, 실제로 눈에 보이는 밝기로 되어 있다. 또한, 구동 회로(50)는, 예를 들어 도 13의 (a), 도 13의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 방향 및 제3 방향으로 배열하여 배치된 복수의 전극 블록(32C)을 소정의 단위마다(예를 들어 1개씩) 순차적으로 구동하도록 되어 있어도 된다. 이때, 산란 영역(30B)이, 구동 회로(50)에 의한 구동에 의해 제2 방향으로 주사되고, 그에 수반하여, 블록 형상의 광이 제2 방향으로 주사된다.
여기서, 조명 장치(1)를 표시 패널(도시 생략)의 백라이트로서 사용한 경우, 구동 회로(50)는 복수의 전극 블록(32C)의 주사 방향을, 표시 패널의 화소의 주사 방향과 동일한 방향으로 하고, 복수의 전극 블록(32C)의 주사를, 표시 패널의 화소의 주사와 동기하여 행하도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 한 경우에는, 고휘도이고, 게다가 동화상 응답성(흐림)이 개선된 표시가 가능해진다.
또한, 구동 회로(50)는 복수의 전극 블록(32C)을 소정의 단위마다(예를 들어 1개씩) 순차적으로 구동하면서, 광원(20)으로부터의 거리나 외부로부터 입력되는 영상 신호도 고려하여, 광원(20)의 광량을 조절하도록 되어 있어도 된다. 이때, 구동 회로(50)는 복수의 전극 블록(32C)의 주사 방향을, 표시 패널의 화소의 주사 방향과 동일한 방향으로 하고, 복수의 전극 블록(32C)의 주사를, 표시 패널의 화소의 주사와 동기하여 행하도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 한 경우에는, 저소비 전력이고, 게다가 동화상 응답성(흐림)이 개선된 표시가 가능해진다.
그런데, 전술한 부분 구동 및 스캔 구동에 있어서, 구동 회로(50)는, 예를 들어 도 14의 (a), 도 14의 (b)에 도시한 바와 같이, 구동 대상의 전극 블록(32C)에 대하여 듀티비 100％의 전압 파형을 출력하고, 비구동 대상의 전극 블록(32C)에 대하여 듀티비 0％의 전압 파형(접지 전압)을 출력하도록 되어 있다. 이때, 전극 블록(32C)에 포함되는 각 부분 전극(32A)의 폭은, 예를 들어 도 14의 (c)에 도시된 바와 같은 「산형 분포」로 되어 있으므로, 구동 대상의 전극 블록(32C)에 대응하는 광 변조 셀(30a)의 산란 강도도 「산형」의 분포로 되어 있다. 그 결과, 구동 대상의 전극 블록(32C)에 대응하는 광 변조 셀(30a)의 휘도는, 도 14의 (d)에 도시된 바와 같은 「산형 분포」로 된다.
각 전극 블록(32C)의 형성 영역은, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(32C)의 형성 영역의 일부와 중첩되어 있다. 그로 인해, 전술한 부분 구동 및 스캔 구동에 있어서, 구동 대상의 전극 블록(32C)에 대응하는 광 변조 셀(30a)의 휘도는, 도 14의 (d)에 도시한 바와 같이, 경계가 매끄러운 휘도 분포로 된다. 또한, 각 부분 전극(32A)의 폭은, 예를 들어 도 14의 (c)에 도시된 바와 같은 「산형 분포」로 되어 있으므로, 구동 대상의 전극 블록(32C)에 대응하는 광 변조 셀(30a)의 휘도는, 도 14의 (d)에 도시한 바와 같이, 비오버랩 영역(32-2)에서는 균일하며, 오버랩 영역(32-1)에서는 매끄럽게 감쇠하는 휘도 분포로 된다.
(전체 점등)
구동 회로(50)는, 모든 전극 블록(32C)을 일제히 구동하도록 되어 있어도 된다. 구동 회로(50)는, 예를 들어 도 15의 (a)에 도시한 바와 같이, 제2 방향으로 배열하여 배치된 모든 전극 블록(32C)을 구동하도록 되어 있다. 이때, 구동 회로(50)에 의해 구동된 모든 전극 블록(32C)에 대응하는 산란 영역(30B)으로부터 면 형상의 광이 출력된다. 또한, 구동 회로(50)는, 예를 들어 도 15의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 방향 및 제3 방향으로 배열하여 배치된 모든 전극 블록(32C)을 구동하도록 되어 있다. 이때, 구동 회로(50)에 의해 구동된 모든 전극 블록(32C)에 대응하는 산란 영역(30B)으로부터 면 형상의 광이 출력된다.
그런데, 전술한 전체 점등에 있어서, 구동 회로(50)는 전극 블록(32C)의 광원(20)으로부터의 거리에 따라 변조된 전압을 각 전극 블록(32C)에 인가하도록 되어 있다. 구체적으로는, 전술한 전체 점등에 있어서, 구동 회로(50)는, 예를 들어 전극 블록(32C)의 광원(20)으로부터의 거리에 따라서, 파고값, 듀티비 및 주파수가 변조된 전압을 각 전극 블록(32C)에 인가하도록 되어 있다. 전압의 변조는, 예를 들어 광원(20)으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 광 변조 셀(30a)의 산란성이 강해지도록 이루어진다. 또한, 구동 회로(50)는, 예를 들어 각 전극 블록(32C)의 광원(20)으로부터의 거리만큼이 아니라, 외부로부터 입력되는 영상 신호도 고려하여 파고값, 듀티비 및 주파수가 변조된 전압을 각 전극 블록(32C)에 인가하도록 되어 있어도 된다.
도 16의 (a), 도 16의 (b)는, 각 전극 블록(32C)에 인가하는 전압의 듀티비의 일례를 나타낸 것이다. 도 16의 (c)는, 각 부분 전극(32A)의, 배열 방향의 폭의 일례를 나타낸 것이다. 도 16의 (d)는, 각 전극 블록(32C)에 인가하는 전압의 듀티비가 도 16의 (a), 도 16의 (b)에 도시한 바와 같이 되어 있을 때의 광 변조 셀(30a)의 휘도 분포의 일례를 나타낸 것이다. 또한, 도 16의 (a)는, 제2 방향으로 배열하여 배치된 복수의 전극 블록(32C)만을 뽑아낸 것이다. 그로 인해, 도 16의 (a)는, 복수의 전극 블록(32C)이 제2 방향으로만 배열하여 배치되어 있는 예뿐만 아니라, 복수의 전극 블록(32C)이 제2 방향 및 제3 방향으로 배열하여 배치되어 있는 예도 포함하고 있다.
각 전극 블록(32C)에 인가하는 전압의 듀티비는, 도 16의 (a), 도 16의 (b)에 도시한 바와 같이, 광원(20)으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 커지게 되어 있다. 이때, 각 전극 블록(32C)의 형성 영역은, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(32C)의 형성 영역의 일부와 중첩되어 있으며, 또한, 전극 블록(32C)에 포함되는 각 부분 전극(32A)의 폭이, 예를 들어 도 16의 (c)에 도시된 바와 같은 「산형 분포」로 되어 있다. 그로 인해, 각 전극 블록(32C)에 인가하는 전압의 듀티비의 값은, 형식적으로는 이산적으로 되어 있지만, 실질적으로는 광원(20)으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 연속하여 커지게 되어 있다고 간주된다. 그 결과, 광 변조 소자(30)의 산란 강도가, 광원(20)으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 연속하여 커지게 되고, 그 결과, 조명 장치(1)의 휘도가, 도 16의 (d)에 도시한 바와 같이, 광원(20)으로부터의 거리에 따르지 않고 거의 균일해진다.
도 17의 (a)는, 비교예에 따른 부분 전극(132A)의 평면 구성의 일례를 나타낸 것이다. 부분 전극(132A)은, 본 실시 형태에 있어서의 전극 블록(32C)에 대응하는 것이며, 단일의 띠 형상으로 되어 있다. 즉, 부분 전극(132A)에는, 부분 전극(32A)에 보이는 광원(20)으로부터의 거리에 따른 선 폭 변화가 없다. 또한, 복수의 부분 전극(132A)에는, 전극 블록(32C)과 같은 그루핑이 이루어져 있지 않으며, 본 실시 형태에 있어서의 오버랩 영역(32-1)과 같은 개념이 존재하지 않는다. 본 비교예에 있어서, 각 부분 전극(132A)에는, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라 듀티비가 커지게 되도록 전압이 인가된다. 이때, 조명 장치(1)의 휘도는, 도 17의 (c)에 도시한 바와 같이, 광원(20) 측에서 밝은 불균일한 분포로 되어 있으며, 부분 전극(132A)과 대응하는 영역의 경계에서 불연속인 분포를 갖고 있다. 그로 인해, 명암의 조명광에 있어서의 명암의 경계 부분이 분명히 시인(視認)된다.
도 18의 (a), 도 19의 (a)는, 비교예에 따른 부분 전극(132A)의 평면 구성의 다른 예를 나타낸 것이다. 도 18의 (b), 도 19의 (b)는, 비교예에 따른 부분 전극(136A)의 평면 구성의 다른 예를 나타낸 것이다. 부분 전극(132A)은, 본 실시 형태에 있어서의 전극 블록(32C)에 대응하는 것이며, 인접하는 다른 부분 전극(132A)에 근접하는 변부에 들쭉날쭉한 요철을 갖고 있다. 한편, 부분 전극(136A)은, 본 실시 형태에 있어서의 부분 전극(36A)에 대응하는 것이며, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라 직경이 작아지는 복수의 개구를 갖고 있다.
본 비교예에 있어서, 조명 장치의 전체 점등 시에서는, 각 부분 전극(132A)에는, 도 18의 (c)에 도시한 바와 같이, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라 듀티비가 커지게 되도록 전압이 인가된다. 이때, 조명 장치의 전체 점등 시의 휘도는, 도 18의 (d)에 도시한 바와 같이, 광원(20)으로부터의 거리에 따르지 않고 거의 균일해진다. 또한, 본 비교예에 있어서, 조명 장치의 부분 점등 시에서는, 예를 들어 도 19의 (c)에 도시한 바와 같이, 구동 대상의 부분 전극(132A)에는, 듀티비 100％의 전압 파형이 인가되고, 비구동 대상의 부분 전극(132A)에는, 듀티비 0％의 전압 파형(접지 전압)이 인가된다. 이때, 조명 장치의 부분 점등 시의 휘도 분포는, 도 19의 (d)에 도시한 바와 같이, 변부가 들쭉날쭉한 요철의 효과에 의해 매끄러운 경계로 되어 있다. 이러한 점에서, 본 실시 형태에 있어서의 전극 블록(32C)은, 상하 2개의 전극을 패터닝하여, 변부에 들쭉날쭉한 요철을 형성하거나, 다수의 개구를 설치하거나 하지 않고, 본 비교예에 따른 2개의 부분 전극(부분 전극(132A), 136A))과 등가의 기능을 실현하고 있다고 할 수 있다.
이하에, 본 실시 형태의 조명 장치(1)의 제조 방법에 대하여, 도 20 내지 도 22를 참조하면서 설명한다.
우선, 유리 기판 또는 플라스틱 필름 기판을 포함하는 투명 기판(31) 위에ITO 등의 투명 도전막(32F)을 형성한다(도 20의 (a)). 이어서, 투명 도전막(32F) 위에 패터닝된 레지스트층(도시 생략)을 형성한 다음, 레지스트층을 마스크로 하여 투명 도전막(32F)을 선택적으로 에칭한다. 그 결과, 하측 전극(32)이 형성된다(도 20의 (b)).
다음으로, 표면 전체에 배향막(33)을 도포한 다음, 건조시켜 소성한다(도 20의 (c)). 배향막(33)으로서 폴리이미드계 재료를 사용하는 경우에는, 용매에 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)를 사용하는 경우가 많지만, 그때에는, 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 배향용의 배향막으로서 기능하는 것이 가능해진다.
다음으로, 배향막(33) 위에 셀 갭을 형성하기 위한 스페이서(38)를 건식 또는 습식으로 살포한다(도 21의 (a)). 또한, 진공 접합법에 의해 광 변조 셀(30a)을 작성하는 경우에는, 적하하는 혼합물 중에 스페이서(38)를 혼합해 두어도 된다. 또한, 스페이서(38) 대신에 포트리소법에 의해 기둥 스페이서를 형성할 수도 있다. 기둥 스페이서는, 광 변조층(34)에 있어서, 투명과 산란의 전환에 기여하지 않는 영역, 즉, 상측 전극(36) 및 하측 전극(32) 중 적어도 한쪽이 존재하지 않는 영역(예를 들어, 도 5에 있어서 전극이 존재하지 않는 부분)에 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 투명과 산란의 전환에 기여하지 않는 영역 전체가 기둥 스페이서로 매립됨으로써, 액정 재료의 사용량의 삭감이 가능해진다. 또한, 투명 상태에 있어서 미소한 산란이 존재하고 있는 경우에는, 그 산란을 억제할 수 있어 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
계속해서, 상기와 마찬가지의 방법에 의해 제작해 둔 배향막(35) 위에, 접합 및 액정 누설 방지를 위한 시일제 패턴(39)을, 예를 들어 프레임 형상으로 도포한다(도 21의 (b)). 이 시일제 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(30a)을 작성하는 것도 가능하다.
먼저, 셀 갭, 셀 면적 등으로 결정되는 체적분에 해당되는 액정과 모노머의 혼합물(44)을 면 내에 균일하게 적하한다(도 21의 (c)). 혼합물(44)의 적하에는 리니어 가이드 방식의 정밀 디스펜서를 사용하는 것이 바람직하지만, 시일제 패턴(39)을 제방으로서 이용하여, 다이 코터 등을 사용하여도 된다.
액정과 모노머는 전술한 재료를 사용할 수 있지만, 액정과 모노머의 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 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, 액정과 모노머 외에는, 중합 개시제를 첨가한다. 사용하는 자외선 파장에 따라서, 첨가하는 중합 개시제의 모노머 비를 0.1 내지 10중량％의 범위 내에서 조정한다. 혼합물(44)에는, 이 밖에, 중합 금지제나 가소제, 점도 조정제 등도 필요에 따라서 첨가 가능하다. 모노머가 실온에서 고체나 겔 상태인 경우에는, 구금 부재나 시린지, 기판을 가온하는 것이 바람직하다.
투명 기판(31) 및 투명 기판(37)을 진공 접합기(도시 생략)에 배치한 다음, 진공 배기하고, 접합을 행한다(도 22의 (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, 2 내지 40㎛, 바람직하게는 3 내지 10㎛이다.
접합 후, 필요에 따라서 배향 처리를 행하는 것이 바람직하다(도시 생략). 크로스니콜 편광자의 사이에, 접합한 셀을 삽입했을 때, 광 누설이 발생하고 있는 경우에는, 셀을 어떤 일정 시간 가열 처리하거나, 실온에서 방치하거나 하여 배향시킨다. 그 후, 자외선 L3을 조사하여 모노머를 중합시켜 폴리머화한다(도 22의 (b)). 이와 같이 하여, 광 변조 소자(30)가 제조된다.
자외선을 조사하고 있을 때에는, 셀의 온도가 변화하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 적외선 커트 필터를 사용하거나, 광원에 UV- LED 등을 사용하거나 하는 것이 바람직하다. 자외선 조도는 복합 재료의 조직 구조에 영향을 미치므로, 사용하는 액정 재료나 모노머 재료, 이들 조성으로부터 적절히 조정하는 것이 바람직하고, 0.1 내지 500㎽/㎠의 범위가 바람직하며, 더 바람직하게는 0.5 내지 30㎽/㎠이다. 자외선 조도가 낮을수록 구동 전압이 낮아지는 경향이 있으며, 생산성과 특성의 양면으로 바람직한 자외선 조도를 선정할 수 있다.
그리고, 도광판(10)에 광 변조 소자(30)를 접합한다(도 22의 (c)). 접합에는, 점착, 접착의 어느 것이라도 좋지만, 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 부착한다. 이와 같이 하여, 본 실시 형태의 조명 장치(1)가 제조된다.
이와 같이, 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(37)을 미리 접합하고 나서, 조명 장치(1)를 작성할 수도 있다. 또한, 낱장 방식, 롤·투·롤 방식의 어느 것으로도 조명 장치(1)를 작성할 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태의 조명 장치(1)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
본 실시 형태의 조명 장치(1)에서는, 예를 들어 광 변조 셀(30a)에 있어서 미립자(34B)의 광축 AX2가 벌크(34A)의 광축 AX1과 평행 또는 대략 평행하게 되고, 별도의 광 변조 셀(30a)에 있어서 미립자(34B)의 광축 AX2가 벌크(34A)의 광축 AX1과 직교 또는 대략 직교하도록, 각 광 변조 셀(30a)의 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)에 전압이 인가된다. 이에 의해, 광원(20)으로부터 사출되고, 도광판(10) 내에 입사된 광은, 광 변조 소자(30) 중, 광축 AX1과 광축 AX2가 서로 평행 또는 대략 평행하게 되어 있는 투과 영역(30A)을 투과한다. 한편, 광원(20)으로부터 사출되고, 도광판(10) 내에 입사된 광은, 광 변조 소자(30) 중, 광축 AX1과 광축 AX2가 서로 직교 또는 대략 직교하고 있는 산란 영역(30B)에 있어서 산란된다. 이 산란광 중 산란 영역(30B)의 하면을 투과한 광은 반사판(40)에서 반사되고, 다시 도광판(10)으로 되돌려진 다음, 백라이트(1)의 상면으로부터 사출된다. 또한, 산란광 중, 산란 영역(30B)의 상면을 향한 광은, 도광판(10)을 투과한 다음, 조명 장치(1)의 상면으로부터 사출된다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 투과 영역(30A)의 상면에서는 광은 거의 사출되지 않고, 산란 영역(30B)의 상면에서 광이 사출된다. 이와 같이 하여, 정면 방향의 변조비를 크게 하였다.
일반적으로, PDLC는, 액정 재료와 등방성의 저분자 재료를 혼합하고, 자외선 조사나 용매의 건조 등에 의해 상 분리를 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 전기장 방향으로 배향되므로, 액정 재료의 정상 광 굴절률과 고분자 재료의 굴절률이 서로 동등한 경우에는, 정면 방향(PDLC의 법선 방향)에 있어서 높은 투명성을 나타낸다. 그러나, 이 액정 재료에서는, 경사 방향에 있어서는, 액정 재료의 이상 광 굴절률과 고분자 재료의 차가 현저해져서, 정면 방향이 투명성이어도 경사 방향에 있어서 산란성이 발현해버린다.
통상적으로, PDLC를 사용한 광 변조 소자는, 표면에 투명 도전막이 형성된 2장의 유리판의 사이에 PDLC를 끼워 넣은 구조로 되어 있는 경우가 많다. 전술한 바와 같은 구조를 갖는 광 변조 소자에 대하여 공기 중에서 비스듬히 광이 입사된 경우에는, 그 경사 방향에서 입사된 광은 공기와 유리판의 굴절률 차에 의해 굴절되고, 더 작은 각도로 PDLC에 입사되게 된다. 그로 인해, 이러한 광 변조 소자에 있어서는, 큰 산란은 발생하지 않는다. 예를 들어, 공기 중에서 80°의 각도로 광이 입사된 경우에는, 그 광의 PDLC에의 입사각은 유리 계면에서의 굴절에 의해 40°정도로까지 작아진다.
그러나, 도광판을 사용한 에지 라이트 방식에서는, 도광판 너머에 광이 입사되므로, 광이 80°정도의 큰 각도로 PDLC 중을 가로 지르게 된다. 그로 인해, 액정 재료의 이상 광 굴절률과 고분자 재료의 굴절률의 차가 크고, 또한, 더 큰 각도로 광이 PDLC 중을 가로지르므로, 산란을 받는 광로도 길어진다. 예를 들어, 상광 굴절률 1.5, 이상광 굴절률 1.65인 액정 재료의 미소 입자가 굴절률 1.5인 고분자 재료 중에 분산되어 있는 경우에는, 정면 방향(PDLC의 법선 방향)에 있어서는 굴절률 차가 없지만, 경사 방향에 있어서는 굴절률 차가 커진다. 이로 인해, 경사 방향의 산란성을 작게 할 수 없으므로, 시야각 특성이 나쁘다. 또한, 도광판 위에 확산 필름 등의 광학 필름을 설치한 경우에는, 경사 누설광이 확산 필름 등에 의해 정면 방향으로도 확산되므로, 정면 방향의 광 누설이 커져서 정면 방향의 변조비가 낮아져 버린다.
한편, 본 실시 형태에서는, 벌크(34A) 및 미립자(34B)가 광학 이방성 재료를 주로 포함하여 형성되어 있으므로, 경사 방향에 있어서, 산란성이 작아져서 투명성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 벌크(34A) 및 미립자(34B)가, 서로 정상 광 굴절률이 동등하면서, 서로 이상 광 굴절률도 동등한 광학 이방성 재료를 주로 포함하여 구성되고, 또한, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)에 전압이 인가되어 있지 않은 영역에서는, 이들 광축의 방향이 일치 또는 대략 일치한다. 이에 의해, 정면 방향(광 변조 소자(30)의 법선 방향) 및 경사 방향을 포함하는 모든 방향에 있어서 굴절률 차가 적어지게 되거나, 또는 없어져서 높은 투명성이 얻어진다. 그 결과, 시야각의 큰 범위에 있어서의 광의 누설을 저감 또는 거의 없앨 수 있어, 시야각 특성을 좋게 할 수 있다.
예를 들어, 정상 광 굴절률 1.5, 이상 광 굴절률 1.65인 액정과, 정상 광 굴절률 1.5, 이상 광 굴절률 1.65인 액정성 모노머를 혼합하고, 배향막 또는 전계에 의해 액정과 액정성 모노머를 배향시킨 상태에서 액정성 모노머를 중합시키면, 액정의 광축과, 액정성 모노머가 중합함으로써 형성된 중합체의 광축이 서로 일치한다. 이에 의해, 모든 방향에서 굴절률을 일치시킬 수 있으므로, 그와 같이 한 경우에는, 투명성이 높은 상태를 실현할 수 있어, 더한층 시야각 특성을 좋게 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 도 10의 (a), 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 투과 영역(30A)의 휘도(흑색 표시의 휘도)가 휘도를 균일하게 한 경우(도 10의 (b) 내의 일점쇄선)와 비교하여 낮아져 있다. 한편, 산란 영역(30B)의 휘도는, 휘도를 균일하게 한 경우(도 10의 (b) 내의 일점쇄선)와 비교하여 매우 높아지게 되고, 게다가, 투과 영역(30A)의 휘도가 저하된 양만큼, 부분적인 백색 표시의 휘도(휘도 급상승)가 커진다.
그런데, 휘도 급상승이란, 전면 백 표시한 경우에 비하여, 부분적으로 백색 표시를 행한 경우의 휘도를 높게 하는 기술이다. CRT나 PDP 등에서는 일반적으로 흔히 사용되고 있는 기술이다. 그러나, 액정 디스플레이에서는, 백라이트는 화상에 관계없이 전체적으로 균일 발광하고 있으므로, 부분적으로 휘도를 높게 할 수는 없다. 무엇보다, 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 경우에 비하여, 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, 벌크(34A) 및 미립자(34B)가 광학 이방성 재료를 주로 포함하여 형성되어 있으므로, 경사 방향의 산란성이 억제되고, 암 상태에서의 도광판으로부터의 누설광이 적다. 이에 의해, 부분적인 암 상태의 부분으로부터 부분적인 명 상태의 부분에 도광하므로, 백라이트(1)에의 투입 전력을 증가시키지 않고, 휘도 급상승을 실현할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 각 전극 블록(32C)은, 제1 방향으로 연장됨과 함께 제1 방향과 교차하는 방향으로 배열된 복수의 부분 전극(32A)을 갖고 있다. 이에 의해, 광 변조층(34)의 산란 특성을, 각 전극 블록(32C)과 대향하는 영역 내에 있어서 부분적으로 조정할 수 있다. 그 결과, 광 변조층(34)으로부터 추출된 광의 휘도 분포의 면 내 변화를 완만하게 할 수 있다.
특히, 각 전극 블록(32C)의 형성 영역이, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(32C)의 형성 영역의 일부와 중첩되어 있는 경우에는, 부분 구동 및 스캔 구동에 있어서, 구동 대상의 전극 블록(32C)에 대응하는 광 변조 셀(30a)의 휘도는, 도 14의 (d)에 도시된 바와 같은 매끄러운 분포로 된다. 또한, 각 부분 전극(32A)의 폭이, 예를 들어 도 14의 (c)에 도시한 바와 같이 「산형 분포」로 되어 있는 경우에는, 구동 대상의 전극 블록(32C)에 대응하는 광 변조 셀(30a)의 휘도는, 도 14의 (d)에 도시한 바와 같이, 비오버랩 영역(32-2)에서는 균일하며, 오버랩 영역(32-1)에서는 매끄럽게 감쇠하는 분포로 된다.
또한, 도시를 생략하였지만, 각 전극 블록(32C)에 오버랩 영역(32-1)이 설치되어 있지 않아도 된다. 이와 같이 한 경우에는, 광 변조 셀(30a)의 산란 강도 내지는 광 변조 셀(30a)의 휘도가, 상기의 경우보다 상대적으로 급준한 「산형 분포」로 되지만, 도 17의 (a)에 도시된 바와 같은 선 폭 변화가 없는 부분 전극(132A)이 설치되어 있는 경우보다, 완만한 「산형 분포」로 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 전술한 바와 같이, 각 전극 블록(32C)에 오버랩 영역(32-1)이 설치되어 있으며, 또한, 각 전극 블록(32C)에 인가하는 전압의 듀티비가, 광원(20)으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 커지게 되어 있다. 그로 인해, 전체 점등 시에는, 각 전극 블록(32C)에 인가하는 전압의 듀티비의 값이, 실질적으로는, 광원(20)으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 연속하여 커지게 되어 있다고 간주된다. 이에 의해, 광 변조 소자(30)의 산란 강도가, 광원(20)으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 연속하여 커진다. 그 결과, 조명 장치(1)의 전체 점등 시의 휘도를, 도 16의 (d)에 도시한 바와 같이, 광원(20)으로부터의 거리에 따르지 않고 거의 균일하게 할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 부분 점등 시에 조명광에 있어서의 명암의 경계 부분을 셰이드오프할 수 있으며, 또한 전체 점등 시에 균일한 조명광으로 할 수 있다. 또한, 스캔 구동 시에 주사의 각 순간에 있어서 조명광에 있어서의 명암의 경계 부분을 셰이드오프할 수 있으며, 또한 표시 패널의 1 프레임 기간에서 조명광을 평균화했을 때 균일한 조명광으로 할 수 있다.
<2. 제1 실시 형태의 변형예>
상기 실시 형태에 있어서, 벌크(34A)의 줄무늬 형상 구조, 다공질 구조 또는 막대 형상 구조가, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행한 방향으로 장축을 갖고 있지만, 예를 들어 광 입사면(10A)과 직교 또는 대략 직교하는 방향으로 장축을 가져도 된다. 이때, 배향막(33, 35)은, 광 입사면(10A)과 직교 또는 대략 직교하는 방향으로 배향 방향을 갖고 있다.
도 23은, 전압 무인가 시의, 벌크(34A) 및 미립자(34B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 나타낸 것이다. 도 24는, 전압 인가 시의, 벌크(34A) 및 미립자(34B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 나타낸 것이다.
벌크(34A) 및 미립자(34B)는, 예를 들어 도 23에 도시한 바와 같이, 전압 무인가 시에, 벌크(34A)의 광축 AX1(타원체(134A)의 장축) 및 미립자(34B)의 광축 AX2(타원체(134B)의 장축)의 방향이 서로 일치하는(평행하게 되는) 구성으로 되어 있다. 전압 무인가 시에, 광축 AX1 및 광축 AX2의 방향은 항상 서로 일치하고 있을 필요는 없으며, 광축 AX1의 방향과 광축 AX2의 방향이, 예를 들어 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 된다.
또한, 미립자(34B)는, 예를 들어 전압 무인가 시에, 광축 AX2가 광 입사면(10A)과 직교(또는 대략 직교)함과 함께, 투명 기판(31)의 표면과 평행(또는 대략 평행)하게 되는 구성으로 되어 있다. 미립자(34B)는, 또한, 예를 들어 전압 무인가 시에, 광축 AX2가 투명 기판(31)의 표면과 근소한 각도 θ1(도시 생략)로 교차하는 구성으로 되어 있다.
한편, 벌크(34A)는, 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)에의 전압 인가의 유무에 관계없이, 광축 AX1이 일정해지는 구성으로 되어 있다. 구체적으로는, 벌크(34A)는, 광축 AX1이 광 입사면(10A)과 직교(또는 대략 직교)함과 함께 투명 기판(31)의 표면과 소정의 각도 θ1로 교차하는 구성으로 되어 있다. 즉, 전압 무인가 시에, 광축 AX1은, 광축 AX2와 평행(또는 대략 평행)하게 되어 있다.
또한, 광축 AX2가 항상, 광 입사면(10A)과 평행하게 됨과 함께 투명 기판(31)의 표면과 각도 θ1로 교차하고 있을 필요는 없으며, 예를 들어 제조 오차 등에 의해 투명 기판(31)의 표면과, 각도 θ1과는 약간 다른 각도로 교차하고 있어도 된다. 또한, 광축 AX1, AX2가 항상 광 입사면(10A)과 평행하게 되어 있을 필요는 없으며, 예를 들어 제조 오차 등에 의해 광 입사면(10A)과, 작은 각도로 교차하고 있어도 된다.
여기서, 벌크(34A) 및 미립자(34B)의 정상 광 굴절률이 서로 동등하면서, 벌크(34A) 및 미립자(34B)의 이상 광 굴절률이 서로 동등한 것이 바람직하다. 이 경우에, 예를 들어 전압 무인가 시에는, 모든 방향에 있어서 굴절률 차가 거의 없고, 높은 투명성(광투과성)이 얻어진다. 이에 의해, 광원(20)으로부터의 광은, 광 변조층(34) 내에서 산란되지 않고, 광 변조층(34)을 투과한다. 그 결과, 예를 들어 도 10의 (a), 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 광원(20)으로부터의 광 L(경사 방향으로부터의 광)은 광 변조 소자(30) 내에서 투명하게 된 영역(투과 영역(30A))을 전파하고, 광 변조 소자(30)와 공기의 계면에 있어서 전반사되고, 투과 영역(30A)의 휘도(흑색 표시의 휘도)가 휘도를 균일하게 한 경우(도 10의 (b) 내의 일점쇄선)와 비교하여 낮아진다.
또한, 벌크(34A) 및 미립자(34B)는, 예를 들어 전압 인가 시에는, 도 24에 도시한 바와 같이, 광축 AX1 및 광축 AX2의 방향이 서로 다른(교차 또는 직교하는) 구성으로 되어 있다. 또한, 미립자(34B)는, 예를 들어 전압 인가 시에, 광축 AX2가 광 입사면(10A)과 평행(또는 대략 평행)하게 됨과 함께 투명 기판(31)의 표면과 각도 θ1보다 큰 각도 θ2(예를 들어 90°)(도시 생략)로 교차하는 구성으로 되어 있다.
따라서, 광 변조층(34)에서는, 전압 인가 시에는, 모든 방향에 있어서 굴절률 차가 커져서 높은 산란성이 얻어진다. 이에 의해, 광원(20)으로부터의 광은, 광 변조층(34) 내에서 산란된다. 그 결과, 예를 들어 도 10의 (a), 도 10의 (b)에 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 입사되거나 또는 반사판(40)에서 반사된 후에 도광판(10)에 입사되고, 도광판(10)의 상면(광 출사면(1A))으로부터 출사된다. 따라서, 산란 영역(30B)의 휘도는, 휘도를 균일하게 한 경우(도 10의 (b) 내의 일점쇄선)와 비교하여 매우 높아지게 되고, 게다가, 투과 영역(30A)의 휘도가 저하된 양만큼, 부분적인 백색 표시의 휘도(휘도 급상승)가 커진다.
<3. 제2 실시 형태>
도 25는, 본 기술의 제2 실시 형태에 따른 조명 장치(2)의 개략 구성의 일례를 나타내는 단면도이다. 본 실시 형태의 조명 장치(2)는, 광 변조 소자(30) 대신 광 변조 소자(60)를 구비하고 있는 점에서, 상기 제1 실시 형태에 따른 조명 장치(1)의 구성과 상이하다. 따라서, 이하에서는, 상기 실시 형태와의 상위점에 대하여 주로 설명하고, 상기 실시 형태와의 공통점에 대한 설명을 적절히 생략하기로 한다.
광 변조 소자(60)는, 예를 들어 도광판(10)의 배후(하면)에 공기층을 통하지 않고 밀착되어 있으며, 예를 들어 접착제(도시 생략)를 개재하여 도광판(10)의 배후에 접착되어 있다. 이 광 변조 소자(60)는, 예를 들어 도 26에 도시한 바와 같이, 투명 기판(31), 하측 전극(32), 배향막(63), 광 변조층(64), 배향막(65), 상측 전극(36) 및 투명 기판(37)을 반사판(40) 측부터 순서대로 배치한 것이다.
배향막(63, 65)은, 예를 들어 광 변조층(64)에 사용되는 액정이나 모노머를 배향시키는 것이다. 배향막의 종류로서는, 예를 들어 수직용 배향막 및 수평용 배향막이 있지만, 본 실시 형태에서는, 배향막(63, 65)에는 수직용 배향막이 사용된다. 수직용 배향막으로서는, 실란 커플링 재료나, 폴리비닐알코올(PVA), 폴리이미드계 재료, 계면 활성제 등을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 투명 기판(31, 37)으로서 플라스틱 필름을 사용하는 경우에는, 제조 공정에 있어서, 투명 기판(31, 37)의 표면에 배향막(63, 65)을 도포한 후의 소성 온도가 가능한 한 낮은 것이 바람직한 점에서, 배향막(63, 65)으로서 알코올계 용매를 사용하는 것이 가능한 실란 커플링 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 수직용 배향막으로서, 그 수직용 배향막에 접하는 액정 분자에 프리틸트를 부여하는 기능을 갖는 것이 사용되어도 된다. 수직용 배향막에 프리틸트 기능을 발현시키는 방법으로서는, 예를 들어, 러빙 등을 들 수 있다. 상기의 수직용 배향막은, 예를 들어 그 수직용 배향막에 근접하는 액정 분자의 장축을 그 수직용 배향막의 법선과 근소한 각도로 교차시키는 기능을 가져도 된다.
단, 배향막(63, 65)으로서 수직용 배향막을 사용할 때에는, 후술하는 미립자(64B) 내에 포함되는 액정 분자로서, 부의 유전율 이방성을 갖는 것(소위 네가티브형 액정)을 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 실시 형태의 광 변조층(64)에 대하여 설명한다. 광 변조층(64)은, 예를 들어 도 26에 도시한 바와 같이, 벌크(64A)와, 벌크(64A) 내에 분산된 미립자 형상의 복수의 미립자(64B)를 포함한 복합층으로 되어 있다. 벌크(64A) 및 미립자(64B)는 광학 이방성을 갖고 있다.
도 27은, 전압 무인가 시의, 벌크(64A) 및 미립자(64B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 나타낸 것이다. 도 27 내의 타원체(134C)는, 전압 무인가 시의, 벌크(64A)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 27 내의 타원체(134D)는, 전압 무인가 시의, 미립자(64B)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다.
도 28은, 전압 인가 시의, 벌크(64A) 및 미립자(64B) 내의 배향 상태의 일례를 모식적으로 나타낸 것이다. 도 28 내의 타원체(134C)는, 전압 인가 시의, 벌크(64A)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다. 도 28 내의 타원체(134D)는, 전압 인가 시의, 미립자(64B)의 굴절률 이방성을 나타내는 굴절률 타원체의 일례를 나타낸 것이다.
벌크(64A) 및 미립자(64B)는, 예를 들어 도 27에 도시한 바와 같이, 전압 무인가 시에, 벌크(64A)의 광축 AX3(타원체(134C)의 장축) 및 미립자(64B)의 광축 AX4(타원체(134D)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 일치할 필요는 없으며, 광축 AX3의 방향과 광축 AX4의 방향이, 예를 들어 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 된다.
또한, 미립자(64B)는, 예를 들어 전압 무인가 시에, 광축 AX4가 광 입사면(10A)과 평행(또는 대략 평행)하게 되는 구성으로 되어 있다. 미립자(64B)는, 또한, 예를 들어 전압 무인가 시에, 광축 AX4가 투명 기판(31)의 법선과 근소한 각도 θ3(도시 생략)으로 교차하는 구성으로 되어 있다. 또한, 각도 θ3에 대해서는, 미립자(64B)를 구성하는 재료를 설명할 때 상술한다.
한편, 벌크(64A)는, 예를 들어 하측 전극(32) 및 상측 전극(36)에의 전압 인가의 유무에 관계없이, 광축 AX3이 일정해지는 구성으로 되어 있다. 구체적으로는, 벌크(64A)는, 예를 들어 광축 AX3이 광 입사면(10A)과 평행(또는 대략 평행)하게 됨과 함께 투명 기판(31)의 법선과 근소한 각도 θ3으로 교차하는 구성으로 되어 있다. 즉, 광축 AX3은, 전압 무인가 시에, 광축 AX4와 평행(또는 대략 평행)하게 되어 있다.
또한, 광축 AX4가 항상, 광 입사면(10A)과 평행(또는 대략 평행)하게 됨과 함께 투명 기판(31)의 법선과 각도 θ3으로 교차하고 있을 필요는 없으며, 예를 들어 제조 오차 등에 의해 투명 기판(31)의 법선과, 각도 θ3과는 약간 상이한 각도로 교차하고 있어도 된다. 또한, 광축 AX3, AX4가 항상 광 입사면(10A)과 평행(또는 대략 평행)하게 되어 있을 필요는 없으며, 예를 들어 제조 오차 등에 의해 광 입사면(10A)과, 작은 각도로 교차하고 있어도 된다.
여기서, 벌크(64A) 및 미립자(64B)의 정상 광 굴절률이 서로 동등하면서, 벌크(64A) 및 미립자(64B)의 이상 광 굴절률이 서로 동등한 것이 바람직하다. 이 경우에, 예를 들어 전압 무인가 시에는, 모든 방향에 있어서 굴절률 차가 거의 없어 높은 투명성(광투과성)이 얻어진다. 이에 의해, 광원(20)으로부터의 광은, 광 변조층(64) 내에서 산란되지 않고, 광 변조층(64)을 투과한다. 그 결과, 예를 들어 광원(20)으로부터의 광 L(경사 방향으로부터의 광)은 광 변조 소자(60) 내에서 투명하게 된 영역(투과 영역(30A))을 전파하고, 광 변조 소자(60)와 공기의 계면에 있어서 전반사되고, 투과 영역(30A)의 휘도(흑색 표시의 휘도)가 휘도를 균일하게 한 경우와 비교하여 낮아진다.
또한, 벌크(64A) 및 미립자(64B)는, 예를 들어 전압 인가 시에는, 도 28에 도시한 바와 같이, 광축 AX3 및 광축 AX4의 방향이 서로 다른(교차 또는 직교하는) 구성으로 되어 있다. 또한, 미립자(64B)는, 예를 들어 전압 인가 시에, 광축 AX4가 광 입사면(10A)이 평행(또는 대략 평행)하게 됨과 함께 투명 기판(31)의 법선과 각도 θ3보다 큰 각도 θ4(예를 들어 90°)(도시 생략)로 교차하는 구성으로 되어 있다. 또한, 각도 θ4에 대해서는, 미립자(34B)를 구성하는 재료를 설명할 때 상술한다.
또한, 미립자(64B)는, 예를 들어 전압 인가 시에, 광축 AX4가 광 입사면(10A)과 교차함과 함께 투명 기판(31)의 법선과 각도 θ3보다 큰 각도 θ4(예를 들어 90°)(도시 생략)로 교차하는 구성을 포함하어 있어도 된다. 또한, 미립자(64B)는, 예를 들어 전압 인가 시에, 투명 기판(31)의 법선과 각도 θ3보다 큰 각도 θ4(예를 들어 90°)(도시 생략)로 교차하고, X, Y의 방향은 랜덤하게 되는 구성으로 되어 있어도 된다.
따라서, 광 변조층(64)에서는, 전압 인가 시에는, 모든 방향에 있어서 굴절률 차가 커져서 높은 산란성이 얻어진다. 이에 의해, 광원(20)으로부터의 광은, 광 변조층(64) 내에서 산란된다. 그 결과, 광원(20)으로부터의 광(경사 방향으로부터의 광)은 광 변조 소자(60) 내에서 산란 상태로 된 영역(산란 영역(30B))에서 산란되고, 그 산란광이 직접, 도광판(10)에 입사되거나 또는 반사판(40)에서 반사된 후에 도광판(10)에 입사되고, 도광판(10)의 상면(광 출사면)으로부터 출사된다. 따라서, 산란 영역(30B)의 휘도는, 휘도를 균일하게 한 경우와 비교하여 매우 높아지게 되고, 게다가, 투과 영역(30A)의 휘도가 저하된 양만큼, 부분적인 백색 표시의 휘도(휘도 급상승)가 커진다.
또한, 벌크(64A) 및 미립자(64B)의 정상 광 굴절률은, 예를 들어 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 되며, 예를 들어 0.1 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 벌크(64A) 및 미립자(64B)의 이상 광 굴절률에 대해서도, 예를 들어 제조 오차 등에 의해 다소 어긋나 있어도 되며, 예를 들어 0.1 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 벌크(64A)의 굴절률 차(ΔnP= 이상 광 굴절률 neP-정상 광 굴절률 noP)나, 미립자(64B)의 굴절률 차(ΔnL= 이상 광 굴절률 neL-정상 광 굴절률 noL)는 가능한 한 큰 것이 바람직하고, 0.05 이상인 것이 바람직하고, 0.1 이상인 것이 보다 바람직하며, 0.15 이상인 것이 더 바람직하다. 벌크(64A) 및 미립자(64B)의 굴절률 차가 큰 경우에는, 광 변조층(64)의 산란능이 높아져서 도광 조건을 용이하게 파괴할 수 있고, 도광판(10)으로부터의 광을 추출하기 쉽기 때문이다.
또한, 벌크(64A) 및 미립자(64B)는, 전기장에 대한 응답 속도가 서로 다르다. 벌크(64A)는, 예를 들어 미립자(64B)의 응답 속도보다 느린 응답 속도를 갖는 줄무늬 형상 구조, 다공질 구조 또는 막대 형상 구조로 되어 있다. 벌크(64A)는, 예를 들어 저분자 모노머를 중합화함으로써 얻어진 고분자 재료에 의해 형성되어 있다. 벌크(64A)는, 예를 들어 미립자(64B)의 배향 방향 또는 배향막(63, 65)의 배향 방향을 따라서 배향한, 배향성 및 중합성을 갖는 재료(예를 들어 모노머)를 열 및 광 중 적어도 한쪽에 의해 중합시킴으로써 형성되어 있다.
벌크(64A)의 줄무늬 형상 구조, 다공질 구조 또는 막대 형상 구조는, 예를 들어 광 입사면(10A)과 평행하게 됨과 함께 투명 기판(31)의 법선과 근소한 각도 θ3으로 교차하는 방향으로 장축을 갖고 있다. 벌크(64A)가 줄무늬 형상 구조로 되어 있는 경우에, 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 사이즈는, 도광광의 산란성을 높게 한다는 관점에서는, 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하로 되어 있는 것이 바람직하고, 0.2㎛ 이상 2.0㎛ 이하의 범위인 것이 보다 바람직하다. 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 사이즈가 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하로 되어 있는 경우에는, 광 변조 소자(60) 내에서의 산란능이 380 내지 780㎚인 가시 영역에서 대략 동등해진다. 그로 인해, 면 내에서, 어떤 특정한 파장 성분의 광만이 증가하거나, 감소하거나 하는 경우가 없으므로, 가시 영역에서의 밸런스를 면 내에서 취할 수 있다. 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 사이즈가 0.1㎛ 미만인 경우나, 10㎛를 초과한 경우에는, 파장에 관계없이 광 변조 소자(30)의 산란능이 낮아, 광 변조 소자(30)가 광 변조 소자로서 기능하기 어렵다.
또한, 산란의 파장 의존성을 적게 한다는 관점에서는, 단축 방향의 평균적인 줄무늬 형상 조직 사이즈는, 0.5㎛ 이상 5㎛ 이하의 범위인 것이 바람직하고, 1 내지 3㎛의 범위인 것이 보다 바람직하다. 이와 같이 한 경우에는, 광원(20)으로부터 출사된 광이 도광판(10) 내를 전파해 가는 과정에서 광 변조 소자(60) 내의 벌크(64A)를 반복하여 통과했을 때, 벌크(64A)에 있어서의, 산란의 파장 의존성이 억제된다. 줄무늬 형상 조직의 사이즈는, 편광 현미경, 공초점 현미경, 전자 현미경 등에 의해 관찰할 수 있다.
상기한, 배향성 및 중합성을 갖는 모노머로서는, 광학적으로 이방성을 갖고 있으며, 또한 액정과 복합되는 재료이면 되지만, 본 실시 형태에서는 자외선에 의해 경화되는 저분자 모노머인 것이 바람직하다. 전압 무인가의 상태에서, 액정과, 저분자 모노머를 중합화함으로써 형성된 것(고분자 재료)의 광학적 이방성의 방향이 일치하고 있는 것이 바람직하므로, 자외선 경화 전에 있어서, 액정과 저분자 모노머가 동일 방향으로 배향되어 있는 것이 바람직하다. 미립자(64B)로서 액정이 사용되는 경우에, 그 액정이 막대 형상 분자일 때에는, 사용하는 모노머 재료의 형상도 막대 형상인 것이 바람직하다. 이상의 점에서, 모노머 재료로서는 중합성과 액정성을 겸비하는 재료를 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들어 중합성 관능기로서, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 비닐에테르기 및 에폭시기로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 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. 벌크(64A)를 전술한 줄무늬 형상 구조로 하는 경우에는, 벌크(64A)의 원료로서, 2관능 액정성 모노머를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 벌크(64A)의 원료에 대하여 액정성을 나타내는 온도의 조정을 목적으로 단관능 모노머를 첨가하거나, 가교 밀도 향상을 목적으로 3관능 이상의 모노머를 첨가할 수도 있다.
본 실시 형태에 있어서, 구동 회로(50)는 상기 실시 형태와 동일한 구동을 행하도록 되어 있다.
다음으로, 본 실시 형태의 조명 장치(2)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에서는, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 각 전극 블록(32C)은, 제1 방향으로 연장됨과 함께 제1 방향과 교차하는 방향으로 배열된 복수의 부분 전극(32A)을 갖고 있다. 이에 의해, 광 변조층(64)의 산란 특성을, 각 전극 블록(32C)과 대향하는 영역 내에 있어서 부분적으로 조정할 수 있다. 그 결과, 광 변조층(64)으로부터 추출된 광의 휘도 분포의 면 내 변화를 완만하게 할 수 있으므로, 부분 점등 및 전체 점등에 따르지 않고, 조명광에 있어서의 명암의 경계 부분을 셰이드오프할 수 있다.
<4. 각 실시 형태에 공통되는 변형예>
(변형예 1)
상기 각 실시 형태에 있어서, 하측 전극(32)이 아니라, 상측 전극(36)이 복수의 전극 블록(32C)과 마찬가지의 구성을 포함하여 구성되어 있어도 된다.
도 29는, 상측 전극(36)의 평면 구성의 일례를 나타낸 것이다. 도 30의 (a), 도 30의 (b)는, 상측 전극(36)의 평면 구성의 다른 예를 나타낸 것이다. 상측 전극(36)은 투명 기판(37)의 표면(구체적으로는, 투명 기판(37) 중 투명 기판(31)과의 대향면)에 설치된 것이며, 복수의 부분 전극(36A)을 포함하여 구성되어 있다. 복수의 부분 전극(36A)은, 면 내의 하나의 방향(제1 방향)으로 연장함과 함께 제1 방향과 교차하는 방향으로 배열되어 있다. 제1 방향은, 예를 들어 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행한 방향이다. 또한, 제1 방향은, 광 입사면(10A)과 비스듬히 교차하는 방향이어도 된다.
상측 전극(36)은, 복수의 전극 블록(36C: 제2 전극 블록)을 갖고 있다. 복수의 전극 블록(36C)은, 면 내의 소정의 방향(제2 방향) 및 제2 방향과 교차하는 방향(제3 방향) 중 적어도 제2 방향으로 배열하여 배치되어 있다. 여기서, 제1 방향이, 광 입사면(10A)과 평행 또는 대략 평행한 방향인 경우에는, 제2 방향은, 제1 방향과 직교 또는 대략 직교하는 방향이다. 제1 방향이, 광 입사면(10A)과 비스듬히 교차하는 방향인 경우에는, 제2 방향은, 광 입사면(10A)과 직교 또는 대략 직교하는 방향이다. 즉, 제2 방향은, 제1 방향에 관계없이, 광 입사면(10A)과 직교 또는 대략 직교하는 방향이다.
각 전극 블록(36C)은, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(36C)에 의해 광 변조층(34)(또는 광 변조층(64)) 내에 형성되는 전기장을 차단하지 않는 형태이며, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(36C)의 형성 영역의 일부를 포함하는 영역에 형성되어 있다. 구체적으로는, 오버랩 영역(36-1)에 있어서, 2 이상의 부분 전극(36A)은, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(36C)의 형성 영역 내에 형성됨과 함께, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(36C)에 포함되는 2 이상의 부분 전극과 혼재하여 배치되어 있다. 예를 들어, 각 전극 블록(36C)에 있어서, 2 이상의 부분 전극(36A)은, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(36C)의 형성 영역 내에 형성됨과 함께, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(36C)에 포함되는 2 이상의 부분 전극과 교대로 배치되어 있다. 또한, 각 전극 블록(36C)에 있어서, 2 이상의 부분 전극(36A)은, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(36C)의 형성 영역 외에 형성되어 있다. 즉, 도 29, 도 30의 (a), 도 30의 (b)에 도시한 바와 같이, 각 전극 블록(36C)의 형성 영역은, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(36C)의 형성 영역의 일부와 중첩되어 있다. 도 29, 도 30의 (a), 도 30의 (b)에서는, 전극 블록(36C)의 형성 영역끼리가 중첩되어 있는 영역이 오버랩 영역(36-1)으로서 나타나 있으며, 전극 블록(36C)의 형성 영역끼리가 중첩되어 있지 않은 영역이 비오버랩 영역(36-2)으로서 나타나 있다. 또한, 오버랩 영역(36-1)에 있어서, 한쪽의 전극 블록(36C)에 포함되는 2 이상의 부분 전극(36A)이, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(36C)에 포함되는 2 이상의 부분 전극을, 복수 개씩(예를 들어 2개씩) 건너뛰어 배치되어 있어도 된다. 또한, 오버랩 영역(36-1)에 있어서, 한쪽의 전극 블록(36C)에 포함되는 2 이상의 부분 전극(36A)이, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(36C)에 포함되는 2 이상의 부분 전극과 교대로 배치됨과 함께, 일부에서 이빠짐 상태로 배치되어 있어도 된다.
각 전극 블록(36C)에 있어서, 각 부분 전극(36A)은 서로 전기적으로 접속되어 있다. 구체적으로는, 도 29에 도시한 바와 같이, 각 전극 블록(36C)은, 각 부분 전극(36A)의 단부에 연결된 연결부(36B)를 갖고 있으며, 각 부분 전극(36A)은 연결부(36B)에 의해 서로 전기적으로 접속되어 있다. 그로 인해, 각 전극 블록(36C)은, 복수의 부분 전극(36A) 및 연결부(36B)에 의해 빗살 형상으로 되어 있으며, 복수의 전극 블록(36C)은, 각 전극 블록(36C)의 빗살 방향이 교대로 반전되도록(교체되도록) 제2 방향으로 배열하여 배치되어 있다.
다음으로, 각 부분 전극(36A)의, 배열 방향의 폭에 대하여 설명한다. 도 31은, 각 부분 전극(36A)의, 배열 방향의 폭의 일례를 나타낸 것이다. 각 부분 전극(36A)의 폭은, 각 전극 블록(36C)에 있어서의, 광원(20)으로부터의 거리에 따른 크기로 되어 있다. 구체적으로는, 각 전극 블록(36C)에 있어서, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(36C)의 형성 영역 외(비오버랩 영역(36-2))에 형성된 2 이상의 부분 전극(36A)의 폭은, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라 굵어지게 되어 있다. 또한, 각 전극 블록(36C)에 있어서, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(36C)이며, 또한 광원(20)으로부터 상대적으로 먼 쪽의 전극 블록(36C)의 형성 영역(광원(20)으로부터 이격된 쪽의 오버랩 영역(36-1)) 내에 형성된 2 이상의 부분 전극(36A)의 폭은, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라 좁아지게 되어 있다. 또한, 각 전극 블록(36C)에 있어서, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(36C)이며, 또한 광원(20)으로부터 상대적으로 가까운 쪽의 전극 블록(36C)의 형성 영역(광원(20)에 의해 가까운 쪽의 오버랩 영역(36-1)) 내에 형성된 2 이상의 부분 전극(36A)의 폭은, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라 굵어지게 되어 있다. 즉, 각 전극 블록(36C)에 있어서, 복수의 부분 전극(36A) 중 광원(20) 측(광원(20) 부근)의 복수의 부분 전극(36A)의 폭은, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라 굵어지게 되어 있으며, 복수의 부분 전극(36A) 중 광원(20)과는 반대측(광원(20)으로부터 이격되어 있는 측)의 복수의 부분 전극(36A)의 폭은, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라 좁아지게 되어 있다. 이러한 복수의 부분 전극(36A)의 폭의 분포를, 이후 「산형 분포」라 한다. 또한, 도 31에는 「산형 분포」가 꺾은선으로 구성되어 있는 경우가 예시되어 있지만, 「산형 분포」는 매끄러운 곡선으로 구성되어 있어도 된다. 또한, 오버랩 영역(36-1)이 존재하고 있지 않아도 된다. 이 경우, 각 전극 블록(36C)에 있어서, 복수의 부분 전극(36A)의, 배열 방향의 폭은, 광원(20) 측에서 좁아지고, 광원(20)으로부터 멀어짐에 따라 굵어지게 되어 있다.
본 변형예에 있어서, 구동 회로(50)는 상기 실시 형태와 동일한 구동을 행하도록 되어 있다.
본 변형예에서는, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 각 전극 블록(32C)은, 제1 방향으로 연장됨과 함께 제1 방향과 교차하는 방향으로 배열된 복수의 부분 전극(32A)을 갖고 있다. 이에 의해, 광 변조층(34, 64)의 산란 특성을, 각 전극 블록(32C)과 대향하는 영역 내에 있어서 부분적으로 조정할 수 있다. 그 결과, 광 변조층(34, 64)으로부터 추출된 광의 휘도 분포의 면 내 변화를 완만하게 할 수 있으므로, 부분 점등 및 전체 점등에 따르지 않고, 조명광에 있어서의 명암의 경계 부분을 셰이드오프할 수 있다.
(변형예 2)
상기 각 실시 형태에 있어서, 하측 전극(32)이 복수의 전극 블록(32C)을 포함하여 구성되며, 또한, 상측 전극(36)이 복수의 전극 블록(36C)을 포함하여 구성되어 있어도 된다. 이 경우에, 전극 블록(32C)과 전극 블록(36C)이, 서로 정면으로 대향하는 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 전극의 면적을 삭감할 수 있고, 상측 전극(36)이 ITO 등으로 이루어진 경우에, 상측 전극(36)에 의한 가시광의 흡수를 저감하는 것이 가능해진다. 이때, 각 부분 전극(36A)의 폭이, 부분 전극(32A)의 폭보다 5㎛ 정도 넓게 되어 있거나, 또는 각 부분 전극(32A)의 폭이, 부분 전극(36A)의 폭보다 5㎛ 정도 넓게 되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 기판의 얼라인먼트 위치 어긋남에 의해 산란 영역(30B)의 폭이 좁아지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 각 전극 블록(36C)이, 서로 전기적으로 접속되어 있어도 된다. 상측 전극(36)은 하나의 전극 블록(36C)만을 가져도 된다.
(변형예 3)
상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에 있어서, 각 전극 블록(32C)은, 예를 들어 도 32에 도시한 바와 같이, 비오버랩 영역(32-2) 내의 어떤 각 부분 전극(32A)의 단부에 연결된 연결부(32B)를 더 가져도 된다. 이와 같이 한 경우에는, 비오버랩 영역(32-2) 내의 어떤 부분 전극(32A)이 단선된 경우에, 그 부분 전극(32A)에 대하여, 연결부(32B)를 개재하여 전압을 인가하는 것이 가능해진다.
또한, 본 변형예에 있어서, 상측 전극(36)이 복수의 전극 블록(36C)을 갖고 있는 경우에, 각 전극 블록(36C)은, 예를 들어 도 33에 도시한 바와 같이, 비오버랩 영역(36-2) 내의 어떤 각 부분 전극(36A)의 단부에 연결된 연결부(36B)를 또한 가져도 된다. 이와 같이 한 경우에는, 비오버랩 영역(36-2) 내의 어떤 부분 전극(36A)이 단선된 경우에, 그 부분 전극(36A)에 대하여 연결부(36B)를 개재하여 전압을 인가하는 것이 가능해진다.
(변형예 4)
상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에 있어서, 각 전극 블록(32C)은, 예를 들어 도 34에 도시한 바와 같이, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(32C)의 형성 영역 외(비오버랩 영역(32-2))에 형성된 복수의 부분 전극(32A) 중 서로 인접하는 2개의 부분 전극(32A)에 연결된 연결부(32D: 제2 연결부)를 더 가져도 된다. 이와 같이 한 경우에는, 비오버랩 영역(32-2) 내의 어떤 부분 전극(32A)이 단선된 경우에, 그 부분 전극(32A)에 대하여 연결부(32D)를 개재하여 전압을 인가하는 것이 가능해진다.
또한, 본 변형예에 있어서, 상측 전극(36)이 복수의 전극 블록(36C)을 갖고 있는 경우에, 각 전극 블록(36C)은, 예를 들어 도 35에 도시한 바와 같이, 제2 방향에 인접하는 다른 전극 블록(36C)의 형성 영역 외(비오버랩 영역(36-2))에 형성된 복수의 부분 전극(36A) 중 서로 인접하는 2개의 부분 전극(36A)에 연결된 연결부(36D)를 더 가져도 된다. 이와 같이 한 경우에는, 비오버랩 영역(36-2) 내의 어떤 부분 전극(36A)이 단선된 경우에, 그 부분 전극(36A)에 대하여 연결부(36D)를 개재하여 전압을 인가하는 것이 가능해진다.
(변형예 5)
상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에 있어서, 각 전극 블록(32C)은, 예를 들어 도 36에 도시한 바와 같이, 연결부(32B)와, 각 부분 전극(32A)을, 비아(32E)를 통해 전기적으로 접속하도록 해도 된다. 여기서, 비아(32E)는, 층간 절연막을 관통하는 도전성 부재이며, 층간 절연막의 하층에 있는 도전체(예를 들어 부분 전극(32A))와, 층간 절연막의 상층에 있는 도전체(예를 들어 연결부(32B))를 서로 전기적으로 접속하는 것이다. 이와 같이 한 경우에는, 하측 전극(32)의 배선 레이아웃의 자유도를 확보하면서, 부분 전극(32A)의 단선 대책을 실시할 수 있다. 또한, 비아(32E) 대신에, 단순히 층간 절연막을 관통하는 개구가 설치되어 있어도 된다. 단, 이 경우에는, 연결부(32B) 또는 부분 전극(32A)이, 상기 개구 내에까지 형성되고, 연결부(32B)와 부분 전극(32A)이 상기 개구 내에서 서로 접촉하고 있어도 된다.
또한, 본 변형예에 있어서, 상측 전극(36)이 복수의 전극 블록(36C)을 갖고 있는 경우에, 각 전극 블록(36C)은, 예를 들어 도 37에 도시한 바와 같이, 연결부(36B)와, 각 부분 전극(36A)을, 비아(36E)를 통해 전기적으로 접속하도록 해도 된다. 여기서, 비아(36E)는, 층간 절연막을 관통하는 도전성 부재이며, 층간 절연막의 하층에 있는 도전체(예를 들어 부분 전극(36A))와, 층간 절연막의 상층에 있는 도전체(예를 들어 연결부(36B))를 서로 전기적으로 접속하는 것이다. 이와 같이 한 경우에는, 하측 전극(36)의 배선 레이아웃의 자유도를 확보하면서, 부분 전극(36A)의 단선 대책을 실시할 수 있다. 또한, 비아(36E) 대신에, 단순히 층간 절연막을 관통하는 개구가 설치되어 있어도 된다. 단, 이 경우에는, 연결부(36B) 또는 부분 전극(36A)이, 상기 개구 내에까지 형성되고, 연결부(36B)와 부분 전극(36A)이 상기 개구 내에서 서로 접촉하고 있어도 된다.
(변형예 6)
상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에 있어서, 상측 전극(36)이 단일의 시트 형상 전극으로 되어 있는 경우에, 그 시트 형상 전극이, 패터닝된 것이어도 된다. 또한, 상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에 있어서, 상측 전극(36)이 복수의 부분 전극(36A)을 갖고 있는 경우에, 각 부분 전극(36A)이, 패터닝된 것이어도 된다. 이에 의해, 조명광의 면 내 휘도의 균일화를 더 용이하게 행할 수 있다. 또한, 전극의 면적이 줄어듦으로써, 상측 전극(36) 또는 부분 전극(36A)이 ITO 등으로 이루어지는 경우에, 전극에 의한 가시광의 흡수를 저감하는 것이 가능해진다.
상측 전극(36) 또는 부분 전극(36A)에 형성된 패터닝이 복수의 개구(36F)로 구성되어 있어도 된다. 이때, 상측 전극(36) 또는 부분 전극(36A)의 패턴 밀도(상측 전극(36) 또는 부분 전극(36A) 중 개구(36F) 이외의 부분의 단위 면적당 점유율)가 상측 전극(36) 전체에 관하여 광원(20)으로부터의 거리에 따라 상이한 것이 바람직하다. 예를 들어, 개구(36F)의 밀도(단위 면적당 개구(36F)의 점유율)가 도 38의 (a), 도 38의 (b), 도 39의 (a), 도 39의 (b)에 도시한 바와 같이, 상측 전극(36) 전체에 관하여 광원(20)으로부터의 거리에 따라 상이하여도 된다. 도 38의 (a), 도 39의 (a)에 도시한 예에서는, 단위 면적당 개구(36F)의 수는, 광원(20)으로부터의 거리에 관계없이 일정하게 되어 있으며, 개구(36F)의 반경 r이, 광원(20)으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 작아지게 되어 있다. 또한, 도 38의 (b), 도 39의 (b)에 도시한 예에서는, 개구(36F)의 반경 r은, 광원(20)으로부터의 거리에 관계없이 일정(r=a1)하게 되어 있으며, 단위 면적당 개구(36F)의 수가, 광원(20)으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 적어지게 되어 있다. 따라서, 도 38의 (a), 도 38의 (b), 도 39의 (a), 도 39의 (b)의 어느 쪽의 예에 있어서도, 개구(36F)의 밀도가, 광원(20)으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 성기게 되어 있다(작아지게 되어 있다). 다시 말하면, 상측 전극(36) 또는 부분 전극(36A)의 패턴 밀도가, 광원(20)으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 밀하게 되어 있다(커지게 되어 있다).
상측 전극(36) 또는 부분 전극(36A)의 패턴 밀도(상측 전극(36) 또는 부분 전극(36A) 중 개구(36F) 이외의 부분의 단위 면적당 점유율)가 광 입사면(10A)과 평행한 방향에 있어서, 후술하는 광원 블록(25)(도 41의 (b), 도 41의 (c) 참조) 부근의 개소에서 상대적으로 커지게 되고, 광원 블록(25)으로부터 이격된 개소에서 상대적으로 작아지게 되어 있어도 된다. 예를 들어, 도 38의 (a), 도 39의 (a)에 도시한 바와 같이, 개구(36F)의 반경이, 광 입사면(10A)과 평행한 방향에 있어서, 광원 블록(25) 부근의 개소에서 상대적으로 커지게 되고, 광원 블록(25)으로부터 이격된 개소에서 상대적으로 작아지게 되어 있어도 된다. 또한, 예를 들어 도 38의 (b), 도 39의 (b)에 도시한 바와 같이, 개구(36F)(반경 일정)의, 단위 면적당 수가, 광 입사면(10A)과 평행한 방향에 있어서, 광원 블록(25) 부근의 개소에서 상대적으로 많고, 광원 블록(25)으로부터 이격된 개소에서 상대적으로 적어지게 되어 있어도 된다. 이와 같이 한 경우에는, 광 입사면(10A)과 평행한 방향에 있어서, 광원 블록(25) 부근의 휘도를, 개구(36F)를 설치하고 있지 않은 경우보다 낮게 억제하면서, 광원 블록(21)으로부터 이격된 개소의 휘도를, 개구(36F)를 설치하지 않은 경우보다 높게 할 수 있다. 그 결과, 예를 들어 조명 장치(1, 2)의 광 사출 영역 전체를 명 상태로 한 경우에, 면 내 휘도를 균일화할 수 있다.
예를 들어, 광 입사면(10A)에서 2㎜ 이격된 개소에서의 패터닝 밀도가 도 40의 (a)에 도시된 바와 같은 분포로 되어 있는 경우에는, 도 40의 (b)의 A로 나타낸 바와 같이, 광 입사면(10A)과 평행한 방향에 있어서, 면 내 휘도를 균일화할 수 있다. 한편, 예를 들어 광 입사면(10A)에서 2㎜ 이격된 개소에서의 패터닝 밀도가 도 40의 (a)의 B로 나타낸 바와 같은 평탄한 분포로 되어 있는 경우에는, 도 40의 (b)의 B로 나타낸 바와 같이, 광 입사면(10A)과 평행한 방향에 있어서, 면 내 휘도가 크게 변화해버린다. 또한, 본 변형예에 있어서, 광원 블록(25) 대신에 점 형상 광원(23)이 사용되고 있는 경우에는, 개구(36F)의, 단위 면적당 밀도가, 광 입사면(10A)과 평행한 방향에 있어서, 점 형상 광원(23) 부근의 개소에서 상대적으로 커지게 되고, 점 형상 광원(23)으로부터 이격된 개소에서 상대적으로 작아지게 되어 있어도 된다. 이와 같이 한 경우에도, 광 입사면(10A)과 평행한 방향에 있어서, 면 내 휘도를 균일화할 수 있다.
또한, 상측 전극(36) 또는 부분 전극(36A)의 패턴 밀도는, 반드시 상측 전극(36) 전체에 관하여 광원(20)으로부터의 거리에 따라 상이할 필요는 없다. 예를 들어, 상측 전극(36) 또는 부분 전극(36A)의 패턴 밀도가, 부분 전극(32A)과의 대향 부분마다, 광원(20)으로부터의 거리에 따라 상이하여도 된다.
(변형예 7)
상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에 있어서, 광원(20)이 도 41의 (a)에 도시한 바와 같이, 하나의 선상 광원(21)과, 선상 광원(21)의 배후에 배치된 반사 미러(22)로 구성되어 있어도 된다. 또한, 상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에 있어서, 광원(20)이 도 41의 (b), 도 41의 (c)에 도시한 바와 같이, 일렬로 배치된 복수의 점 형상 광원(23)을 가져도 된다. 이때, 복수의 점 형상 광원(23)은, 예를 들어 도 41의 (b), 도 41의 (c)에 도시한 바와 같이, 1개 또는 2개 이상의 점 형상 광원(23)마다, 공통의 기판(24) 위에 설치되어 있어도 된다. 이 경우, 1개의 기판(24)과, 그 기판(24) 위에 설치된 복수의 점 형상 광원(23)에 의해, 광원 블록(25)이 구성되어 있다. 기판(24)은, 예를 들어 점 형상 광원(23)과 구동 회로(50)를 전기적으로 접속하는 배선이 형성된 회로 기판이며, 각 점 형상 광원(23)은 이 회로 기판 위에 실장되어 있다. 공통의 기판(24) 위에 설치된 각 점 형상 광원(23)(광원 블록(25) 내의 각 점 형상 광원(23))은, 구동 회로(50)에 의해 일괄적으로(비독립적으로) 구동되도록 되어 있으며, 예를 들어, 도시를 생략하였지만, 서로 병렬로 또는 서로 직렬로, 접속되어 있다. 또한, 서로 다른 기판(24) 위에 설치된 점 형상 광원(23)(각 광원 블록(25) 내의 점 형상 광원(23))은 구동 회로(50)에 의해 서로 독립적으로 구동되도록 되어 있으며, 예를 들어 도 41의 (c)에 도시한 바와 같이, 서로 다른 전류 경로로 접속되어 있다.
본 변형예에 있어서, 도광판(10)은, 예를 들어 도 42의 (a)에 도시한 바와 같이, 띠 형상의 복수의 볼록부(11)를 상면에 갖고 있다. 또한, 도광판(10)은, 예를 들어 도 42의 (b)에 도시한 바와 같이, 띠 형상의 복수의 볼록부(11)를 하면에 가져도 된다. 또한, 각 볼록부(11)는, 예를 들어 도시를 생략하였지만, 도광판(10)의 내부에 설치되어 있어도 된다. 또한, 도광판(10)의 내부가 공동 형상으로 되어 있어도 되며, 밀하게 충전되어 있어도 된다. 이와 같이 함으로써, 그 광원 블록(25)으로부터 출력된 광 L은, 가로 방향(폭 방향)으로 그다지 넓어지지 않고 도광판(10) 내를 전파하게 된다.
각 볼록부(11)는, 광 입사면(10A)의 법선과 평행한 방향으로 연장되어 있으며, 예를 들어 도 42의 (a), 도 42의 (b)에 도시한 바와 같이, 도광판(10)의 일 측면으로부터, 그 측면과 대향하는 다른 측면까지 연속하여 형성되어 있다. 각 볼록부(11)의 배열 방향의 단면은, 예를 들어 직사각 형상, 사다리꼴 형상 또는 삼각형 형상으로 되어 있다. 각 볼록부(11)의 배열 방향의 단면이 직사각 형상으로 되어 있는 경우에는, 광의 직진성이 매우 높아 대형의 백라이트에 적합하다. 각 볼록부(11)의 배열 방향의 단면이 사다리꼴 형상으로 되어 있는 경우에는, 사출 성형, 용융 압출 성형, 열 프레스 성형 등으로 각 볼록부(11)를 형성할 때 사용하는 금형의 가공이 용이하면서, 성형 시의 이형성도 좋아 결함의 감소에 의한 수율이나 성형 속도를 향상시킬 수 있다.
서로 인접하는 볼록부(11)끼리의 사이에는, 평탄면이 설치되어 있어도 되고, 평탄면이 없어도 된다. 각 볼록부(11)의 높이는, 면 내에서 균일하게 되어 있어도 되고, 면 내에서 불균일하게 되어 있어도 된다. 예를 들어, 도 43의 (a), 도 43의 (b)에 도시한 바와 같이, 도광판(10)의 1개의 측면이 광 입사면(10A)으로 되어 있을 때, 각 볼록부(11)의 높이가, 광 입사면(10A) 측에서 상대적으로 낮고, 광 입사면(10A)과 대향하는 측면측에서 상대적으로 높게 되어 있어도 된다. 또한, 예를 들어 도광판(10)의 측면 중 서로 대향하는 한 쌍의 측면이 광 입사면(10A)으로 되어 있을 때, 각 볼록부(11)의 높이가, 양쪽의 광 입사면(10A) 및 그 근방에서 상대적으로 낮고, 그 이외의 부분에서 상대적으로 높게 되어 있어도 된다. 각 볼록부(11) 중, 광 입사면(10A) 및 그 근방의 높이는, 제로 또는 실질적으로 제로로 되어 있어도 된다. 예를 들어, 도 43의 (a), 도 43의 (b)에 도시한 바와 같이, 각 볼록부(11)의 높이가, 광 입사면(10A) 측으로부터, 광 입사면(10A)과 대향하는 측면측을 향함에 따라 높아지게 되어 있어도 된다. 이때, 각 볼록부(11)의 높이가, 광 입사면(10A) 측으로부터, 광 입사면(10A)과 대향하는 측면측을 향하는 도중에, 일정해지도록 되어 있어도 된다. 또한, 도 43의 (a), 도 43의 (b)에 도시된 바와 같은 높이가 불균일한 복수의 볼록부(11)가 도광판(10)의 상면 이외의 개소에 설치되어 있어도 되며, 예를 들어 도광판(10)의 하면 또는 내부에 설치되어 있어도 된다.
전술한 바와 같이, 볼록부(11)의 높이(다시 말하면, 볼록부(11)끼리의 사이에 형성되는 홈의 깊이)를 바꿈으로써, 광의 직진성을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 도 42의 (a), 도 42의 (b)에 도시한 바와 같이, 각 볼록부(11)를 광 입사면(10A) 및 그 근방에도 설치한 경우에는, 예를 들어 도 44의 (a)에 예시한 바와 같이, 하나의 광원 블록(25)을 점등시키면, 그 광원 블록(25)으로부터 출력된 광 L은, 가로 방향(폭 방향)으로 그다지 넓어지지 않고 도광판(10) 내를 전파하게 된다. 이 경우, 광 입사면(10A)의 근방에 있어서, 점 형상 광원(23)끼리의 사이에 어두운 부분이 발생하는 경우가 있으며, 그 경우에는, 화질이 저하될 우려가 있다. 따라서, 그러한 경우에는, 예를 들어 도 43의 (a), 도 43의 (b)에 도시한 바와 같이, 각 볼록부(11)의 높이를 광 입사면(10A) 및 그 근방에서 상대적으로 낮게 하거나, 또는 제로로 하거나 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 광원 블록(25)으로부터 출력된 광 L을, 예를 들어 도 44의 (b)에 도시한 바와 같이, 광 입사면(10A) 및 그 근방에 있어서, 점 형상 광원(23)의 발산각으로 가로 방향(폭 방향)으로 넓어지게 되고, 광 입사면(10A)으로부터 이격된 영역에서는, 거의 일정한 폭으로 전파시킬 수 있다.
본 변형예에 있어서, 구동 회로(50)는, 예를 들어 도 45에 도시한 바와 같이, 일부(1 또는 복수)의 광원 블록(25)을 점등시킴과 함께, 제2 방향으로 배열하여 배치된 복수의 전극 블록(32C) 중 일부(1 또는 복수)의 전극 블록(32C)을 구동하도록 해도 된다. 이때, 구동 회로(50)에 의해 구동된 전극 블록(32C)과, 광원 블록(25)으로부터 출력된 광의 광로의 교차 부분에 대응하는 산란 영역(30B)으로부터, X 방향 Y 방향 모두 경계가 매끄러운 블록 형상의 광이 출력된다.
(변형예 8)
상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에서는, 광 변조 소자(30, 60)는, 도광판(10)의 배후(하면)에 공기층을 통하지 않고 밀착하여 접합되어 있지만, 예를 들어 도 46에 도시한 바와 같이, 도광판(10)의 상면에 공기층을 통하지 않고 밀착하여 접합되어 있어도 된다. 또한, 광 변조 소자(30, 60)는, 예를 들어 도 47에 도시한 바와 같이, 도광판(10)의 내부에 설치되어 있어도 된다. 단, 이 경우에도, 광 변조 소자(30, 60)는, 도광판(10)과 공기층을 통하지 않고 밀착하여 접합되어 있는 것이 필요하다.
(변형예 9)
상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에서는, 도광판(10)이 설치되어 있지만, 예를 들어 도 48에 도시한 바와 같이, 생략되어도 된다. 단, 이 경우에는, 투명 기판(31) 또는 투명 기판(37)이 도광판(10)의 역할을 한다. 따라서, 광원(20)은 투명 기판(31) 또는 투명 기판(37)의 측면에 배치되게 된다. 또한, 광원(20)은 투명 기판(31) 및 투명 기판(37) 중 어느 한쪽의 측면에 배치되어 있어도 되고, 투명 기판(31) 및 투명 기판(37)의 양쪽 측면에 배치되어 있어도 된다.
(변형예 10)
상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에서는, 반사판(40)이 설치되어 있지만, 예를 들어 도 49에 도시한 바와 같이, 생략되어도 된다. 이때, 하측 전극(32)은 투명한 재료가 아니어도 되며, 예를 들어 금속에 의해 구성되어 있어도 된다. 또한, 하측 전극(32)이 금속에 의해 구성되어 있는 경우에는, 하측 전극(32)은 반사판(40)과 마찬가지로, 입사광을 반사하는 기능도 겸비하고 있게 된다. 또한, 본 변형예에 있어서, 도광판(10)은, 예를 들어 도 50에 도시한 바와 같이, 생략되어도 된다.
(변형예 11)
상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에서는, 도광판(10) 위에 특별히 아무것도 설치되어 있지 않다. 그러나, 예를 들어 도 51, 도 52, 도 53에 도시한 바와 같이, 조명 장치(1, 2)는, 광 출사측에, 광학 시트(90)(예를 들어, 확산판, 확산 시트, 렌즈 필름, 편광 분리 시트 등)를 구비하고 있어도 된다. 이와 같이 한 경우에는, 도광판(10)으로부터 경사 방향으로 출사한 광의 일부가 정면 방향으로 상승되므로, 정면 휘도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.
<5. 적용예>
다음으로, 상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에 따른 조명 장치(1, 2)의 적용예에 대하여 설명한다.
도 54는, 본 적용예에 따른 표시 장치(100)의 개략 구성의 일례를 나타낸 것이다. 이 표시 장치(100)는 액정 표시 패널(110)과, 액정 표시 패널(110)의 배후에 배치된 백라이트(120)를 구비하고 있다. 여기서, 백라이트(120)가 상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에 따른 조명 장치(1, 2)에 상당하는 것이다.
액정 표시 패널(110)은 영상을 표시하기 위한 것이다. 액정 표시 패널(110)은 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소를 가짐과 함께, 복수의 화소가 영상 신호에 기초하여 구동됨으로써, 영상을 표시하는 것이 가능하게 되어 있다. 액정 표시 패널(110)은, 예를 들어 투과형의 액정 표시 패널이며, 액정층을 한 쌍의 투명 기판 사이에 끼워 넣은 구조로 되어 있다. 액정 표시 패널(110)은, 예를 들어 도시를 생략하였지만, 백라이트(120) 측부터 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 들어 판 유리로 이루어진다. 또한, 백라이트(120) 측의 투명 기판에는, 도시를 생략하였지만, 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 들어 ITO로 이루어진다. 화소 전극은, 투명 기판 위에 격자 배열 또는 델타 배열된 것이며, 화소마다의 전극으로서 기능한다. 한편, 공통 전극은, 컬러 필터 위에 한 면에 형성된 것이며, 각 화소 전극에 대하여 대향하는 공통 전극으로서 기능한다. 배향막은, 예를 들어 폴리이미드 등의 고분자 재료로 이루어지고, 액정에 대하여 배향 처리를 행한다. 액정층은, 예를 들어 VA(Vertical Alig㎚ent) 모드, TN(Twisted Nematic) 모드 또는 STN(Super Twisted Nematic) 모드 등의 액정으로 이루어지고, 구동 회로(도시 생략)로부터의 인가 전압에 의해, 백라이트(120)로부터의 출사광의 편광 축의 방향을 화소마다 바꾸는 기능을 갖는다. 또한, 액정의 배열을 다단계로 바꿈으로써 화소마다의 투과축의 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 백색(W) 등의 4색으로 각각 색 분리하거나 하는 컬러 필터를, 화소 전극의 배열과 대응시켜 배열한 것이다. 필터 배열(화소 배열)로서는, 일반적으로, 스트라이프 배열이나, 대각선 배열, 델타 배열, 직사각형 배열과 같은 것이 있다.
편광자는, 광학 셔터의 일종이며, 어떤 일정한 진동 방향의 광(편광)만을 통과시킨다. 또한, 편광자는, 투과축 이외의 진동 방향의 광(편광)을 흡수하는 흡수형의 편광 소자이어도 되지만, 백라이트(120) 측으로 반사하는 반사형의 편광 소자인 것이 휘도 향상의 관점에서 바람직하다. 편광자는 각각, 편광 축이 서로 90°다르게 배치되어 있으며, 이에 의해 백라이트(120)로부터의 사출광이 액정층을 개재하여 투과하거나, 또는 차단되도록 되어 있다.
구동 회로(50)는, 예를 들어 복수의 광 변조 셀(30a) 중 흑색 표시의 화소 위치에 대응하는 셀에 있어서 미립자(34B, 64B)의 광축 AX2, AX4가 벌크(34A, 64A)의 광축 AX1, AX3과 평행해지도록 각 광 변조 셀(30a)에 인가하는 전압의 크기를 제어하도록 되어 있다. 또한, 구동 회로(50)는, 예를 들어 복수의 광 변조 셀(30a) 중 백색 표시의 화소 위치에 대응하는 셀에 있어서 미립자(34B, 64B)의 광축 AX2, AX4가 벌크(34A, 64A)의 광축 AX1, AX3과 교차하도록 각 광 변조 셀(30a)에 인가하는 전압의 크기를 제어하도록 되어 있다.
구동 회로(50)는, 복수의 전극 블록(32C) 중 일부(1 또는 복수)의 전극 블록(32C)만을 구동할 수 있도록 되어 있다. 구동 회로(50)는, 예를 들어 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 제2 방향으로 배열하여 배치된 복수의 전극 블록(32C) 중 일부(1 또는 복수)의 전극 블록(32C)만을 구동하도록 되어 있다. 이때, 구동 회로(50)에 의해 구동된 전극 블록(32C)에 대응하는 산란 영역(30B)으로부터 띠 형상의 광이 출력된다. 또한, 구동 회로(50)는, 예를 들어 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 방향 및 제3 방향으로 배열하여 배치된 복수의 전극 블록(32C) 중 일부(1 또는 복수)의 전극 블록(32C)만을 구동하도록 되어 있다. 이때, 구동 회로(50)에 의해 구동된 전극 블록(32C)에 대응하는 산란 영역(30B)으로부터 블록 형상의 광이 출력된다.
이때, 구동 회로(50)는 복수의 전극 블록(32C)을 구동시키는 경우에는, 전극 블록(32C)의 광원(20)으로부터의 거리에 따라 변조된 전압을 각 전극 블록(32C)에 인가하도록 되어 있다. 구체적으로는, 구동 회로(50)는, 예를 들어 전극 블록(32C)의 광원(20)으로부터의 거리에 따라서, 파고값, 듀티비 및 주파수가 변조된 전압을 각 전극 블록(32C)에 인가하도록 되어 있다. 전압의 변조는, 예를 들어 광원(20)으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 광 변조 셀(30a)의 산란성이 강하게 되도록 이루어진다. 또한, 구동 회로(50)는, 예를 들어 부분 전극(32A)의 광원(20)으로부터의 거리뿐만 아니라, 외부로부터 입력되는 영상 신호도 고려하여 파고값, 듀티비 및 주파수가 변조된 전압을 부분 전극(32A)에 인가하도록 되어 있어도 된다.
산란 영역(30B)의 휘도는, 휘도를 균일하게 한 경우(도 10의 (b) 내의 일점쇄선)와 비교하여 매우 높아지게 되고, 게다가, 투과 영역(30A)의 휘도가 저하된 양만큼, 부분적인 백색 표시의 휘도(휘도 급상승)가 커진다. 이에 의해 액정 디스플레이의 콘트라스트가 향상된다. 또한, 구동 회로(50)는 「휘도 급상승」을 이용하여, 「휘도 급상승」으로 상승하는 휘도의 양만큼 광원(20)으로부터의 출사광량을 작게 하여, 휘도를 균일하게 한 경우(도 10의 (b) 내의 일점쇄선)와 비교하여 동일 정도로 하고, 광원(20)의 소비 전력을 저하시킬 수도 있다.
구동 회로(50)는 복수의 전극 블록(32C)을 소정의 단위마다(예를 들어 1개씩) 순차적으로 구동하도록 되어 있다. 구동 회로(50)는, 예를 들어 도 12의 (a), 도 12의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 방향으로 배열하여 배치된 복수의 전극 블록(32C)을 소정의 단위마다(예를 들어 1개씩) 순차적으로 구동하도록 되어 있다. 이때, 산란 영역(30B)이, 구동 회로(50)에 의한 구동에 의해 제2 방향으로 주사되고, 그에 수반하여, 띠 형상의 광이 제2 방향으로 주사된다. 이때, 1회의 주사 기간에서 조명광을 시간 평균화했을 때의 휘도가, 실제로 눈에 보이는 밝기로 되어 있다. 또한, 구동 회로(50)는, 예를 들어 도 13의 (a), 도 13의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 방향 및 제3 방향으로 배열하여 배치된 복수의 전극 블록(32C)을 소정의 단위마다(예를 들어 1개씩) 순차적으로 구동하도록 되어 있다. 이때, 산란 영역(30B)가, 구동 회로(50)에 의한 구동에 의해 제2 방향으로 주사되고, 그에 수반하여, 블록 형상의 광이 제2 방향으로 주사된다.
여기서, 구동 회로(50)는, 복수의 전극 블록(32C)의 주사 방향을, 표시 패널의 화소의 주사 방향과 동일한 방향으로 하고, 복수의 전극 블록(32C)의 주사를, 표시 패널의 화소의 주사와 동기하여 행하도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 한 경우에는, 고휘도이고, 게다가 동화상 응답성(흐림)이 개선된 표시가 가능해진다.
또한, 구동 회로(50)는, 복수의 전극 블록(32C)을 소정의 단위마다(예를 들어 1개씩) 순차적으로 구동하면서, 광원(20)으로부터의 거리나 외부로부터 입력되는 영상 신호도 고려하여, 광원(20)의 광량을 조절하도록 되어 있다. 이때, 구동 회로(50)는 복수의 전극 블록(32C)의 주사 방향을, 표시 패널의 화소의 주사 방향과 동일한 방향으로 하고, 복수의 전극 블록(32C)의 주사를, 표시 패널의 화소의 주사와 동기하여 행하도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 한 경우에는, 저소비 전력이고, 게다가 동화상 응답성(흐림)이 개선된 표시가 가능해진다.
본 적용예에서는, 액정 표시 패널(110)을 조명하는 광원(백라이트(120))으로서 상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에 따른 조명 장치(1, 2)가 사용되고 있다. 이에 의해, 시야각이 큰 범위에 있어서의 광의 누설을 저감 또는 거의 없애면서, 표시 휘도를 향상시킬 수 있다. 그 결과, 정면 방향의 변조비를 높게 할 수 있다. 또한, 백라이트(120)에의 투입 전력을 증가시키지 않고, 휘도 급상승을 실현할 수 있다.
또한, 본 적용예에서는, 백라이트(120)로서 상기 각 실시 형태 및 그들의 변형예에 따른 조명 장치(1, 2)가 사용되고 있으므로, 부분 점등 시에 조명광에 있어서의 명암의 경계 부분을 셰이드오프할 수 있으며, 또한 전체 점등 시에 균일한 조명광으로 할 수 있다. 또한, 스캔 구동 시에 주사의 각 순간에 있어서 조명광에서의 명암의 경계 부분을 셰이드오프할 수 있으며, 또한 표시 패널의 1 프레임 기간에서 조명광을 평균화했을 때 균일한 조명광으로 할 수 있다.
또한, 예를 들어 본 기술은 이하와 같은 구성을 취할 수 있다.
[1]
이격하여 서로 대향 배치된 한 쌍의 기판과,
상기 한 쌍의 기판 중 적어도 한쪽의 측면에 배치된 광원과,
상기 한 쌍의 기판의 각각의 표면에 설치되고, 또한 상기 기판의 표면과 직교하는 방향으로 전기장을 발생시키는 전극과,
상기 한 쌍의 기판 간극에 설치되고, 또한 상기 전극에 의해 발생하는 전기장의 크기에 따라서, 상기 광원으로부터의 광에 대하여 산란성 또는 투명성을 나타내는 광 변조층을 구비하고,
상기 전극은, 상기 한 쌍의 기판 중 한쪽의 기판 표면에 배치된 복수의 제1 전극 블록을 갖고,
각 제1 전극 블록은, 제1 방향으로 연장됨과 함께 상기 제1 방향과 교차하는 방향으로 배열된 복수의 부분 전극을 갖는, 조명 장치.
[2]
상기 복수의 제1 전극 블록은, 제2 방향 및 상기 제2 방향과 교차하는 제3 방향 중 적어도 상기 제2 방향으로 배열하여 배치되고,
각 제1 전극 블록은, 각 제1 전극 블록의 복수의 부분 전극이 상기 제2 방향에 인접하는 다른 제1 전극 블록의 복수의 부분 전극과 절연된 형태로, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 제1 전극 블록의 형성 영역의 일부를 포함하는 영역에 형성되어 있으며,
각 제1 전극 블록에 있어서, 2 이상의 부분 전극은, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 제1 전극 블록의 형성 영역 내에 형성됨과 함께, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 제1 전극 블록에 포함되는 2 이상의 부분 전극과 혼재하여 배치되어 있는, 상기 [1]에 기재된 조명 장치.
[3]
각 제1 전극 블록에 있어서, 2 이상의 부분 전극은, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 제1 전극 블록의 형성 영역 외에 형성되어 있는, 상기 [2]에 기재된 조명 장치.
[4]
상기 제1 방향은, 상기 측면과 평행 또는 대략 평행한 방향인, 상기 [2] 또는 [3]에 기재된 조명 장치.
[5]
상기 제2 방향은, 상기 측면과 수직 또는 대략 수직인 방향인, 상기 [2] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 조명 장치.
[6]
각 제1 전극 블록은, 각 부분 전극의 단부에 연결된 제1 연결부를 갖는, 상기 상기 [2] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 조명 장치.
[7]
상기 복수의 제1 전극 블록은, 상기 복수의 부분 전극 및 상기 제1 연결부에 의해 형성되는 빗살 방향이 교대로 반전하도록 배치되어 있는, 상기 [6]에 기재된 조명 장치.
[8]
각 제1 전극 블록은, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 제1 전극 블록의 형성 영역 외에 형성된 복수의 부분 전극 중 서로 인접하는 2개의 부분 전극에 연결된 제2 연결부를 갖는, 상기 [6] 또는 [7]에 기재된 조명 장치.
[9]
각 제1 전극 블록에 있어서, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 제1 전극 블록이며, 또한 상기 광원으로부터 상대적으로 먼 쪽의 제1 전극 블록의 형성 영역 내에 형성된 2 이상의 부분 전극의 폭은, 상기 광원으로부터 멀어짐에 따라 좁아지게 되어 있으며,
각 제1 전극 블록에 있어서, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 제1 전극 블록이며, 또한 상기 광원으로부터 상대적으로 가까운 쪽의 제1 전극 블록의 형성 영역 내에 형성된 2 이상의 부분 전극의 폭은, 상기 광원으로부터 멀어짐에 따라 굵어지게 되어 있는, 상기 [2] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 조명 장치.
[10]
각 제1 전극 블록에 있어서, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 제1 전극 블록의 형성 영역 외에 형성된 2 이상의 부분 전극의 폭은, 상기 광원으로부터 멀어짐에 따라 굵어지게 되어 있는, 상기 [3]에 기재된 조명 장치.
[11]
각 제1 전극 블록에 있어서, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 제1 전극 블록의 형성 영역 외에 형성된 2 이상의 부분 전극의 폭은, 상기 광원으로부터 멀어짐에 따라 굵어지게 되어 있으며,
각 제1 전극 블록에 있어서, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 제1 전극 블록이며, 또한 상기 광원으로부터 상대적으로 먼 쪽의 제1 전극 블록의 형성 영역 내에 형성된 2 이상의 부분 전극의 폭은, 상기 광원으로부터 멀어짐에 따라 좁아지게 되어 있으며,
각 제1 전극 블록에 있어서, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 제1 전극 블록이며, 또한 상기 광원으로부터 상대적으로 가까운 쪽의 제1 전극 블록의 형성 영역 내에 형성된 2 이상의 부분 전극의 폭은, 상기 광원으로부터 멀어짐에 따라 굵어지게 되어 있는, 상기 [3]에 기재된 조명 장치.
[12]
상기 전극은, 상기 한 쌍의 기판 중 다른 쪽의 기판 표면에, 하나의 제2 전극 블록, 또는 상기 제2 방향 및 상기 제3 방향 중 적어도 상기 제2 방향으로 배열하여 배치된 복수의 제2 전극 블록을 갖고,
상기 1 또는 복수의 제2 전극 블록은, 제1 방향으로 연장됨과 함께 상기 제1 방향과 교차하는 방향으로 배열된 복수의 부분 전극을 갖고,
상기 제2 전극 블록은, 상기 제1 전극 블록과 정면으로 대향하는 위치에 배치되어 있는, 상기 [2] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 조명 장치.
[13]
상기 제1 전극 블록의 상기 광원으로부터의 거리에 따라 변조된 전압을 각 제1 전극 블록에 인가하는 구동 회로를 구비한, 상기 [1] 내지 [12] 중 어느 하나에 기재된 조명 장치.
[14]
상기 복수의 제1 전극 블록을 소정의 단위마다 순차적으로 구동하는 구동 회로를 구비한, 상기 [1] 내지 [13] 중 어느 하나에 기재된 조명 장치.
[15]
상기 한 쌍의 기판 중 적어도 한쪽이, 상기 측면의 법선과 평행한 방향으로 연장되는 복수의 볼록부를 갖고,
상기 광원은, 서로 독립 구동 가능한 복수의 광원 블록을 포함하는, 상기 [1] 내지 [14] 중 어느 하나에 기재된 조명 장치.
[16]
각 볼록부의 높이는, 상기 광원에 가까운 개소에서 낮고, 상기 광원으로부터 멀리 떨어진 개소에서 높게 되어 있는, 상기 [16]에 기재된 조명 장치.
[17]
각 제1 전극 블록에 있어서, 상기 복수의 부분 전극의 폭은, 상기 광원측에서 좁아지고, 상기 광원으로부터 멀어짐에 따라 굵어지게 되어 있는, 상기 [1]에 기재된 조명 장치.
[18]
영상을 표시하는 표시 패널과,
상기 표시 패널을 조명하는 조명 장치를 구비하고,
상기 조명 장치는,
이격하여 서로 대향 배치된 한 쌍의 기판과,
상기 한 쌍의 기판 중 적어도 한쪽의 측면에 배치된 광원과,
상기 한 쌍의 기판의 각각의 표면에 설치되고, 또한 상기 기판의 표면과 직교하는 방향에 전기장을 발생시키는 전극과,
상기 한 쌍의 기판 간극에 설치되고, 또한 상기 전극에 의해 발생하는 전기장의 크기에 따라서, 상기 광원으로부터의 광에 대하여 산란성 또는 투명성을 나타내는 광 변조층을 갖고,
상기 전극은, 상기 한 쌍의 기판 중 한쪽의 기판 표면에 배치된 복수의 제1 전극 블록을 갖고,
각 제1 전극 블록은, 제1 방향으로 연장됨과 함께 상기 제1 방향과 교차하는 방향으로 배열된 복수의 부분 전극을 갖는, 표시 장치.
[19]
상기 복수의 제1 전극 블록을 소정의 단위마다 순차적으로 구동하고, 또한, 상기 복수의 제1 전극 블록의 주사 방향을, 상기 표시 패널의 화소의 주사 방향과 동일한 방향으로 하고, 상기 복수의 제1 전극 블록의 주사를, 상기 표시 패널의 화소의 주사와 동기하여 행하는 구동 회로를 구비한, 상기 [18]에 기재된 표시 장치.
[20]
상기 구동 회로는, 상기 복수의 제1 전극 블록을 소정의 단위마다 순차적으로 구동하면서, 상기 광원으로부터의 거리나 외부로부터 입력되는 영상 신호도 고려하여, 상기 광원의 광량을 조절하도록 되어 있는, 상기 [19]에 기재된 표시 장치.
본 출원은, 일본 특허청에서 2012년 5월 9일에 출원된 일본 특허 출원 제2012-107772호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원의 모든 내용을 참조에 의해 본 출원에 원용한다.
당업자라면 설계상의 요건이나 다른 요인에 따라 다양한 수정, 콤비네이션, 서브 콤비네이션, 및 변경을 상도할 수 있지만, 그들은 첨부의 특허청구범위나 그 균등물의 범위에 포함되는 것이 이해된다.

Claims (20)

  1. 조명 장치로서,
    이격하여 서로 대향 배치된 한 쌍의 기판과,
    상기 한 쌍의 기판 중 적어도 한쪽의 측면에 배치된 광원과,
    상기 한 쌍의 기판의 각각의 표면에 설치되고, 또한 상기 기판의 표면과 직교하는 방향에 전기장을 발생시키는 전극과,
    상기 한 쌍의 기판 간극에 설치되고, 또한 상기 전극에 의해 발생하는 전기장의 크기에 따라서, 상기 광원으로부터의 광에 대하여 산란성 또는 투명성을 나타내는 광 변조층을 구비하고,
    상기 전극은, 상기 한 쌍의 기판 중 한쪽의 상기 기판의 표면에 배치된 복수의 제1 전극 블록을 갖고,
    각 상기 제1 전극 블록은, 제1 방향으로 연장됨과 함께 상기 제1 방향과 교차하는 방향으로 배열된 복수의 부분 전극을 갖는, 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극 블록은, 제2 방향 및 상기 제2 방향과 교차하는 제3 방향 중 적어도 상기 제2 방향으로 배열하여 배치되고,
    각 상기 제1 전극 블록은, 각 상기 제1 전극 블록의 복수의 상기 부분 전극이 상기 제2 방향에 인접하는 다른 상기 제1 전극 블록의 복수의 상기 부분 전극과 절연된 형태로, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 상기 제1 전극 블록의 형성 영역의 일부를 포함하는 영역에 형성되어 있으며,
    각 상기 제1 전극 블록에 있어서, 2 이상의 상기 부분 전극은, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 상기 제1 전극 블록의 형성 영역 내에 형성됨과 함께, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 상기 제1 전극 블록에 포함되는 2 이상의 상기 부분 전극과 혼재하여 배치되어 있는, 조명 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    각 상기 제1 전극 블록에 있어서, 2 이상의 상기 부분 전극은, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 상기 제1 전극 블록의 형성 영역 외에 형성되어 있는, 조명 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 방향은, 상기 측면과 평행 또는 대략 평행한 방향인, 조명 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 방향은, 상기 측면과 수직 또는 대략 수직인 방향인, 조명 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    각 상기 제1 전극 블록은, 각 상기 부분 전극의 단부에 연결된 제1 연결부를 갖는, 조명 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극 블록은, 상기 복수의 부분 전극 및 상기 제1 연결부에 의해 형성되는 빗살 방향이 교대로 반전되도록 배치되어 있는, 조명 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    각 상기 제1 전극 블록은, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 상기 제1 전극 블록의 형성 영역 외에 형성된 복수의 상기 부분 전극 중 서로 인접하는 2개의 상기 부분 전극에 연결된 제2 연결부를 갖는, 조명 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    각 상기 제1 전극 블록에 있어서, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 상기 제1 전극 블록이며, 또한 상기 광원으로부터 상대적으로 먼 쪽의 상기 제1 전극 블록의 형성 영역 내에 형성된 2 이상의 상기 부분 전극의 폭은, 상기 광원으로부터 멀어짐에 따라 좁아지게 되어 있으며,
    각 상기 제1 전극 블록에 있어서, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 상기 제1 전극 블록이며, 또한 상기 광원으로부터 상대적으로 가까운 쪽의 상기 제1 전극 블록의 형성 영역 내에 형성된 2 이상의 상기 부분 전극의 폭은, 상기 광원으로부터 멀어짐에 따라 굵어지게 되어 있는, 조명 장치.
  10. 제3항에 있어서,
    각 상기 제1 전극 블록에 있어서, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 상기 제1 전극 블록의 형성 영역 외에 형성된 2 이상의 상기 부분 전극의 폭은, 상기 광원으로부터 멀어짐에 따라 굵어지게 되어 있는, 조명 장치.
  11. 제3항에 있어서,
    각 상기 제1 전극 블록에 있어서, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 상기 제1 전극 블록의 형성 영역 외에 형성된 2 이상의 상기 부분 전극의 폭은, 상기 광원으로부터 멀어짐에 따라 굵어지게 되어 있으며,
    각 상기 제1 전극 블록에 있어서, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 상기 제1 전극 블록이며, 또한 상기 광원으로부터 상대적으로 먼 쪽의 상기 제1 전극 블록의 형성 영역 내에 형성된 2 이상의 상기 부분 전극의 폭은, 상기 광원으로부터 멀어짐에 따라 좁아지게 되어 있으며,
    각 상기 제1 전극 블록에 있어서, 상기 제2 방향에 인접하는 다른 상기 제1 전극 블록이며, 또한 상기 광원으로부터 상대적으로 가까운 쪽의 상기 제1 전극 블록의 형성 영역 내에 형성된 2 이상의 상기 부분 전극의 폭은, 상기 광원으로부터 멀어짐에 따라 굵어지게 되어 있는, 조명 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 전극은, 상기 한 쌍의 기판 중 다른 쪽의 상기 기판의 표면에, 하나의 제2 전극 블록, 또는 상기 제2 방향 및 상기 제3 방향 중 적어도 상기 제2 방향으로 배열하여 배치된 복수의 제2 전극 블록을 갖고,
    상기 1 또는 복수의 제2 전극 블록은, 제1 방향으로 연장됨과 함께 상기 제1 방향과 교차하는 방향으로 배열된 복수의 부분 전극을 갖고,
    상기 제2 전극 블록은, 상기 제1 전극 블록과 정면으로 대향하는 위치에 배치되어 있는, 조명 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극 블록의 상기 광원으로부터의 거리에 따라 변조된 전압을 각 상기 제1 전극 블록에 인가하는 구동 회로를 구비한, 조명 장치.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극 블록을 소정의 단위마다 순차적으로 구동하는 구동 회로를 구비한, 조명 장치.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 기판 중 적어도 한쪽이, 상기 측면의 법선과 평행한 방향으로 연장되는 복수의 볼록부를 갖고,
    상기 광원은, 서로 독립 구동 가능한 복수의 광원 블록을 포함하는, 조명 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    각 상기 볼록부의 높이는, 상기 광원에 가까운 개소에서 낮고, 상기 광원으로부터 멀리 떨어진 개소에서 높게 되어 있는, 조명 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    각 상기 제1 전극 블록에 있어서, 상기 복수의 부분 전극의 폭은, 상기 광원측에서 좁아지고, 상기 광원으로부터 멀어짐에 따라 굵어지게 되어 있는, 조명 장치.
  18. 표시 장치로서,
    영상을 표시하는 표시 패널과,
    상기 표시 패널을 조명하는 조명 장치를 구비하고,
    상기 조명 장치는,
    이격하여 서로 대향 배치된 한 쌍의 기판과,
    상기 한 쌍의 기판 중 적어도 한쪽의 측면에 배치된 광원과,
    상기 한 쌍의 기판의 각각의 표면에 설치되고, 또한 상기 기판의 표면과 직교하는 방향으로 전기장을 발생시키는 전극과,
    상기 한 쌍의 기판 간극에 설치되고, 또한 상기 전극에 의해 발생하는 전기장의 크기에 따라서, 상기 광원으로부터의 광에 대하여 산란성 또는 투명성을 나타내는 광 변조층을 갖고,
    상기 전극은, 상기 한 쌍의 기판 중 한쪽의 기판 표면에 배치된 복수의 제1 전극 블록을 갖고,
    각 제1 전극 블록은, 제1 방향으로 연장됨과 함께 상기 제1 방향과 교차하는 방향으로 배열된 복수의 부분 전극을 갖는, 표시 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극 블록을 소정의 단위마다 순차적으로 구동하고, 또한, 상기 복수의 제1 전극 블록의 주사 방향을, 상기 표시 패널의 화소의 주사 방향과 동일한 방향으로 하고, 상기 복수의 제1 전극 블록의 주사를, 상기 표시 패널의 화소의 주사와 동기하여 행하는 구동 회로를 구비한, 표시 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 구동 회로는, 상기 복수의 제1 전극 블록을 소정의 단위마다 순차적으로 구동하면서, 상기 광원으로부터의 거리나 외부로부터 입력되는 영상 신호도 고려하여, 상기 광원의 광량을 조절하게 되어 있는, 표시 장치.
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