照明装置和显示装置的制作方法

专利名称：照明装置和显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及照明装置和显示装置，每个装置都具有对于光显示出散射特性或透射特性的光调制元件。
背景技术：
近年来，液晶显示装置已经在图像质量上迅速提高或在节能方面提高，已经提出了部分的调制来自背光的光强度以提高暗视对比度的方法。在该方法中，通常，根据显示图像部分的驱动用于背光的光源的发光二极管(LED)，以调制来自背光的光线。此外，在大尺寸液晶显示装置中以及小尺寸液晶显示装置中日益需要减小尺寸。因此，注意力放在了光源放置在导光板的边缘上的边缘光型，而不是冷阴极荧光灯(CCFL)或LED直接放置在液晶面板下面的类型。但是，在边缘光型中很难实现部分的调制光源的光强度的部分驱动。

发明内容
作为提取在导光板中传播的光的方法，例如，日本未审查专利公开No. 6-347790 提出了使用可在透射状态和散射状态之间转换的聚合物分散液晶(PDLC)的显示装置。这是防止反射等的技术，其中将电压部分的施加到PDLC以用于在透射状态和散射状态之间转换。但是，背光具有难点，即，照射光的长波长分量随着离连接在导光板的一端上的光源的距离的增大而增加。期望提供照明装置和显示装置，其中可以在整个可见光范围减小照射光的光强度分布的面内变化。根据本发明的实施例的第一照明装置包括导光板、设置在导光板的侧面上的光源、和光调制元件，所述光调制元件设置在导光板的表面上或内部并且粘结到所述导光板。 光调制元件具有分开并相对设置的一对透明衬底、设置在一对透明衬底的各自表面上的一对电极、和设置在一对透明衬底之间的间隙中的光调制层。光调制层包括响应于电场的第一区域和不响应于电场的第二区域，所述第一区域具有光学各向异性，所述第二区域具有光学各向异性。这里，第二区域具有条纹结构，所述条纹结构在短轴方向上具有大于等于 0. 05 μ m并小于等于10 μ m的平均条纹织构尺寸。根据本发明的实施例的第一显示装置包括显示面板，所述显示面板具有布置在矩阵中的多个像素，根据图像信号来驱动所述像素；和照明装置，所述照明装置照亮所述显示面板。显示装置中的照明装置具有与第一照明装置相同的组件。在根据本发明的实施例的第一照明装置和第一显示装置中，在粘结到导光板的光调制元件中设置包括第一区域和第二区域的光调制层。第一区域和第二区域中的每一个都具有光学各向异性，并且响应于电场具有上述配向特性。据此，例如，通过控制电场，可以将第一区域的光轴方向和第二区域的光轴方向调整成彼此相同或不同。因此，例如，当将两个区域的常光折射率调整成彼此相似并将两个区域的非常光折射率也调整成彼此相似、并且通过控制电场将第一区域的光轴方向和第二区域的光轴方向调整成彼此相同时，在包括前向和斜向的所有方向上折射率差小，产生高透射特性。例如，当通过控制电场将第一区域的光轴方向调整成与第二区域的光轴方向相交(或正交)时，在包括前向和斜向的所有方向上折射率差大，产生高散射特性。在根据本发明的第一照明装置和第一显示装置中，第二区域在短轴方向上具有0.05μπι到ΙΟμπι(包括端点)的平均条纹织构尺寸。据此，当从光源发出的光重复穿过光调制元件并同时在导光板中传播时，在整个可见光范围可以保持光散射平衡。在短轴方向上的平均条纹织构尺寸时0.05μπι到ΙΟμπι(包括端点)的情况下，在整个380nm到780nm(包括端点)的可见光范围在光调制元件中散射能力大致平均。因此， 防止在平面内特定波长分量的光单独增加或减少，因此在整个可见光范围在平面内可以实现光平衡。当短轴方向上的平均条纹织构尺寸小于0. 05 μ m或大于10 μ m时，不论波长如何，光调制元件的散射能力低，因此光调制元件不起作用。根据本发明的实施例的第二照明装置包括导光板；光源，其设置在导光板的侧面上；和光调制元件，其设置在导光板的表面上或内部，并且粘结到导光板。光调制元件具有分开并相对设置的一对透明衬底、设置在一对透明衬底的各自表面上的一对电极、和设置在一对透明衬底之间的间隙中的光调制层。光调制层包括响应于电场的第一区域和不响应于电场的第二区域，所述第一区域具有光学各向异性，所述第二区域具有光学各向异性。这里，透明导电膜包括氧化铟锡(ITO)，并具有由下面的公式所表示的光学特性Al-A2| ≤0.5Al是450nm到650nm(包括端点)的波长中的最大光吸收率(％ )，A2是450nm到650nm(包括端点)的波长中的最小光吸收率(％ )。根据本发明的实施例的第二显示装置包括显示面板，其具有布置在矩阵中的多个像素，根据图像信号来驱动所述像素；和照明装置，其照亮所述显示面板。显示装置中的照明装置具有与第二照明装置相同的构件。在根据本发明的实施例的第二照明装置和第二显示装置中，在粘结到导光板的光调制元件中设置包括第一区域和第二区域的光调制层。第一区域和第二区域中的每一个都具有光学各向异性，并且响应于电场具有上述配向特性。据此，例如，通过控制电场，可以将第一区域的光轴方向和第二区域的光轴方向调整成彼此相同或不同。因此，例如，当将两个区域的常光折射率调整成彼此相似并将两个区域的非常光折射率也调整成彼此相似、并且通过控制电场将第一区域的光轴方向和第二区域的光轴方向调整成彼此相同时，在包括前向和斜向的所有方向上折射率差小，产生高透射特性。例如，当通过控制电场将第一区域的光轴方向调整成与第二区域的光轴方向相交(或正交)时，在包括前向和斜向的所有方向上折射率差大，产生高散射特性。在根据本发明的实施例的第二照明装置和第二显示装置中，一对电极中的一个或两个包括透明导电膜。透明导电膜包括氧化铟锡(ΙΤ0)，并具有由上面的公式所表示的光学特性。以这种方式使得透明导电膜具有由上面的公式所表示的光学特性，从而当从光源发出的光重复穿过光调制元件中的透明导电膜并同时在导光板中传播时，抑制了波长与透明导电膜的吸收的相依性。除了上述方法之外，下面列出了在照明装置和显示装置中在整个可见光范围保持光散射平衡的方法。例如，当光调制元件中的一对电极中的一个或两个由包括ITO的膜(在下文中，称作ITO膜)形成时，例如，优选在用于导光的光路的某一部分中(例如，导光板和光调制元件中的一个或两个)包含与短波长光相比吸收大量长波长光的染料或颜料。已知材料可以用作染料或颜料。具体来说，当通过包括紫外线照射的处理来形成光调制层时，例如，在形成光调制元件之后，优选将包含染料或颜料的导光板连接到光调制元件。可选的，优选通过紫外线吸收层使包含染料或颜料的部分免受到紫外线，以防止染料或颜料被紫外线损害。以这种方式将染料或颜料加入到用于导光的光路的某一部分中，从而当从光源发出的光重复穿过光调制元件并同时在导光板中传播时，抑制了波长与包括ITO膜的光调制元件的吸收的相依性。例如，当光调制元件中的一对电极中的一个或两个由ITO膜形成时，优选在ITO膜的表面或后面上设置光学多层膜，与在长波长范围内相比所述光学多层膜的反射率在短波长范围内低。例如，所述光学多层膜包括通过交替堆叠包括二氧化硅的低折射率层和包括五氧化二铌的高折射率层所形成的膜。以这种方式将光学多层膜设置在ITO膜的表面或后面的光调制元件的光输入侧上，从而当从光源发出的光重复穿过光调制元件中的ITO膜并同时在导光板中传播时，通过光学多层膜的作用抑制了波长与ITO膜的反射的相依性。例如，当光调制元件中的第一区域主要包括响应于电场的液晶材料，光调制元件中的第二区域主要包括不响应于电场的聚合物材料时，在可见光范围内第一区域的常光折射率11 与第二区域的常光折射率间的差(折射率差Δηο = n0fn0p)优选是0. 1或更小，在可见光范围内第一区域的非常光折射率1! 与第二区域的非常光折射率！! 之间的差(折射率差Ane = neL-nep)优选是0. 1或更小。此外，第一区域和第二区域优选处于由下面的公式(A)和(B)所表示的关系，更优选的处于由下面的公式(C)和(D)所表示的关系。Δ ne (450nm)-Ane (650nm)(0.059(A)
Δ no (450nm)-Δno (650nm)^ 0.059(B)
Δ ne (450nm)-Δ ne(650nm)^ 0.032(C)
Δ no (450nb)-Δno (650nm)^ 0.032(D)
Δ ne (450nm):450nm 的 Ane
Δne (650nm):650nm 的 Ane
Δ no (450nm):450nm 的 Δ no
Δ no (650nm):650nm 的 Δ no
以这种方式，第一区域和第二区域中的每
的光重复穿过光调制元件中的第一区域和第二区域并同时在导光板中传播时，在暗态下抑制了波长与散射的相依性，所述相依性随着距光源的距离而变化。例如，当光调制元件中的第一区域主要包括液晶材料，光调制元件中的第二区域主要包括聚合物材料时，在可见光范围内第一区域的非常光折射率ΠΑ与第二区域的常光折射率nop2间的差(折射率差Δ (neL-nop) = neL-nop)优选是0. 1或更大，在可见光范围内第二区域的非常光折射率η、与第一区域的常光折射率1! 之间的差(折射率差 Δ (nep-noL) = nep-noL)优选是0. 1或更大。此外，第一区域和第二区域优选处于由下面的公式(E)和(F)所表示的关系，更优选的处于由下面的公式(G)和(H)所表示的关系。I Δ (neL-noP) (450nm) - Δ (neL-noP) (650nm) | 50. 080 (E)
6
I Δ (neP-noL) (450nm) - Δ (neP-noL) (650nm) | ( 0. 080(F)I Δ (neL-noP) (450nm) - Δ (neL-noP) (650nm) | 彡 0. 044 (G)I Δ (neP-noL) (450nm) - Δ (neP-noL) (650nm) | 彡 0. 044 (H)Δ (neL-noP) (450nm) :450nm 的 neL_noPΔ (neL-noP) (650nm) :650nm 的 neL_noPΔ (neP-noL) (450nm) :450nm 的 neP_noLΔ (neP-noL) (650nm) :650nm 的 neP_noL第一区域和第二区域中的每一个具有上述特性，从而当从光源发出的光重复穿过光调制元件中的第一区域和第二区域并同时在导光板中传播时，在亮态下抑制了波长与散射的相依性，所述相依性随着距光源的距离而变化。当光调制元件中的第一区域主要包括液晶材料，光调制元件中的第二区域主要包括聚合物材料时，适当选择液晶材料和聚合物材料的组合，从而可以将确定散射特性的折射率差Δ (neL-nop)或Δ (neL-nop)调整成在短波长一侧中小而在长波长一侧中大(折射率的反向波长色散)。以这种方式调整波长与散射的相依性，从而在整个可见光范围可以减小照射光的光强度分布的平面内变化。由于ITO膜的吸收，长波长光的量随着距光源的距离的增加而增加。由于光调制元件的散射特性，短波长光的量在靠近光源的区域中增加。但是，虽然由于ITO膜的反射， 在导光板中短波长光的量增加，但是还未被反射的长波长光进入光调制元件。这增加了在光调制元件中所散射的光中的长波长光的量。当距光源的距离进一步增加时，通过散射消耗长波长光，因此，在从导光板输出的光中短波长光的量逐渐增加。结果，从光源开始短波长光、长波长光和短波长光以这样的顺序布置。因此，使用上述措施中的一个或多个，从而在整个可见光范围可以减小照射光的光强度分布的平面内变化。根据本发明的实施例的第一和第二照明装置、与第一和第二显示装置，通过控制电场将第一区域和第二区域的分别的光轴方向调整成彼此相同或不同，从而在所有方向上可以实现高透射特性或高散射特性，因此在边缘光型中光源的光强度可以部分的调制。此外，根据本发明的实施例的第一照明装置和第一显示装置，当从光源发出的光重复穿过光调制元件并同时在导光板中传播时，抑制了波长与散射的相依性，这会抑制照射光的长波长分量随着距连接在导光板的端部上光源的距离的增加而增加。根据本发明的实施例的第二照明装置和第二显示装置，当从光源发出的光重复穿过光调制元件并同时在导光板中传播时，抑制了波长与吸收的相依性，这会抑制照射光的长波长分量随着距连接在导光板的端部上光源的距离的增加而增加。因此，在根据本发明的实施例的第一和第二照明装置与第一和第二显示装置中，在整个可见光范围可以减小照射光的光强度分布的平面内变化。根据下面的描述，本发明的其他和另外的目的、特征和优点将更加显而易见。


图IA和IB是示出了根据本发明的第一实施例的光调制元件和具有光调制元件的背光装置的示例的截面图。图2是示出了图IB的光调制元件的构造的示例的示图。图3A到3C是示出了 ITO膜的光学特性的示例和位置与背光装置的色度变化的相依性的示例的图表。图4A和4B是示出了传导光光谱的位置相依性的示例的图表。图5是示出了图IA的背光装置的构造的另一示例的截面图。图6是示出了波长与ITO膜的折射率的相依性的示例的图表。图7是示出了图IB的光调制元件的另一示例的截面图。图8A到8C是举例说明图IB的光调制元件的操作的示意图。图9A到9C是举例说明图IB的光调制元件的操作的示意图。图IOA和图IOB是举例说明图IA的背光装置的操作的示图。图11是示出了图IB中的光调制层的光学特性的示例的图表。图12是示出图IB中的光调制层的黑色显示的光学特性的示例的图表。图13是示出图IB中的光调制层的白色显示的光学特性的示例的图表。图14A和14B是示出图IB中的块体的条纹结构的示例的照片。图15A到15C是举例说明图IA的背光装置的制造步骤的截面图。图16A到16C是举例说明图15C之后的制造步骤的截面图。图17A到17C是举例说明图16C之后的制造步骤的截面图。图18是通过X射线衍射测量所获得的XRD图。图19是示出了位置与背光装置的亮度变化的相依性的示例的图表。图20A和20B是示出了根据本发明的第二实施例的光调制元件和具有光调制元件的背光装置的示例的截面图。图21A到21C是举例说明图20B的光调制元件的操作的示意图。图22A到22C是举例说明图20B的光调制元件的操作的示意图。图23是示出了图IA或20A的背光装置的第一修改形式的截面图。图M是示出了图IA或20A的背光装置的第二修改形式的截面图。图25是示出了图IA或20A的背光装置的第三修改形式的截面图。图沈是示出了波长与具有条纹结构的PDLC的散射的相依性的示例的图表。图27A和27B是图表，其中，图27A示出了在小玻璃单元的白色状态中的亮度的示例，图27B示出了在小玻璃单元的白色状态中波长与散射的相依性示例。图观是示出了在膜单元的白色状态中波长与散射的相依性的示例的图表。图29A和29B是图表，其中，图29A示出了在小玻璃单元的白色状态中单元厚度与亮度的相依性的示例，图29B示出了在7 μ m、10 μ m和13. 5 μ m的单元厚度中在小玻璃单元的白色状态中波长与散射的相依性的示例。图30是示出了在3 μ m、7. 5 μ m和13. 5 μ m的单元厚度中在膜单元的白色状态中波长与散射的相依性的示例的图表。图31是示出了根据应用示例的显示装置的示例的截面图。
具体实施例方式在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。将以下列顺序进行描述。1.第一实施例(水平配向PDLD，背光装置)(图IA到19)2.第二实施例(垂直配向PDLD，背光装置)(图20A到22C)
3.修改形式(背光装置)(图23至图30)4.应用示例(显示装置)(图31)1.第一实施例使用水平配向PDLC的示例图IA示出了根据本发明的第一实施例的背光装置1的截面构造的示例。图IB示出了图IA中的背光装置1中的光调制元件30的截面构造的示例。图IA和IB是示意图， 因此尺寸或形状不需要与实际相同。例如，背光装置1从后面照亮液晶显示面板，背光装置 1包括导光板10、设置在导光板10的侧面上的光源20、设置在导光板10后面的光调制元件 30和反射板40、和驱动光调制元件30的驱动电路50。导光板10引导从设置在导管板10的侧面上的光源20到导光板10的顶面的光。 导光板10具有与设置在导光板10的顶面上的显示面板(未示出)相对应的形状，例如，通过顶面、底面和侧面所围成的矩形形状。在下文中，在导光板10的多个侧面当中，光从光源 20所进入的侧面称作光入射表面10A。例如，导光板10在顶面和底面中的一个或两个上具有预定的图案化形状，以便具有使通过光入射表面IOA进入的光线散射和均衡的功能。当通过施加到背光装置1的电压的调制来使亮度均衡时，可以使用无图案化的平坦导光板作为导光板10。例如，导光板10还用作支承设置在显示面板和背光装置1之间的光学片(例如，漫射板、漫射片、透镜膜、或偏振分离片)的支承件。例如，导光板10主要包括透明热塑性树脂，例如聚碳酸酯树脂(PC)或丙烯酸树脂(聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))。光源20是线性光源，例如包括热阴极荧光灯(HCFL)、CCFL或排成一行的多个LED。 当光源20包括多个LED时，从效率、厚度减小和一致性角度来看所有的LED优选是白色 LED。例如，光源20可以包括红色LED、绿色LED和蓝色LED。光源20可以如图IA所示只设置在导光板10的一个侧面上，或者可以设置在导光板10的两个、三个或全部侧面上。反射板40使经过光调制元件30从导光板10的后面漏出的光反射到导光板10，并且例如具有反射、漫射或散射光的功能。因此，可以有效地使用从光源20发出的光，此外前面的亮度增加。例如，反射板40包括PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)泡沫、银沉积膜、多层反射膜或白色PET。在实施例中，光调制元件30粘结到导光板10的后面(底面)且在中间没有空气层，例如，在中间用粘结剂(未示出)粘结到导光板10的后面。例如，如图IB所示，光调制元件30包括从反射板40 —侧以这一顺序设置的透明衬底31、下电极32、光调制层34、配向膜35、上电极36和透明衬底37。透明衬底31和37支承光调制层34，并且通常包括对于可见光透明的衬底。例如，这样的衬底的材料包括玻璃或树脂。只要材料满足设置在显示装置1的显示表面上的衬底的功能，并不特别限定树脂衬底的材料。具体来说，根据光学特性(例如，透明度、折射率、色散、和双折射率)和包括抗冲击性、耐热性和耐久性的各种特性，可以使用(甲基)丙烯酸树脂，例如，聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯和另一(甲基)丙烯酸烷基酯的共聚物、或甲基丙烯酸甲酯和乙烯基单体的共聚物(例如苯乙烯)。作为对可见光透明的衬底的材料，可以使用聚碳酸酯树脂，例如聚碳酸酯或二甘醇双(烯丙基碳酸酯)(CR-39)。此外，作为对可见光透明的衬底的材料，可以使用热固性(甲基)丙烯酸树脂，例如，(溴化) 双酚A二甲基丙烯酸酯的均聚物或共聚物、或(溴化)双酚A二甲基丙烯酸酯的聚氨酯改性单体的聚合物或共聚物。此外，作为对可见光透明的衬底的材料，优选使用聚酯，特别是， 聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、不饱和聚酯树脂、丙烯腈-苯乙烯共聚物、 聚氯乙烯、聚氨酯、环氧树脂、聚芳酯、聚醚砜、聚醚酮、和环烯烃聚合物，例如，ATRON(JSR Corporation的注册商标)或^ONORQEON CORPORATION的注商标)。此外，作为对可见光透明的衬底的材料，考虑到耐热性可以使用芳纶树脂。下电极32设置在透明衬底31的面对透明衬底37的表面上，例如，如图2中所示下电极32形成在平面内的一个方向上延伸的条形状，图2以选取的方式部分示出了光调制元件30。上电极36设置在透明衬底37的面对透明衬底31的表面上，例如，上电极36形成在对应于与下电极32的延伸方向相交(正交)的方向的平面内的一个方向上延伸的条形状。下电极和上电极32和36的每个的形状取决于驱动方法。例如，当每个电极都具有上述的条形状时，可以通过单纯矩阵驱动来驱动电极。当一个电极处于固体膜的形式而另一电极图案化成小矩形电极时，例如，可以通过主动矩阵驱动来驱动每个矩形电极。当一个电极处于固体膜的形式而另一电极图案化成具有细引出线的块时，例如，可以使用分段驱动，从而可以独立地驱动每个分开的区块。上电极36(靠近背光装置1的顶面的一侧的电极)或者下电极与上电极32和36 两者由透明导电膜形成。考虑到用作电极，透明导电膜优选具有50到10000欧姆每平方的表面电阻值，两个端点值都包括在内。此外，考虑到在控制光吸收时用上述表面电阻值确保足够的导电率，透明导电膜的物理厚度d优选满足Inm < d < 250nm,更优选地满足IOnm < d < 30nmo图3A示出了波长与ITO膜的光学特性的相依性的示例。图:3B和3C示出了位置与背光装置的色度变化的相依性的示例。作为图3B和3C的垂直轴的Δ !’ ν’是与长波长分量随着Διι’ ν’的值增加而增加相对应的指数。图4Α和4Β示出了波长与导光光谱的相依性。例如，透明导电膜优选具有如下面的公式所表示的特性。例如，透明导电膜由包括氧化铟锡(ITO)的膜(在下文中，称作ITO膜)形成。下电极32和上电极36可以由氧化铟锌(IZO)、金属纳米线、或碳纳米管等形成。Al-A2| ^ 2. 00Al :450nm到650nm(包括端点)中的最大光吸收率(％ )A2 :450nm到650nm(包括端点)中的最小光吸收率(％ )因为可见光用作照明光，在380nm到780nm(包括端点)的范围内透明导电膜的光吸收的变化优选较小。在380nm到780nm(包括端点)的范围内，光吸收率的最大值和最小值之间的差别优选是10. 00或更小，更优选地是7. 00或更小。具体来说，当透明导电膜用于背光装置等时，在将要使用的光源的波长范围内，光吸收率的最大值和最小值的差别优选是2. 00或更小。更具体的，在该范围内差别是1.00或更小，更优选地是0.5或更小。在使用通常的LED作为光源的情况下，在450nm到650nm(包括端点)的范围内，光吸收率的最大值和最小值的差别优选是2. 00或更小，更优选地是1. 00或更小(图3A中的实线)，更优选地是0. 5或更小(图3A中的虚线)。在测量吸收率时，使用JASCO Corporation所制造的V-550，以从衬底的法向为5度的入射角测量反射率和透射率，将100%减去反射率和
10透射率的值认定为吸收率。在透明导电膜具有通过上述公式所表示的特性的情况下，当从光源20发出的光重复穿过光调制元件30中的透明导电膜并同时在导光板10中传播时，抑制了波长与透明导电膜的吸收的相依性。在透明导电膜包括通常的ITO膜的情况下，例如，如图;3B和3C中的虚线和图4A中的箭头所示，长波长分量随着距光源20的距离增大而增加。相反的，在透明导电膜包括膜质量提高的ITO膜从而具有由上述公式所表示的特性的情况下，例如，如图;3B和;3B中的实线和如图4B所示，长波长分量随着距光源20的距离以较低的比率变化。例如，当光调制元件中的一对电极中的一个或两个由包括ITO的膜(在下文中，称作ITO膜)形成时，例如，优选在用于导光的光路的一部分中(例如，导光板和光调制元件中的一个或两个)包含与短波长光相比吸收大量长波长光的染料或颜料。已知材料可以用作染料或颜料。具体来说，当通过包括紫外线照射的处理来形成光调制层时，例如，在形成光调制元件之后，包含染料或颜料的导光板优选连接到光调制元件，或者通过紫外线吸收层使包含染料或颜料的部分优选免受到紫外线，以防止染料或颜料被紫外线损害。以这种方式将染料或颜料加入到用于导光的光路的一部分中，从而当从光源发出的光重复穿过光调制元件并同时在导光板中传播时，抑制了波长与包括ITO膜的光调制元件的吸收的相依性。但是，下电极32 (靠近背光装置1的底面一侧上的电极)不需要包括透明材料，例如，下电极32可以由金属形成。在下电极32由金属形成的情况下，与反射板40类似的，下电极还具有反射从导光板10的后面进入光调制元件30的光的功能。在这种情况下，例如， 如图5所示，可以不提供反射板40。可以在透明衬底37和上电极36之间提供某些种类的光学层。例如，当上电极 36 (靠近背光装置1的顶面的一侧上的电极)或者下电极32与上电极36两者由ITO膜形成时，可以在透明衬底37和上电极36之间提供层，以减轻ITO膜的光学特性的影响。这里，例如，如图6所示，ITO膜具有折射率在短波长范围内高而在长波长范围内低的特性。因此，ITO膜的反射率在短波长范围内高而在长波长范围内低。结果，当光从导光板10 —侧进入ITO膜中并且被ITO膜反射时，该反射光在靠近光源20的区域中包含大量短波长分量，短波长分量的数量还随着距光源20的距离的增加而增加。但是，例如，如图 7所示，在上电极36上设置光学多层膜38的情况下，与在长波长范围内相比所述光学多层膜38的反射率在短波长范围内低，当从光源20发出的光重复进入光调制元件30中的ITO 膜中并同时在导光板10中传播时，通过光学多层膜38的作用抑制了波长与ITO膜的反射的相依性。例如，通过交替堆叠包括二氧化硅的低折射率层和包括五氧化二铌的高折射率层来形成光学多层膜38。当在光调制元件30的法向上观察电极32和36时，在特定点处下电极32面对上电极36，与所述点相对应的部分形成光调制单元30-1。通过将预定电压施加在下电极32 和上电极36之间可以独立的驱动每个光调制单元30-1，根据下电极32和上电极36之间所施加的电压值，每个光调制单元30-1相对于来自光源20的光显示出透射特性或散射特性。 在对光调制层34的描述中详细描述透射特性和散射特性。例如，配向膜33或35使得用于光调制层34的液晶或单体排齐。例如，配向膜的类型包括垂直配向膜和水平配向膜，水平配向膜用于本实施例中的配向膜33或35。例如，水平配向膜包括通过对聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚乙烯醇的研磨处理所形成的配向膜、或具有通过转印或蚀刻所增加的沟槽的配向膜。此外，例如，水平配向膜包括通过倾斜的蒸发诸如二氧化硅之类的无机材料所形成的配向膜、通过离子束照射所形成的类金刚石的配向膜、和具有形成于其中的电极图案狭缝的配向膜。当塑料膜用于透明衬底31或37时，因为在制造过程中在配向膜33或35涂覆在透明衬底31或37的表面上之后烘烤温度优选尽可能低，由于可以在100°C或更低的温度下形成聚酰胺酰亚胺的膜，所以优选聚酰胺酰亚胺用于配向膜33或；35。垂直和水平配向膜中的任一个只需要具有使液晶或单体排齐的功能，不需要具有相对重复电压施加的可靠性，而在通常的液晶显示装置中需要可靠性。原因如下在形成装置之后，相对电压施加的可靠性极大地取决于单体和液晶的聚合产物之间的界面。即使不使用配向膜，例如，通过将电场或磁场施加在下电极32和上电极36之间，也可以使得用于光调制层34的液晶和单体排齐。即，通过在将电场或磁场施加在下电极32和上电极36之间的同时执行紫外线照射，可以固定在电压施加时液晶或单体的配向状态。当电压用于形成配向膜时，为配向和驱动中的每一个分别形成电极。可选的，可以使用双频液晶作为液晶材料，在所述双频液晶中根据频率使介电各向异性的标志反向。当磁场用于形成配向膜时， 优选具有大磁化率各向异性的材料(例如，具有很多苯环的材料)用于配向膜。例如，如图IB所示，光调制层34是包括块体34A(第二区域)和分散在块体34A 中的多个细小颗粒34B(第一区域)的复合层。块体34A和细小颗粒34B具有光学各向异性。图8A示意性地示出了在电压没有施加在下电极32和上电极36之间的情况下细小颗粒34B中的配向状态的示例。在图8A中，块体34A中的配向状态省略未示出。图8B示出了光率体的示例，所述光率体示出了在电压没有施加在下电极32和上电极36之间的情况下块体34A和细小颗粒34B中的每一个的折射率各向异性。光率体通过张量椭球示出了从各个方向进入的线偏振光的折射率，其中通过从光入射方向观察椭球的截面可以在几何上得知折射率。图8C示意性地示出了一个方面的示例，其中，在电压没有施加在下电极32 和上电极36之间的情况下，通过光调制层34透射在前向上传播的光Ll和在斜向上传播的光L2。图9A示意性地示出了在电压施加在下电极32和上电极36的情况下细小颗粒34B 中的配向状态的示例。在图9A中，块体34A中的配向状态省略未示出。图9B示出了光率体的示例，所述光率体示出了在电压施加在下电极32和上电极36之间的情况下块体34A 和细小颗粒34B中的每一个的折射率各向异性。图9C示意性地示出了一个方面的示例，其中，在电压没有施加在下电极32和上电极36之间的情况下，通过光调制层34散射在前向上传播的光Ll和在斜向上传播的光L2。例如，如图8A和8B所示，块体34A和细小颗粒34B设计成，在电压没有施加在下电极32和上电极36之间时，块体34A的光轴AXl的方向与细小颗粒34B的光轴AX2的方向相同(平行)。光轴AXl或AX2指的是平行于光束的前进方向的线，其中折射率具有不用考虑偏振方向的一个值。光轴AXl的方向和光轴AX2的方向不需要彼此精确对应，例如，由于制造误差，可以略有差别。例如，细小颗粒34B设计成，当电压没有施加在下电极32和上电极36之间时，光轴AX2平行于导光板10的光入射表面10A。此外，细小颗粒34B设计成，当电压没有施加在下电极32和上电极36之间时，光轴AX2以微小角度θ 1与透明衬底31或37的表面相交 (参加图8)。在对形成细小颗粒34Β的材料的描述中详细描述角度Θ1。例如，块体34Α设计成使得光轴AXl是恒定的，而不用考虑是否存在施加在下电极 32和上电极36之间的电压。具体来说，例如，如图8Α和8Β和图9Α和9Β所示，块体34Α设计成使得光轴AXl平行于导光板10的光入射表面IOA并且以预定角度θ 1与透明衬底31 或37的表面相交。即，在电压没有施加在下电极32和上电极36之间的情况下，块体34Α 的光轴AXl平行于细小颗粒34Β的光轴ΑΧ2。光轴ΑΧ2不需要精确地以预定角度θ 1与透明衬底31或37的表面相交同时平行于导光板10的光入射表面10Α，例如，由于制造误差，光轴ΑΧ2可以以与角度θ 1略有差别的角度与表面相交。此外，光轴AXl或ΑΧ2不需要精确地平行于导光板10的光入射表面 10Α，例如，由于制造误差，光轴AXl或ΑΧ2可以以微小角度与光入射表面IOA相交。优选地，块体34Α的常光折射率等于细小颗粒34Β的常光折射率，块体34Α的非常光折射率也等于细小颗粒34Β的非常光折射率。在这种情况下，例如，当电压没有施加在下电极32和上电极36之间时，在包括如图8Α所示的前向和斜向的所有方向上折射率差别基本为零，产生高透射特性。因此，例如，如图8C所示，在前向上传播的光Ll和在斜向上传播的光L2在光调制层34中并不散射，并因此由层34透射。结果，例如，如图IOA和IOB所示， 来自光源20的光L(斜向上的光)在透射区域30Α的边界(透明衬底31或导光板10与空气的界面)处被完全反射，因此，与不提供光调制元件30的情况(图IOB中的虚线)相比， 透射区域30Α中的亮度(黑色显示的亮度)减小。例如，块体34Α和细小颗粒34Β设计成，当电压施加在下电极32和上电极36之间时，如图9Α所示，光轴AXl的方向与光轴ΑΧ2的方向不同(相交)。例如，细小颗粒34Β设计成，当电压施加在下电极32和上电极36之间时，细小颗粒34Β的光轴ΑΧ2平行于导光板 10的光入射表面10Α，并以大于角度Θ1的角度Θ2(例如，90° )与透明衬底31或37的表面相交。在对形成细小颗粒34Β的材料的描述中详细描述角度θ 2。因此，当电压施加在下电极32和上电极36之间时，在光调制层34中在包括前向和斜向的所有方向上折射率差别大，产生高散射特性。因此，例如，如图9C所示，在光调制层34内在前向上传播的光Ll和在斜向上传播的光L2散射。结果，例如，如图IOA和IOB 所示，来自光源20的光L(斜向上的光)穿过散射区域30Β (在光调制层34中展现出散射特性的区域)的边界(透明衬底31或导光板10与空气之间的界面)，透射到反射板40 — 侧的光被反射板40反射，然后由光调制元件30所透射。因此，与印刷导光板(图IOB中的虚线)的情况相比，散射区域30Β中的亮度极高，此外，与透射区域30Α中的亮度减小相对应的，部分白色显示的亮度(亮度增强)增加。块体34Α的常光折射率优选等于细小颗粒34Β的常光折射率，但是例如由于制造误差，可以彼此有微小差别。例如，在可见光范围内该差别(折射率差八J优选是0.1或更小(参见图11)。类似的，块体34Α的非常光折射率优选等于细小颗粒34Β的非常光折射率，但是例如由于制造误差，可以彼此有微小差别。例如，在可见光范围内该差别(折射率差Δμ)优选是0.1或更小。块体34Α的折射率差(Δηρ=非常光折射率nep-常光折射率η0ρ)或细小颗粒34Β的折射率差(Δ&=非常光折射率nef常光折射率1! )优选尽可能大，优选是0.05或更大，更有选的是0. 1或更大，更优选地是0. 15或更大。此外，在可见光范围内细小颗粒34B 的非常光折射率11^和块体34A的常光折射率间的差(折射率差Δ (neL-nop))优选是0. 1或更大，在可见光范围内块体34A的非常光折射率Mp和细小颗粒34B的常光折射率 11 之间的差(折射率差Δ (nep-noL))优选是0. 1或更大。在这种情况下，提高了光调制层 34的散射能力，使得可以很容易的破坏导光条件，因此很容易提取来自导光板10的光。
块体34A和细小颗粒34B优选处于由下面的公式(1)和(2)所表示的关系，更优选地处于由下面的公式(3)和(4)所表示的关系(参见图12)。
≤ 0. 059(1) (0. 059(2) (0. 032(3) ≤ 0. 032(4)I Δ ne (450nm) -Ane (650nm)I Δ no (450nm) - Δ no (650nm)I Δ ne (450nm) - Δ ne (650nm)I Δ no (450nm) - Δ no (650nm)Ane(450nm) :450nm 的 AneAne(650nm) :650nm 的 AneΔ ne = neL-nePΔ no (450nm) :450nm 的 Δ noAno(650nm) :650nm 的 ΔηοΔ no = noL-noP此外，块体34A和细小颗粒34B优选处于由下面的公式(5)和(6)所表示的关系， 更优选地处于由下面的公式(7)和(8)所表示的关系(参见图13)。Δ (neL-noP) (450nm) - Δ (neL_noP) (650nm)≤(0. 080(5) Δ (neP-noL) (450nm) - Δ (neP-noL) (650nm) ≤ (0. 080(6) Δ (neL-noP) (450nm) - Δ (neL_noP) (650nm) ≤ 0. 044(7)Δ (neP-noL) (450nm) - Δ (neP-noL) (650nm) ≤ 0. 044 (8)Δ (neL-noP) (450nm) :450nm 的 neL_noPΔ (neL-noP) (650nm) :650nm 的 neL_noPΔneL-noP = neL-noPΔ (neP-noL) (450nm) :450nm 的 neP-noLΔ (neP-noL) (650nm) :650nm 的 neP_noLΔ (nep-noL) = nep-noL块体34A和细小颗粒34B对电场的响应速度不同。例如，块体34A具有对电场无响应的条纹结构(参见图14A和14B)或多孔结构、或具有比细小颗粒34B低的响应速度的棒状结构。图14A和14B是在电场施加到光调制元件30的情况下的偏光显微照片，其中图中的条纹明亮部分对应于条纹结构。图14A示出了具有液晶与单体的重量比95 5的块体34A的条纹结构的一个方面，图14B示出了具有液晶与单体的重量比90 10的块体34A 的条纹结构的一个方面。例如，块体34A由通过聚合低分子单体所获得的聚合物材料形成。 例如，通过热和光中的一个或两个来聚合可配向和可聚合的材料(例如，单体)形成块体 34A，材料沿着细小颗粒34B或配向膜33和35的配向方向排齐。 例如，当块体34A具有条纹结构时，从增加导光的散射的角度来看，短轴方向上的平均条纹织构尺寸优选是0. 05 μ m到10 μ m (包括端点)，更优选地是0. 2 μ m到7 μ m (包括端点)。在短轴方向上的平均条纹织构尺寸时0.05μπι到ΙΟμπι(包括端点)的情况下，光调制元件30中的散射能力近似甚至超出380nm到780nm(包括端点)的可见光范围。因此， 防止在平面内特定波长分量的光单独增加或减少，因此在整个可见光范围在平面内可以实现光平衡。当短轴方向上的平均条纹织构尺寸小于0. 05 μ m或大于10 μ m时，不论波长如何，光调制元件30的散射能力低，因此光调制元件30不能作为光调制元件。从减小波长与散射的相依性的角度来看，短轴方向上的平均条纹织构尺寸优选是 0. 5 μ m到5 μ m(包括端点)，更优选地是1 μ m到3 μ m(包括端点)。在这种情况下，当从光源20发出的光重复穿过光调制元件30中的块体34A并同时在导光板10中传播时，抑制了波长与块体34A的散射的相依性。可以通过偏光显微镜、共聚焦显微镜或电子显微镜来观察条纹织构的尺寸。例如，细小颗粒34B主要包括液晶材料，因此具有充分快于块体34A的响应速度。 例如，细小颗粒34B中的液晶材料(液晶分子)包括棒状分子。例如，具有正介电各向异性的液晶分子(所谓的正型液晶)用作细小颗粒34B中的液晶分子。当电压没有施加在下电极32和上电极36之间时，每个液晶分子的长轴方向平行于块体34A中的光轴AXl。这里，细小颗粒34B中的液晶分子的长轴平行于导光板10的光入射表面10A，并以微小角度θ 1与透明衬底31或37的表面相交。S卩，当电压没有施加在下电极32和上电极36之间时，在与导光板10的光入射表面IOA平行的平面内使细小颗粒 34Β中的液晶分子以角度θ 1倾斜来排齐。角度θ 1称作预倾斜角，例如，角度θ 1优选在 0.1°到30° (包括端点)的范围内。角度Θ1更优选地在0.5°到10° (包括端点)的范围内，更优选地在0.7°到2° (包括端点)的范围内。当角度θ 1增加时，由于之后所述的原因，散射效率倾向于减小。另一方面，过小的角度θ 1引起在电压施加时液晶直立的方位上的震动。例如，液晶可以在180度的相反方向上直立(反向倾斜)。因此，由于会不能有效地使用细小颗粒34Β和块体34Α之间的折射率差，散射效率减小，因此亮度倾向于减当电压施加在下电极32和上电极36之间时，液晶分子的长轴方向与块体34Α的光轴AXl相交(或正交)。这里，细小颗粒34Β中的液晶分子的长轴平行于导光板10的光入射表面10Α，并以大于角度Θ1的角度θ 2(例如，90° )与透明衬底31或37的表面相交。即，当电压施加在下电极32和上电极36之间时，在与导光板10的光入射表面IOA平行的平面内，细小颗粒MB中的液晶分子以角度Θ2倾斜来排齐，或达到角度Θ2( = 90° ) 而排齐。只要单体是光学各向异性的并且可与液晶混合，则任何单体都可以用作可配向和可聚合的单体。具体来说，在本实施例中优选UV固化低分子单体。当没有施加电压时，液晶的光学各向异性的方向优选与低分子单体的聚合产物(聚合物材料)的光学各向异性的方向相对应。因此，在UV固化之前，液晶和低分子单体优选在相同方向上排列。在使用用于细小颗粒34Β的液晶的情况下，当液晶包括棒状分子时，优选使用棒状单体材料。根据以上所述，可聚合液晶态材料优选用于单体材料，例如，材料优选具有作为从包括丙烯酸酯基团、甲基丙烯酸酯基团、丙烯酰氧基团、甲基丙烯酰氧基团、乙烯基醚基团、环氧基团的官能团中选出的一个或多个官能团的可聚合官能团。通过用紫外线、红外线或电子束照射或通过加热可以使官能团聚合。在UV照射过程中可以加入具有多官能团的液晶态材料以抑制配向减少。当块体34A包括条纹结构时，双官能液晶态单体优选用作块体34A的材料。可以将单官能单体加到块体34A的材料，以调整液晶性展现温度，或者可以将具有3个或更多官能的单体加到材料，以增加交联密度。尽管不容易直接测量光调制元件30中所包含的块体34A和细小颗粒34B的折射率，但是例如，通过下面的方法获得了与块体34A和细小颗粒34B的折射率相等的值。块体 34A由通过聚合低分子单体所获得的聚合物材料形成。细小颗粒34B主要包含液晶材料。 注意，通过相同的方法也可以获得与第二实施例中的块体64A和细小颗粒64B的折射率相等的值。对块体34A的折射率的推导首先，水平配向膜涂覆在玻璃衬底上，在预定方向上执行研磨，从而形成透明衬底。然后，在透明衬底上涂覆将预定量的聚合引发剂加到通过溶剂所稀释的液晶单体的材料。然后，使溶剂干燥，通过UV照射使液晶单体聚合以形成试样。然后，将该试样放置在平台上，使得研磨方向相对于入射偏振以0度、45度和90度的角度相交。通过由 J. A. Woollam JAPAN Co. , Inc.所制造的光谱式椭偏仪M-2000U测量每个度数。之后，通过使用由J.A. Woollam JAPAN Co.，Inc.所制造的拟合软件WVASE32获得试样的折射率。对细小颗粒34B的折射率的推导首先，水平配向膜涂覆在玻璃衬底上，在预定方向上执行研磨，从而形成两个透明衬底。将透明衬底放置成彼此面对，并且两者之间有一定间隙，将液晶注入间隙中以形成单元。然后，将该单元放置在平台上，使得研磨方向相对于入射偏振以45度相交。通过使用上述光谱式椭偏仪M-2000U进行测量，然后通过使用上述拟合软件WVASE32获得单元的折射率。驱动电路50控制施加到每个光调制单元30-1的一对电极(下电极32和上电极 36)的电压的量值，例如使得在光调制单元30-1中细小颗粒34B的光轴AX2平行或大致平行于块体34A的光轴AX1，在另一光调制单元30-1中细小颗粒34B的光轴AX2与块体34A 的光轴AXl相交或正交。即，驱动电路50可以将块体34A的光轴AXl和细小颗粒34B的光轴AX2的方向控制成彼此相同(或大致相同)或不同(或正交)。在下文中，参考图15A到17C描述制造具有与本发明的实施例共同的构造的光调制元件30的方法。首先，在包括玻璃或塑料膜的透明衬底31或37上形成诸如ITO膜之类的透明导电膜32-1或36-1(图15A)。然后，在导电膜的整个表面上形成光阻剂层，然后通过图案化在光阻剂层中形成电极图案(下电极32或上电极36)(图15B)。对于图案化方法，例如，可以使用光刻方法、激光加工方法、图案印刷方法或丝网印刷方法。例如，在预定加热和冲洗之后，使用Merck的“Hipei^tch”材料通过丝网印刷可以使电极图案化。通过驱动方法和部分驱动的分区数量确定电极图案。例如，当将42英寸显示装置分成12X6时，电极图案形成为具有约80mm的电极跨度和尽可能薄的电极之间的狭缝部分。但是，根据之后描述的模糊特性，过薄的狭缝部分基本没有用。因此，具体来说， 约10 μ m到50 μ m的狭缝是优选的。可选的，通过图案印刷ITO纳米颗粒然后烘烤该颗粒可以形成电极图案。
然后，每个配向膜33和35涂覆在整个表面上，然后干燥并烘烤涂覆膜(图15C)。 当聚酰亚胺系列材料用于配向膜33和35，NMP(1-甲基-2-吡咯烷酮)也经常使用。在这种情况下，需要约200°C用于在气氛中烘烤。在这种情况下，当塑料衬底用于透明衬底31和 37时，可以在100°C下真空干燥和烘烤配向膜33和35。然后，对配向膜33和35执行研磨处理。因此，配向膜33和35用作用于水平配向的配向膜，此外，在每个配向膜33和35的研磨方向上可以形成预倾斜。然后，通过干法或湿法工艺将间隔物38喷射在配向膜33上，以形成单元间隙(图 16A)。当通过真空连接方法形成光调制单元30-1时，间隔物38可以预先混合在待滴下的混合物中。通过光刻方法可以形成圆柱形间隔物代替间隔物38。然后，例如，通过在框架图案中在配向膜35上涂覆形成用于连接的密封剂图案 39，以防止液晶泄漏(图16B)。通过分配方法或丝网印刷方法可以形成密封剂图案39。尽管在下面描述了真空连接方法(液晶滴入方法或ODF方法)，通过真空注射方法或滚压接合方法可以形成光调制元件30-1。首先，在平面上均勻滴下液晶和单体的混合物41，所述混合物具有与通过单元间隙和单元面积所确定的体积相对应的体积(图16C)。优选通过线性引导型精确分配器滴下混合物41。但是，用密封剂图案39通过涂布机可以滴下混合物41作为储存。上述材料可以用于液晶和单体，同时液晶与单体的重量比是98 2到50 50，优选地是95 5到75 25，更优选地是92 8到85 15。通过增大液晶的比率可以减小驱动电压。但是，如果液晶过度增加，由于在停止电压施加之后响应速度减小，在电压施加过程中白色度将减小，或者单元倾向于很难返回到透射状态。通过在上述范围内改变液晶与单体的比率，可以适当调整在之后的步骤中所形成的块体34A的条纹结构的织构尺寸。 液晶的百分比的增加倾向于增大织构尺寸。相反的，液晶的百分比的减小倾向于减小织构尺寸。织构尺寸倾向于随着引发剂材料的增加量的增大或随着紫外线照射的增强而减小。除了液晶和单体之外，将聚合引发剂加到混合物41。根据要使用的UV波长，在0. 1 的质量百分数到10的质量百分数(包括端点)的范围内调整待加入的聚合引发剂与单体的比率。此外，如有需要，可以将聚合引发剂、增塑剂、或粘度调节剂等加到混合物41。当在室温下单体处于固体或凝胶状态时，优选加热帽、注射器和衬底。蒸发真空将透明衬底31和37放置在真空连接器(未示出)中，然后排空真空连接器用于连接(图17A)。然后，将连接的单元释放到大气，然后在大气压下均勻增压，从而使得单元间隙均勻。单元间隙可以根据白色亮度(白色度)和驱动电压之间的关系来适当选择，单元间隙是5 μ m到40 μ m (包括端点)，优选地是6 μ m到20 μ m (包括端点)，更优选地是7 μ m 到10口111(包括端点)。在连接之后，必要时优选执行配向处理(未示出)。当将连接的单元插入尼科尔偏振器之间时，如果产生光泄漏，则将单元加热一段时间或使单元达到室温以用于配向。然后，用紫外线L3照射单元，以使单体聚合成聚合物(图17B)。以这种方式，制造光调制元件 30。当用紫外线照射单元时，优选控制单元的温度不改变。对于紫外线照射，优选准备用以冷却透明衬底31或37的装置，使得在用紫外线照射时通过装置冷却透明衬底31或 37。在这种情况下，例如，聚合物的聚合温度减低到室温或更低，使得可以减小液晶的有序参数，因此防止干扰配向，引起在暗态下波长与散射的相依性降低。优选预先去除单体中的杂质。这防止干扰配向，引起在暗态下波长与散射的相依性降低。优选使用红外截止滤镜或使用UV-LED作为光源。根据对复合材料的结构的影响， 优选根据要使用的液晶材料或单体材料、或材料的成分适当调整紫外线照射，紫外线照射优选在0. 1到500ff/cm2 (包括端点)的范围内，更优选地是在0. 5到30ff/cm2 (包括端点) 的范围内。紫外线照射越低，驱动电压趋向于越低，因此可以优选根据生产率和特性选择紫外线照射。通过调整UV辐照度可以调整复合材料的结构的尺寸。例如，当UV辐照度增加时，晶粒尺寸减小，引起波长与散射的相依性增大。然后，将光调制元件3连接到导光板10(图17C)。通过粘结和连接中的任意一种可以连接元件30，优选用具有尽可能与导光板10的折射率和光调制元件30的衬底材料的折射率相似的折射率的材料粘结或连接元件30。最后，将引出线(未示出)连接到下电极 32和上电极36。以这种方式，制造本实施例的背光装置1。尽管对形成光调制元件30然后将光调制元件30连接到导光板的过程进行了描述，但是为了生产背光装置1可以预先将具有形成于其上的配向膜35的透明衬底37连接到导光板10的表面。此外，可以通过板料进给方法或卷绕方法中的任意一种制造背光装置 1。在透明导电膜包括ITO的情况下，例如，优选通过下面的方法形成透明导电膜，以在要使用的光源的波长范围内将光吸收率的最大值和最小值之间的差调整到0. 5或更小。 在下文中，将对树脂衬底用作用于形成透明导电膜的衬底的情况进行描述。首先，例如，通过溅射方法将包括ITO的透明导电膜沉积在树脂衬底上。这里，透明导电膜的物理厚度满足Inm < d < 250nm，优选地满足IOnm < d < 30nm。然后，在低于树脂衬底的玻璃转变温度的温度下对透明导电膜进行退火。例如，在树脂衬底包括ZEONOR 的情况下，在气氛中在120°C下对透明导电膜进行退火持续1小时。这产生树脂衬底上的透明导电膜的结晶化。这里，结晶的透明导电膜的电阻值是50到10000欧姆每平方。图18示出了通过X射线衍射(XRD)测量所获得的XRD图。通过使用Rigaku Corporation所制造的“Rad-II C”进行XRD测量。对于光源，使用Cu-Κα射线(波长是 1.541埃)，光源的功率设置到40kV和40mA。对于光学系统，采用1°的发散狭缝、1°的散射狭缝和0. 15mm的接收狭缝。在图中，实现示出了已经以上述方式结晶化的透明导电膜的 XRD图，虚线示出了结晶化之前的透明导电膜的XRD图。图18显示了在XRD图中以上述方式结晶化的导电膜具有(22 晶面的峰值。这里，峰值的半值宽度优选在0.03°到2° (包括端点)的范围内，更优选地是在0.1°到0.7° (包括端点)的范围内。峰值出现在某一点，而在结晶化之前在透明导电膜中的点上没有测量到峰值。图19示出了位置与背光装置的亮度变化的相依性的示例。在图中，虚线示出了在没有提供光调制元件30并且提供印刷导光板作为导光板10的情况下的结果。在图中，短划线和实线示出了在下电极32和上电极36包括以上述方式结晶化的透明导电膜并且下电极32包括三部分电极的情况下的背光装置的结果。在图中，短划线示出了在一个电压(具体来说，140Vpp)施加在每个光调制单元30-1的一对电极(下电极32和上电极36)之间的情况下的结果。在图中，实线示出了在每个光调制单元30-1施加了具有与距光源的距离相对应的占空比的电压的情况下的结果。这里，电压幅值调节成恒定的。具体来说，图中的实线示出了在将140Vpp的电压以观％的占空比施加到最靠近光源20的光调制单元30-1、以 45 %的占空比施加到中间的光调制单元30-1、和以100 %的占空比施加到最远离光源20的光调制单元30-1的情况下的结果。图19显示了，当在相同的电压条件驱动单元时(图中的短划线)，与仅提供印刷导光板的情况(图中的虚线)相比，获得了约85%的亮度。此外，图19显示了，即使执行PWM 驱动(图中的实线)，与仅提供印刷导光板的情况(图中的虚线)相比，也获得了约80%的亮度。用各自包括非晶透明导电膜的下电极32和上电极36执行与以上所述相同的实验。 结果，当在相同的电压条件驱动单元时，与仅提供印刷导光板的情况相比，仅获得了约
的亮度，当执行PWM驱动时，与仅有印刷导光板的情况相比，仅获得了约44%的亮度。这显示出，当下电极32和上电极36各自包括结晶化透明导电膜时，与下电极32和上电极36各自包括非晶透明导电膜的情况相比，光提取效率极大增加。然后，将描述背光装置1的操作和效果。例如，在背光装置1中，电压施加到每个光调制单元30-1的一对电极(下电极32 和上电极36)，使得在光调制单元30-1中细小颗粒34B的光轴AX2与块体34A的光轴AXl 平行或大致平行，在另一光调制单元30-1中细小颗粒34B的光轴AX2与块体34A的光轴 AXl相交或正交。据此，从光源20发出然后进入导光板10的光被光调制元件30的透射区域30A所透射，在所述透射区域30A中光轴AXl与光轴AX2平行或大致平行。另一方面，从光源20发出然后进入导光板10的光被光调制元件30的散射区域30B所散射，在所述散射区域30B中光轴AXl与光轴AX2相交或正交。在散射光当中，某些光线穿过散射区域30B 的底面，被反射板40所反射，返回到导光板10，然后从背光装置1的顶面输出。在散射光当中，某些光到达散射区域30B的顶面，被导光板10所透射，然后从背光装置1的顶面输出。 以这种方式，在基本构造中，光很难从透射区域30A的顶面输出，而大量的从散射区域30B 的顶面输出。以这种方式，在前向上调制比增大。在背光装置1中，由于块体34A和细小颗粒34B主要包括光学各向异性材料，散射小，因此在斜向上可以提高透射率。例如，当块体34A和细小颗粒34B主要包括在常光折射率方面和在非常光折射率方面相等的光学各向异性材料时，在电压没有施加在下电极32 和上电极36之间的区域中，块体34A和细小颗粒34B分别的光轴的方向相同或近似相同。 据此，在包括前向(光调制元件30的法向)和斜向的所有方向上减小或消除了折射率差， 产生高透射率。结果，可以在整个广视角范围减小或大致消除光泄漏，引起视角特性提高。例如，当具有1. 5的常光折射率和1. 65的非常光折射率的液晶、和具有1. 5的常光折射率和1.65的非常光折射率的液晶态单体混合，并且通过配向膜或通过电场使液晶态单体聚合同时使液晶和液晶态单体排齐时，液晶的光轴对应于通过液晶态单体的聚合所形成的聚合物的光轴。据此，可以使得在液晶和聚合物之间在任何方向上折射率相等。在这种情况下，可以实现高透射状态，引起进一步提高视角特性。例如，在背光装置1中，如图IOA和IOB所示，与印刷导光板或散射状态的情况(图 IOB中的短划线)相比，透射区域30A中的亮度(黑色显示的亮度)降低。另一方面，与印刷导光板的情况(图IOB中的短划线)相比，散射区域30B中的亮度极高，此外，与透射区域30A中的亮度降低相对应的，部分白色显示的亮度(亮度增强)增大。亮度增强表示与全屏白色显示相比增加部分白色显示中的亮度的技术。该技术通常用于CRT或PDP中。但是，在液晶显示装置中，因为背光装置在整个区域均勻的发出光， 而不考虑图像，所以不能部分的增加亮度。当包括二维布置的多个LED的LED背光装置用作背光装置时，LED可以部分不发光。但是，在这种情况下，因为光不从不发光的LED的暗区漫射，所以与点亮所有LED的情况相比，亮度降低。通过增加到部分点亮的LED的电流的量，可以增加亮度。但是，在这种情况下，因为在极短时间内流过大电流，在电路负载或可靠性方面仍然存在难点。在背光装置1中，因为块体34A和细小颗粒34B主要包括光学各向异性材料，在斜向上抑制了散射，因此，在暗态下从导光板泄漏的光很少。因此，因为从部分暗的部分到部分亮的部分引导光，所以实现了亮度增强，而不需要增大背光装置1的输入功率。在背光装置1中，在电压没有施加在下电极32和上电极36之间的区域中，细小颗粒34B的光轴AX2与导光板10的光入射表面IOA平行，并以微小角度θ 1与透明衬底31 或37的表面相交。即，在与光入射表面IOA平行的平面内使细小颗粒34Β中的液晶分子以角度θ 1倾斜(以预倾斜角度)来排齐。因此，当电压施加在下电极32和上电极36之间时，细小颗粒34Β中的液晶材料在与光入射表面IOA平行的平面内而不是在随机方向上直立。这里，在与光入射表面IOA平行的平面内块体34Α的光轴AXl与细小颗粒34Β的光轴 ΑΧ2相交或正交。这里，在穿过导光板10的光入射表面IOA所进入的光当中，垂直于透明衬底31而振荡的光受到细小颗粒34Β的非常光折射率和块体34Α的常光折射率之间的差的影响。细小颗粒34Β的非常光折射率和块体34Α的常光折射率之间的差大，引起垂直于透明衬底31而振荡的光的散射效率增加。相反的，平行于透明衬底31而振荡的光受到细小颗粒34Β的常光折射率和块体34Α的非常光折射率之间的差的影响。细小颗粒34Β的常光折射率和块体34Α的非常光折射率之间的差也大，引起平行于透明衬底31而振荡的光的散射效率增加。因此，在电压施加在下电极32和上电极36之间的区域中传播的光包含大量倾斜分量。例如，当丙烯酸类导光板用作导光板10时，在电压施加在下电极32和上电极 36之间的区域中光以41. 8°或更大的角度传播。结果，因为在包括斜向的所有方向上折射率差变大，获得了高散射特性，因此，可以提高显示亮度。此外，由于亮度增强的效果，可以进一步提高显示亮度。在本实施例中，例如，在块体34Α具有条纹结构的情况下，所述条纹结构在短轴方向上具有0. 05 μ m到10 μ m(包括端点)的平均条纹织构尺寸，当从光源20发出的光重复穿过光调制元件30并同时在导光板10中传播时，可以在整个可见光范围保持光散射平衡。 这可以抑制照射光的长波长分量随着距连接在导光板10的端部上的光源20的距离增大而增大。结果，在整个可见光范围可以进一步减小照射光的光强度分布的平面内变化。 在本实施例中，在上电极36或下电极32与上电极36两者由透明导电膜形成的情况下，当透明导电膜满足|A1-A2| <2. 00时，长波长分量可以随着距光源20的距离以较低的比率变化。结果，在整个可见光范围可以减小照射光的光强度分布的平面内变化。当透明导电膜满足|A1-A2| ^ 1.00或满足|A1-A2|彡0. 5时，长波长分量可以随着距光源20 的距离以更加低的比率变化。结果，在整个可见光范围可以减小照射光的光强度分布的平面内变化。 在本实施例中，在电极36或下电极32与上电极36两者由ITO膜形成的情况下， 当导光板10和光调制元件30中的一个或两个包括染料或颜料时，与短波长光相比所述染料或颜料吸收大量的长波长光，可以抑制波长与包括ITO膜的光调制元件30的吸收的相依性。结果，在整个可见光范围可以进一步减小照射光的光强度分布的平面内变化。在本实施例中，在光学多层膜38设置在上电极36上的情况下，与在长波长范围内相比所述光学多层膜38的反射率在短波长范围内低，即使上电极36或下电极32与上电极 36两者由ITO膜形成，通过光学多层膜38的作用，可以抑制波长与包括ITO膜的光调制元件30的吸收的相依性。结果，在整个可见光范围可以进一步减小照射光的光强度分布的平面内变化。在本实施例中，在块体34A和细小颗粒34B处于由上述公式(1)和(2)所表示的关系的情况下，当从光源20发出的光重复穿过光调制元件30中的块体34A和细小颗粒34B 并同时在导光板10中传播时，可以抑制在暗态下波长与散射的相依性，所述相依性随着距光源20的距离而变化。结果，在整个可见光范围在暗态下可以进一步减小照射光的光强度分布的平面内变化。此外，在块体34A和细小颗粒34B处于由上述公式C3)和(4)所表示的关系的情况下，在整个可见光范围在暗态下可以进一步减小照射光的光强度分布的平面内变化。在本实施例中，在块体34A和细小颗粒34B处于由上述公式(5)和(6)所表示的关系的情况下，当从光源20发出的光重复穿过光调制元件30中的块体34A和细小颗粒34B 并同时在导光板10中传播时，可以抑制在亮态下波长与散射的相依性，所述相依性随着距光源20的距离而变化。结果，在整个可见光范围在亮态下可以进一步减小照射光的光强度分布的平面内变化。此外，在块体34A和细小颗粒34B处于由上述公式(7)和(8)所表示的关系的情况下，在整个可见光范围在亮态下可以进一步减小照射光的光强度分布的平面内变化。在实施例中，当使用上述措施中的多种措施来使得照射光的长波长分量在平面内均勻时，在整个可见光范围可以进一步减小照射光的光强度分布的平面内变化。2.第二实施例使用垂直配向PDLC的示例然后，描述根据第二实施例的背光装置2。图20A示出了根据本实施例的背光装置2的截面构造的示例。图20B示出了图20A的背光装置2中的光调制元件60的截面构造的示例。本实施例的背光装置2与上述实施例的背光装置1的差别在于使用垂直配向膜用于配向膜33和35、和提供光调制层64代替上述实施例中的光调制层34。在下文中，与上述实施例的构造的共同点适当的省略描述，主要描述与上述构造不同的点。如上所述，在本实施例中垂直配向膜用于配向膜33和35。垂直配向膜用于形成预倾斜，其中之后描述的块体64A和细小颗粒6B倾斜的与透明衬底31对齐。对于垂直配向膜，可以使用硅烷耦合剂、聚醋酸乙烯酯(PVA)、聚酰亚胺系列材料、或表面活性剂等。例如，将上述材料涂覆、干燥、然后受到研磨处理，以在研磨方向上提供预倾斜。当塑料膜用于透明衬底31和37时，因为在制造过程中在配向膜33和35涂覆在透明衬底31和37的表面上之后烧制温度优选尽可能低，硅烷耦合剂优选用于配向膜33和35，由于乙醇型溶剂可以用于该硅烷耦合剂。可以不对配向膜33和35进行研磨处理而提供预倾斜。作为实现以上所述的方法，例如，在配向膜33和35上形成单元，在施加磁场或通过狭缝电极产生的倾斜电场的同时用紫外线照射该单元。
在使用用于配向膜33和35的垂直配向膜的情况下，优选具有负介电各向异性的液晶分子(所谓的负型液晶)用作细小颗粒64B中的液晶分子。然后，将描述本实施例的光调制层64。例如，如图20B所示，光调制层64是包括块体64A(第四区域)和分散在块体64A中的多个细小颗粒64B (第三区域)的复合层。块体 64A和细小颗粒64B各自具有光学各向异性。图2IA示意性地示出了在电压没有施加在下电极32和上电极36之间的情况下细小颗粒64B中的配向状态的示例。在图21A中，块体64A中的配向状态省略未示出。图21B 示出了光率体的示例，所述光率体示出了在电压没有施加在下电极32和上电极36之间的情况下块体64A和细小颗粒64B中的每一个的折射率各向异性。图21C示意性地示出了一个方面的示例，其中，在电压没有施加在下电极32和上电极36之间的情况下，通过光调制层64透射在前向上传播的光Ll和在斜向上传播的光L2。图22A示意性地示出了在电压施加在下电极32和上电极36的情况下细小颗粒 64B中的配向状态的示例。在图22A中，块体64A中的配向状态省略未示出。图22B示出了光率体的示例，所述光率体示出了在电压施加在下电极32和上电极36之间的情况下块体 64A和细小颗粒64B中的每一个的折射率各向异性。图22C示意性地示出了一个方面的示例，其中，在电压没有施加在下电极32和上电极36之间的情况下，通过光调制层64散射在前向上传播的光Ll和在斜向上传播的光L2。例如，如图21A和21B所示，块体64A和细小颗粒64B设计成，当电压没有施加在下电极32和上电极36之间时，块体64A的光轴AX3的方向与细小颗粒64B的光轴AX4的方向相同(平行)。光轴AX3或AX4指的是平行于光束的前进方向的线，其中折射率具有不用考虑偏振方向的一个值。光轴AX3的方向和光轴AX4的方向不需要彼此精确对应，例如， 由于制造误差，可以略有差别。例如，细小颗粒64B设计成，当电压没有施加在下电极32和上电极36之间时，光轴AX4平行于导光板10的光入射表面10A。此外，细小颗粒64B设计成，当电压没有施加在下电极32和上电极36之间时，光轴AX4以微小角度θ 3(第三角度)与透明衬底31或37 的表面法线(参加图21Β)。在对形成细小颗粒64Β的材料的描述中详细描述角度θ 3。例如，块体64Α设计成使得光轴ΑΧ3是恒定的，而不用考虑是否存在施加在下电极 32和上电极36之间的电压。具体来说，例如，如图21Α和21Β和图22Α和22Β所示，块体 64Α设计成使得光轴ΑΧ3平行于导光板10的光入射表面IOA并且以微小角度θ 3 (第三角度)与透明衬底31或37的法线相交。即，在电压没有施加在下电极32和上电极36之间的情况下，块体64Α的光轴ΑΧ3平行于细小颗粒64Β的光轴ΑΧ4。光轴ΑΧ4不需要精确地以角度θ 3与透明衬底31或37的法线相交同时平行于导光板10的光入射表面10Α，例如，由于制造误差，光轴ΑΧ4可以以与角度Θ 3略有差别的角度与法线相交。此外，光轴ΑΧ3或ΑΧ4不需要精确地平行于导光板10的光入射表面10Α，例如，由于制造误差，光轴ΑΧ3或ΑΧ4可以以微小角度与光入射表面IOA相交。优选地，块体64Α的常光折射率等于细小颗粒64Β的常光折射率，块体64Α的非常光折射率也等于细小颗粒64Β的非常光折射率。在这种情况下，例如，当电压没有施加在下电极32和上电极36之间时，在包括如图21Α所示的前向和斜向的所有方向上折射率差基本为零，产生高透射特性。因此，例如，如图21C所示，在前向上传播的光Ll和在斜向上传播的光L2在光调制层64中并不散射，并因此由光调制层64透射。结果，例如，如图IOA和 IOB所示，来自光源20的光L(斜向上的光)在透射区域30A的边界(透明衬底31或导光板10与空气的界面)处被完全反射，因此，与不提供光调制元件60的情况(图IOB中的虚线)相比，透射区域30A中的亮度(黑色显示的亮度)减小。例如，块体64A和细小颗粒64B设计成，当电压施加在下电极32和上电极36之间时，如图22A所示，光轴AX3的方向与光轴AX4的方向不同(相交)。例如，细小颗粒64B设计成，当电压施加在下电极32和上电极36之间时，细小颗粒64B的光轴AX4平行于导光板 10的光入射表面10A，并以大于角度Θ3的角度Θ4(第四角度)与透明衬底31或37的法线相交或者平行于透明衬底31或37的表面。在对形成细小颗粒64Β的材料的描述中详细描述角度θ 4。因此，在电压施加在下电极32和上电极36之间的区域中传播的光包括大量的倾斜分量。例如，当丙烯酸类导光板用作导光板10时，在电压施加在下电极32和上电极36 之间的区域中光以41.8°或更大的角度传播。结果，对于在电压施加在下电极32和上电极 36之间的区域中传播的光，折射率差变大，产生高散射特性。因此，例如，如图22C所示，在光调制层64内在前向上传播的光Ll和在斜向上传播的光L2散射。结果，例如，如图IOA 和IOB所示，来自光源20的光L(斜向上的光)穿过散射区域30Β的边界(透明衬底31或导光板10与空气之间的界面)，透射到反射板40 —侧的光被反射板40反射，然后由光调制元件60所透射。因此，与印刷导光板(图IOB中的虚线)的情况相比，散射区域30Β中的亮度极高，此外，与透射区域30Α中的亮度减小相对应的，部分白色显示的亮度(亮度增强)增加。块体64Α的常光折射率优选等于细小颗粒64Β的常光折射率，但是例如由于制造误差，可以彼此有微小差别。例如，在可见光范围内该差别(折射率差八J优选是0.1或更小(参见图11)。类似的，块体64Α的非常光折射率优选等于细小颗粒64Β的非常光折射率，但是例如由于制造误差，可以彼此有微小差别。例如，在可见光范围内该差别(折射率差Δμ)优选是0.1或更小。块体64Α的折射率差(Δ np =非常光折射率nep-常光折射率nop)或细小颗粒64B 的折射率差(Δ&=非常光折射率nef常光折射率1! )优选尽可能大，优选是0. 05或更大，更有选的是0. 1或更大，更优选地是0. 15或更大。此外，在可见光范围内细小颗粒64B 的非常光折射率11^和块体64A的常光折射率间的差(折射率差Δ (neL-nop))优选是0. 1或更大，在可见光范围内块体64A的非常光折射率Mp和细小颗粒64B的常光折射率 11 之间的差(折射率差Δ (nep-noL))优选是0. 1或更大。在这种情况下，提高了光调制层 64的散射能力，使得可以很容易的破坏导光条件，因此很容易提取来自导光板10的光。块体64A和细小颗粒64B优选处于由下面的公式(9)和(10)所表示的关系，更优选地处于由下面的公式(11)和(12)所表示的关系(参见图12)。I Δ ne (450nm) -Ane (650nm) | 彡 0. 059 (9)I Δ no (450nm) - Δ no (650nm) | 彡 0. 059 (10)I Δ ne (450nm) - Δ ne (650nm) | 彡 0. 032 (11)I Δ no (450nm) - Δ no (650nm) | 彡 0. 032 (12)Ane(450nm) :450nm 的 Ane
Δ ne (650nm) :650nm 的 Δ ne Δ ne = neL~neP Δ no (450nm) :450nm 的 Δ no Δ no(650nm) :650nm 的 Δ no Δ no = noL-noP此外，块体64A和细小颗粒64B优选处于由下面的公式(1 和(14)所表示的关
系，更优选地处于由下面的公式(15)和(16)所表示的关系(参见图13)。 Δ (neL-noP) (450nm) - Δ (neL_noP) (650nm) Δ (neP-noL) (450nm) - Δ (neP-noL) (650nm) Δ (neL-noP) (450nm) - Δ (neL_noP) (650nm) Δ (neP-noL) (450nm) - Δ (neP-noL) (650nm) Δ (neL-noP) (450nm) : (650nm) Δ (ne,-nop)450nm 的 neL_noP :650nm 的 neL_noP Δ neL-noP = neL-noP Δ (neP-noL) (450nm) :450nm 的 neP-noL Δ (neP-noL) (650nm) :650nm neP-noL Δ (neP-noL) = neP_noL
(0. 080(13) (0. 080(14) ^ 0. 044(15) ^ 0. 044(16)
块体64A和细小颗粒64B对电场的响应速度不同。例如，块体64A具有对电场无响应的条纹结构(参见图14A和14B)或多孔结构、或具有比细小颗粒64B低的响应速度的棒状结构。例如，块体64A由通过聚合低分子单体所获得的聚合物材料形成。例如，通过热和光中的一个或两个来聚合可配向和可聚合的材料(例如，单体)形成块体64A，材料沿着细小颗粒64B或配向膜33和35的配向方向排齐。例如，当块体64A具有条纹结构时，从增加导光的散射的角度来看，短轴方向上的平均条纹织构尺寸优选是0. 05 μ m到10 μ m(包括端点)，更优选地是0. 2 μ m到7 μ m(包括端点)。从减小波长与散射的相依性的角度来看， 短轴方向上的平均条纹织构尺寸优选是0. 5 μ m到5 μ m(包括端点)，更优选地是1 μ m至Ij 3 μ m(包括端点)。对此原因如上述实施例中所述的。例如，细小颗粒64B主要包括液晶材料，因此具有充分快于块体64A的响应速度。 例如，细小颗粒64B中的液晶材料(液晶分子)包括棒状分子。例如，具有负介电各向异性的液晶分子(所谓的负型液晶)用作细小颗粒64B中的液晶分子。当电压没有施加在下电极32和上电极36之间时，每个液晶分子的长轴方向平行于块体64A中的光轴AX3。这里，细小颗粒64B中的液晶分子的长轴平行于导光板10的光入射表面10A，并以微小角度θ 3与透明衬底31或37的法线相交。S卩，当电压没有施加在下电极32和上电极36之间时，在与导光板10的光入射表面10Α平行的平面内使细小颗粒 64Β中的液晶分子以角度θ 3倾斜来排齐。角度θ 3称作预倾斜角，例如，角度θ 3优选在 0.1°到30° (包括端点)的范围内。角度Θ3更优选地是在0.5°到10° (包括端点) 的范围内，更优选地在0.7°到2° (包括端点)的范围内。当角度Θ3增加时，由于之后所述的原因，散射效率倾向于减小。另一方面，过小的角度θ 3引起在电压施加时液晶倒下的方位上的震动。例如，液晶可以在180度的相反方向上倒下(反向倾斜)。因此，由于会不能有效地使用细小颗粒64Β和块体64Α之间的折射率差，散射效率减小，因此亮度倾向于减小。当电压施加在下电极32和上电极36之间时，液晶分子的长轴方向与块体64A的光轴AX3相交(或正交)。这里，细小颗粒64B中的液晶分子的长轴平行于导光板10的光入射表面10A，并以大于角度Θ3的角度θ 4与透明衬底31或37的法线相交。S卩，当电压施加在下电极32和上电极36之间时，在与导光板10的光入射表面IOA平行的平面内，细小颗粒64Β中的液晶分子以角度Θ4倾斜来排齐，或处于角度Θ4( = 90° )而排齐。只要单体是光学各向异性的并且可与液晶混合，则任何单体都可以用作可配向和可聚合的单体。具体来说，在本实施例中优选UV固化低分子单体。当没有施加电压时，液晶的光学各向异性的方向优选与低分子单体的聚合产物(聚合物材料)的光学各向异性的方向相对应。因此，在UV固化之前，液晶和低分子单体优选在相同方向上排列。在使用用于细小颗粒64Β的液晶的情况下，当液晶包括棒状分子时，优选使用棒状单体材料。根据以上所述，可聚合液晶态材料优选用于单体材料，例如，材料优选具有作为从包括丙烯酸酯基团、甲基丙烯酸酯基团、丙烯酰氧基团、甲基丙烯酰氧基团、乙烯基醚基团、环氧基团的官能团中选出的一个或多个官能团的可聚合官能团。通过用紫外线、红外线或电子束照射或通过加热可以使官能团聚合。在UV照射过程中可以加入具有多官能团的液晶态材料以抑制配向减少。当块体64Α包括条纹结构时，双官能液晶态单体优选用作块体64Α的材料。可以将单官能单体加到块体64Α的材料，以调整液晶性展现温度，或者可以将具有3个或更多官能的单体加到材料，以增加交联密度。然后，将描述本实施例的背光装置2的操作和效果。例如，在本实施例的背光装置2中，电压施加到每个光调制单元30-1的一对电极 (下电极32和上电极36)，使得在光调制单元30-1中细小颗粒64Β的光轴ΑΧ4与块体64Α 的光轴ΑΧ3平行或大致平行，在另一光调制单元30-1中细小颗粒64Β的光轴ΑΧ4与块体64Α 的光轴ΑΧ3相交或正交。据此，从光源20发出然后进入导光板10的光被光调制元件60的透射区域30Α所透射，在所述透射区域30Α中光轴ΑΧ3与光轴ΑΧ4平行或大致平行。另一方面，从光源20发出然后进入导光板10的光被光调制元件60的散射区域30Β所散射，在所述散射区域30Β中光轴ΑΧ3与光轴ΑΧ4相交或正交。在散射光当中，某些光线穿过散射区域30Β的底面，被反射板40所反射，返回到导光板10，然后从背光装置2的顶面输出。在散射光当中，某些光到达散射区域30Β的顶面，被导光板10所透射，然后从背光装置2的顶面输出。以这种方式，在基本构造中，光很难从透射区域30Α的顶面输出，而大量的从散射区域30Β的顶面输出。以这种方式，调制比在前向上增大。在本实施例中，由于块体64Α和细小颗粒64Β主要包括光学各向异性材料，散射小，因此在斜向上可以提高透射率。例如，当块体64Α和细小颗粒64Β主要包括在常光折射率方面和在非常光折射率方面相等的光学各向异性材料时，在电压没有施加在下电极32 和上电极36之间的区域中，块体和颗粒分别的光轴的方向相同或近似相同。据此，在包括前向(光调制元件60的法向)和斜向的所有方向上减小或消除了折射率差，产生高透射率。结果，可以在整个广视角范围减小或大致消除光泄漏，引起视角特性提高。例如，当具有1. 5的常光折射率和1. 65的非常光折射率的液晶、和具有1. 5的常光折射率和1.65的非常光折射率的液晶态单体混合，并且通过配向膜或通过电场使液晶态单体聚合同时使液晶和液晶态单体排齐时，液晶的光轴对应于通过液晶态单体的聚合所形成的聚合物的光轴。据此，可以使得在液晶和聚合物之间在任何方向上折射率相等。在这种情况下，可以实现高透射状态，引起进一步提高视角特性。例如，在本实施例中，如图IOA和IOB所示，与印刷导光板或散射状态的情况(图 IOB中的短划线)相比，透射区域30A中的亮度(黑色显示的亮度)降低。另一方面，与印刷导光板的情况(图IOB中的短划线)相比，散射区域30B中的亮度极高，此外，与透射区域30A中的亮度降低相对应的，部分白色显示的亮度(亮度增强)增大。这是因为块体64A 和细小颗粒64B主要包括光学各向异性材料，在斜向上抑制了散射，因此，在暗态下从导光板泄漏的光很少。因此，因为从部分暗的部分到部分亮的部分引导光，所以可以实现亮度增强，而不需要增大背光装置2的输入功率。在本实施例中，在电压没有施加在下电极32和上电极36之间的区域中，细小颗粒 64B的光轴AX3与导光板10的光入射表面IOA平行，并以微小角度θ 3与透明衬底31或37 的法线相交。即，在与光入射表面IOA平行的平面内使细小颗粒64Β中的液晶分子以角度 θ 3倾斜(以预倾斜角度)来排齐。因此，当电压施加在下电极32和上电极36之间时，细小颗粒64Β中的液晶材料在与光入射表面IOA平行的平面内而不是在随机方向上倒下。这里，在与光入射表面IOA平行的平面内块体64Α的光轴ΑΧ3与细小颗粒64Β的光轴ΑΧ4相交或正交。这里，在穿过导光板10的光入射表面IOA所进入的光当中，垂直于透明衬底31 而振荡的光受到细小颗粒64Β的常光折射率和块体64Α的非常光折射率之间的差的影响。 细小颗粒64Β的常光折射率和块体64Α的非常光折射率之间的差大，引起垂直于透明衬底 31而振荡的光的散射效率增加。相反的，平行于透明衬底31而振荡的光受到细小颗粒64Β 的非常光折射率和块体64Α的常光折射率之间的差的影响。细小颗粒64Β的非常光折射率和块体64Α的常光折射率之间的差也大，引起平行于透明衬底31而振荡的光的散射效率增加。因此，在电压施加在下电极32和上电极36之间的区域中传播的光包含大量倾斜分量。 例如，当丙烯酸类导光板用作导光板10时，在电压施加在下电极32和上电极36之间的区域中光以41. 8°或更大的角度传播。结果，因为在包括斜向的所有方向上折射率差变大，获得了高散射特性，因此，可以提高显示亮度。此外，由于亮度增强的效果，可以进一步提高显示亮度。例如，当在没有电压施加的过程中块体64Α和细小颗粒64Β的分别的光轴ΑΧ3和 ΑΧ4设置成与导光板10的光入射表面IOA垂直时，尽管如上所述的情况下垂直于透明衬底 31而震荡的光受到细小颗粒64Β的常光折射率和块体64Α的非常光折射率之间的差的影响，但是平行于透明衬底31而振荡的光受到细小颗粒64Β的常光折射率和块体64Α的常光折射率之间的差的影响。这里，细小颗粒64Β的常光折射率和块体64Α的常光折射率之间的差几乎为零或完全为零。因此，在穿过光入射表面IOA所进入的光当中，尽管如上所述的情况下垂直于透明衬底31而震荡的光受到大折射率差的影响，但是平行于透明衬底31而振荡的光几乎不或不受到折射率差的影响。结果，尽管垂直于透明衬底31而震荡的光的散射效率高，但是平行于透明衬底31而振荡的光的散射效率低或为零。因此，当光轴ΑΧ3和 ΑΧ4设置成与光入射表面IOA垂直时，与光轴ΑΧ3和ΑΧ4设置成与光入射表面IOA平行的情况相比，散射效率低，因此，减小了从导光板10所提取的光的亮度。当没有形成预倾斜或预倾斜角基本为90°时，液晶倒下的方位是随机的，因此折射率差对应于在块体64Α和细小颗粒64Β的分别的光轴ΑΧ3和ΑΧ4设置成与导光板10的光入射表面IOA平行的情况下的折射率差、和在光轴设置成与表面IOA垂直的情况下的折射率差之间的平均值。因此，即使在这种情况下，与块体64A和细小颗粒64B的光轴AX3和 AX4设置成与导光板10的光入射表面IOA平行的情况相比，减小了所提取的光的亮度。在本实施例中，例如，在块体64A具有条纹结构的情况下，所述条纹结构在短轴方向上具有0. 05 μ m到10 μ m(包括端点)的平均条纹织构尺寸，当从光源20发出的光重复穿过光调制元件60并同时在导光板10中传播时，可以在整个可见光范围保持光散射平衡。 这可以抑制照射光的长波长分量随着距连接在导光板10的端部上的光源20的距离增大而增大。结果，在整个可见光范围可以进一步减小照射光的光强度分布的平面内变化。在本实施例中，在块体64A和细小颗粒64B处于由上述公式(9)和(10)所表示的关系的情况下，当从光源20发出的光重复穿过光调制元件60中的块体64A和细小颗粒64B 并同时在导光板10中传播时，可以抑制在暗态下波长与散射的相依性，所述相依性随着距光源20的距离而变化。结果，在整个可见光范围在暗态下可以进一步减小照射光的光强度分布的平面内变化。此外，在块体64A和细小颗粒64B处于由上述公式(11)和(1 所表示的关系的情况下，在整个可见光范围在暗态下可以进一步减小照射光的光强度分布的平面内变化。在本实施例中，在块体64A和细小颗粒64B处于由上述公式(13)和(14)所表示的关系的情况下，当从光源20发出的光重复穿过光调制元件60中的块体64A和细小颗粒 64B并同时在导光板10中传播时，可以抑制在亮态下波长与散射的相依性，所述相依性随着距光源20的距离而变化。结果，在整个可见光范围在亮态下可以进一步减小照射光的光强度分布的平面内变化。此外，在块体64A和细小颗粒64B处于由上述公式(1 和(16) 所表示的关系的情况下，在整个可见光范围在亮态下可以进一步减小照射光的光强度分布的平面内变化。在实施例中，当使用上述措施中的多种措施来使得照射光的长波长分量在平面内均勻时，在整个可见光范围可以进一步减小照射光的光强度分布的平面内变化。3.修改形式在实施例中，光调制元件30和60粘结连接到导光板10的后面(底面)，之间没有空气层。但是，例如，如图23所示，元件可以粘结连接到导光板10的顶面，之间没有空气层。例如，如图M所示，光调制元件30和60可以设置在导光板10的内部。即使在这样的情况下，光调制元件30和60需要粘结连接到导光板10，之间没有空气层。尽管在实施例和修改形式中在导光板10上没有设置组件，但是如图25所示，可以在其上设置光学片70 (例如，漫射板、漫射片、透镜膜、或偏振分离片)。在这种情况下，因为从导光板10在斜向上输出的一部分光可以被引导到前向，所以可以有效地提高调制比。在实施例和修改形式中，根据是否存在电压施加，光调制元件30和60在透射状态和散射状态之间转换。当块体34A和64A的散射晶粒尺寸大致近似与可见光的波长时，元件具有波长与散射的相依性。类似的，当光调制元件30和60具有波长与折射率的相依性时，元件具有波长波长与散射的相依性。在边缘光型中，因为远离光源的部分受到靠近光源的区域的散射历史的影响，由于波长与散射的相依性，平面内色度差倾向于增大。因此，优选减小波长与光调制元件30和60的散射的相依性。通过获得在光调制元件30和60中的一个点上的散射光光谱与传导光光谱的比率，可以计算波长与光调制元件30和60的散射的相依性。通过使用亮度计测量设置在背光装置1或2的顶面上的漫射片和棱镜所透射的光获得散射光光谱，同时光调制元件30或 60部分的调整到处于散射状态。这里，亮度计直接位于在散射区域中与光源20最靠近的部分之上，以防止散射区域中的散射历史的反射。通过将漫射片连接在光调制元件30或60 上，之间具有匹配油，来有意破坏导光条件传导光光谱的时候，测量传导光光谱。在传导光光谱的测量中，棱镜片设置在漫射片上，以与在散射光光谱的测量中相同的方式设置亮度计的位置和光学片的构造。众所周知的，因为PDLC的散射晶粒尺寸大致与可见光的波长类似，并且PDLC具有波长与折射率的相依性，所以PDLC具有波长与散射的相依性。图沈示出了波长与具有条纹结构的PDLC的散射的相依性。因为具有条纹结构的PDLC具有大织构，所以波长与散射的相依性相对小。但是，理想的，优选对于每个波长可见光的散射的程度是常数。例如，作为波长与具有条纹结构的PDLC的散射的相依性的原因，液晶与单体可理解的分别具有波长与折射率的相依性。因此，例如，可以调整液晶和单体中的每个的类型、 液晶和单体之间的重量比、聚合引发剂的类型和数量、聚合中紫外线的强度和波长、聚合中的试样温度等，从而减小波长与折射率的相依性。此外，例如，可以增加液晶与单体之间的界面接触面积、和增加液晶与单体之间的折射率差，从而增加散射效率，并因此增加多重散射，从而使要提取的波长均衡，因此减小波长与散射的相依性。此外，例如，PDLC可以在厚度方面增加，以增加光路长度，从而通过多重散射使要提取的波长均衡，从而减小波长与散射的相依性。在下文中，将对通过调整单体类型增加散射效率和对增加PDLC厚度以通过多重散射使要提取的波长均衡进行详细描述。首先，对通过调整单体类型来增加散射效率进行描述。通过使液晶和单体的混合物聚合来获得PDLC。因此，通过改变单体的类型可以调整散射效率。例如，只使用双官能单体作为单体，从而获得条纹结构。另一方面，使用增加有适当量的多官能单体的双官能单体作为单体，从而在条纹结构中形成了三维网络结构。三维网路结构指的是聚合物某种程度上分支的结构，即使在与条纹正交的方向上。以这种方式在条纹结构中三维网络结构，从而增加了散射边界，因此由于多重散射，期望波长与散射的相依性增加。但是，如果过度大量的多官能单体加到双官能单体，条纹结构被极度破坏，导致散射效率降低。因此，优选多官能单体的量大于全部单体的0的质量百分数并小于70的质量百分数，更优选地大于5的质量百分数并小于50的质量百分数。因为过度大量的官能团倾向于干扰配向，所以优选三官能单体作为多官能单体。然后，将对增加PDLC的厚度以通过多重散射使要提取的波长均衡进行描述。当 PDLC的厚度增加而不改变PDLC的成分时，PDLC中的光路长度增加，同时每单位体积的散射效率保持不变。因此，可以想到，在PDLC中产生多重散射，引起波长与散射的相依性提高。如果PDLC在厚度方面过小，则倾向于产生亮度非均勻性。因此，优选PDLC的厚度大。 但是如果PDLC在厚度方面过大，则驱动电压变高，此外成本会增加，或在透射状态中亮度不适宜的增加。因此，PDLC的厚度优选是3 μ m到70 μ m (包括端点)，更优选地是5 μ m至Ij 50 μ m (包括端点)，更优选地是7 μ m到20 μ m (包括端点)。在下文中，将描述示例。描述下面的示例仅用于说明，本发明不限于这些示例。
小玻璃单元生产方法以下面的方式生产30 X 40mm的PDLC (小玻璃单元)。首先，通过溅射将ITO沉积在玻璃衬底上，然后通过旋转涂覆机将聚酰亚胺溶液涂覆在ITO的表面上，在80°C下使涂覆的聚酰亚胺干燥10分钟。然后，在200°C下将聚酰亚胺烘烤60分钟，然后用研磨布使聚酰亚胺受到研磨，从而形成配向膜。将熔珠喷射在配向膜上，将热固性密封件印刷在周边， 然后在80°C下加热10分钟。在加热之后，将玻璃衬底连接到单独制备的具有配向膜的ITO 玻璃衬底，将包括以预定成分混合的液晶、UV固化单体、和聚合引发剂的溶液(在下文中， 称作单体混合液晶)注射在所连接的玻璃衬底之间的间隙中。然后，使用紫外线使玻璃衬底接受暴露，然后通过UV固化树脂来密封注射口，从而生产PDLC。然后，将PDLC连接到导光板，之间具有匹配油。以这种方式，生产小玻璃单元。膜单元生产方法以下面的方式生产300X250mm的PDLC(小玻璃单元)。首先，通过溅射将ITO沉积在膜衬底(ZEONOR)上，然后通过棒式涂覆机将聚酰胺酰亚胺溶液涂覆在ITO的表面上， 在80°C下使涂覆的聚酰胺酰亚胺干燥10分钟。然后，用研磨布使聚酰胺酰亚胺受到研磨， 从而形成配向膜。然后，通过粘结剂将具有配向膜的膜衬底的表面连接到5mm厚的导光板， 从而生产具有导光板的ITO膜。此外，将熔珠喷射在具有导光板的ITO膜上，然后在气氛中将单体混合液晶滴在具有导光板的ITO膜上。然后，通过层合机在气氛中将具有导光板的 ITO膜连接到单独制备的具有配向膜的ITO膜。最后，使用紫外线使连接的膜接受暴露。以这种方式，生产膜单元。亮度和光谱的评估方法用白色LED的光线照射每个所生产的单元的导光板的端部。将漫射片和透镜片以这样的顺序放置在导光板的顶面上，在将电压施加到单元的时候通过亮度计(T0PC0N CORPORATION所制造的SR-UL1)测量亮度和光谱。如上所述，波长与散射的相依性定义为标准化散射光光谱与标准化传导光光谱的比率。斜率k表示使用最小二乘方法通过线性逼近所获得的斜率，斜率k表示波长与散射的相依性的程度。首先，描述所生产的单元。在示例1中，根据上述的小玻璃单元的生产方法，生产具有7μπι的厚度的单元，其中通过混合来制备单体混合液晶，从而液晶单体是90 10， 对全部单体的三官能单体混合比率是0的质量百分数，聚合引发剂的比率是全部单体的1 的质量百分数。用365nm的峰值波长和5.4J/cm2的暴露强度在室温下执行暴露。在示例 2中，除了三官能单体混合比率是20的质量百分数之外，以与示例1相同的方式生产单元。 在示例3和4中，除了单元厚度分别是9 μ m和13. 5 μ m之外，以与示例2相同的方式生产单元。在示例5中，除了膜用作单元材料并且单元厚度是7. 5 μ m之外，以与示例1相同的方式生产单元。在示例6中，除了三官能单体混合比率是20的质量百分数之外，以与示例5 相同的方式生产单元。在示例7和8中，除了单元厚度分别是3 μ m和15 μ m之外，以与示例6相同的方式生产单元。表1分别示出了示例的生产条件、亮度和斜率k。表权利要求
1.一种照明装置，其包括 导光板；光源，其设置在所述导光板的侧面上；和光调制元件，其设置在所述导光板的表面上或内部，并且粘结到所述导光板， 其中，所述光调制元件具有分开并相对设置的一对透明衬底、设置在所述一对透明衬底的各自表面上的一对电极、和设置在所述一对透明衬底之间的间隙中的光调制层，所述光调制层包括响应于电场的第一区域和不响应于电场的第二区域，所述第一区域具有光学各向异性，所述第二区域具有光学各向异性，并且所述第二区域具有条纹结构，所述条纹结构在短轴方向上具有大于等于0. 05 μ m并小于等于10 μ m的平均条纹织构尺寸。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，在所述第二区域的短轴方向上，所述平均条纹织构尺寸是大于等于0.2μπι并小于等于7 μ m。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一区域主要包括液晶材料，并且所述第二区域主要包括聚合物材料。
4.根据权利要求3所述的照明装置，其中，所述光调制层具有位于每个所述电极和所述光调制层之间的水平配向膜或垂直配向膜，并且通过热和光中的一个或两个，使可聚合材料聚合来形成所述第二区域，所述可聚合材料通过水平配向膜或垂直配向膜的作用来配向。
5.一种显示装置，其包括显示面板，其具有布置在矩阵中的多个像素，根据图像信号来驱动所述像素；和照明装置，其照亮所述显示面板，其中，按照从所述显示面板一侧开始的顺序，所述照明装置包括导光板、设置在所述导光板的侧面上的光源、和光调制元件，所述光调制元件设置在所述导光板的表面上或内部并且粘结到所述导光板，所述光调制元件具有分开并相对设置的一对透明衬底、设置在所述一对透明衬底的各自表面上的一对电极、和设置在所述一对透明衬底之间的间隙中的光调制层，所述光调制层包括响应于电场的第一区域和不响应于电场的第二区域，所述第一区域具有光学各向异性，所述第二区域具有光学各向异性，并且所述第二区域具有条纹结构，所述条纹结构在短轴方向上具有大于等于0. 05 μ m并小于等于10 μ m的平均条纹织构尺寸。
6.一种照明装置，其包括 导光板；光源，其设置在所述导光板的侧面上；和光调制元件，其设置在所述导光板的表面上或内部，并且粘结到所述导光板， 其中，所述光调制元件具有分开并相对设置的一对透明衬底、设置在所述一对透明衬底的各自表面上的一对电极、和设置在所述一对透明衬底之间的间隙中的光调制层，所述光调制层包括响应于电场的第一区域和不响应于电场的第二区域，所述第一区域具有光学各向异性，所述第二区域具有光学各向异性， 所述一对电极中的一个或两个包括透明导电膜，并且所述透明导电膜包括氧化铟锡(ITO)，并具有由下面的公式所表示的光学特性， A1-A2 彡 0. 5，其中，Al是大于等于450nm并小于等于650nm的波长中的最大光吸收率(％ )，并且 A2是大于等于450nm并小于等于650nm的波长中的最小光吸收率(％ )。
7.根据权利要求6所述的照明装置，其中，具有设置在所述透明衬底上的所述透明导电膜或具有两个所述一对电极的所述透明衬底包括树脂衬底；并且通过在低于所述树脂衬底的玻璃转变温度的温度下对包括ITO的膜退火，使所述透明导电膜结晶化。
8.根据权利要求7所述的照明装置，其中，所述透明导电膜在通过XRD测量所获得的X射线衍射(XRD)图中的点上具有峰值，而在结晶化之前的包括ITO的膜中，在所述点上没有测量到峰值。
9.根据权利要求8所述的照明装置，其中，在所述XRD图中，所述透明导电膜具有022)晶面的峰值，所述峰值具有大于等于0.03°并小于等于2°的半值宽度。
10.根据权利要求9所述的照明装置，其中，在所述XRD图中，所述透明导电膜具有022)晶面的峰值，所述峰值具有大于等于0.1°并小于等于0.7°的半值宽度。
11.一种显示装置，其包括显示面板，其具有布置在矩阵中的多个像素，根据图像信号来驱动所述像素；和照明装置，其照亮所述显示面板，其中，按照从所述显示面板一侧开始的顺序，所述照明装置包括导光板、设置在所述导光板的侧面上的光源、和光调制元件，所述光调制元件设置在所述导光板的表面上或内部并且粘结到所述导光板，所述光调制元件具有分开并相对设置的一对透明衬底、设置在所述一对透明衬底的各自表面上的一对电极、和设置在所述一对透明衬底之间的间隙中的光调制层，所述光调制层包括响应于电场的第一区域和不响应于电场的第二区域，所述第一区域具有光学各向异性，所述第二区域具有光学各向异性， 所述一对电极中的一个或两个包括透明导电膜，并且所述透明导电膜包括氧化铟锡(ITO)，并具有由下面的公式所表示的光学特性， A1-A2 彡 0. 5，其中，Al是大于等于450nm并小于等于650nm的波长中的最大光吸收率(％ )，并且 A2是大于等于450nm并小于等于650nm的波长中的最小光吸收率(％ )。
全文摘要
本发明涉及照明装置和显示装置。照明装置包括导光板；设置在导光板的侧面上的光源；和光调制元件，所述光调制元件设置在导光板的表面上或内部并且粘结到导光板。光调制元件具有分开并相对设置的一对透明衬底、设置在一对透明衬底的各自表面上的一对电极、和设置在一对透明衬底之间的间隙中的光调制层。光调制层包括响应于电场的第一区域和不响应于电场的第二区域，所述第一区域具有光学各向异性，所述第二区域具有光学各向异性。第二区域具有条纹结构，所述条纹结构在短轴方向上具有大于等于0.05μm并小于等于10μm的平均条纹织构尺寸。
文档编号F21V8/00GK102252223SQ201110083229
公开日2011年11月23日 申请日期2011年3月31日 优先权日2010年4月7日
发明者佐藤晴美, 内田龙男, 奥山健太郎, 川上彻, 新开章吾, 水野守, 池田昌弘, 石锅隆宏, 蛭子井明, 铃木知明 申请人:国立大学法人东北大学, 索尼公司