(57)【要約】【課題】光取り出し効率の低下を抑えつつ、照明光の色度を面内でより均一化することの可能な照明装置および表示装置を提供する。【解決手段】導光板１０に接着された光変調素子３０には、導光板１０を伝播する光に対して散乱性もしくは透明性を示す光変調層３４が設けられている。この光変調層３４は、一対の透明基板３１，３６に挟まれている。光変調層３４の配向を規制する配向膜３３，３５が双方の透明基板３１，３６の表面に設けられているが、光変調層３４の配向を変化させる電場を発生させる電極３２は、透明基板３１の表面にだけ設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板と、
前記導光板の側面に配置された光源と、
前記導光板の表面または内部に配置されると共に前記導光板と接着された光変調素子と
を備え、
前記光変調素子は、
離間して互いに対向配置された一対の透明基板と、
前記一対の透明基板の一方の透明基板の表面に設けられ、かつ前記透明基板の表面と平行な方向に電場を発生させることの可能な電極と、
前記一対の透明基板の間隙に設けられ、かつ電場の大きさに応じて、前記光源からの光に対して散乱性もしくは透明性を示す光変調層と
を有する
照明装置。
【請求項２】
前記電極は、第１の方向に延在する櫛歯を有する第１電極と、前記第１電極の櫛歯と互い違いに配置された櫛歯を有する第２電極とを有する
請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記第１の方向は、前記導光板の側面のうち前記光源と対向する面と平行である
請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記第１の方向は、前記導光板の側面のうち前記光源と対向する面の法線と平行である
請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記第１電極および前記第２電極は、それぞれ、複数の部分電極からなる
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記複数の部分電極は、前記導光板の側面のうち前記光源と対向する面と平行な方向に配列されている
請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記複数の部分電極は、前記導光板の側面のうち前記光源と対向する面の法線と平行な方向に配列されている
請求項５に記載の照明装置。
【請求項８】
前記複数の部分電極は、２次元配列されている
請求項５に記載の照明装置。
【請求項９】
前記光源からの距離に応じて変調された電圧を各部分電極に印加する駆動回路を備えた
請求項５ないし請求項８のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記駆動回路は、前記光源からの距離と、映像信号とに応じて変調された電圧を各部分電極に印加する
請求項９に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記光源は、互いに独立駆動可能な複数の光源ブロックからなる
請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記駆動回路は、電圧印加対象の部分電極の前記光源からの距離と、映像信号とに応じて変調された電圧または電流を各光源ブロックに印加する
請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記導光板は、当該導光板の側面のうち前記光源と対向する面の法線と平行な方向に延在する複数の凸部を有する
請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１４】
各凸部の、当該凸部の延在方向と直交する方向の断面が、矩形状、台形状、または三角形状となっている
請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１５】
各凸部の高さは、前記光源に近い箇所で低く、前記光源から遠く離れた箇所で高くなっている
請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１６】
各凸部の高さは、前記光源に最も近い箇所でゼロとなっている
請求項１５に記載の照明装置。
【請求項１７】
前記光変調層は、前記電極に電圧が印加されていない時に透明性を示し、前記電極に電圧が印加されている時に散乱性を示す
請求項１ないし請求項１６のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１８】
前記光変調層は、前記電極によって生じる電場に対する応答速度が相対的に早い液晶分子と、前記電極によって生じる電場に対する応答速度が相対的に遅い高分子とを含んで構成されている
請求項１ないし請求項１７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１９】
前記電極は、第１の方向に延在する櫛歯を有する第１電極と、前記第１電極の櫛歯と互い違いに配置された櫛歯を有する第２電極とを有し、
前記液晶分子および前記高分子は、前記電極に電圧が印加されていない時に前記第１電極の櫛歯の延在方向に配向している
請求項１８に記載の照明装置。
【請求項２０】
前記液晶分子および前記高分子は、前記電極に電圧が印加されていない時に前記透明基板の法線方向に配向している
請求項１８に記載の照明装置。
【請求項２１】
マトリクス状に配置された複数の画素を有すると共に、前記複数の画素が映像信号に基づいて駆動される表示パネルと、
前記表示パネルを照明する照明装置と
を備え、
前記照明装置は、
導光板と、
前記導光板の側面に配置された光源と、
前記導光板の表面または内部に配置されると共に前記導光板と接着された光変調素子と
を有し、
前記光変調素子は、
離間して互いに対向配置された一対の透明基板と、
前記一対の透明基板の一方の透明基板の表面に設けられ、かつ前記透明基板の表面と平行な方向に電場を発生させることの可能な電極と、
前記一対の透明基板の間隙に設けられ、かつ電場の大きさに応じて、前記光源からの光に対して散乱性もしくは透明性を示す光変調層と
を有する
表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光に対して散乱性または透明性を示す光変調素子を備えた照明装置および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイの高画質化や省エネ化が急進展し、部分的にバックライトの光強度を変調することによって暗所コントラストの向上を実現する方式が提案されている。この手法は主に、バックライトの光源として用いられる発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）を部分的に駆動して、表示画像に合わせてバックライト光を変調するものである。また、大型の液晶ディスプレイにおいて、小型の液晶ディスプレイと同様、薄型化の要求が強まってきており、冷陰極管（ＣＣＦＬ；Cold Cathode Fluorescent Lamp）やＬＥＤを液晶パネルの直下に配置する方式ではなく、導光板の端部に光源を配置するエッジライト方式が注目されている。しかし、エッジライト方式では、光源の光強度を部分的に変調する部分駆動を行うことは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３４７７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、導光板内を伝播している光の取り出し技術としては、例えば、特許文献１において、透明と散乱を切り換える高分子分散液晶（ＰＤＬＣ；Polymer Dispersed Liquid Crystal）を用いた表示装置が提案されている。これは、写り込み防止などを目的としたものであり、ＰＤＬＣに対して部分的に電圧を印加して、透明と散乱を切り換える技術である。しかし、このバックライトでは、電極による光吸収が無視できない程に大きく、光取り出し効率があまり高くならないという問題があった。また、このバックライトでは、電極による光吸収に波長依存性があり、導光板の端部に取り付けた光源から離れるにつれて、照明光の色度が異なってしまう問題があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、光取り出し効率の低下を抑えつつ、照明光の色度を面内でより均一化することの可能な照明装置および表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の照明装置は、導光板と、導光板の側面に配置された光源と、導光板の表面または内部に配置されると共に導光板と接着された光変調素子とを備えたものである。上記光変調素子は、離間して互いに対向配置された一対の透明基板と、一対の透明基板の一方の透明基板の表面に設けられ、かつ透明基板の表面と平行な方向に電場を発生させることの可能な電極と、一対の透明基板の間隙に設けられ、かつ電場の大きさに応じて、光源からの光に対して散乱性もしくは透明性を示す光変調層とを有している。
【０００７】
本発明の表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素を有すると共に、複数の画素が画像信号に基づいて駆動される表示パネルと、表示パネルを照明する照明装置とを備えたものである。この表示装置に搭載された照明装置は、上記の照明装置と同一の構成要素を有している。
【０００８】
本発明の照明装置および表示装置では、光変調層を挟み込む一対の透明基板の一方の透明基板の表面にだけ電極が設けられている。これにより、光源から射出された光が導光板内を伝播していく過程で光変調素子内の電極を繰り返し通過したときの、電極による光吸収量が、光変調素子内の双方の透明基板の表面に電極が設けられている場合と比べて、少ない。また、電極による光吸収量が少ないことから、照明光の色度の面内での変化量も少ない。
【０００９】
本発明の照明装置および表示装置において、電極が、第１の方向に延在する櫛歯を有する第１電極と、第１電極の櫛歯と互い違いに配置された櫛歯を有する第２電極とにより構成されていてもよい。ここで、第１の方向は、導光板の側面のうち光源と対向する面と平行となっていてもよいし、導光板の側面のうち光源と対向する面の法線と平行となっていてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の照明装置および表示装置によれば、光変調層を挟み込む一対の透明基板の一方の透明基板の表面にだけ電極を設けるようにしたので、電極による光吸収量および照明光の色度の面内での変化量を少なくすることができる。その結果、光取り出し効率の低下を抑えつつ、照明光の色度を面内でより均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るバックライトの構成の一例を表す断面図である。
【図２】図１の光源の構成の一例を表す斜視図である。
【図３】図１の電極の構成の一例を表す斜視図である。
【図４】図３の電極の構成の他の例を表す斜視図である。
【図５】図１のバックライトの構成の他の例を表す断面図である。
【図６】図１の光変調素子に電圧が印加されていないときの構成について説明するための模式図である。
【図７】図１の光変調素子に電圧が印加されているときの構成について説明するための模式図である。
【図８】図１のバックライトの作用について説明するための模式図である。
【図９】図１のバックライトの製造工程について説明するための断面図である。
【図１０】図９に続く製造工程について説明するための断面図である。
【図１１】図１０に続く製造工程について説明するための断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係るバックライトの構成の一例を表す断面図である。
【図１３】図１２の光変調素子に電圧が印加されていないときの構成について説明するための模式図である。
【図１４】図１２の光変調素子に電圧が印加されているときの構成について説明するための模式図である。
【図１５】図１の電極の構成の他の例を表す斜視図である。
【図１６】図１５の電極の構成の他の例を表す斜視図である。
【図１７】電極が図１５，図１６に示した構成となっている場合に光変調素子に電圧が印加されていないときの構成の一例について説明するための模式図である。
【図１８】電極が図１５，図１６に示した構成となっている場合に光変調素子に電圧が印加されているときの構成の一例について説明するための模式図である。
【図１９】電極が図１５，図１６に示した構成となっている場合に光変調素子に電圧が印加されていないときの構成の他の例について説明するための模式図である。
【図２０】電極が図１５，図１６に示した構成となっている場合に光変調素子に電圧が印加されているときの構成の他の例について説明するための模式図である。
【図２１】図１，図１２の導光板の構成の一変形例を表す斜視図である。
【図２２】図１，図１２の導光板の構成の他の変形例を表す斜視図である。
【図２３】図２１，図２２の導光板内を光が伝播する様子を表す模式図である。
【図２４】図２１，図２２の導光板から光が部分的に出力される様子表す模式図である。
【図２５】図１，図１２のバックライトの構成の第１の変形例を表す断面図である。
【図２６】図１，図１２のバックライトの構成の第２の変形例を表す断面図である。
【図２７】図１，図１２のバックライトの構成の第３の変形例を表す断面図である。
【図２８】一適用例にかかる表示装置の一例を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（図１〜図１１）
バックライト内に、水平配向膜を含む光変調素子が設けられている例
２．第２の実施の形態（図１２〜図１４）
バックライト内に、垂直配向膜を含む光変調素子が設けられている例
３．変形例
電極の櫛歯の向きが異なる例（図１５，図１６）
光変調層内の配向状態が異なる例（図１７〜図２０）
導光板の上面に帯状の凸部が形成されている例（図２１〜図２４）
光変調素子の位置が異なる例（図２５〜図２７）
４．適用例（図２８）
上記実施の形態等のバックライトが表示装置の光源として適用されている例
【００１３】
＜１．第１の実施の形態＞
図１（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るバックライト１（照明装置）の概略構成の一例を表す断面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のバックライト１の詳細な構成の一例を表す断面図である。なお、図１（Ａ），（Ｂ）は、模式的に表したものであり、実際の寸法や形状と同一であるとは限らない。このバックライト１は、例えば、液晶表示パネルなどを背後から照明するものであり、導光板１０と、導光板１０の側面に配置した光源２０と、導光板１０の背後に配置した光変調素子３０および反射板４０と、光源２０および光変調素子３０を駆動する駆動回路５０とを備えている。
【００１４】
導光板１０は、導光板１０の側面に配置した光源２０からの光を導光板１０の上面に導くものである。この導光板１０は、導光板１０の上面に配置される表示パネル（図示せず）に対応した形状、例えば、上面、下面および側面で囲まれた直方体状となっている。なお、以下では、導光板１０の側面のうち光源２０からの光が入射する側面を光入射面１０Ａと称するものとする。導光板１０は、例えば、上面および下面の少なくとも一方の面に、所定のパターン化された形状を有しており、光入射面１０Ａから入射した光を散乱し、均一化する機能を有している。なお、バックライト１に印加する電圧を変調することによって輝度の均一化を行う場合には、パターン化されていない平坦な導光板を導光板１０として用いることも可能である。この導光板１０は、例えば、表示パネルとバックライト１との間に配置される光学シート（例えば、拡散板、拡散シート、レンズフィルム、偏光分離シートなど）を支持する支持体としても機能する。導光板１０は、例えば、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）やアクリル樹脂（ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの透明熱可塑性樹脂を主に含んで構成されている。
【００１５】
光源２０は、例えば、図２（Ａ）に示したように、線状光源２１と、反射ミラー２２とにより構成されている。線状光源２１は、例えば、熱陰極管(ＨＣＦＬ；Hot Cathode Fluorescent Lamp)、または、ＣＣＦＬからなる。反射ミラー２２は、線状光源２１から発せられた光のうち光入射面１０Ａに直接入射しない方向に向かう光を光入射面１０Ａ側に反射するものである。光源２０は、例えば、図２（Ｂ）または図２（Ｃ）に示したように、複数の点状光源２３を一列に配置して構成されたものであってもよい。各点状光源２３は、光入射面１０Ａに向かって光を射出するようになっており、例えば、光入射面１０Ａとの対向面に発光スポットを有する発光素子からなる。そのような発光素子としては、例えば、ＬＥＤ、または、レーザダイオード（ＬＤ；Laser Diode）などが挙げられる。
【００１６】
複数の点状光源２３は、例えば、図２（Ｂ）または図２（Ｃ）に示したように、２個以上の点状光源２３ごとに、共通の基板２４上に設けられていてもよい。この場合、１つの基板２４と、その基板２４上に設けられた複数の点状光源２３とにより、光源ブロック２５が構成されている。基板２４は、例えば、点状光源２３と駆動回路５０とを電気的に接続する配線が形成された回路基板であり、各点状光源２３は、この回路基板上に実装されている。共通の基板２４上に設けられた各点状光源２３（光源ブロック２５内の各点状光源２３）は、駆動回路５０によって一括で（非独立に）駆動されるようになっており、例えば、図示しないが、互いに並列に、または互いに直列に、接続されている。また、互いに異なる基板２４上に設けられた点状光源２３（各光源ブロック２５内の点状光源２３）は、例えば、駆動回路５０によって一括で（非独立に）駆動されるようになっており、例えば、図２（Ｂ）に示したように、互いに並列に接続されていたり、例えば、図示しないが、互いに直列に接続されていたりしている。互いに異なる基板２４上に設けられた点状光源２３（各光源ブロック２５内の点状光源２３）は、例えば、駆動回路５０によって互いに独立に駆動されるようになっていてもよい。この場合、互いに異なる基板２４上に設けられた点状光源２３（各光源ブロック２５内の点状光源２３）は、例えば、図２（Ｃ）に示したように、互いに異なる電流経路に接続されている。
【００１７】
光源２０は、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示したように、導光板１０の一の側面にだけ設けられていてもよいし、図示しないが、導光板１０の２つの側面、３つの側面または全ての側面に設けられていてもよい。
【００１８】
反射板４０は、導光板１０の背後から光変調素子３０を介して漏れ出てきた光を導光板１０側に戻すものであり、例えば、反射、拡散、散乱などの機能を有している。これにより、光源２０からの射出光を効率的に利用することができ、また、正面輝度の向上にも役立っている。この反射板４０は、例えば、発泡ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）や銀蒸着フィルム、多層膜反射フィルム、白色ＰＥＴなどからなる。
【００１９】
光変調素子３０は、本実施の形態において、導光板１０の背後（下面）に空気層を介さずに密着しており、例えば接着剤（図示せず）を介して導光板１０の背後に接着されている。この光変調素子３０は、例えば、図１（Ｂ）に示したように、透明基板３１、電極３２、配向膜３３、光変調層３４、配向膜３５および透明基板３６を反射板４０側から順に配置したものである。
【００２０】
透明基板３１，３６は、光変調層３４を支持するものであり、一般に、可視光に対して透明な基板、例えば、ガラス板や、プラスチックフィルムによって構成されている。電極３２は、透明基板３１のうち光変調層３４側の表面上に設けられたものであり、光変調層３４内に、透明基板３１の表面と平行な方向に電場を発生させることの可能な構造となっている。具体的には、例えば、図３（Ａ）に光変調素子３０の一部を抜き出して示したように、電極３２は、面内の一の方向（第１の方向）に延在する櫛歯を有する第１電極３２Ａと、第１電極３２Ａの櫛歯と互い違いに配置された櫛歯を有する第２電極３２Ｂとを有している。第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂの櫛歯は、例えば、図３（Ｂ），（Ｃ）に示したように、光源２０が光変調素子３０の一の側面近傍にだけ設けられている場合、または光変調素子３０の側面のうち互いに対向する２つの側面近傍に設けられている場合に、光源２０の延在方向と平行な方向に延在している。
【００２１】
第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂは、それぞれ、例えば、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、透明基板３１の表面全体に渡って形成された単一構造物で構成されていてもよい。また、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂは、それぞれ、例えば、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、複数の構造物（部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）で構成されていてもよい。各部分電極３２Ａ’は、面内の一の方向（第１の方向）に延在する櫛歯を有しており、各部分電極３２Ｂ’は部分電極３２Ａ’の櫛歯と互い違いに配置された櫛歯を有している。なお、以下では、互いに噛み合った部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’を部分電極対３２Ｃと称するものとする。
【００２２】
複数の部分電極対３２Ｃは、例えば、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、面内の一の方向に配列されていてもよいし、例えば、図４（Ｃ）に示したように、マトリクス状に配列されていてもよい。なお、図４（Ａ）中の配列方向は、光源２０が導光板１０の一の側面にだけ設けられている場合、または導光板１０の側面のうち互いに対向する２つの側面に設けられている場合に、光源２０の延在方向と平行な方向に対応している。また、図４（Ｂ）中の配列方向は、光源２０が導光板１０の一の側面にだけ設けられている場合、または導光板１０の側面のうち互いに対向する２つの側面に設けられている場合に、光源２０の延在方向と直交する方向に対応している。また、図４（Ｃ）中の配列方向は、光源２０が導光板１０の一の側面にだけ設けられている場合、または導光板１０の側面のうち互いに対向する２つの側面に設けられている場合に、光源２０の延在方向と平行な方向と、光源２０の延在方向と直交する方向との２方向に対応している
【００２３】
電極３２は、例えば、透明な導電性材料、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）からなる。ただし、電極３２は、透明な材料でなくてもよく、例えば、金属によって構成されていてもよい。なお、電極３２が金属によって構成されている場合には、電極３２は、反射板４０と同様、導光板１０の背後から光変調素子３０に入射する光を反射する機能も兼ね備えていることになる。従って、この場合には、例えば、図５に示したように、反射板４０を省略することも可能である。
【００２４】
第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂが、それぞれ、複数の部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’で構成されている場合に、部分電極対３２Ｃを光変調素子３０の法線方向から見たときに、光変調素子３０のうち部分電極対３２Ｃと対向する箇所が光変調セル３０Ｓを構成している。例えば、図１（Ｂ）に破線で例示したような箇所が光変調セル３０Ｓとなっている。各光変調セル３０Ｓは、部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’に所定の電圧を印加することにより別個独立に駆動することの可能なものであり、部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’に印加される電圧値の大きさに応じて、光源２０からの光に対して透明性を示したり、散乱性を示したりする。なお、透明性、散乱性については、光変調層３４を説明する際に詳細に説明する。
【００２５】
配向膜３３，３５は、例えば、光変調層３４に用いられる液晶やモノマーを配向させるものである。配向膜の種類としては、例えば、垂直用配向膜および水平用配向膜があるが、本実施の形態では、配向膜３３，３５には水平用配向膜が用いられる。水平用配向膜としては、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリビニルアルコールなどをラビング処理することにより形成された配向膜、転写やエッチングなどにより溝形状が付与された配向膜が挙げられる。また、水平用配向膜としては、例えば、酸化ケイ素などの無機材料を斜方蒸着することにより形成された配向膜、イオンビーム照射により形成されたダイヤモンドライクカーボン配向膜、電極パターンスリットの形成された配向膜が挙げられる。透明基板３１，３６としてプラスチックフィルムを用いる場合には、製造工程において、透明基板３１，３６の表面に配向膜３３，３５を塗布した後の焼成温度ができるだけ低いことが好ましいことから、配向膜３３，３５として、１００℃以下の温度で形成可能なポリアミドイミドを用いることが好ましい。
【００２６】
また、垂直、水平いずれの配向膜においても、液晶とモノマーを配向させる機能があれば十分であり、通常の液晶ディスプレイに要求される電圧の繰り返し印加による信頼性などは必要ない。デバイス作成後の電圧印加による信頼性は、モノマーを重合したものと液晶との界面で決まるためである。また、配向膜３３，３５を用いなくても、例えば、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電場や磁場を印加することによっても、光変調層３４に用いられる液晶やモノマーを配向させることが可能である。つまり、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電場や磁場を印加しながら、紫外線を照射して電圧印加状態での液晶やモノマーの配向状態を固定させることができる。配向膜３３，３５の形成に電圧を用いる場合には、配向用と駆動用とで別々の電極を形成するか、液晶材料に周波数によって誘電率異方性の符号が反転する二周波液晶などを用いることができる。また、配向膜３３，３５の形成に磁場を用いる場合、配向膜３３，３５として磁化率異方性の大きい材料を用いることが好ましく、例えば、ベンゼン環の多い材料を用いることが好ましい。
【００２７】
光変調層３４は、電場の大きさに応じて、光源２０からの光に対して散乱性もしくは透明性を示すものである。具体的には、光変調層３４は、電極３２に電圧が印加されていない時に光源２０からの光に対して透明性を示し、電極３２に電圧が印加されている時に光源２０からの光に対して散乱性を示すものである。光変調層３４は、例えば、図１（Ｂ）に示したように、バルク３４Ａと、バルク３４Ａ内に分散された微粒子状の複数の微粒子３４Ｂとを含んだ複合層となっている。バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂは光学異方性を有している。
【００２８】
図６は、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時の、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂ内の配向状態の一例を模式的に表したものである。図６中の楕円体１３４Ａは、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）’間に電圧が印加されていない時の、バルク３４Ａの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。図６中の楕円体１３４Ｂは、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時の、微粒子３４Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。この屈折率楕円体は、様々な方向から入射した直線偏光の屈折率をテンソル楕円体で表したものであり、光が入射する方向からの楕円体の断面を見ることによって、幾何的に屈折率を知ることができるものである。
【００２９】
図７は、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時の、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂ内の配向状態の一例を模式的に表したものである。図７中の楕円体１３４Ａは、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時の、バルク３４Ａの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。図７中の楕円体１３４Ｂは、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時の、微粒子３４Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。
【００３０】
バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂは、例えば、図６に示したように、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、バルク３４Ａの光軸ＡＸ１（楕円体１３４Ａの長軸）および微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ２（楕円体１３４Ｂの長軸）の向きが互いに一致する（平行となる）構成となっている。なお、光軸ＡＸ１，ＡＸ２とは、偏光方向によらず屈折率が一つの値になるような光線の進行方向と平行な線を指している。また、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ２の向きは常に互いに一致している必要はなく、光軸ＡＸ１の向きと光軸ＡＸ２の向きとが、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよい。
【００３１】
また、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ２は、導光板１０の光入射面１０Ａと平行となると共に、透明基板３１の表面と平行となっている。つまり、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ２は、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）を含む面と平行となっており、かつ第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）の櫛歯の延在方向と平行となっている。
【００３２】
一方、バルク３４Ａは、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間への電圧印加の有無に拘らず、光軸ＡＸ１が一定となる構成となっている。具体的には、光軸ＡＸ１は、導光板１０の光入射面１０Ａと平行となると共に、透明基板３１の表面と平行となっている。つまり、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ１は、光軸ＡＸ２と平行となっている。
【００３３】
なお、光軸ＡＸ２が常に、導光板１０の光入射面１０Ａと平行となると共に透明基板３１の表面と平行となっている必要はなく、例えば製造誤差などによって光入射面１０Ａおよび透明基板３１の表面の少なくとも一方と小さな角度で交差する方向を向いていてもよい。
【００３４】
ここで、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの常光屈折率が互いに等しく、かつバルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの異常光屈折率が互いに等しいことが好ましい。この場合に、例えば、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時には、正面方向および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差がほとんどなく、高い透明性が得られる。これにより、例えば、正面方向に向かう光および斜め方向に向かう光は、光変調層３４内で散乱されることなく、光変調層３４を透過する。その結果、例えば、図８（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源２０からの光Ｌ（斜め方向からの光）は、光変調素子３０内で透明となった領域（透過領域３０Ａ）の界面（透明基板３１または導光板１０と空気との界面）において全反射され、透過領域３０Ａの輝度（黒表示の輝度）が、光変調素子３０を設けていない場合（図８（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて下がる。なお、図８（Ｂ）のグラフは、図８（Ａ）に示したように導光板１０の上に拡散シート４１を配置した状態で、正面輝度を計測したときのものである。
【００３５】
また、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂは、例えば、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時には、図７に示したように、光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ２の向きが互いに異なる（交差もしくは直交する）構成となっている。また、微粒子３４Ｂは、例えば、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時に、光軸ＡＸ２が導光板１０の光入射面１０Ａの法線と平行となると共に透明基板３１の表面と平行となる構成となっている。つまり、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時に、光軸ＡＸ２は、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）を含む面と平行となっており、かつ部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’の櫛歯の延在方向と交差（もしくは直交）している。
【００３６】
したがって、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時には、光変調層３４において、透明基板３１の表面と平行な面内のあらゆる方向において屈折率差が大きくなり、高い散乱性が得られる。これにより、例えば、正面方向に向かう光および斜め方向に向かう光は、光変調層３４内で散乱される。その結果、例えば、図８（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源２０からの光Ｌ（斜め方向からの光）は、光変調素子３０内で散乱状態となった領域（散乱領域３０Ｂ）の界面（透明基板３１または導光板１０と空気との界面）を透過すると共に、反射板４０側に透過した光は反射板４０で反射され、光変調素子３０を透過する。従って、散乱領域３０Ｂの輝度は、光変調素子３０を設けていない場合（図８（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて極めて高くなり、しかも、透過領域３０Ａの輝度が低下した分だけ、部分的な白表示の輝度（輝度突き上げ）が大きくなる。
【００３７】
なお、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの常光屈折率は、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。また、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの異常光屈折率についても、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。
【００３８】
また、バルク３４Ａの屈折率差（＝異常光屈折率−常光屈折率）や、微粒子３４Ｂの屈折率差（＝異常光屈折率−常光屈折率）は、できるだけ大きいことが好ましく、０．０５以上であることが好ましく、０．１以上であることがより好ましく、０．１５以上であることがさらに好ましい。バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの屈折率差が大きい場合には、光変調層３４の散乱能が高くなり、導光条件を容易に破壊することができ、導光板１０からの光を取り出しやすいからである。
【００３９】
また、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂは、電場に対する応答速度が互いに異なっている。バルク３４Ａは、例えば、電場に対して応答しない筋状構造もしくは多孔質構造となっているか、または微粒子３４Ｂの応答速度よりも遅い応答速度を有する棒状構造となっている。バルク３４Ａは、例えば、低分子モノマーを重合化することにより得られた高分子材料によって形成されている。バルク３４Ａは、例えば、微粒子３４Ｂの配向方向または配向膜３３，３５の配向方向に沿って配向した、配向性および重合性を有する材料（例えばモノマー）を熱および光の少なくとも一方によって重合させることにより形成されている。
【００４０】
一方、微粒子３４Ｂは、例えば、液晶材料を主に含んで構成されており、バルク３４Ａの応答速度よりも十分に早い応答速度を有している。微粒子３４Ｂ内に含まれる液晶材料（液晶分子）は、例えば棒状分子である。微粒子３４Ｂ内に含まれる液晶分子として、正の誘電率異方性を有するもの（いわゆるポジ型液晶）を用いることが好ましい。
【００４１】
ここで、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時には、微粒子３４Ｂ内において、液晶分子の長軸方向は、光軸ＡＸ１と平行となっている。このとき、微粒子３４Ｂ内の液晶分子の長軸は、導光板１０の光入射面１０Ａと平行となると共に透明基板３１の表面と平行となっている。また、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時には、微粒子３４Ｂ内において、液晶分子の長軸方向は、光軸ＡＸ１と交差（もしくは直交）している。このとき、微粒子３４Ｂ内の液晶分子の長軸は、導光板１０の光入射面１０Ａの法線と平行となると共に透明基板３１の表面と平行となっている。
【００４２】
上記した、配向性および重合性を有するモノマーとしては、光学的に異方性を有しており、かつ液晶と複合する材料であればよいが、本実施の形態では紫外線で硬化する低分子モノマーであることが好ましい。電圧無印加の状態で、液晶と、低分子モノマーを重合化することにより形成されたもの（高分子材料）との光学的異方性の方向が一致していることが好ましいので、紫外線硬化前において、液晶と低分子モノマーが同一方向に配向していることが好ましい。微粒子３４Ｂとして液晶が用いられる場合に、その液晶が棒状分子であるときには、使用するモノマー材料の形状も棒状であることが好ましい。以上のことから、モノマー材料としては重合性と液晶性を併せ持つ材料を用いることが好ましく、例えば、重合性官能基として、アクリレート基、メタクリレート基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニルエーテル基およびエポキシ基からなる群から選ばれた少なくとも１つの官能基を有することが好ましい。これらの官能基は、紫外線、赤外線または電子線を照射したり、加熱したりすることによって重合させることができる。紫外線照射時の配向度低下を抑制するために、多官能基をもつ液晶性材料を添加することもできる。バルク３４Ａを上述した筋状構造とする場合には、バルク３４Ａの原料として、２官能液晶性モノマーを用いることが好ましい。また、バルク３４Ａの原料に対して、液晶性を示す温度の調整を目的に単官能モノマーを添加したり、架橋密度向上を目的に３官能以上のモノマーを添加したりすることもできる。
【００４３】
駆動回路５０は、例えば、一の光変調セル３０Ｓにおいて微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ２がバルク３４Ａの光軸ＡＸ１と平行もしくはほぼ平行となり、他の光変調セル３０Ｓにおいて微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ２がバルク３４Ａの光軸ＡＸ１と交差もしくは直交するように第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）へ印加する電圧の大きさを制御するようになっている。つまり、駆動回路５０は、電場制御によって、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ１，ＡＸ２の向きを互いに一致（もしくはほぼ一致）させたり、互いに異ならせたり（もしくは直交させたり）することができるようになっている。
【００４４】
また、駆動回路５０は、例えば、電極３２が複数の部分電極対３２Ｃからなる場合であって、かつ部分電極対３２Ｃが光入射面１０Ａの法線と平行な方向に配列されているとき、部分電極対３２Ｃの光源２０からの距離に応じて、波高値、デューティー比および周波数の少なくとも１つが変調された電圧を部分電極対３２Ｃに印加するようになっている。電圧の変調は、例えば、光源２０からの距離が遠くなるにつれて光変調セル３０Ｓの散乱性が強まるようになされる。さらに、駆動回路５０は、例えば、部分電極対３２Ｃの光源２０からの距離だけでなく、外部から入力される映像信号も考慮して、波高値、デューティー比および周波数の少なくとも１つが変調された電圧を部分電極対３２Ｃに印加するようになっていてもよい。
【００４５】
また、駆動回路５０は、例えば、光源２０が互いに独立駆動可能な複数の光源ブロック２５からなる場合に、電圧印加対象の部分電極対３２Ｃの光源２０からの距離と、外部から入力される映像信号とに応じて、波高値、デューティー比および周波数のいずれか１つが変調された電圧をまたは電流を各光源ブロック２５に印加するようになっていてもよい。
【００４６】
以下に、本実施の形態のバックライト１の製造方法について、図９（Ａ）〜（Ｃ）から図１１（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら説明する。
【００４７】
まず、ガラス基板またはプラスチックフィルム基板からなる透明基板３１上に、ＩＴＯなどの透明導電膜３２Ｄを形成する（図９（Ａ））。次に、透明導電膜３２Ｄ上に、パターニングされたレジスト層（図示せず）を形成したのち、レジスト層をマスクとして透明導電膜３２Ｄを選択的にエッチングする。その結果、電極３２が形成される（図９（Ｂ））。
【００４８】
次に、表面全体に配向膜３３を塗布したのち、乾燥させ、焼成する（図９（Ｃ））。配向膜３３としてポリイミド系材料を用いる場合には、溶媒にＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）を用いることが多いが、そのときには、大気下では２００℃程度の温度が必要である。なお、この場合に、透明基板３１としてプラスチック基板を用いる場合には、配向膜３３を１００℃で真空乾燥させ、焼成することもできる。その後、配向膜３３に対してラビング処理を行う。これにより、配向膜３３が水平配向用の配向膜として機能することが可能となる。
【００４９】
次に、配向膜３３上に、セルギャップを形成するためのスペーサ３８を乾式または湿式で散布する（図１０（Ａ））。なお、真空貼り合わせ法にて光変調セル３０Ｓを作成する場合には、滴下する混合物中にスペーサ３８を混合しておいてもよい。また、スペーサ３８の替わりとして、フォトリソ法によって柱スペーサを形成することもできる。
【００５０】
続いて、上記と同様の方法で作製しておいた配向膜３５上に、貼り合わせおよび液晶の漏れを防止するためのシール剤パターン３９を、例えば額縁状に塗布する（図１０（Ｂ））。このシール剤パターン３９はディスペンサー法やスクリーン印刷法にて形成することができる。
【００５１】
以下に、真空貼り合わせ法（One Drop Fill法、ＯＤＦ法）について説明するが、真空注入法やロール貼合方式などで光変調セル３０Ｓを作成することも可能である。
【００５２】
まず、セルギャップ、セル面積などから決まる体積分にあたる液晶とモノマーの混合物４２を面内に均一に滴下する（図１０（Ｃ））。混合物４２の滴下にはリニアガイド方式の精密ディスペンサーを用いることが好ましいが、シール剤パターン３９を土手として利用して、ダイコータなどを用いてもよい。
【００５３】
液晶とモノマーは前述の材料を用いることができるが、液晶とモノマーの重量比は９８：２〜５０：５０、好ましくは９５：５〜７５：２５、より好ましくは９２：８〜８５：１５である。液晶の比率を多くすることで駆動電圧を低くすることができるが、あまり液晶を多くしすぎると電圧印加時の白色度が低下したり、電圧オフ後に応答速度が低下するなど透明時に戻りにくくなったりする傾向がある。
【００５４】
混合物４２には、液晶とモノマーの他には、重合開始剤を添加する。使用する紫外線波長に応じて、添加する重合開始剤のモノマー比を０．１〜１０重量％の範囲内で調整する。混合物４２には、この他に、重合禁止剤や可塑剤、粘度調整剤なども必要に応じて添加可能である。モノマーが室温で固体やゲル状である場合には、口金やシリンジ、基板を加温することが好ましい。
【００５５】
透明基板３１および透明基板３６を真空貼り合わせ機（図示せず）に配置したのち、真空排気し、貼り合わせを行う（図１１（Ａ））。その後、貼り合わせたものを大気に解放し、大気圧での均一加圧によってセルギャップを均一化する。セルギャップは白輝度（白色度）と駆動電圧の関係から適宜選定できるが、５〜４０μｍ、好ましくは６〜２０μｍ、より好ましくは７〜１０μｍである。
【００５６】
貼り合わせ後、必要に応じて配向処理を行うことが好ましい（図示せず）。クロスニコル偏光子の間に、貼り合わせたセルを挿入した際に、光り漏れが生じている場合には、セルをある一定時間加熱処理したり、室温で放置したりして配向させる。その後、紫外線Ｌ３を照射してモノマーを重合させてポリマー化する（図１１（Ｂ））。このようにして、光変調素子３０が製造される。
【００５７】
紫外線を照射している時には、セルの温度が変化しないようにすることが好ましい。赤外線カットフィルターを用いたり、光源にＵＶ−ＬＥＤなどを用いたりすることが好ましい。紫外線照度は複合材料の組織構造に影響を与えるので、使用する液晶材料やモノマー材料、これらの組成から適宜調整することが好ましく、０．１〜５００ｍＷ／ｃｍ2の範囲が好ましく、さらに好ましくは０．５〜３０ｍＷ／ｃｍ2である。紫外線照度が低いほど駆動電圧が低くなる傾向にあり、生産性と特性の両面から好ましい紫外線照度を選定することができる。
【００５８】
そして、導光板１０に光変調素子３０を貼り合わせる（図１１（Ｃ））。貼り合わせには、粘着、接着のいずれでもよいが、導光板１０の屈折率と光変調素子３０の基板材料の屈折率とにできるだけ近い屈折率の材料で粘着、接着することが好ましい。最後に、下側電極３２に引き出し線（図示せず）を取り付ける。このようにして、本実施の形態のバックライト１が製造される。
【００５９】
このように、光変調素子３０を作成し、最後に導光板１０に光変調素子３０を貼り合わせるプロセスを説明したが、導光板１０の表面に、配向膜３５を形成した透明基板３６を予め貼り合わせてから、バックライト１を作成することもできる。また、枚葉方式、ロール・ツー・ロール方式のいずれでもバックライト１を作成することができる。
【００６０】
次に、本実施の形態のバックライト１の作用および効果について説明する。
【００６１】
本実施の形態のバックライト１では、例えば、光変調セル３０Ｓにおいて微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ２がバルク３４Ａの光軸ＡＸ１と平行もしくはほぼ平行となり、別の光変調セル３０Ｓにおいて微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ２がバルク３４Ａの光軸ＡＸ１と交差もしくは直交するように、各光変調セル３０Ｓの部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’間に電圧が印加される。これにより、光源２０から射出され、導光板１０内に入射した光は、光変調素子３０のうち、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２とが互いに平行もしくはほぼ平行となっている透過領域３０Ａを透過する。一方、光源２０から射出され、導光板１０内に入射した光は、光変調素子３０のうち、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２とが互いに交差もしくは直交している散乱領域３０Ｂにおいて散乱される。この散乱光のうち散乱領域３０Ｂの下面を透過した光は反射板４０で反射され、再度、導光板１０に戻されたのち、バックライト１の上面から射出される。また、散乱光のうち、散乱領域３０Ｂの上面に向かった光は、導光板１０を透過したのち、バックライト１の上面から射出される。このように、本実施の形態では、透過領域３０Ａの上面からは光はほとんど射出されず、散乱領域３０Ｂの上面から光が射出される。このようにして、正面方向の変調比を大きくしている。
【００６２】
一般に、ＰＤＬＣは、液晶材料と等方性の低分子材料とを混合し、紫外線照射や溶媒の乾燥などにより相分離を起こさせることによって形成され、液晶材料の微小粒子が高分子材料中に分散された複合層となっている。この複合層中の液晶材料は、電圧無印加時にはランダムな方向を向いているので散乱性を示すが、電圧印加時には電場方向に配向するので、液晶材料の常光屈折率と高分子材料の屈折率とが互いに等しい場合には、正面方向（ＰＤＬＣの法線方向）において高い透明性を示す。しかし、この液晶材料では、斜め方向においては、液晶材料の異常光屈折率と高分子材料との差が顕著となり、正面方向が透明性であっても斜め方向において散乱性が発現してしまう。
【００６３】
通常、ＰＤＬＣを使った光変調素子は、表面に透明導電膜の形成された２枚のガラス板の間にＰＤＬＣを挟み込んだ構造となっていることが多い。上述したような構造を有する光変調素子に対して空気中から斜めに光が入射した場合には、その斜め方向から入射した光は空気とガラス板の屈折率差によって屈折し、より小さな角度でＰＤＬＣに入射することになる。そのため、このような光変調素子においては、大きな散乱は生じない。例えば、空気中から８０°の角度で光が入射した場合には、その光のＰＤＬＣへの入射角はガラス界面での屈折によって４０°程度にまで小さくなる。
【００６４】
しかし、導光板を用いたエッジライト方式では、導光板越しに光が入射するので、光が８０°程度の大きな角度でＰＤＬＣ中を横切ることになる。そのため、液晶材料の異常光屈折率と高分子材料の屈折率との差が大きく、さらに、より大きな角度で光がＰＤＬＣ中を横切るので、散乱を受ける光路も長くなる。例えば、常光屈折率１．５、異常光屈折率１．６５の液晶材料の微小粒子が屈折率１．５の高分子材料中に分散されている場合には、正面方向（ＰＤＬＣの法線方向）においては屈折率差がないが、斜め方向においては屈折率差が大きくなる。このため、斜め方向の散乱性を小さくすることができないので、視野角特性が悪い。さらに、導光板上に拡散フィルムなどの光学フィルムを設けた場合には、斜め漏れ光が拡散フィルムなどによって正面方向にも拡散されるので、正面方向の光漏れが大きくなり、正面方向の変調比が低くなってしまう。
【００６５】
一方、本実施の形態では、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂが光学異方性材料を主に含んで形成されているので、斜め方向において、散乱性が小さくなり、透明性を向上させることができる。例えば、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂが、互いに常光屈折率が等しく、かつ互いに異常光屈折率も等しい光学異方性材料を主に含んで構成され、かつ、部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’間に電圧が印加されていない領域では、これらの光軸の向きが一致もしくはほぼ一致する。これにより、正面方向（光変調素子３０の法線方向）および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差が少なくなるか、またはなくなり、高い透明性が得られる。その結果、視野角の大きい範囲における光の漏洩を低減またはほとんどなくすることができ、視野角特性を良くすることができる。
【００６６】
例えば、常光屈折率１．５、異常光屈折率１．６５の液晶と、常光屈折率１．５、異常光屈折率１．６５の液晶性モノマーとを混合し、配向膜または電界によって液晶と液晶性モノマーを配向させた状態で液晶性モノマーを重合させると、液晶の光軸と、液晶性モノマーが重合することによって形成されたポリマーの光軸とが互いに一致する。これにより、あらゆる方向で屈折率を一致させることができるので、そのようにした場合には、透明性が高い状態を実現でき、より一層、視野角特性を良くすることができる。
【００６７】
また、本実施の形態では、例えば、図８（Ａ），（Ｂ）に示したように、透過領域３０Ａの輝度（黒表示の輝度）が、光変調素子３０を設けていない場合（図８（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて下がっている。他方、散乱領域３０Ｂの輝度は、光変調素子３０を設けていない場合（図８（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて極めて高くなり、しかも、透過領域３０Ａの輝度が低下した分だけ、部分的な白表示の輝度（輝度突き上げ）が大きくなる。
【００６８】
ところで、輝度突き上げとは、全面白表示した場合に比べて、部分的に白表示を行った場合の輝度を高くする技術である。ＣＲＴやＰＤＰなどでは一般によく使われている技術である。しかし、液晶ディスプレイでは、バックライトは画像にかかわらず全体に均一発光しているので、部分的に輝度を高くすることはできない。もっとも、バックライトを、複数のＬＥＤを２次元配置したＬＥＤバックライトとした場合には、ＬＥＤを部分的に消灯することは可能である。しかし、そのようにした場合には、ＬＥＤを消灯した暗領域からの拡散光がなくなるので、全てのＬＥＤを点灯した場合と比べて、輝度が低くなってしまう。また、部分的に点灯しているＬＥＤに対して流す電流を大きくすることにより、輝度を増やすことも可能であるが、そのようにした場合には、非常に短時間に大電流が流れるので、回路の負荷や信頼性の点で問題が残る。
【００６９】
一方、本実施の形態では、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂが光学異方性材料を主に含んで形成されているので、斜め方向の散乱性が抑制され、暗状態での導光板からの漏れ光が少ない。これにより、部分的な暗状態の部分から部分的な明状態の部分に導光するので、バックライト１への投入電力を増やすことなく、輝度突き上げを実現することができる。
【００７０】
また、本実施の形態では、光変調層３４を挟み込む一対の透明基板３１，３６の一方の透明基板３１の表面にだけ電極３２が設けられている。これにより、例えば、電極３２がＩＴＯ膜からなる場合に、光源２０から射出された光が導光板１０内を伝播していく過程で光変調素子３０内の電極３２を繰り返し通過したときの、電極３２による光吸収量が、光変調素子３０内の双方の透明基板３１，３６の表面に電極が設けられている場合と比べて、少ない。また、電極３２による光吸収量が少ないことから、照明光の色度の面内での変化量も少ない。その結果、光取り出し効率の低下を抑えつつ、照明光の色度を面内でより均一化することができる。
【００７１】
＜２．第２の実施の形態＞
図１２（Ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るバックライト２（照明装置）の概略構成の一例を表す断面図である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のバックライト２の詳細な構成の一例を表す断面図である。なお、図１２（Ａ），（Ｂ）は、模式的に表したものであり、実際の寸法や形状と同一であるとは限らない。
【００７２】
本実施の形態のバックライト２は、光変調素子３０の代わりに光変調素子６０を備えている点で、上記第１の実施の形態およびその変形例に係るバックライト１の構成と相違する。そこで、以下では、上記実施の形態との相違点について主に説明し、上記実施の形態との共通点についての説明を適宜省略するものとする。
【００７３】
光変調素子６０は、本実施の形態において、導光板１０の背後（下面）に空気層を介さずに密着しており、例えば接着剤（図示せず）を介して導光板１０の背後に接着されている。この光変調素子６０は、例えば、図１２（Ｂ）に示したように、透明基板３１、電極３２、配向膜６３、光変調層６４、配向膜６５および透明基板３６を反射板４０側から順に配置したものである。
【００７４】
配向膜６３，６５は、例えば、光変調層６４に用いられる液晶やモノマーを配向させるものである。配向膜の種類としては、例えば、垂直用配向膜および水平用配向膜があるが、本実施の形態では、配向膜６３，６５には垂直用配向膜が用いられる。垂直用配向膜としては、シランカップリング材料や、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリイミド系材料、界面活性剤などを用いることが可能である。また、透明基板３１，３６としてプラスチックフィルムを用いる場合には、製造工程において、透明基板３１，３６の表面に配向膜６３，６５を塗布した後の焼成温度ができるだけ低いことが好ましいことから、配向膜６３，６５としてアルコール系溶媒を使用することの可能なシランカップリング材料を用いることが好ましい。
【００７５】
なお、垂直用配向膜として、当該垂直用配向膜に接する液晶分子にプレチルトを付与する機能を有するものが用いられてもよい。垂直用配向膜にプレチルト機能を発現させる方法としては、例えば、ラビングなどが挙げられる。上記の垂直用配向膜は、例えば、当該垂直用配向膜に近接する液晶分子の長軸を当該垂直用配向膜の法線と僅かな角度で交差させる機能を有していてもよい。
【００７６】
ただし、配向膜６３，６５として垂直用配向膜を用いるに際しては、後述の微粒子６４Ｂ内に含まれる液晶分子として、負の誘電率異方性を有するもの（いわゆるネガ型液晶）を用いることがあるが、本実施の形態では、正の誘電率異方性を有するもの（いわゆるポジ型液晶）を用いる。
【００７７】
次に、本実施の形態の光変調層６４について説明する。光変調層６４は、例えば、図１２（Ｂ）に示したように、バルク６４Ａと、バルク６４Ａ内に分散された微粒子状の複数の微粒子６４Ｂとを含んだ複合層となっている。バルク６４Ａおよび微粒子６４Ｂは光学異方性を有している。
【００７８】
図１３は、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時の、バルク６４Ａおよび微粒子６４Ｂ内の配向状態の一例を模式的に表したものである。図１３中の楕円体１６４Ａは、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）’間に電圧が印加されていない時の、バルク６４Ａの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。図１３中の楕円体１６４Ｂは、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時の、微粒子６４Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。
【００７９】
図１４は、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時の、バルク６４Ａおよび微粒子６４Ｂ内の配向状態の一例を模式的に表したものである。図１４中の楕円体１６４Ａは、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時の、バルク６４Ａの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。図１４中の楕円体１６４Ｂは、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時の、微粒子６４Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。
【００８０】
バルク６４Ａおよび微粒子６４Ｂは、例えば、図１３に示したように、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、バルク６４Ａの光軸ＡＸ３（楕円体１６４Ａの長軸）および微粒子６４Ｂの光軸ＡＸ４（楕円体１６４Ｂの長軸）の向きが互いに一致する（平行となる）構成となっている。なお、光軸ＡＸ３，ＡＸ４とは、偏光方向によらず屈折率が一つの値になるような光線の進行方向と平行な線を指している。また、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ３および光軸ＡＸ４の向きは常に互いに一致している必要はなく、光軸ＡＸ３の向きと光軸ＡＸ４の向きとが、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよい。
【００８１】
また、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ４は、導光板１０の光入射面１０Ａと平行となると共に、透明基板３１の表面の法線と平行となっている。つまり、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ４は、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）を含む面と直交している。
【００８２】
一方、バルク６４Ａは、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間への電圧印加の有無に拘らず、光軸ＡＸ３が一定となる構成となっている。具体的には、光軸ＡＸ３は、導光板１０の光入射面１０Ａと平行となると共に、透明基板３１の表面の法線と平行となっている。つまり、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ３は、光軸ＡＸ４と平行となっている。
【００８３】
なお、光軸ＡＸ４が常に、導光板１０の光入射面１０Ａと平行となると共に透明基板３１の表面の法線と平行となっている必要はなく、例えば製造誤差などによって光入射面１０Ａ、および透明基板３１の表面の法線の少なくとも一方と小さな角度で交差する方向を向いていてもよい。
【００８４】
ここで、バルク６４Ａおよび微粒子６４Ｂの常光屈折率が互いに等しく、かつバルク６４Ａおよび微粒子６４Ｂの異常光屈折率が互いに等しいことが好ましい。この場合に、例えば、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時には、正面方向および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差がほとんどなく、高い透明性が得られる。これにより、例えば、正面方向に向かう光および斜め方向に向かう光は、光変調層６４内で散乱されることなく、光変調層６４を透過する。その結果、例えば、図８（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源２０からの光Ｌ（斜め方向からの光）は、光変調素子６０内で透明となった領域（透過領域３０Ａ）の界面（透明基板３１または導光板１０と空気との界面）において全反射され、透過領域３０Ａの輝度（黒表示の輝度）が、光変調素子６０を設けていない場合（図８（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて下がる。
【００８５】
また、バルク６４Ａおよび微粒子６４Ｂは、例えば、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時には、図１４に示したように、光軸ＡＸ３および光軸ＡＸ４の向きが互いに異なる（交差もしくは直交する）構成となっている。また、微粒子６４Ｂは、例えば、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時に、光軸ＡＸ４が導光板１０の光入射面１０Ａの法線と平行となると共に透明基板３１の表面と平行となる構成となっている。つまり、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時に、光軸ＡＸ４は、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）を含む面と平行となっており、かつ部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’の櫛歯の延在方向と交差（もしくは直交）している。
【００８６】
したがって、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時には、光変調層６４において、光入射面１０Ａの法線と平行な面であって、かつ透明基板３１の表面と直交する面内のあらゆる方向において屈折率差が大きくなり、高い散乱性が得られる。これにより、例えば、正面方向に向かう光および斜め方向に向かう光は、光変調層６４内で散乱される。その結果、例えば、図８（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源２０からの光Ｌ（斜め方向からの光）は、散乱領域３０Ｂの界面（透明基板３１または導光板１０と空気との界面）を透過すると共に、反射板４０側に透過した光は反射板４０で反射され、光変調素子６０を透過する。従って、散乱領域３０Ｂの輝度は、光変調素子６０を設けていない場合（図８（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて極めて高くなり、しかも、透過領域３０Ａの輝度が低下した分だけ、部分的な白表示の輝度（輝度突き上げ）が大きくなる。
【００８７】
なお、バルク６４Ａおよび微粒子６４Ｂの常光屈折率は、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。また、バルク６４Ａおよび微粒子６４Ｂの異常光屈折率についても、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。
【００８８】
また、バルク６４Ａの屈折率差（＝異常光屈折率−常光屈折率）や、微粒子６４Ｂの屈折率差（＝異常光屈折率−常光屈折率）は、できるだけ大きいことが好ましく、０．０５以上であることが好ましく、０．１以上であることがより好ましく、０．１５以上であることがさらに好ましい。バルク６４Ａおよび微粒子６４Ｂの屈折率差が大きい場合には、光変調層３４の散乱能が高くなり、導光条件を容易に破壊することができ、導光板１０からの光を取り出しやすいからである。
【００８９】
また、バルク６４Ａおよび微粒子６４Ｂは、電場に対する応答速度が互いに異なっている。バルク６４Ａは、例えば、電場に対して応答しない筋状構造もしくは多孔質構造となっているか、または微粒子６４Ｂの応答速度よりも遅い応答速度を有する棒状構造となっている。バルク６４Ａは、例えば、低分子モノマーを重合化することにより得られた高分子材料によって形成されている。バルク６４Ａは、例えば、微粒子６４Ｂの配向方向または配向膜６３，６５の配向方向に沿って配向した、配向性および重合性を有する材料（例えばモノマー）を熱および光の少なくとも一方によって重合させることにより形成されている。一方、微粒子６４Ｂは、例えば、液晶材料を主に含んで構成されており、バルク６４Ａの応答速度よりも十分に早い応答速度を有している。微粒子６４Ｂ内に含まれる液晶材料（液晶分子）は、例えば棒状分子である。
【００９０】
ここで、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時には、微粒子６４Ｂ内において、液晶分子の長軸方向は、光軸ＡＸ３と平行となっている。このとき、微粒子６４Ｂ内の液晶分子の長軸は、導光板１０の光入射面１０Ａと平行となると共に透明基板３１の表面の法線方向と平行となっている。また、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時には、微粒子６４Ｂ内において、液晶分子の長軸方向は、光軸ＡＸ３と交差（もしくは直交）している。このとき、微粒子６４Ｂ内の液晶分子の長軸は、導光板１０の光入射面１０Ａの法線と平行となると共に透明基板３１の表面と平行となっている。
【００９１】
上記した、配向性および重合性を有するモノマーとしては、光学的に異方性を有しており、かつ液晶と複合する材料であればよいが、本実施の形態では紫外線で硬化する低分子モノマーであることが好ましい。電圧無印加の状態で、液晶と、低分子モノマーを重合化することにより形成されたもの（高分子材料）との光学的異方性の方向が一致していることが好ましいので、紫外線硬化前において、液晶と低分子モノマーが同一方向に配向していることが好ましい。微粒子６４Ｂとして液晶が用いられる場合に、その液晶が棒状分子であるときには、使用するモノマー材料の形状も棒状であることが好ましい。以上のことから、モノマー材料としては重合性と液晶性を併せ持つ材料を用いることが好ましく、例えば、重合性官能基として、アクリレート基、メタクリレート基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニルエーテル基およびエポキシ基からなる群から選ばれた少なくとも１つの官能基を有することが好ましい。これらの官能基は、紫外線、赤外線または電子線を照射したり、加熱したりすることによって重合させることができる。紫外線照射時の配向度低下を抑制するために、多官能基をもつ液晶性材料を添加することもできる。バルク６４Ａを上述した筋状構造とする場合には、バルク６４Ａの原料として、２官能液晶性モノマーを用いることが好ましい。また、バルク６４Ａの原料に対して、液晶性を示す温度の調整を目的に単官能モノマーを添加したり、架橋密度向上を目的に３官能以上のモノマーを添加したりすることもできる。
【００９２】
次に、本実施の形態のバックライト２の作用および効果について説明する。
【００９３】
本実施の形態のバックライト２では、例えば、光変調セル３０Ｓにおいて微粒子６４Ｂの光軸ＡＸ４がバルク６４Ａの光軸ＡＸ３と平行もしくはほぼ平行となり、別の光変調セル３０Ｓにおいて微粒子６４Ｂの光軸ＡＸ４がバルク６４Ａの光軸ＡＸ３と交差もしくは直交するように、各光変調セル３０Ｓの部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’に電圧が印加される。これにより、光源２０から射出され、導光板１０内に入射した光は、光変調素子６０のうち、光軸ＡＸ３と光軸ＡＸ４とが互いに平行もしくはほぼ平行となっている透過領域３０Ａを透過する。一方、光源２０から射出され、導光板１０内に入射した光は、光変調素子３０のうち、光軸ＡＸ３と光軸ＡＸ４とが互いに交差もしくは直交している散乱領域３０Ｂにおいて散乱される。この散乱光のうち散乱領域３０Ｂの下面を透過した光は反射板４０で反射され、再度、導光板１０に戻されたのち、バックライト２の上面から射出される。また、散乱光のうち、散乱領域３０Ｂの上面に向かった光は、導光板１０を透過したのち、バックライト２の上面から射出される。このように、本実施の形態では、透過領域３０Ａの上面からは光はほとんど射出されず、散乱領域３０Ｂの上面から光が射出される。このようにして、正面方向の変調比を大きくしている。
【００９４】
ところで、本実施の形態では、バルク６４Ａおよび微粒子６４Ｂが光学異方性材料を主に含んで形成されているので、斜め方向において、散乱性が小さくなり、透明性を向上させることができる。例えば、バルク６４Ａおよび微粒子６４Ｂが、互いに常光屈折率が等しく、かつ互いに異常光屈折率も等しい光学異方性材料を主に含んで構成され、かつ、部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’間に電圧が印加されていない領域では、これらの光軸の向きが一致もしくはほぼ一致する。これにより、正面方向（光変調素子６０の法線方向）および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差が少なくなるか、またはなくなり、高い透明性が得られる。その結果、視野角の大きい範囲における光の漏洩を低減またはほとんどなくすることができ、視野角特性を良くすることができる。
【００９５】
例えば、常光屈折率１．５、異常光屈折率１．６５の液晶と、常光屈折率１．５、異常光屈折率１．６５の液晶性モノマーとを混合し、配向膜または電界によって液晶と液晶性モノマーを配向させた状態で液晶性モノマーを重合させると、液晶の光軸と、液晶性モノマーが重合することによって形成されたポリマーの光軸とが互いに一致する。これにより、あらゆる方向で屈折率を一致させることができるので、そのようにした場合には、透明性が高い状態を実現でき、より一層、視野角特性を良くすることができる。
【００９６】
また、本実施の形態では、例えば、図８（Ａ），（Ｂ）に示したように、透過領域３０Ａの輝度（黒表示の輝度）が、光変調素子６０を設けていない場合（図８（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて下がっている。他方、散乱領域３０Ｂの輝度は、光変調素子６０を設けていない場合（図８（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて極めて高くなり、しかも、透過領域３０Ａの輝度が低下した分だけ、部分的な白表示の輝度（輝度突き上げ）が大きくなる。これは、バルク６４Ａおよび微粒子６４Ｂが光学異方性材料を主に含んで形成されており、斜め方向の散乱性が抑制され、暗状態での導光板からの漏れ光が少ないからである。従って、部分的な暗状態の部分から部分的な明状態の部分に導光するので、バックライト２への投入電力を増やすことなく、輝度突き上げを実現することができる。
【００９７】
また、本実施の形態では、上記実施の形態と同様、光変調層６４を挟み込む一対の透明基板３１，３６の一方の透明基板３１の表面にだけ電極３２が設けられている。これにより、例えば、電極３２がＩＴＯ膜からなる場合に、光源２０から射出された光が導光板１０内を伝播していく過程で光変調素子６０内の電極３２を繰り返し通過したときの、電極３２による光吸収量が、光変調素子６０内の双方の透明基板３１，３６の表面に電極が設けられている場合と比べて、少ない。また、電極３２による光吸収量が少ないことから、照明光の色度の面内での変化量も少ない。その結果、光取り出し効率の低下を抑えつつ、照明光の色度を面内でより均一化することができる。
【００９８】
＜３．変形例＞
[第１変形例]
上記各実施の形態では、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂの櫛歯が、光源２０の延在方向と平行な方向に延在していたが、例えば、図１５（Ａ）〜（Ｂ）に示したように、光源２０の延在方向と直交する方向に延在していてもよい。このとき、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂは、それぞれ、例えば、図１５（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、透明基板３１の表面全体に渡って形成された単一構造物で構成されていてもよいし、例えば、図１６（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、複数の構造物（部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）で構成されていてもよい。
【００９９】
図１７は、上記変形例において、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時の、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂ内の配向状態の一例を模式的に表したものである。図１８は、上記変形例において、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時の、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂ内の配向状態の一例を模式的に表したものである。
【０１００】
バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂは、例えば、図１７に示したように、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、バルク３４Ａの光軸ＡＸ１（楕円体１３４Ａの長軸）および微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ２（楕円体１３４Ｂの長軸）の向きが互いに一致する（平行となる）構成となっている。
【０１０１】
また、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ２は、導光板１０の光入射面１０Ａの法線と平行となると共に、透明基板３１の表面と平行となっている。つまり、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ２は、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）を含む面と平行となっており、かつ第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）の櫛歯の延在方向と平行となっている。なお、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ２の向きは常に互いに一致している必要はなく、光軸ＡＸ１の向きと光軸ＡＸ２の向きとが、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよい。
【０１０２】
一方、バルク３４Ａは、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間への電圧印加の有無に拘らず、光軸ＡＸ１が一定となる構成となっている。具体的には、光軸ＡＸ１は、導光板１０の光入射面１０Ａの法線と平行となると共に、透明基板３１の表面と平行となっている。つまり、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ１は、光軸ＡＸ２と平行となっている。なお、光軸ＡＸ２が常に、導光板１０の光入射面１０Ａの法線と平行となると共に透明基板３１の表面と平行となっている必要はなく、例えば製造誤差などによって、光入射面１０Ａの法線、および透明基板３１の表面の少なくとも一方と小さな角度で交差する方向を向いていてもよい。
【０１０３】
また、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂは、例えば、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時には、図１８に示したように、光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ２の向きが互いに異なる（交差もしくは直交する）構成となっている。また、微粒子３４Ｂは、例えば、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時に、光軸ＡＸ２が導光板１０の光入射面１０Ａと平行となると共に透明基板３１の表面と平行となる構成となっている。つまり、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時に、光軸ＡＸ２は、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）を含む面と平行となっており、かつ部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’の櫛歯の延在方向と交差（もしくは直交）している。
【０１０４】
図１９は、上記変形例において、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時の、バルク６４Ａおよび微粒子６４Ｂ内の配向状態の一例を模式的に表したものである。図２０は、上記変形例において、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時の、バルク６４Ａおよび微粒子６４Ｂ内の配向状態の一例を模式的に表したものである。
【０１０５】
バルク６４Ａおよび微粒子６４Ｂは、例えば、図１９に示したように、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、バルク６４Ａの光軸ＡＸ３（楕円体１６４Ａの長軸）および微粒子６４Ｂの光軸ＡＸ４（楕円体１６４Ｂの長軸）の向きが互いに一致する（平行となる）構成となっている。また、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ３および光軸ＡＸ４の向きは常に互いに一致している必要はなく、光軸ＡＸ３の向きと光軸ＡＸ４の向きとが、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよい。
【０１０６】
また、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ４は、導光板１０の光入射面１０Ａと平行となると共に、透明基板３１の表面の法線と平行となっている。つまり、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ４は、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）を含む面と直交している。
【０１０７】
一方、バルク６４Ａは、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間への電圧印加の有無に拘らず、光軸ＡＸ３が一定となる構成となっている。具体的には、光軸ＡＸ３は、導光板１０の光入射面１０Ａと平行となると共に、透明基板３１の表面の法線と平行となっている。つまり、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ３は、光軸ＡＸ４と平行となっている。
【０１０８】
なお、光軸ＡＸ４が常に、導光板１０の光入射面１０Ａと平行となると共に透明基板３１の表面の法線と平行となっている必要はなく、例えば製造誤差などによって光入射面１０Ａ、および透明基板３１の表面の法線の少なくとも一方と小さな角度で交差する方向を向いていてもよい。
【０１０９】
また、バルク６４Ａおよび微粒子６４Ｂは、例えば、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時には、図２０に示したように、光軸ＡＸ３および光軸ＡＸ４の向きが互いに異なる（交差もしくは直交する）構成となっている。また、微粒子６４Ｂは、例えば、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時に、光軸ＡＸ４が導光板１０の光入射面１０Ａと平行となると共に透明基板３１の表面と平行となる構成となっている。つまり、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時に、光軸ＡＸ４は、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）を含む面と平行となっており、かつ部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’の櫛歯の延在方向と交差（もしくは直交）している。
【０１１０】
上記変形例において、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂ内の配向状態や、バルク６４Ａおよび微粒子６４Ｂ内の配向状態が、上記の図１７〜図１９に例示したようになる場合には、散乱領域３０Ｂの輝度が、光変調素子３０，６０を設けていない場合（図８（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて極めて高くなり、しかも、透過領域３０Ａの輝度が低下した分だけ、部分的な白表示の輝度（輝度突き上げ）が大きくなる。
【０１１１】
また、上記変形例では、上記実施の形態等と同様、一対の透明基板３１，３６の一方の透明基板３１の表面にだけ電極３２が設けられている。これにより、例えば、電極３２がＩＴＯ膜からなる場合に、光源２０から射出された光が導光板１０内を伝播していく過程で光変調素子３０，６０内の電極３２を繰り返し通過したときの、電極３２による光吸収量が、光変調素子３０，６０内の双方の透明基板３１，３６の表面に電極が設けられている場合と比べて、少ない。また、電極３２による光吸収量が少ないことから、照明光の色度の面内での変化量も少ない。その結果、光取り出し効率の低下を抑えつつ、照明光の色度を面内でより均一化することができる。
【０１１２】
[第２変形例]
上記各実施の形態およびそれらの変形例では、導光板１０として、光入射面１０Ａから入射した光を散乱し、均一化するためのパターン形状が付与されたものか、または、そのようなパターン形状の付与されていない平坦なものが用いられていたが、例えば、図２１（Ａ）に示したような帯状の複数の凸部１１が上面に設けられたものが用いられてもよい。なお、帯状の複数の凸部１１は、例えば、図２１（Ｂ）に示したように、導光板１０の下面に設けられていてもよい。また、帯状の複数の凸部１１は、例えば、図示しないが、導光板１０の内部に設けられていてもよい。また、導光板１０の内部が空洞状になっていてもよいし、密に充填されていてもよい。
【０１１３】
各凸部１１は、光入射面１０Ａの法線と平行な方向に延在しており、例えば、図２１（Ａ），（Ｂ）に示したように、導光板１０の一の側面から、その側面と対向する他の側面まで連続して形成されている。各凸部１１の配列方向の断面は、例えば、図示しないが、矩形状、台形状、または三角形状となっている。各凸部１１の配列方向の断面が矩形状となっている場合には、光の直進性が非常に高く、大型のバックライトに適している。各凸部１１の配列方向の断面が台形状となっている場合には、射出成型、溶融押し出し成型、熱プレス成型などで各凸部１１を形成する際に使用する金型の加工が容易であり、かつ成型時の離型性もよく、欠陥の減少による歩留まりや成型速度を向上させることができる。
【０１１４】
互いに隣り合う凸部１１同士の間には、平坦面が設けられていてもよいし、平坦面がなくてもよい。各凸部１１の高さは、面内で均一になっていてもよいし、面内で不均一になっていてもよい。例えば、図２２（Ａ）に示したように、導光板１０の１つの側面が光入射面１０Ａとなっているときに、各凸部１１の高さが、光入射面１０Ａ側で相対的に低く、光入射面１０Ａと対向する側面側で相対的に高くなっていてもよい。また、例えば、図示しないが、導光板１０の側面のうち互いに対向する一対の側面が光入射面１０Ａとなっているときに、各凸部１１の高さが、双方の光入射面１０Ａおよびその近傍で相対的に低く、それ以外の部分で相対的に高くなっていてもよい。各凸部１１のうち、光入射面１０Ａおよびその近傍の高さは、ゼロまたは実質的にゼロとなっていてもよい。例えば、図２２（Ｂ）に示したように、各凸部１１の高さが、光入射面１０Ａ側から、光入射面１０Ａと対向する側面側に向かうにつれて高くなっていてもよい。このとき、各凸部１１の高さが、光入射面１０Ａ側から、光入射面１０Ａと対向する側面側に向かう中途で、一定になるようになっていてもよい。なお、図２２（Ａ），（Ｂ）に示したような高さの不均一な複数の凸部１１が導光板１０の上面以外の箇所に設けられていてもよく、例えば、導光板１０の下面または内部に設けられていてもよい。
【０１１５】
上述のように、凸部１１の高さ（言い換えると、凸部１１同士の間に形成される溝の深さ）を変えることにより、光の直進性を変化させることができる。例えば、図２１（Ａ），（Ｂ）に示したように、各凸部１１を光入射面１０Ａおよびその近傍にも設けた場合であって、かつ光源２０が互いに独立駆動可能な複数の光源ブロック２５からなる場合には、例えば、図２３（Ａ）に例示したように、１つの光源ブロック２５を点灯させると、その光源ブロック２５から出力された光Ｌ１は、横方向（幅方向）にあまり広がらずに導光板１０内を伝播するようになる。この場合、光入射面１０Ａの近傍において、点状光源２１同士の間に暗い部分が発生する場合があり、その場合には、画質が低下する虞がある。そのこで、そのような場合には、例えば、図２２（Ａ），（Ｂ）に示したように、各凸部１１の高さを光入射面１０Ａおよびその近傍で相対的に低くしたり、またはゼロにしたりすることが好ましい。このようにすることにより、光源ブロック２５から出力された光Ｌ１を、例えば、図２３（Ｂ）に示したように、光入射面１０Ａおよびその近傍において、点状光源２３の発散角で横方向（幅方向）に広げ、光入射面１０Ａから離れた領域においては、ほぼ一定の幅で伝播させることができる。
【０１１６】
ここで、電極３２が複数の部分電極対３２Ｃからなる場合には、光源ブロック２５から出力された光が、上述したように導光板１０内を伝播しているときに、１つの部分電極対３２Ｃに電圧を印加することにより、部分点灯を行うことが可能となる。
【０１１７】
例えば、複数の部分電極対３２Ｃ（光変調セル３０Ｓ）が光入射面１０Ａと平行な方向に延在すると共に光入射面１０Ａの法線と平行な方向に配列されており、かつ１つの光変調セル３０Ｓにだけ電圧が印加されている場合には、１つの光源ブロック２５から出力された光Ｌ１は、図２４（Ａ）に示したように、電圧の印加されている光変調セル３０Ｓのうち、おおむね、１つの光源ブロック２５から出力された光が通過している部分から出力される。この場合、図２４（Ａ）中の光入射面１０Ａと平行な方向の輝度の断面プロファイルは、点灯部分と非点灯部分の境界が適度にぼやけており、境界が視認できにくい。その結果、画質を落とさずにコントラストを上げることができる。
【０１１８】
また、例えば、複数の部分電極対３２Ｃ（光変調セル３０Ｓ）が光入射面１０Ａの法線と平行な方向に延在すると共に光入射面１０Ａと平行な方向に配列されており、かつ１つの光変調セル３０Ｓにだけ電圧が印加されている場合には、１つの光源ブロック２５から出力された光Ｌ１は、図２４（Ｂ）に示したように、電圧の印加されている光変調セル３０Ｓのうち、おおむね、１つの光源ブロック２５から出力された光が通過している部分（例えば、電圧の印加されている光変調セル３０Ｓ全体）から出力される。
【０１１９】
また、例えば、複数の部分電極対３２Ｃ（光変調セル３０Ｓ）が２次元配列されており、かつ１つの光変調セル３０Ｓにだけ電圧が印加されている場合には、１つの光源ブロック２５から出力された光Ｌ１は、図２４（Ｃ）に示したように、電圧の印加されている光変調セル３０Ｓのうち、おおむね、１つの光源ブロック２５から出力された光が通過している部分（例えば、電圧の印加されている光変調セル３０Ｓ全体）から出力される。
【０１２０】
上記の各例において、導光板１０の凸部１１の高さが光入射面１０Ａおよびその近傍で相対的に低くなっている場合には、光入射面１０Ａ近傍の光変調セル３０Ｓに電圧を印加し、光入射面１０Ａ近傍から光Ｌ１を出力させたときであっても、その光変調セル３０Ａから出力される光Ｌ１（照明光）の面内輝度をより均一化することができる。
【０１２１】
[第３変形例]
上記実施の形態等では、光変調素子３０，６０は、導光板１０の背後（下面）に空気層を介さずに密着して接合されていたが、例えば、図２５に示したように、導光板１０の上面に空気層を介さずに密着して接合されていてもよい。また、光変調素子３０，６０は、例えば、図２６に示したように、導光板１０の内部に設けられていてもよい。ただし、この場合でも、光変調素子３０，６０は、導光板１０と空気層を介さずに密着して接合されていることが必要である。
【０１２２】
また、上記実施の形態等では、導光板１０の上に特に何も設けられていなかったが、例えば、図２７に示したように、光学シート７０（例えば、拡散板、拡散シート、レンズフィルム、偏光分離シートなど）を設けてもよい。このようにした場合には、導光板１０から斜め方向に射出した光の一部が正面方向に立ち上がるので、変調比を効果的に向上させることができる。
【０１２３】
＜適用例＞
次に、上記各実施の形態のバックライト１，２の一適用例について説明する。
【０１２４】
図２８は、本適用例にかかる表示装置３の概略構成の一例を表したものである。この表示装置３は、表示パネル８０と、表示パネル８０の背後に配置されたバックライト１，２とを備えている。
【０１２５】
表示パネル８０は、映像を表示するためのものである。表示パネル８０は、マトリクス状に配置された複数の画素を有すると共に、複数の画素が映像信号に基づいて駆動されることにより、映像を表示することが可能となっている。表示パネル８０は、例えば、透過型の液晶表示パネルであり、液晶層を一対の透明基板で挟み込んだ構造となっている。表示パネル８０は、例えば、図示しないが、バックライト１，２側から順に、偏光子、透明基板、画素電極、配向膜、液晶層、配向膜、共通電極、カラーフィルタ、透明基板および偏光子を有している。
【０１２６】
透明基板は、可視光に対して透明な基板、例えば板ガラスからなる。なお、バックライト１側の透明基板には、図示しないが、画素電極に電気的に接続されたＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）および配線などを含むアクティブ型の駆動回路が形成されている。画素電極および共通電極は、例えばＩＴＯからなる。画素電極は、透明基板上に格子配列またはデルタ配列されたものであり、画素ごとの電極として機能する。他方、共通電極は、カラーフィルタ上に一面に形成されたものであり、各画素電極に対して対向する共通電極として機能する。配向膜は、例えばポリイミドなどの高分子材料からなり、液晶に対して配向処理を行う。液晶層は、例えば、ＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、またはＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モードなどの液晶からなり、駆動回路（図示せず）からの印加電圧により、バックライト１，２からの射出光の偏光軸の向きを画素ごとに変える機能を有する。なお、液晶の配列を多段階で変えることにより画素ごとの透過軸の向きが多段階で調整される。カラーフィルタは、液晶層を透過してきた光を、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の三原色にそれぞれ色分離したり、または、Ｒ、Ｇ、Ｂおよび白（Ｗ）などの四色にそれぞれ色分離したりするカラーフィルタを、画素電極の配列と対応させて配列したものである。フィルタ配列（画素配列）としては、一般的に、ストライプ配列や、ダイアゴナル配列、デルタ配列、レクタングル配列のようなものがある。
【０１２７】
偏光子は、光学シャッタの一種であり、ある一定の振動方向の光（偏光）のみを通過させる。なお、偏光子は、透過軸以外の振動方向の光（偏光）を吸収する吸収型の偏光素子であってもよいが、バックライト１，２側に反射する反射型の偏光素子であることが輝度向上の観点から好ましい。偏光子はそれぞれ、偏光軸が互いに９０度異なるように配置されており、これによりバックライト１からの射出光が液晶層を介して透過し、あるいは遮断されるようになっている。
【０１２８】
駆動回路５０は、例えば、複数の光変調セル３０Ｓのうち黒表示の画素位置に対応するセルにおいて微粒子３４Ｂ，６４Ｂの光軸ＡＸ２，ＡＸ４がバルク３４Ａ，６４Ａの光軸ＡＸ１，ＡＸ３と平行となり、複数の光変調セル３０Ｓのうち白表示の画素位置に対応するセルにおいて微粒子３４Ｂ，６４Ｂの光軸ＡＸ２，ＡＸ４がバルク３４Ａ，６４Ａの光軸ＡＸ１，ＡＸ３と交差するように各光変調セル３０Ｓの部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’へ印加する電圧の大きさを制御するようになっている。
【０１２９】
本適用例では、表示パネル８０を照明する光源として、上記実施の形態のバックライト１，２が用いられている。これにより、視野角の大きい範囲における光の漏洩を低減またはほとんどなくしつつ、表示輝度を向上させることができる。その結果、正面方向の変調比を高くすることができる。また、バックライト１，２への投入電力を増やすことなく、輝度突き上げを実現することができる。
【０１３０】
また、本適用例では、バックライト１，２は、表示画像に合わせて部分的に表示パネル８０に入射する光強度を変調する。しかし、光変調素子３０，６０に含まれる部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’のパターンエッジ部分で急激な明るさ変化があると、表示画像上でもその境界部分が見えてしまう。そこで、できるだけ電極境界部分において、明るさが単調に変化する特性が求められ、そのような特性のことをぼかし特性と呼ぶ。ぼかし特性を大きくするためには、拡散性の強い拡散板を用いるのが効果的であるが、拡散性が強いと、全光線透過率も低くなるので明るさが低くなる傾向にある。従って、本適用例において、光学シート７０に拡散板を用いる場合には、その拡散板の全光線透過率は、５０％〜８５％であることが好ましく、６０％〜８０％であることがより好ましい。また、導光板１０と、バックライト１，２内の拡散板との空間距離を大きくすればするほど、ぼかし特性は良くなる。
【０１３１】
また、導光板１０として上面に複数の凸部１１を有するものを用い、電極３２として複数の部分電極対３２Ｃからなるものを用い、さらに光源２０として互いに独立駆動可能な複数の光源ブロック２５を用いた上で、一部の光源ブロック２５だけを点灯させると共に一部の部分電極対３２Ｃに電圧を印加した場合にも、ぼかし特性が良くなる。また、この他に、光変調素子３０に含まれる部分電極対３２Ｃの数を増やし、明と暗ができるだけ単調に変化するように各部分電極対３２Ｃに印加する電圧を調整することによっても、ぼかし特性が良くなる。
【符号の説明】
【０１３２】
１，２…バックライト、３…表示装置、１０…導光板、１０Ａ…光入射面、１１…凸部、２０…光源、２１…線状光源、２２…反射ミラー、２３…点状光源、２４…基板、２５…光源ブロック、３０，６０…光変調素子、３０Ａ…透過領域、３０Ｂ…散乱領域、３０Ｓ…光変調セル、３１，３６…透明基板、３２…電極、３２Ａ…第１電極、３２Ｂ…第２電極、３２Ａ’，３２Ｂ’…部分電極、３２Ｃ…部分電極対、３２Ｄ…透明導電膜、３３，３５，６３，６５…配向膜、３４，６４…光変調層、３４Ａ，６４Ａ…バルク、３４Ｂ，６４Ｂ…微粒子、３８…スペーサ、３９…シール剤パターン、４０…反射板、４１…拡散シート、４２…混合物、５０…駆動回路、７０…光学シート、８０…表示パネル、１３４Ａ，１３４Ｂ，１６４Ａ，１６４Ｂ…楕円体、ＡＸ１〜ＡＸ４…光軸、Ｌ，Ｌ１…光、Ｌ３…紫外線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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