照明单元、显示器和三维显示器转让专利

申请号 : CN201180059423.5

文献号 : CN103250090B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 奥山健太郎篠田真人永谷真平高桥雄治铃木知明新开章吾蛭子井明西村泰三

申请人 : 索尼公司

摘要 :

在扫描系统中,提供了具有高亮度、低功耗和电路板的高可靠性中的全部的照明单元、显示器和三维显示器。粘结至导光板(10)的光调制装置(30)设有对通过所述导光板(10)传播的光展现散射性或透明性的光调制层(34)。所述光调制层(34)设置在由在与光入射面(10A)平行的方向上延伸的多个部分电极(32A)构成的下电极(32)和片状上电极(36)之间。驱动电路(50)依次驱动所述多个部分电极(32A),以在与所述光入射面(10A)正交的方向上扫描所述光调制层(34)的展现散射性的区域。

权利要求 :

1.一种显示器,包括:

照明单元,输出照明光;

显示面板,调制所述照明光以输出图像;和驱动电路,驱动所述照明单元和所述显示面板,其中,所述照明单元包括:

导光板,

光源,设置在所述导光板的侧面上,和

光调制装置,设置在所述导光板的表面或内部并粘结至所述导光板,所述光调制装置包括:

一对透明基板,彼此相对设置并且两者之间存在一定距离,一对电极,设置在所述一对透明基板的各自的表面上,和光调制层,提供在所述一对透明基板之间的间隙中,所述一对电极中的一个或两个具有布置在与所述导光板的侧面中的光入射面正交的方向上的多个部分电极,所述光入射面接收来自所述光源的光,所述光调制层根据由所述电极产生的电场的大小对来自所述光源的光完全或部分地展现散射性或透明性,和所述驱动电路基于预定单位顺序地驱动所述多个部分电极,以在与所述光入射面正交的方向上扫描所述光调制层的展现散射性的区域,所述光源设置在所述导光板的侧面的第一侧面和第二侧面上,所述第一侧面和所述第二侧面彼此面对,以及所述驱动电路基于所述预定单位顺序地驱动所述多个部分电极,在被驱动的部分电极位于靠近所述第一侧面时使设置在所述第一侧面的光源比设置在所述第二侧面的光源更亮,并在被驱动的部分电极位于靠近所述第二侧面时使设置在所述第二侧面的光源比设置在所述第一侧面的光源更亮。

2.根据权利要求1所述的显示器,其中,所述显示面板包括二维布置的多个像素,所述多个部分电极布置在与所述多个像素的一个布置方向平行的第一方向上,以及所述驱动电路在所述第一方向上基于所述预定单位顺序地驱动所述多个像素,并与所述多个像素的驱动同步地驱动所述多个部分电极。

3.根据权利要求2所述的显示器,其中,所述光调制层在不对所述电极施加电压时展现透明性,并在对所述电极施加电压时展现散射性。

4.根据权利要求3所述的显示器,其中,所述光调制层包括液晶分子和高分子,所述液晶分子以相对高的速度响应由所述电极产生的电场,且所述高分子以相对低的速度响应由所述电极产生的电场。

5.根据权利要求4所述的显示器,其中,在未对所述电极施加电压时,所述液晶分子和所述高分子在平行或大致平行于所述光入射面和所述透明基板的方向上取向。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的显示器,其中,所述驱动电路持续打开所述光源。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的显示器,其中,所述驱动电路在所述光调制层展现散射性时打开所述光源,并在所述光调制层完全展现透明性时关闭所述光源。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的显示器,其中,所述驱动电路根据所述多个部分电极的被驱动的部分电极与所述光源的距离来调整所述光源的光量。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的显示器,其中,所述部分电极中的每个由多个细线电极形成,以及所述驱动电路在基于所述预定单位顺序地驱动所述多个部分电极时对包括在被驱动的部分电极中的多个细线电极施加电压,所述电压随着与所述光源的距离的增加而增加。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的显示器,其中,所述部分电极中的每个被图案化,以及

所述部分电极中的每个的图案密度随着与所述光源的距离的增加而增加。

11.根据权利要求10所述的显示器,其中,所述部分电极中的每个具有多个开口,

所述开口中的每个具有同与所述光源的距离无关的固定直径,以及所述开口的密度随着与所述光源的距离的增加而减小。

12.根据权利要求10所述的显示器,其中,所述部分电极中的每个具有多个开口,

所述开口中的每个根据与所述光源的距离而具有不同直径,以及所述开口的密度随着与所述光源的距离的增加而减小。

13.根据权利要求1至5中任一项所述的显示器,其中,所述部分电极中的每个具有在与所述光入射面平行的方向上延伸的带形状,以及所述光调制装置在与所述光入射面平行的方向上延伸,并具有电连接至各自的部分电极的多个金属线。

14.根据权利要求4所述的显示器,其中,所述液晶分子是具有正介电常数各向异性的液晶分子。

15.一种三维显示器,包括:

显示器,输出图像和控制信号;和

具有右眼快门和左眼快门的快门眼镜,所述右眼快门和所述左眼快门基于所述控制信号进行所述图像的传输和阻断,其中,所述显示器包括:

照明单元,输出照明光,

显示面板,调制所述照明光以输出所述图像,输出电路,输出所述控制信号,和

驱动电路,驱动所述照明单元、所述显示面板和所述输出电路,所述照明单元包括:

导光板,

光源,设置在所述导光板的侧面上,和

光调制装置,设置在所述导光板的表面或内部并粘结到所述导光板,所述光调制装置包括:

一对透明基板,彼此相对设置并且两者之间存在一定距离,一对电极,设置在所述一对透明基板的各自的表面上,和光调制层,提供在所述一对透明基板之间的间隙中,所述一对电极中的一个或两个具有布置在与所述导光板的侧面中的光入射面正交的方向上的多个部分电极,所述光入射面接收来自所述光源的光,所述光调制层根据由所述电极产生的电场的大小对来自所述光源的光完全或部分地展现散射性或透明性,和所述驱动电路基于预定单位顺序地驱动所述多个部分电极,以在与所述光入射面正交的方向上扫描所述光调制层的展现散射性的区域,所述光源设置在所述导光板的侧面的第一侧面和第二侧面上,所述第一侧面和所述第二侧面彼此面对,以及所述驱动电路基于所述预定单位顺序地驱动所述多个部分电极,在被驱动的部分电极位于靠近所述第一侧面时使设置在所述第一侧面的光源比设置在所述第二侧面的光源更亮,并在被驱动的部分电极位于靠近所述第二侧面时使设置在所述第二侧面的光源比设置在所述第一侧面的光源更亮。

16.一种照明单元,包括:

导光板;

光源,设置在所述导光板的侧面上;

光调制装置,设置在所述导光板的表面或内部并粘结至所述导光板;和驱动电路,驱动所述光源和所述光调制装置,其中,所述光调制装置包括:

一对透明基板,彼此相对设置并且两者之间存在一定距离,一对电极,设置在所述一对透明基板的各自的表面上,和光调制层,提供在所述一对透明基板之间的间隙中,所述一对电极中的一个或两个具有布置在与所述导光板的侧面中的光入射面正交的方向上的多个部分电极,所述光入射面接收来自所述光源的光,所述光调制层根据由所述电极产生的电场的大小对来自所述光源的光完全或部分地展现散射性或透明性,和所述驱动电路基于预定单位顺序地驱动所述多个部分电极,以在与所述光入射面正交的方向上扫描所述光调制层的展现散射性的区域,所述光源设置在所述导光板的侧面的第一侧面和第二侧面上,所述第一侧面和所述第二侧面彼此面对,以及所述驱动电路基于所述预定单位顺序地驱动所述多个部分电极,在被驱动的部分电极位于靠近所述第一侧面时使设置在所述第一侧面的光源比设置在所述第二侧面的光源更亮,并在被驱动的部分电极位于靠近所述第二侧面时使设置在所述第二侧面的光源比设置在所述第一侧面的光源更亮。

说明书 :

照明单元、显示器和三维显示器

技术领域

[0001] 本发明涉及设有展现对光的散射性或透明性的光调制装置的照明单元。此外,本发明还涉及包括上述照明单元的显示器和三维显示器。

背景技术

[0002] 近年来,扫描系统的背光源(backlight)用于提高液晶电视的运动画面响应能力。此外,最近,扫描系统着眼于使用快门眼镜系统抑制3D显示器的串扰。此外,特别是在大型电视中,边缘光和导光板的组合是满足厚度减小要求的主流方式,且期望能够在导光板系统中被扫描驱动的背光源(参见PTL1和2)。
[0003] 引用列表
[0004] 专利文献
[0005] PTL1:日本未经审查的专利申请公开第H1-082019号
[0006] PTL2:美国专利申请公开第2005/00075616号说明书
[0007] PTL3:日本未经审查的专利申请公开第2001-92370号
[0008] PTL4:日本未经审查的专利申请公开第2009-283383号

发明内容

[0009] 顺便提及,这种扫描系统中的背光源具有显示亮度暗的问题。例如,当屏幕被分割为八个部分时,如果在所分割的一个部分的显示中将足以获得八倍亮度的功率供应至光源,则显示亮度在原理上相当于不进行扫描时的亮度。然而,实际上仅供应对应于约两倍亮度的功率,因此显示亮度降低。此外,就光利用效率和低功耗而言,在这样极短的时间内将大功率施加到光源不是优选的。此外,必须考虑到浪涌功率(具体而言,在功率供应时大功率暂时流经电源),确保电路板的可靠性,因此这不适合降低成本。
[0010] 此外,在大电视中,开始与中小尺寸的液晶显示器一样地采用边缘导光板以满足背光源的厚度减少的要求。例如,PTL3公开了在边缘导光板系统中,导光板由多个块配置,反射器提供在块之间来实现带状照明光的扫描。此外,例如,PTL4公开了代替分割导光板,棱镜结构形成于导光板的主表面上来实现带状照明光的扫描。然而,即使使用这些文献中描述的方法,在电路板的显示亮度、消耗电力和可靠性全都存在问题。
[0011] 鉴于上述情况,本发明的第一个目的是提供在扫描系统中兼具高亮度、低功耗和电路板的高可靠性的照明单元。此外,本发明的第二目是提供包括这样的照明单元的显示器和三维显示器。
[0012] 根据本发明的照明单元包括导光板、设置在导光板的侧面上的光源、和设置在导光板的表面或内部并粘结至导光板的光调制装置。光调制装置包括在中间存在一定距离并且彼此相对设置的一对透明基板,设置在一对透明基板的各自的表面上的一对电极,和提供在一对透明基板之间的间隙中的光调制层。在这里,一对电极中的一个或两个具有布置在与导光板的侧面的光入射面正交的方向上的多个部分电极,光入射面接收来自光源的光。光调制层根据由电极产生的电场的大小对来自光源的光完全或部分地展现散射性或透明性。驱动电路基于预定单位顺序地驱动多个部分电极,以在与光入射面正交的方向上扫描光调制层的展现散射性的区域。
[0013] 根据本发明的一种显示器包括:输出照明光的照明单元;调制照明光以输出图像的显示面板;和驱动照明单元和显示面板的驱动电路。包括在该显示器中的照明单元包括与上一段中描述的照明单元的组件相同的组件。
[0014] 根据本发明的三维显示器包括输出图像和控制信号的显示器;和具有右眼快门和左眼快门的快门眼镜(shutter glasses),右眼快门和左眼快门基于控制信号进行图像的传输和阻断。包括在三维显示器中的显示器包括输出照明光的照明单元、调制照明光以输出图像的显示面板、输出控制信号的输出电路、和驱动照明单元、显示面板和输出电路的驱动电路。在这种情况下,照明单元包括在上一段之前的段落中描述的照明单元的组件相同的组件。
[0015] 在本发明的照明单元、显示器、三维显示器中,布置在与光入射面正交的方向上的多个部分电极以预定单位为基础顺序地被驱动。因此,在从光源发射的光传播通过导光板的过程中在与光入射面正交的方向上扫描光调制层的展现散射性的区域(下文中,被称为“散射区域”)。其结果是,在与光入射面正交的方向上扫描在散射区域散射并从照明单元的上表面发射到外部的光。此时,从光源发射的光在光调制层的展现透明性的区域(下文中,简称为“透明区域”)中几乎不散射,因此,光几乎不会从透明的区域泄漏。因此,从光源发射的光被从透明区域引导至散射区域,因此可获得高于驱动光源的现有系统的亮度。此外,由于不进行光源的扫描驱动,所以在不增加施加至照明单元的功率的情况下可获得高亮度。此外,在本发明中,如上所述,由于不进行光源的扫描驱动,所以不必考虑在极短的时间内将大功率施加至光源以进行扫描驱动的情况下发生的浪涌功率,且电路基板的可靠性也不会受到损害。
[0016] 根据本发明的照明单元、显示器和三维显示器,代替扫描驱动光源,通过扫描光调制层的散射区域来扫描从照明单元的上表面发射到外部的光,因此,在扫描系统中,高亮度、低功耗和电路板的高可靠性都可实现。

附图说明

[0017] [图1]图1是示出根据本发明的第一实施方式的背光源的配置的实例的截面图。
[0018] [图2]图2是示出图1的光源的配置的实例的透视图。
[0019] [图3]图3是示出图1的光源的配置的另一实例的透视图。
[0020] [图4]图4是示出图1的电极的配置的实例的透视图。
[0021] [图5]图5是示出图1的背光源的配置的另一实例的截面图。
[0022] [图6]图6是用于说明在对图1的光调制装置未施加电压时的配置的示意图。
[0023] [图7]图7是用于说明在对图1的光调制装置施加电压时的配置的示意图。
[0024] [图8]图8是用于说明图1的背光源的功能的示意图。
[0025] [图9]图9是用于说明在光调制装置中的散射区域中扫描的示意图。
[0026] [图10]图10是用于说明在光调制装置中的散射区域中扫描的示意图。
[0027] [图11]图11是用于说明在光调制装置中的散射区域中扫描的示意图。
[0028] [图12]图12是用于说明在光调制装置中的散射区域中扫描的示意图。
[0029] [图13]图13是用于说明制造图1的背光源的过程的截面图。
[0030] [图14]图14是用于说明图13的过程之后的制造过程的截面图。
[0031] [图15]图15是用于说明图14的过程之后的制造过程的截面图。
[0032] [图16]图16是示出根据本发明的第二实施方式的背光源的配置的实例的截面图。
[0033] [图17]图17是用于说明在对图16的光调制装置未施加电压时的配置的示意图。
[0034] [图18]图18是用于说明在对图16的光调制装置施加电压时的配置的示意图。
[0035] [图19]图19是用于说明部分电极的扫描定时和光源的闪烁定时之间的关系的实例的示意图。
[0036] [图20]图20是用于说明部分电极的扫描定时和光源的闪烁定时之间的关系的另一实例的示意图。
[0037] [图21]图21是示出图1的电极的配置的第一变形例的平面图。
[0038] [图22]图22是示出图1的电极的配置的第二变形例的平面图。
[0039] [图23]图23是示出对图22的每个细线电极施加电压的实例的平面图。
[0040] [图24]图24是示出图1的电极的配置的第三变形例的平面图。
[0041] [图25]图25是示出图1或图16的背光源的配置的第一变形例的截面图。
[0042] [图26]图26是示出图1或图16的背光源的配置的第二变形例的截面图。
[0043] [图27]图27是示出图1或图16的背光源的配置的第三变形例的截面图。
[0044] [图28]图28是示出根据应用例的显示器的实例的截面图。
[0045] [图29]图29是用于图28中的显示器中的显示面板的像素的扫描定时和部分电极的扫描定时之间的关系的实例的示意图。
[0046] [图30]图30是示出根据另一应用例的三维显示器的实例的透视图。

具体实施方式

[0047] 在下文中,将参照附图详细描述用于实施本发明的实施方式。需注意,将按以下顺序给出描述。
[0048] 1.第一实施方式(图1至图15)
[0049] 水平取向反转PDLC提供在背光源中的实例
[0050] 2.第二实施方式(图16至图18)
[0051] 垂直取向反转PDLC提供在背光源中的实例
[0052] 3.变形例(图19至图27)
[0053] 4.应用例(图28至图30)
[0054] 背光源用作显示器的光源的实例
[0055] <1.第一实施方式>
[0056] 图1(A)是示出根据本发明的第一实施方式的背光源1的示意配置的实例的截面图。背光源1对应于本发明的照明单元的具体实例。图1(B)是示出图1(A)的背光源中的光调制装置的示意配置的实例的截面图。需注意,图1(A)和图1(B)是示意示图,且示图可能与实际的尺寸和形状不一样。背光源1从其上表面发射照明光,并且例如用于并从后面照明液晶显示面板等。背光源1包括例如导光板10、设置在导光板10的侧面上的光源20、设置在导光板10的背面的光调制装置30和反射器40,和驱动光源20和光调制装置30的驱动电路50。
[0057] 导光板10将来自设置在导光板10的侧面上的光源20的光引导至导光板10的上表面。导光板10具有设置在导光板10的上表面上的显示面板(未示出)的形状,例如,由上表面、下表面和侧面所包围的矩形平行六面体的形状。需注意,在以下说明中,导光板10的侧面的接收来自光源20的光的侧面简称为光入射面10A。例如,导光板10的上表面和下表面中的一者或两者具有预定图案的形状,并具有分散并均匀化从光入射面10A进入的光的功能。需注意,当施加至背光源1的电压被调制以均匀化亮度时,未图案化的平坦导光板用作导光板10。例如,导光板10起到支撑设置在显示面板和背光源1之间的光学片(例如,扩散板、扩散片、透镜膜或偏振分离片)的功能。导光板10形成为包含透明的热塑性树脂,诸如聚碳酸酯树脂(PC)和丙烯酸树脂(聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
[0058] 例如,如图2(A)所示,光源20包括线光源21和反射镜22。线光源21由例如热阴极荧光灯(HCFL)或冷阴极荧光灯(CCFL)形成。反射镜22将从线光源21发射出的光中的朝向不直接进入光入射面10A的方向的光反射至光入射面10A侧。例如,如图2(B)或图2(C)中所示,光源20可以通过将多个点光源23排成一行来配置。每个点光源23朝向光入射面10A发射光,并且由例如在面对光入射面10A的表面上具有发射点的发光装置配置。这样的光发射装置的实例包括LED和激光二极管(LD)。
[0059] 例如,如图2(B)或(C)所示,多个点光源23可由共同基板24上的两个或更多个点光源23提高。在这种情况下,光源块25由一个基板24和提供在基板24上的两个或更多个点状光源23配置。例如,基板24是由将点光源23电连接至驱动电路50的布线形成的电路板,且每个点光源23安装在电路板上。提供在共同基板24上的点光源23(光源块25中的点光源23)共同地(非独立)由驱动电路50驱动,并且例如,虽然未示出,但是彼此并联或串联连接。此外,提供在不同基板24上的点光源23(各光源块25中的点光源23)共同地(非独立)由例如驱动器电路50驱动,并如图2(B)中所示,例如彼此并联,或者,例如,虽然未示出,但是彼此串联连接。提供在不同的基板24上的点光源23(各光源块25中的点光源23)可由例如驱动电路50独立地驱动。在这种情况下,例如,如图2(C)所示,提供在不同的基板24上的点光源23被连接到不同电流路径。
[0060] 如图2(A)至2(C)所示,光源20可以提供在导光板10的一个侧面上,或如图3所示,可以提供在导光板10的两个侧面(例如,彼此相对的两个侧面)。
[0061] 反射器40将从导光板10的背面泄露通过光调制装置30的光返回到导光板10侧,并且例如具有反射、扩散、散射等功能。这允许有效地使用从光源20发射的光,并且也有助于提高正面亮度。反射器40由例如发泡PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、蒸发的银膜、多层反射膜和白色PET形成。
[0062] 在本实施方式中,使光调制装置30在中间没有空气层的情况下紧密地粘附到导光板10的背面(下表面),例如用粘附剂(未示出)粘附到导光板10的背面。例如,如图1(B)所示,光调制装置30通过从背光源1的背表面侧(例如,反射器40侧)开始依次布置透明基板31、下电极32、取向膜33、光调制层34、取向膜35、上电极36和透明基板37而配置。
[0063] 透明基板31和37支撑光调制层34,且各自通常由对可见光透明的基板,例如,玻璃板或塑料膜形成。下电极32提供在透明基板31的光调制层34侧的表面上,并如图4(A)和图4(B)所示,通过彼此平行布置多个带状部分电极32A而形成。每个部分电极32A在基于图2(A)至图2(C)、图3和图4(A)和图4(B)中的XYZ坐标轴的方向的与导光板10的光入射面10A平行的方向上延伸。另一方面,上电极36提供在透明基板37的光调制层34侧的表面上,并且例如,如图4(A)所示,是形成在整个平面上的单一片状电极。
[0064] 需注意,例如,如图4(B)所示,上电极36可由平行布置在与部分电极32A的延伸方向相交(正交)的方向上延伸的多个带状部分电极36A形成。此外,例如,虽然未示出,但是上电极36可通过布置在与部分电极32A的延伸方向平行的方向上延伸以面对部分电极32A的多个带状部分电极36A而配置。顺便提及,在上电极36被分成多个部分电极36A的情况下,部分电极36A可彼此电连接或者可以彼此电分离。
[0065] 下电极32和上电极36中的每个都由例如透明导电材料(诸如铟锡氧化物(ITO))形成。透明导电材料优选为尽可能少地吸收可见光的材料。然而,下电极32可不是透明材料,且例如可以由金属形成。顺便提及,在下电极32由金属形成的情况下,下电极32也具有反射光的功能。因此,在这种情况下,例如如图5所示,可以省略反射器40。
[0066] 当从光调制装置30的法线方向观看光调制装置30时,面对部分电极32A的光调制装置30的区域配置光调制单元30-1。例如,在图1(B)中由虚线所示的区域对应于光调制单元30-1。多个光调制单元30-1在与光入射面10A平行的方向上延伸,类似于多个部分电极32A,被布置在与光入射面10A正交的方向上。光调制单元30-1中的每个都是能够通过对部分电极32A和上电极36施加预定电压而被独立地驱动的区域,并根据由对部分电极32A和上电极36施加的电压值的大小对来自光源20的光展现透明性或散射性。需注意,将在描述光调制层34时详细描述透明性和散射性。
[0067] 例如,在取向膜33和35使用于光调制层34的液晶和单体取向。例如,取向膜的种类包括垂直取向膜和水平取向膜;然而在本实施方式中,水平取向膜用于取向膜33和35。水平取向膜的实例包括通过对聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚乙烯醇等进行摩擦处理等形成的取向膜,和通过转移(transfer,转印)或蚀刻而设有槽的取向膜。此外,水平取向膜的实例包括由诸如氧化硅的无机材料的斜向蒸镀形成的取向膜、由离子束照射形成的类金刚石碳取向膜、和用电极图案狭缝(electrode pattern slit)形成的取向膜。在塑料膜用作透明基板31和37的情况下,能够在温度为100℃或更低下形成的聚酰胺-酰亚胺优选用作取向膜33和35,因为在取向膜33和35分别施加到透明基板31和37的表面之后的烧制温度在制造过程中优选尽可能地低。
[0068] 需注意,优选使用具有对相邻水平取向膜液晶分子提供预倾斜(pretilt)功能的水平取向膜。例如,摩擦可以用作形成水平取向膜的预倾斜功能的方法。预倾斜是指与取向膜相邻的液晶分子的纵轴以微小角度与“与取向膜的表面平行的面”或“取向膜的法线”相交。例如,上述水平取向膜优选具有以下功能:允许与水平取向膜相邻的液晶分子的纵轴在与光入射面10A平行的平面中以微小角度与水平取向膜的表面相交。具有这样功能的水平取向膜可以例如通过使摩擦方向与光入射面10A平行而实现。
[0069] 此外,对于垂直取向膜和水平取向膜两者具有使液晶和单体取向的功能就可以了,且对于典型的液晶显示器所要求的电压的重复施加的可靠性是不必要的。这是因为装置制造之后的电压施加的可靠性由聚合单体和液晶之间的界面而确定。此外,允许在不使用取向膜33和35的情况下,用于光调制层34的液晶和单体通过例如下电极32和上电极36之间的电场或磁场的施加来取向。换言之,允许在下电极32和上电极36之间施加电场或磁场的同时,通过紫外线照射来固定电压施加状态下的液晶和单体的取向状态。在电压用于形成取向膜33和35的情况下,针对取向和驱动而不同地形成电极,或介电常数各向异性的符号由频率反转的双频液晶可用于液晶材料。此外,在磁场用于形成取向膜33和35的情况下,优选使用对取向膜33和35具有大磁化率各向异性的材料,例如,优选使用具有大量苯环的材料。
[0070] 光调制层34根据电场的大小对来自光源20的光完全或部分展现散射性或透明性。具体而言,当不在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,光调制层34对来自光源20的光展现透明性,且当在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,对来自光源20的光展现散射性。例如,如图1(B)所示,光调制层34是包括大块(bulk)34A和分散到大块
34A中的多个微粒34B的复合层。大块34A和微粒34B具有光学各向异性。
[0071] 图6示意地示出当未在部分电极32A和上电极36之间施加电压时大块34A和微粒34B的取向状态的实例。图6中的椭球134A示出当未在部分电极32A和上电极36之间施加电压时展现大块34A的折射率各向异性的折射率椭球的实例。图6中的椭球134B示出当未在部分电极32A和上电极36之间施加电压时展现微粒34B的折射率各向异性的折射率椭球的实例。折射率椭球通过张量椭球表示从各个方向输入的直线偏振光的折射率,并几何表示通过从光的进入方向观看椭球的截面的折射率。
[0072] 图7示意地示出当在部分电极32A和上电极36之间施加电压时大块34A和微粒34B的取向状态的实例。图7中的椭球134A示出当在部分电极32A和上电极36之间施加电压时展现大块34A的折射率各向异性的折射率椭球的实例。图7中的椭球134B示出当在部分电极32A和上电极36之间施加电压时展现微粒34B的折射率各向异性的折射率椭球的实例。
[0073] 例如,如图6所示,大块34A和微粒34B具有大块34A的光轴AX1的方向(具体而言,椭球134A的纵轴)和微粒34B的光轴AX2的方向(具体而言,椭球134B的纵轴)彼此一致(平行)的配置。顺便提及,光轴AX1和AX2中的每个都表示平行于具有固定折射率的光线的行进方向的线,而与偏振方向无关。此外,当未在部分电极32A和上电极36之间施加电压时光轴AX1的方向和光轴AX2的方向不必恒定地彼此一致,且由于例如制造误差,光轴AX2的方向可能在一定程度上偏离光轴AX1的方向。
[0074] 此外,当未在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,光轴AX2平行于(或大致平行于)导光板10的光入射面10A并平行于(或大致平行于)透明基板31的表面。换言之,当未在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,光轴AX2平行于(或大致平行于)包括部分电极32A或上电极36的表面,并且平行于(或大致平行于)部分电极32A的延伸方向。
[0075] 需注意,在水平取向膜具有上述预倾斜功能的情况下,当未在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,光轴AX2平行于(或大致平行于)导光板10的光入射面10A,并以预定的预倾角与透明基板31的表面相交。
[0076] 另一方面,大块34A具有其中光轴AX1被固定而不论存在或不存在在部分电极32A和上电极36之间施加电压的配置。具体而言,光轴AX1平行于(或大致平行于)导光板10的光入射面10A,并平行于(或大致平行于)透明基板31的表面。换言之,当未在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,光轴AX1平行于(或大致平行于)光轴AX2。
[0077] 需注意,在水平取向膜具有上述预倾斜功能的情况下,光轴AX1平行于(或大致平行于)导光板10的光入射面10A,并以预定的预倾角与透明基板31的表面相交。换言之,在这种情况下,当未在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,光轴AX1平行于(或大致平行于)光轴AX2。
[0078] 在这里,优选的是大块34A的寻常光折射率等于微粒34B的寻常光折射率,且大块34A的非寻常折射率等于微粒34B的非寻常折射率。在这种情况下,例如,当未在部分电极
32A和上电极36之间施加电压时,在包括正面方向和倾斜方向的所有方向上几乎不会产生折射率差,且可获得高透明性。因此,例如,朝向正面方向的光和朝向倾斜方向的光不会在光调制层34中散射并通过光调制层34。其结果是,例如,如图8的(A)和(B)所示,来自光源20的光L1(来自倾斜方向的光)由光调制装置30中的透明区域(透射区域30A)中的界面(空气与透明基板31或导光板10之间的界面)被完全反射,且透射区域30A的亮度(黑显示的亮度)与没提供光调制装置30的情况(图8的(B)中的交替的长和短虚线)相比而降低。需注意,图8的(B)中的曲线图示出在扩散片41提供在如图8的(A)所示的导光板10上的状态下测量的正面亮度。
[0079] 此外,例如,当在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,大块34A和微粒34B如图7所示地具有光轴AX1的方向不同于(相交或正交于)光轴AX2的方向的配置。此外,例如,当在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,微粒34B具有光轴AX2平行于(或大致平行于)导光板10的光入射面10A并平行于(或大致平行于)透明基板31的法线的配置。换言之,当在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,光轴AX2正交于(或大致正交于)包括部分电极32A或上电极36的表面。
[0080] 因此,当在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,在光调制层34中,折射率差在平行于光入射面10A的平面内的所有方向上增加,且可获得高散射性。因此,例如,朝向正面方向的光和朝向倾斜方向的光在光调制层34中散射。其结果是,例如,如图8的(A)和(B)所示,来自光源20的光L1(来自倾斜方向的光)通过光调制装置30中的散射状态下的区域(散射区域30B)中的界面(空气与透明基板31或导光板10之间的界面),且已经传递到反射器40侧的光被反射器40完全反射,并通过光调制装置30。因此散射区域30B的亮度相比没提供光调制装置30的情况(图8的(B)中的交替的长和短虚线)高很多,且部分白色显示的亮度(亮度增强)增加了透射区域30A的亮度减少量。
[0081] 需注意,由于例如制造误差,大块34A的寻常光折射率与微粒34B的寻常光折射率可能会略有不同,且它们之间的差优选为0.1或更小,更优选为0.05或更小。此外,由于例如制造误差,大块34A的非寻常折射率与微粒34B的非寻常光折射率也可能会略有不同,且它们之间的差优选为0.1或更小,更优选为0.05或更小。
[0082] 此外,大块34A的折射率的差(= 非寻常折射率–寻常光折射率)和微粒34B的折射率的差(= 非寻常折射率–寻常光折射率)优选尽可能大,优选为0.05或更大,更优选为0.1或更大,且更进一步优选为0.15或更大。这是因为当在每个大块34A和微颗粒34B的折射率差较大时,光调制层34的散射力增加,从而很容易破坏导光条件,且很容易提取导光板10的光。
[0083] 此外,对大块34A的电场的响应速度不同于对微粒34B的电场的响应速度。大块34A具有例如不响应电场的条纹结构或多孔结构,或具有低于微粒34B的响应速度的棒状结构。例如,大块34A由通过聚合低分子单体获得的高分子材料形成。例如,大块34A可通过加热或光或这两者来聚合沿微粒34B的取向方向或取向膜33和35的取向方向取向并具有取向特性和聚合性的材料(例如,单体)而形成。
[0084] 另一方面,例如,微粒34B被配置为主要包含液晶材料,并具有高于大块34A的响应速度。包含在微粒34B中的液晶材料(液晶分子)是例如棒状分子。作为包含在微粒34B中的液晶分子,优选使用具有正介电常数各向异性的液晶分子(所谓的正液晶)。
[0085] 在这里,当未在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,液晶分子的纵向方向平行于微粒34B中的光轴AX1。此时,微粒34B中的液晶分子的纵轴平行于(或大致平行于)导光板10的光入射面10A并平行于(或大致平行于)透明基板的表面31。此外,当在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,液晶分子的纵向方向相交于(或正交于)微粒34B的光轴AX1。此时,微粒34B中的液晶分子的纵轴平行于(或大致平行于)导光板10的光入射面10A并平行于(或大致平行于)透明基板31的法线。
[0086] 作为具有取向特性和聚合性的上述单体,虽然具有光学各向异性并结合液晶的材料就足够了,但是在本实施方式中,由紫外线固化的低分子单体是优选的。由于优选的是在未施加电压的状态下液晶的光学各向异性的方向与由低分子单体的聚合形成的材料(高分子材料)的光学各向异性的方向一致,所以液晶的和低分子单体优选在紫外线固化前在同一方向上取向。在液晶用作微粒34B的情况下,当液晶是棒状分子时,优选的是要使用的单体材料的形状也具有棒状形状。如上所述,优选的是使用同时具有聚合性和液晶性的材料作为单体材料,且该材料优选包含选自丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯基醚基和环氧基中的一个或多个官能团作为可聚合官能团。这些官能团可以通过紫外线、红外线或电子束的照射或加热来进行聚合。为了抑制在紫外线照射时的取向性恶化,可添加多官能化的液晶材料。当大块34A具有上述条纹结构时,双官能团液晶单体优选用作大块34A的材料。此外,对于大块34A的材料,可添加单官能单体以调整展现液晶性的温度或可添加三官能团单体以提高交联密度。
[0087] 例如,驱动电路50控制对各光调制单元30-1的一对电极(部分电极32A和上电极36)施加的电压大小,使得在某个光调制单元30-1中微粒34B的光轴AX2平行于或大致平行于大块34A的光轴AX1,以及在另一光调制单元30-1中微粒34B的光轴AX2相交或正交于大块34A的光轴AX1。换言之,驱动电路50允许大块34A和微颗粒34B的光轴AX1和AX2通过电场控制而彼此一致(或大致一致)或彼此不同(或彼此正交)。
[0088] 此外,驱动电路50以预定单位顺序地驱动多个部分电极32A,以在与光入射面10A正交的方向上扫描光调制层34的展现散射性的区域(散射区域30B)。因此,在从光源20发射的光传播通过导光板的过程中在与光入射面10A正交的方向上,驱动电路50扫描由散射区域30B散射并从背光源1的上表面发射到外部的光。
[0089] 图9(A)和图9(B)至图12(A)和图12(B)示意地示出其中在与光入射面10A正交的方向上扫描散射区域30B的状态。例如,如图9(A)和图9(B)和图10(A)和图10(B)所示,驱动电路50以预定单位为基础顺序地驱动多个部分电极32A,以在打开背光源1中的所有光源20的状态下在与光入射面10A正交的方向上扫描散射区域30B(光发射区域)。顺便提及,图9(A)和图9(B)和图10(A)和图10(B)示出多个部分电极32A在X轴的正方向上被依次逐行驱动的情况。
[0090] 当在导光板10的两个侧面中的每个中提供一个光源20时,驱动电路50可根据被驱动的部分电极32A与光源20的距离关闭或变暗其中一个光源20。例如,驱动器电路50可使两个光源20中更靠近被驱动的部分电极32A的光源20比两个光源20中更远离被驱动的部分电极32A的光源20更亮,以及可使两个光源20中更远离被驱动的部分电极32A的光源20比两个光源20中更靠近被驱动的部分电极32A的光源20更暗。
[0091] 例如,如图11(A)和图11(B)和图12(A)和12(B)所示,驱动电路50可打开两个光源20中更靠近被驱动的部分电极32A的光源20,并可关闭两个光源20中更远离被驱动的部分电极32A的光源20,同时以预定单位为基础依次驱动多个部分电极32A。换言之,当被驱动部分电极32A更靠近光源20中的一个(为了方便起见,称为光源A),驱动电路50可仅打开光源A,并且当被驱动的部分电极32A位于靠近光源20中的另一个(为方便起见,称作为光源B)时,驱动电路50可仅打开光源B。在这种情况下,通过光调制层34的展现透明性的区域(透射区域30A)传播的光量减少,以使允许黑色亮度降低。
[0092] 此外,例如,虽然未示出,但是在两个光源20都打开之后,驱动电路50可以比两个光源20中更靠近被驱动的部分电极32A的光源20更暗地打开两个光源20中更远离被驱动的部分电极32A的光源20。此外,在这种情况下,传播通过光调制层34的展现透明性的区域(透射区域30A)的光量减少了光源20的降低光量,以允许黑色亮度降低。
[0093] 在下文中,将要参照图13(A)至图13(C)至图15(A)至图15(C)来描述实施方式的背光源1的制造方法。
[0094] 首先,由例如ITO制成的透明导电膜32D形成于由玻璃基板或塑料膜基板配置的透明基板31上(图13(A))。然后,在图案化抗蚀剂层(未示出)形成于透明导电膜32D上之后,使用抗蚀剂层作为掩模来选择地蚀刻透明导电膜32D。其结果是,形成下电极32(图13(B))。
[0095] 接下来,将取向膜33涂覆在整个表面上,随后进行干燥和烧制(图13(C))。当基于聚酰亚胺的材料用作取向膜33时,经常用NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)作为溶剂,在此时,在大气下约200℃的温度是必要的。需注意,在这种情况下,当塑料基板用作透明基板31和37时,取向膜33可在100℃的真空中干燥并烧制。在这之后,对取向膜33进行摩擦处理。其结果是,取向膜33可起到用于水平取向的取向膜的作用。
[0096] 接下来,通过干式法或湿式法在取向膜33上散布用于形成单元间隙的间隔件(spacer)38(图14(A))。需注意,当光调制单元30-1通过真空粘结方法形成时,间隔件38可混合到待滴下的混合物中。此外,代替间隔件38,可通过光刻法形成柱状间隔件。
[0097] 随后,以例如框形状将用于粘结并防止液晶泄漏的密封剂图案39的涂覆到以与上述同样的方法制作的取向膜35上(图14(B))。密封剂图案39可由分配器法(dispenser method)或丝网印刷法形成。
[0098] 虽然将在下面描述真空粘结方法(一滴填充方法,ODF方法),但是光调制单元30-1可由真空注入方法或辊粘结系统形成。
[0099] 首先,与根据单元间隙、单元面积等确定的体积对应的液晶和单体的混合物42在面内均匀地滴下(图14(C))。虽然直线导轨系统的精确分配器优选用于滴下混合物42,但是密封剂图案39可被用作堤(bank),并可使用染料涂布机等。
[0100] 上述材料可以用于液晶和单体,且液晶和单体的重量比为98:2至50:50,优选为95:5至75:25,且更优选为92:8至85:15。允许通过增加液晶的比率来减少驱动电压,然而,如果过度增加液晶,则在施加电压时白度有降低的倾向,或由于电压关闭后的响应速度降低而使透明性有降低的倾向。
[0101] 除了液晶和单体之外,在混合物42中还添加了聚合引发剂。根据要使用的紫外线的波长将要添加的聚合引发剂的单体比例调解在0.1重量%至10重量%的范围内。除此之外,在混合物42中还可以添加阻聚剂、增塑剂、粘度调节剂等。当单体在室温下处于固体或凝胶下时,优选加温金属盖、注射器和基板。
[0102] 在透明基板31和透明基板37被放置在真空粘结机(未示出)上之后,进行排空和粘结(图15(A))。之后,在空气中释放粘结体,且在大气压力下通过均匀加压使单元间隙均匀化。可基于白色亮度(白度)和驱动电压之间的关系任意选择单元间隙,且为5μm至40μm,优选为6μm至20μm,更优选为7μm至10μm。
[0103] 在粘结之后,如有必要,优选进行取向处理(未示出)。当在正交尼科耳(Nicols)棱镜偏振器之间插入粘结单元时发生光泄漏时,将单元经受加热处理达一定时间,或在室温下放置以取向。之后,对聚合单体照射紫外线L3,从而形成高分子(图15(B))。以这种方式,制造光调制装置30。
[0104] 优选可以防止单元温度在紫外线照射期间变化。优选的是使用红外截止滤光器,以及使用UV-LED等作为光源。紫外线的照度影响复合材料的结构,因此优选基于要使用的2 2
液晶材料、要使用的单体材料和它们的组成来调整亮度,优选在0.1mW/cm至500mW/cm 的
2 2
范围之内,更优选为在0.5mW/cm至30mW/cm 的范围内。存在一种趋势:随着紫外线的亮度降低,驱动电压降低,且可根据生产性和特性这两个方面来选择紫外线的优选亮度。
[0105] 然后,将光调制装置30粘结至导光板10(图15(C))。虽然可粘附或粘结来进行粘结,但是优选使用折射率尽可能接近导光板10的折射率和光调制装置30的基板材料的折射率的材料来进行粘结。最后,引线(未示出)附接至下电极32和上电极36。以这种方式,制造本实施方式的背光源1。
[0106] 如上所述,已经描述了制造光调制装置30以及将光调制装置30最终粘结到导光板10的过程,然而,由取向膜35形成的透明基板37可以预先粘结到导光板10的表面,然后可制造背光源1。此外,可由单一晶圆系统或辊对辊系统来制成背光源1。
[0107] 接下来,将描述本实施方式的背光源1的功能和效果。
[0108] 在本实施方式的背光源1中,在各光调制单元30-1的部分电极32A和上电极36之间施加电压,使得在某个光调制单元30-1中微粒34B的光轴AX2平行于或大致平行于大块34A的光轴AX1,且在另一光调制单元30-1中微粒34B的光轴AX2相交或正交于大块34A的光轴AX1。其结果是,已从光源20发射并已进入导光板10的光通过光调制装置30的透射区域30A(其中光轴AX1平行于或大致平行于光轴AX2)。此外,已从光源20发射并已进入导光板10的光在光调制装置30的散射区域30B(其中光轴AX1相交于或正交于光轴AX2)被散射。散射光中的已通过散射区域30B的下表面的光由反射器40反射,再次返回到导光板10,然后从背光源1的上表面发射。此外,散射光中的朝向散射区域30B的上表面的光通过导光板10,然后从背光源1的上表面发射。如上所述,在本实施方式中,光几乎不从透射区域30A的上表面发射,且光从散射区域30B的上表面发射。以这种方式,增加正面方向上的调制比。
[0109] 典型地,PDLC通过混合液晶材料和各向同性低分子材料并通过紫外线照射引起相分离、干燥溶剂等来形成,并具有液晶材料的微粒分散在高分子材料中的复合层。复合层中的液晶材料展现散射性,因为液晶材料在未施加电压时指向随机方向;然而液晶材料在施加电压时在电场方向上取向。因此,当液晶材料的寻常光折射率等于高分子材料的折射率时,液晶材料在正面方向(PDLC的法线方向)展现高透明性。然而,在液晶材料中,在倾斜方向上,液晶和高分子材料的非寻常折射率之间的差是显著的,并且即使在正面方向表现透明性时,这也会导致在倾斜方向上表现散射性。
[0110] 通常,采用PDLC的光调制装置常常具有PDLC被夹持在具有由透明导电膜形成的正面的两块玻璃板之间的结构。当光倾斜地从空气中进入具有上述结构的光调制装置时,在倾斜方向进入光调制装置的光由于空气和玻璃板之间的折射率差被折射,并以较小角度进入PDLC。因此,在这样的光调制装置中,不会发生大的散射。例如,当光以80度的角度从空气进入光调制装置时,光进入PDLC的角度由于玻璃界面的折射而下降至约40度。
[0111] 然而,在使用导光板的边缘光系统中,由于光进入通过导光板,所以光以约80度的大角度通过PDLC。因此,液晶材料的非寻常折射率和高分子材料的折射率之间的差较大,并且光进一步以较大的角度穿过PDLC,且受到散射的光路也相应增长。例如,当具有寻常光折射率为1.5且非寻常折射率为1.65的液晶材料的微粒分散在折射率为1.5的高分子材料中时,在正面方向(PDLC的法线方向)上不会产生折射率差;然而在倾斜方向上折射率差增大。因此,不能降低倾斜方向上的散射性,使得视野角度特性恶化。此外,当诸如扩散膜的光学膜提供在导光板上时,斜泄漏光也在正面方向上通扩散膜等扩散。因此,正面方向上的光泄漏增加,并且正面方向上的调制比降低。
[0112] 此外,可以想到使用全息PDLC(H-PDLC)代替上述PDLC。在H-PDLC中,当对H-PDLC的某些区域施加电压时,存在于该区域的液体分子的方向发生变化。未施加电压且液状分子的方向未被改变的区域(非过渡区域)存在于液晶分子的方向以这样的方式改变的区域(过渡区域)的周围,且两种类型区域之间的边界构成衍射光栅。衍射光栅衍射p-偏振波并允许s-偏振波穿过。因此,已传播通过导光板的光的p-偏振光波由衍射光栅衍射,然后将衍射光提取到外部,然而已传播通过导光板的光的s-偏振波穿过衍射光栅。因此,在H-PDLC中,正面方向的调制比在原理上是低的。
[0113] 另一方面,在本实施方式中,由于在光调制装置30中大块34A和微粒34B被形成为主要包含各自的光学各向异性材料,所以在倾斜方向上降低了散射性并提高了透明性。例如,在大块34A和微粒34B主要包含寻常折射率彼此相等且非寻常折射率也彼此相等的相应光学各向异性材料且在部分电极32A和上电极36之间未施加电压的区域中,其光轴的方向彼此一致或大致上一致。因此,在包括正面方向(光调制装置30的法线方向)和倾斜方向的所有方向上减小或消除折射率差,且可获得更高透明性。其结果是,减少或大致上消除了视角大的区域中的光泄漏,且提高了视角特性。
[0114] 例如,当寻常折射率为1.5且非寻常折射率为1.65的液晶和寻常折射率为1.5且非寻常折射率为1.65的液晶单体混合且液晶性单体在液晶和液晶性单体通过取向膜或电场而取向的状态下聚合时,液晶的光轴与通过液晶性单体的聚合形成的聚合物光轴一致。其结果是,由于折射率在所有方向上彼此一致,在这种情况下,可实现具有较高透明性的状态,且可进一步提高视角特性。
[0115] 此外,在本实施方式中,例如,如图8的(A)和(B)所示,透射区域30A的亮度(黑显示的亮度)低于没提供光调制装置30的情况下的亮度(图8的(B)中的交替的长和短虚线)。另一方面,散射区域30B的亮度大大高于没提供光调制装置30的情况下的亮度(图8的(B)中的交替的长和短虚线),且部分白色显示的亮度(亮度增强)增加了透射区域30A的亮度减少量。
[0116] 顺便提及,亮度增强是这样一种技术:与全白显示的情况下相比,用于在进行部分白色显示时增强亮度。这是一般用于CRT、PDP等的技术。然而,在液晶显示器中,背光源作为整体而均匀发射光,而不论图像如何,使得亮度的部分增强变得困难。顺便提及,当背光源被配置为其中二维布置了多个LED的LED背光源时,允许LED被部分关闭。然而,在这样的情况下,来自其中关闭了LED的黑暗区域的扩散光不存在,因此与所有LED都打开的情况相比亮度降低了。此外,虽然有可能通过增加流过部分打开的LED的电流来增加亮度,但是在这种情况下,大电流在极短的时间内流过LED,因此在电路的负载和可靠性方面仍然存在问题。
[0117] 另一方面,在本实施方式中,由于光调制装置30中大块34A和微粒34B被形成为主要包含各自的光学各向异性材料,所以可抑制倾斜方向上的散射性,并抑制光在黑暗状态下从导光板泄漏。因此,传播通过导光板10的光从部分黑暗区域传播至部分明亮区域,有轻微的光损耗,从而在不增加对背光源1所施加的功率的情况下,可实现亮度增强。结果,可实现高亮度。
[0118] 此外,在本实施方式中,当水平取向膜具有上述预倾斜功能时,在未在部分电极32A和上电极36之间施加电压的区域中,微粒34B的光轴AX2平行于(或大致平行于)导光板10的光入射面10A,并以预定的预倾角与透明基板31的表面相交。具体而言,包含在微粒34B中的液晶分子在平行于光入射面10A的平面中以预定的预倾角倾斜的状态下取向。
因此,当在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,包含在微粒34B中的液晶分子不是置于随机方向上,而是位于平行于光入射面10A的平面上。此时,大块34A的光轴AX1在平行于光入射面10A的平面中相交于或正交于微粒34B的光轴AX2。因此,在部分电极32A和上电极36之间被施加电压的区域中,在包括正面方向(光调制装置30的法线方向)和倾斜方向的所有方向上折射率差增加,且可获得更高散射性。其结果是,允许提高显示亮度。此外,允许亮度进一步由上述亮度增强的效果而提高。
[0119] 此外,在本实施方式中,布置在与光入射面10A正交的方向上的多个部分电极32A以预定单位为基础依次被驱动。因此,在从光源20发射的光传播通过导光板10的过程中,在与光入射面10A正交的方向上扫描光调制层34的展现散射性的区域(散射区域30B)。其结果是,在与光入射面10A正交的方向上扫描在散射区域30B被散射并从背光源1的上表面发射到外部的光。此时,由于不进行光源20的扫描驱动,所以可通过上述亮度增强的影响来获得高于进行光源的扫描驱动的现有方法中的亮度。此外,在本实施方式中,如上所述,由于不进行光源20的扫描驱动,所以几乎没有必要考虑在极短的时间内施加至光源的大功率以进行扫描驱动的情况下产生的浪涌功率,且电路基板的可靠性也不会受到损害。
[0120] 如上所述,在本实施方式中,代替扫描驱动光源20,通过扫描光调制层34的散射区域30B来扫描从背光源1的上表面发射的光,因此,在扫描系统中,高亮度、低功耗和电路板的高可靠性全部可同时实现。
[0121] <2.第二实施方式>
[0122] 图16(A)是示出根据本发明的第二实施方式的背光源2的示意配置的实例的截面图。背光源2对应于本发明的照明单元的具体实例。图16(B)是示出包括在图16(A)中的背光源2的光调制装置60的示意配置的实例的截面图。需注意,图16(A)和图16(B)是示意图示,且图示可与实际尺寸和形状不一样。
[0123] 本实施方式的背光源2的配置与根据第一实施方式的背光源1的配置不同的是,设有光调制装置60而不是光调制装置30。因此,在下文中,将主要描述与上述实施方式的不同,且将任意省略对于上述实施方式中的共同点的描述。
[0124] 在本实施方式中,用例如粘附剂(未示出)使光调制装置60在中间没有空气层的情况下紧密地粘附到导光板10的背面(下表面),并粘附到导光板10的背面。例如,如图16(B)所示,光调制装置60通过从反射器40侧开依次布置透明基板31、下电极32、取向膜63、光调制层64、取向膜65、上电极36和透明基板37而构成。
[0125] 例如,取向膜63和65使用于光调制层64的液晶和单体取向(align)。例如,取向膜的种类包括垂直取向膜和水平取向膜;然而在本实施方式中,垂直取向膜用于取向膜63和65。作为垂直取向膜,可使用硅烷偶联剂材料、聚乙烯醇(PVA)、聚酰亚胺基材料、表面活性剂等。此外,当塑料膜用作透明基板31和37时,优选使用能够与醇基溶剂一起使用作为取向膜63和65的硅烷偶联剂材料,因为在取向膜63和65分别涂覆至透明基板31和37的表面上之后的烧制温度施在制造过程中优选尽可能地低。
[0126] 需注意,优选使用具有对与垂直取向膜相邻的液晶分子提供预倾斜的功能的垂直取向膜。例如,摩擦可以用作形成垂直取向膜的预倾斜功能的方法。例如,上述垂直取向膜优选具有以下功能:允许与垂直取向膜相邻的液晶分子的纵轴在与光入射面10A平行的平面中以微小角度与垂直取向膜的表面相交。具有这样功能的垂直取向膜可以例如通过使摩擦方向与光入射面10A平行而实现。
[0127] 然而,当使用垂直取向膜作为取向膜63和65时,作为包含在后面描述微粒64B中的液晶分子,优选使用液晶分子具有负介电常数各向异性的液晶分子(所谓的负液晶)。
[0128] 接下来,描述本实施方式的光调制层64。例如,如图16(B)所示,光调制层64是包括大块64A和分散到大块64A中的多个微粒64B的复合层。大块64A和微粒64B具有光学各向异性。
[0129] 图17示意地示出当未在部分电极32A和上电极36之间施加电压时大块64A和微粒64B中的取向状态的实例。图17中的椭球164A示出当未在部分电极32A和上电极36之间施加电压时的展现大块64A的折射率各向异性的折射率椭球的实例。图17中的椭球164B示出当未在部分电极32A和上电极36之间施加电压时展现微粒64B的折射率各向异性的折射率椭球的实例。
[0130] 图18示意地示出当在部分电极32A和上电极36之间施加电压时大块64A和微粒64B的取向状态的实例。图18中的椭球164A示出当在部分电极32A和上电极36之间施加电压时的展现大块64A的折射率各向异性的折射率椭球的实例。图18中的椭球164B示出当在部分电极32A和上电极36之间施加电压时的展现微粒64B的折射率各向异性的折射率椭球的实例。
[0131] 例如,如图17所示,大块64A和微粒64B具有大块64A的光轴AX3的方向(具体而言,椭球164A的纵轴)和微粒64B的光轴AX4的方向(具体而言,椭球164B的纵轴)彼此一致(平行)的配置。顺便提及,光轴AX3和AX4中的每个都表示平行于光线的行进方向的线,该线将折射率定义为一个值而与偏振方向无关。此外,当未在部分电极32A和上电极36之间施加电压时光轴AX3的方向和光轴AX4的方向不必要恒定地彼此一致,由于例如制造误差,光轴AX3的方向在一定程度上可能偏离光轴AX4的方向。
[0132] 此外,当未在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,光轴AX4平行于(或大致平行于)导光板10的光入射面10A并平行于(或大致平行于)透明基板31的表面的法线。换言之,当未在下电极32和上电极36之间施加电压时,光轴AX4正交于(或大致正交于)包括下电极32或上电极36的表面。
[0133] 需注意,在垂直取向膜具有上述预倾斜功能的情况下,当未在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,光轴AX4平行于(或大致平行于)导光板10的光入射面10A,并以预定的预倾角与透明基板31的法线相交。
[0134] 另一方面,大块64A具有其中光轴AX3被固定而与是否在部分电极32A和上电极36之间施加电压无关的配置。具体而言,光轴AX3平行于(或大致平行于)导光板10的光入射面10A,并平行于(或大致平行于)透明基板31的表面的法线。换言之,当未在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,光轴AX3平行于(或大致平行于)光轴AX4。
[0135] 需注意,在垂直取向膜具有上述预倾斜功能的情况下,光轴AX3平行于(或大致平行于)导光板10的光入射面10A,并以预定的预倾角与透明基板31的法线相交。换言之,还是在这种情况下,当未在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,光轴AX3平行于(或大致平行于)光轴AX4。
[0136] 在这里,优选的是大块64A的寻常光折射率等于微粒64B的寻常光折射率,且大块64A的非寻常折射率等于微粒64B的非寻常折射率。在这种情况下,例如,当未在部分电极
32A和上电极36之间施加电压时,在包括正面方向和倾斜方向的所有方向上几乎不会产生折射率差,且可获得高透明性。因此,例如,朝向正面方向的光和朝向倾斜方向的光不会在光调制层64中散射并通过光调制层64。其结果是,例如,来自光源20的光(来自倾斜方向的光)由光调制装置60中的透明区域(透射区域30A)中的界面(空气与透明基板31或导光板10之间的界面)完全反射,且透射区域30A的亮度(黑显示的亮度)与没提供光调制装置
60的情况(参见图8的(A)和(B))相比而降低。
[0137] 此外,例如,当在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,大块64A和微粒64B具有其中光轴AX3的方向不同于(相交或正交于)如图18所示的光轴AX4的方向的配置。此外,例如,当在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,微粒64B具有其中光轴AX4平行于(或大致平行于)导光板10的光入射面10A并平行于(或大致平行于)透明基板31的表面的配置。换言之,当在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,光轴AX4平行于(或大致平行于)包括部分电极32A或上电极36的表面,并且平行于(或大致平行于)部分电极
32A的延伸方向。
[0138] 因此,当在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,在光调制层64中,折射率差在平行于光入射面10A并正交于透明基板31的表面的平面内的所有方向上增加,且可获得高散射性。因此,例如,朝向正面方向的光和朝向倾斜方向的光在光调制层64中散射。其结果是,例如,来自光源20的光(来自倾斜方向的光)通过散射区域30B的界面(空气与透明基板31或导光板10之间的界面),且已经传递到反射器40侧的光被反射器40完全反射,并通过光调制装置60。因此散射区域30B的亮度相比没提供光调制装置60的情况高很多,且部分白色显示的亮度(亮度增强)增加了透射区域30A的亮度减少量。
[0139] 需注意,由于例如制造误差,大块64A的寻常光折射率与微粒64B的寻常光折射率可能会略有不同,且它们之间的差优选为0.1或更小,更优选为0.05或更小。此外,由于例如制造误差,大块64A的非寻常折射率与微粒64B的非寻常光折射率也可能会略有不同,且它们之间的差优选为0.1或更小,更优选为0.05或更小。
[0140] 此外,大块64A的折射率的差(= 非寻常折射率–寻常光折射率)和微粒64B的折射率的差(= 非寻常折射率–寻常光折射率)优选尽可能大,优选为0.05或更大,更优选为0.1或更大,且进一步优选为0.15或更大。这是因为当在大块64A和微颗粒64B各自的折射率差较大时,光调制层64的散射力增加,从而很容易破坏导光条件,且很容易提取导光板10的光。
[0141] 此外,对大块64A的电场的响应速度不同于对微粒64B的电场的响应速度。大块64A具有例如不响应电场的条纹结构或多孔结构,或具有低于微粒64B的响应速度的棒状结构。例如,大块64A由通过聚合低分子单体获得的高分子材料形成。例如,大块64A可如下形成:通过加热或光或两者来聚合沿微粒64B的取向方向或取向膜63和65的取向方向取向并具有取向特性和聚合性的材料。另一方面,例如,微粒64B被配置为主要包含液晶材料,并具有足够高于大块64A的响应速度的响应速度。包含在微粒64B中的液晶材料(液晶分子)是例如棒状分子。
[0142] 在这里,当未在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,液晶分子的纵向方向平行于微粒64B中的光轴AX3。此时,微粒64B中的液晶分子的纵轴平行于(或大致平行于)导光板10的光入射面10A并平行于(或大致平行于)透明基板的表面31。此外,当在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,液晶分子的纵向方向相交于(或正交于)微粒64B的光轴AX3。此时,微粒64B中的液晶分子的纵轴平行于(或大致平行于)导光板10的光入射面10A并平行于(或大致平行于)透明基板31的表面。
[0143] 作为具有取向特性和聚合性的上述单体,虽然具有光学各向异性的材料并与液晶复合就足够了,但是在本实施方式中,由紫外线固化的低分子单体是优选的。由于优选的是在未施加电压的状态下液晶的光学各向异性的方向与由低分子单体的聚合形成的材料(高分子材料)的光学各向异性的方向一致,所以液晶的和低分子单体优选在紫外线固化前在同一方向上取向。在液晶用作微粒64B的情况下,当液晶是棒状分子时,优选的是要使用的单体材料的形状也具有棒状形状。如上所述,优选的是使用同时具有聚合性和液晶性的材料作为单体材料,且该单体材料优选包含选自丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯基醚基和环氧基中的一个或多个官能团作为可聚合官能团。这些官能团可以通过紫外线、红外线或电子束的照射、或加热来进行聚合。为了抑制在紫外线照射时的取向性恶化,可添加多官能化的液晶材料。当大块64A具有上述条纹结构时,双官能团液晶单体优选用作大块64A的材料。此外,对于大块64A的材料,可添加单官能单体以调整展现液晶性的温度或可添加三官能团单体以提高交联密度。
[0144] 例如,驱动电路50控制对各光调制单元30-1的一对电极(部分电极32A和上电极36)施加的电压大小,使得在某个光调制单元30-1中微粒64B的光轴AX4平行于或大致平行于大块64A的光轴AX3,以及在另一光调制单元30-1中微粒64B的光轴AX4相交或正交于大块64A的光轴AX3。换言之,驱动电路50允许大块64A和微颗粒64B的光轴AX3和AX4通过电场控制而彼此一致(或大致一致)或彼此不同(或彼此正交)。
[0145] 此外,驱动电路50以预定单位顺序地驱动多个部分电极32A,以在与光入射面10A正交的方向上扫描光调制层64的展现散射性的区域(散射区域30B)。因此,在从光源20发射的光传播通过导光板的过程中在与光入射面10A正交的方向上,驱动电路50扫描由散射区域30B散射并从背光源2的上表面发射到外部的光。
[0146] 接下来,将描述本实施方式的背光源2的功能和效果。
[0147] 在本实施方式的背光源2中,在各光调制单元30-1的部分电极32A和上电极36之间施加电压,使得在某个光调制单元30-1中微粒64B的光轴AX4平行于或大致平行于大块64A的光轴AX3,且在另一光调制单元30-1中微粒64B的光轴AX4相交或正交于大块64A的光轴AX3。其结果是,已从光源20发射并已进入导光板10的光通过光调制装置60的透射区域30A(其中光轴AX3平行于或大致平行于光轴AX4)。此外,已从光源20发射并已进入导光板10的光在光调制装置60的散射区域30B(其中光轴AX3相交于或正交于光轴AX4)被散射。散射光中的已通过散射区域30B的下表面的光由反射器40反射,再次返回到导光板10,然后从背光源2的上表面发射。此外,散射光中的朝向散射区域30B的上表面的光通过导光板10,然后从背光源2的上表面发射。如上所述,在本实施方式中,光几乎不从透射区域30A的上表面发射,且光从散射区域30B的上表面发射。以这种方式,增大了正面方向上的调制比。
[0148] 顺便提及,在本实施方式中,由于大块64A和微粒64B被形成为主要包含光各自的光学各向异性材料,所以在倾斜方向上降低了散射性并提高了透明性。例如,在大块64A和微粒64B主要包含其寻常折射率彼此相等且其非寻常折射率也彼此相等的各自的光学各向异性材料且未在部分电极32A和上电极36之间施加电压的区域中,其光轴的方向彼此一致或大致上一致。因此,在包括正面方向(光调制装置60的法线方向)和倾斜方向的所有方向上减小或消除折射率差,且可获得更高透明性。其结果是,减少或大致上消除了视角大的区域中的光泄漏,且提高了视角特性。
[0149] 例如,当寻常折射率为1.5且非寻常折射率为1.65的液晶和寻常折射率为1.5且非寻常折射率为1.65的液晶单体混合且在液晶和液晶性单体通过取向膜或电场取向的状态下使液晶性单体聚合时,液晶的光轴与通过液晶性单体的聚合形成的高分子光轴一致。其结果是,由于折射率在所有方向上彼此一致,在这种情况下,可实现具有较高透明性的状态,且可进一步提高视角特性。
[0150] 此外,在本实施方式中,例如,透射区域30A的亮度(黑显示的亮度)低于没提供光调制装置60的情况下的亮度。另一方面,散射区域30B的亮度大大高于没提供光调制装置60的情况下的亮度,且部分白色显示的亮度(亮度增强)进一步增加了透射区域30A的亮度减少量。这是因为大块64A和微粒64B被形成为主要包含各自的光学各向异性材料,所以可抑制倾斜方向上的散射性,并抑制光在黑暗状态下从导光板泄漏。因此,光从部分黑暗区域被引导至部分明亮区域,以使在而不增加对背光源2施加的功率的情况下,可实现亮度增强。
[0151] 此外,在本实施方式中,当垂直取向膜具有上述预倾斜功能时,在未在部分电极32A和上电极36之间施加电压的区域中,微粒64B的光轴AX4平行于(或大致平行于)导光板10的光入射面10A,并以预定的预倾角与透明基板31的法线相交。具体而言,包含在微粒64B中的液晶分子在平行于光入射面10A的平面中以预定的预倾角倾斜的状态下取向。
因此,当在部分电极32A和上电极36之间施加电压时,包含在微粒64B中的液晶分子不是置于随机方向上,而是位于平行于光入射面10A的平面上。此时,大块64A的光轴AX3在平行于光入射面10A的平面中相交于或正交于微粒64B的光轴AX4。因此,在部分电极32A和上电极36之间被施加电压的区域中,在包括正面方向(光调制装置60的法线方向)和倾斜方向的所有方向上折射率差增加,且可获得更高散射性。其结果是,允许提高显示亮度。此外,允许亮度进一步由上述亮度增强的效果而提高。
[0152] 此外,还是在本实施方式中,布置在与光入射面10A正交的方向上的多个部分电极32A以预定单位为基础依次被驱动。因此,在从光源20发射的光传播通过导光板10的过程中,在与光入射面10A正交的方向上扫描光调制层64的展现散射性的区域(散射区域30B)。其结果是,在与光入射面10A正交的方向上扫描在散射区域30B被散射并从背光源2的上表面发射到外部的光。此时,由于不进行光源20的扫描驱动,所以可通过上述亮度增强的影响来获得高于进行光源的扫描驱动的现有方法中的亮度。此外,在本实施方式中,如上所述,由于不进行光源20的扫描驱动,所以几乎没有必要考虑在极短的时间内施加至光源的大功率以进行扫描驱动的情况下产生的浪涌功率,且电路基板的可靠性也不会受到损害。
[0153] 如上所述,还是在本实施方式中,代替扫描驱动光源20,通过扫描光调制层64的散射区域30B来扫描从背光源2的上表面发射的光,因此,在扫描系统中,高亮度、低功耗和电路板的高可靠性全部可同时实现。
[0154] <3.变形例>
[0155] [第一变形例]
[0156] 在每个上述实施方式中,在多个部分电极32A以预定单位为基础依次被驱动的过程中,驱动电路50可持续打开光源20。例如,如图19的(A)和(B)所示,当一个或多个部分电极32A被视为一块时,在多个部分电极32A以块为基础依次被驱动的过程中,驱动电路50可与第一块的驱动同步地打开光源20,并可连续打开光源20,直到完成所有块的扫描为止。
[0157] 需注意,图19的(A)概念地示出对部分电极32A的电压施加的定时的实例,且图19的(B)示意地示出对光源20施加的电压的波形的实例。在图19的(A)和(B)中,例示了驱动电路50在与开始驱动第一块相同的时间打开光源20的情况,然而,驱动电路50可在开始驱动第一块之前打开光源20。此外,考虑到液晶延时地响应电压施加的性质,驱动电路50可紧随开始驱动第一块之后打开光源20。
[0158] [第二变形例]
[0159] 此外,在每个上述实施方式中,驱动电路50可在部分电极32A以预定单位为基础依次被驱动的过程中与多个部分电极32A的驱动定时同步来闪烁(blink)光源20。例如,如图20的(A)和(B)所示,驱动电路50可在部分电极32A以预定单位为基础依次被驱动的过程中仅在对部分电极32A施加电压的期间内打开光源20。
[0160] 需注意,图20的(A)概念地示出对部分电极32A的电压施加的定时的实例,且图20的(B)示意地示出对光源20施加的电压的波形的实例。在图20的(A)和(B)中,例示了驱动电路50在与开始驱动各个块相同的时间打开光源20的情况,然而,驱动电路50可在开始驱动每块之前打开光源20。此外,考虑到液晶延迟地响应电压施加的性质,驱动电路
50可紧随开始驱动各块之后打开光源20。
[0161] 在本变形例中,可以说,驱动电路50在光调制层34在其部分区域中展现散射性时打开光源20,并在光调制层34在整个区域之上展现透明性时关闭光源20。
[0162] 顺便提及,在每个上述实施方式中,当以高速(例如,几百Hz)进行扫描驱动时,对部分电极32A施加的电压的波形由于由部分电极32A的布线电阻和光调制层34(或光调制层64)的静电电容确定的时间常数而失真,因此所施加的波形可能在部分电极32A的一端被延迟。在这种情况下,在从背光源1(或背光源2)发射的光中,诸如对应于部分电极32A的延伸方向的方向上的亮度差和相邻扫描区域的干扰等图像质量缺陷可能会发生。因此,例如,如图20的(A)和(B)所示,当发生这样的缺陷时,优选在多个部分电极32A以预定单位为基础依次被驱动的过程中与部分电极32A的驱动定时同步地闪烁光源20。以这种方式,允许提高在高速扫描驱动时的图像质量。
[0163] [第三变形例]
[0164] 此外,在每个上述实施方式和其变形例(下文中,简称为“每个上述实施方式等”)中,例如,如图21所示,可提供在部分电极32A的延伸方向延伸的金属布线43与各个部分电极32A接触。金属布线43优选由具有尽可能是镜面的表面并具有尽可能低的布线电阻的材料形成。这样的材料的实例包括Al(铝)、Ag(银)、Au(金)、Cu(铜)、Mo(钼)和Ta(钽)。金属配线43优选具有其中金属布线43不会成为背光源1或2的暗线的程度的宽度,宽度优选为500μm或更小,更优选为300μm或更小,并且进一步优选为150μm或更小。
[0165] [第四变形例]
[0166] 此外,在每个上述实施方式等中,驱动电路50可根据被驱动的部分电极32A与光源20的距离来调节光源20的光量。例如,驱动电路50可随着被驱动的部分电极32A与光源20的距离的增加而增加光源20的光量。
[0167] [第五变形例]
[0168] 此外,在每个上述实施方式等中,如图22所示,每个部分电极32A可由多个细线电极32B配置。需注意,在某些情况下,细线电极32B对应于本发明的“部分电极”的具体实例。顺便提及,在本变形例中,驱动电路50在多个部分电极32A以预定单位为基础依次被驱动的过程中可对包括在待驱动的部分电极32A中的多个细线电极32B施加根据与光源20的距离对而调制的电压。例如,如图23所示,驱动电路50在多个部分电极32A以预定单位为基础依次被驱动的过程中可对包括在待驱动的部分电极32A中的多个细线电极32B施加其峰值(crest value)随着与光源20的距离增加而增加的电压。此外,驱动电路50可以预定单位为基础(例如,对各个部分电极32A)依次驱动多个细线电极32B,或者可一个接一个依次驱动多个细线电极32B。
[0169] [第六变形例]
[0170] 此外,在每个上述实施方式等中,每个部分电极32A可以被图案化。例如,如图24(A)和24(B)所示,每个部分电极32A可具有多个开口32C。开口32C具有例如圆形状、椭圆形状或多角形状。此时,提供在每个部分电极32A中的多个开口32C的密度(每单位面积的开口32B的占有率)根据与光源20的距离而变化。例如,如图24(A)所示,每单位面积的开口32C的数量可是固定的,而与光源20的距离无关,且开口32C的直径可随着与光源20的距离的增加而减小。此外,例如,如图24(B)所示,开口32C的直径可是固定的,而与光源20的距离无关,且每单位面积的开口32C的数量随着与光源20的距离的增加而减小。
因此,在两个上述实例中,开口32C的密度随着与光源20的距离的增加而变得稀疏(减小)。
换言之,部分电极32A的图案密度(每单位面积中除了部分电极32A的开口32C之外的区域的占有率)随着与光源20的距离的增加而变得稠密(增加)。
[0171] 如上所述,根据与光源20的距离而改变部分电极32A的图案密度提供了背光源1或2的光发射区域中的透明区域30A和散射区域30B的所需密度分布。因此,相比没提供光调制装置30或60的情况,可抑制更靠近背光源1或2的光发射区域中的光源20的一侧上的亮度,且允许更远离背光源1或2的光发射区域中的光源20的一侧上的亮度高于没提供光调制装置30或60的情况。其结果是,例如,除了其中背光源1或2的整个光发射区域处于黑暗状态下的情况之外,在其中背光源1或2的整个光发射区域处于明亮状态的情况下也允许面内亮度均匀。因此,例如,当在更靠近光源20的区域以及在更远离光源20的区域中进行白色显示时,允许两个区域中的白色亮度彼此相等。此外,例如,当靠近光源20的区域并在更远离光源20的区域中进行黑色显示时,允许两个区域中的黑色亮度彼此相等。如上所述,在本变形例中,允许调制比增加,同时面内亮度是均匀的。
[0172] [第七变形例]
[0173] 此外,在每个上述实施方式等中,光调制装置30或60可在中间没有空气层的情况下紧密地粘附到导光板10的背面(下表面),然而,例如,如图25所示,光调制装置30或60可在中间没有空气层的情况下紧密地粘附到导光板10的上表面。此外,例如,如图26所示,光调制装置30或60可提供在导光板10的内部。然而,在这种情况下,也必要的是光调制装置30或60可在中间没有空气层的情况下紧密地粘附到导光板10。
[0174] [第八变形例]
[0175] 此外,在上述实施方式等中,没有在导光板10特别提供组件,然而,例如,如图27所示,可提供光学片70(例如,扩散板、扩散片、透镜膜或偏振分离片)。在这种情况下,倾斜方向上从导光板10发射的光的一部分在正面方向上出现,因此有效提高了调制比。
[0176] <应用例>
[0177] [第一应用例]
[0178] 接下来,将描述上述实施方式等的背光源1和2的应用例。
[0179] 图28示出根据本应用例的显示器3的示意配置的实例。显示器3包括显示面板80和提供在显示面板80后面的背光源1或2。
[0180] 显示面板80显示图像。显示面板80包括多个二维布置的像素,且多个像素基于图像信号而被驱动,以允许显示面板80显示图像。例如,显示面板80是例如透射型液晶显示面板,并具有其中液晶层被夹持在一对透明基板之间的结构。显示面板80例如(虽然未示出)从背光源1或2侧依次包括偏振器、透明基板、像素电极、取向膜、液晶层、取向膜、共用电极、滤色器、透明基板和偏振器。
[0181] 透明基板基片由对可见光透明的基板(例如,平板玻璃)形成的。顺便提及,虽然未示出,但是电连接到像素电极的TFT(薄膜晶体管)和包括配线等的有源驱动电路形成于背光1或2侧上的透明基板上。像素电极和共用电极每个都由例如ITO形成。像素电极例如以格子布置或三角布置规则地布置在透明基板上。像素电极起到每个像素的电极的作用。另一方面,公共电极形成于滤色器的整个表面上。公用电极起到与像素电极相对的公用电极的作用。取向膜由诸如聚酰亚胺的高分子材料形成,并对液晶进行取向处理。液晶层由例如VA(垂直取向)模式、TN(扭转向列)模式或STN(超扭曲向列)模式的液晶形成,并具有响应于从驱动电路(未示出)施加的电压对每个像素改变从背光源1或2发射的光的偏振轴的方向。顺便提及,通过以多个水平改变液晶的布置来以多个水平调整每个像素的传输轴的方向。滤色器通过对应于像素电极的布置来布置滤色器而被配置,滤色器将已经通过液晶层的光分离成例如红(R)、绿(G)和蓝(B)三种原色或分离成R、G、B和白(W)四种颜色。通常情况下,滤色器布置(像素布置)的实例包括条纹布置、对角布置、三角布置和矩形布置。
[0182] 偏振器是一种光闸,并允许在某个方向上振荡的光(偏振光)从其穿过。需注意,偏振器可以是吸收在传输轴以外的方向上振荡的光(偏振光)的吸收型偏振光装置,然而,就亮度提高而言,偏振器优选为来朝向背光源1或2侧反射光的反射型偏振器。偏振器被设置为使偏振轴彼此相差90度,且这允许从背光源1或2发射的光经其穿过液晶层或被阻断。
[0183] 在背光源1或2中,多个部分电极32A被布置在与显示面板80的多个像素(或像素电极)的一个布置方向(例如,垂直方向)平行的方向上。顺便提及,当多个像素(或像素电极)也被布置在水平方向上时,多个部分电极32A优选在水平方向上延伸。各部分电极32A的宽度可等于,然而,优选宽于显示面板80的各像素的宽度。这是因为与显示面板80的像素的扫描不同,背光源1或2的各个散射区域30B的扫描不必是精确的。需注意,在下文中,假设各部分电极32A宽于显示面板80的各像素的宽度。
[0184] 在本应用例中,驱动电路50依次驱动每行的显示面板80的多个像素(或像素电极),以通过显示面板80调制从背光源1或2的发射的光。因此,驱动电路50在显示面板80上显示图像。此外,驱动电路50以预定单位为基础依次驱动背光源1或2的多个部分电极32A,以在与光入射面10A正交的方向上扫描光调制层34或64的展现散射性的区域(散射区域30B)。因此,在从光源20发射的光传播通过导光板的过程中,在与光入射面10A正交的方向上,驱动电路50扫描在散射区域30B中被散射并从背光源1或2的上表面发射至显示面板80的背面的光。
[0185] 此外,驱动电路50与显示面板80的多个像素的驱动同步地驱动多个部分电极32A。例如,如图29的(A)和(B)所示,当对应于多行(在图中,135行)的多个像素被视为一个块,且对应于所述块的一个或多个部分电极32A被视为一个块,在以行为基础依次驱动显示面板80的多个像素的过程中,驱动电路50驱动多个部分电极32A中包括在与包括被驱动的像素的块对应的块中的一个或多个部分电极32A。需注意,图29的(A)概念地示出对显示面板80的多个像素施加电压的定时的实例,且图29的(B)概念地示出对部分电极
32A施加电压的定时的实例。
[0186] 在图29的(A)和(B)中,举例给出了驱动电路50在开始驱动显示面板80的像素的同时开始驱动部分电极32A的情况,然而,驱动电路50可在开始驱动显示面板80的像素之前开始驱动部分电极32A。此外,考虑到液晶延迟响应电压施加的性质,驱动电路50可紧随开始驱动显示面板80的像素之后开始驱动部分电极32A。
[0187] 此外,驱动电路50在以行为基础依次驱动显示面板80的多个像素的过程中,可驱动多个部分电极32A中的在与包括待驱动的像素的块对应的块中包括的一个或多个部分电极32A,并可与部分电极32A的驱动定时同步地闪烁光源20。例如,驱动电路50可如上述第二变形例中所描述地打开光源20。在这种情况下,具有高亮度并抑制了模糊(blur)的运动图像响应性的显示成为可能。
[0188] 在本应用例中,作为照亮显示面板80的光源,使用上述实施方式的背光源1或2。因此,在扫描系统中,具有高对比度和高显示亮度的图像被允许以低功耗显示。此外,在本应用例中,当与显示面板80的多个像素的驱动同步地驱动多个部分电极32A并与以预定单位为基础依次驱动部分电极32A同步地闪烁光源20时,具有高亮度并抑制了运动图像响应性的模糊的显示成为可能。
[0189] [第二应用例]
[0190] 接下来,将描述上述实施方式等的背光源1和2的应用例。
[0191] 图30示出根据本应用例的三维显示器4的示意配置的实例。三维显示器4允许通过时分系统进行立体图像的观察,并包括例如显示器3和快门眼镜5。显示器3是这样一种显示器(3D显示器):其允许在观看者通过快门眼镜5观看显示器3的图像显示表面3A时观看者感知立体图像。
[0192] 在显示器3中,虽然未示出,但是例如驱动电路50包括图像信号处理电路、定时生成电路、信号线驱动电路和扫描线驱动电路。图像信号处理电路对从外部输入的数字图像信号进行预定的校正,并将校正后的图像信号输出到信号线驱动电路。图像信号的类型的实例包括右眼图像的图像信号、左眼图像的图像信号和黑色图像的图像信号。此外,预定的校正的实例包括伽马校正和超速校正(overdrive correction)。
[0193] 定时生成电路控制信号线驱动电路、扫描线驱动电路和快门眼镜5以彼此关联地操作。例如,定时生成电路响应于从外部输入的同步信号(同步地)将控制信号输出到这些电路等。
[0194] 信号线驱动电路响应于上述控制信号的输入(同步地)将对应于从图像信号处理电路输入的图像信号的模拟图象信号施加到显示面板80中的各信号线(未示出),并将模拟图像信号或与其对应的信号写入要选择的像素中。例如,信号线驱动电路在每个帧周期将对应于黑色图象的图象信号的信号电压、对应于右眼图像的图像信号的信号电压、对应于黑色图像的图象信号的信号电压和对应于左眼图像的图象信号的信号电压以该顺序施加于各信号线,并将信号写入要选择的像素中。
[0195] 扫描线驱动电路响应于上述控制信号的输入(同步地)依次将选择脉冲施加至显示面板80中的多个扫描线(未示出),并对各行依次选择多个像素。
[0196] 快门眼镜5被佩戴在观看者(未示出)的眼睛的前面,并在观看者观看显示器3的图像显示表面3A上显示的图像时由观看者使用。快门眼镜5包括例如右眼快门51、左眼快门52、和施加用于控制右眼快门51的打开和关闭和左眼快门的打开和关闭的控制信号的控制线(未示出)。快门控制的控制线可直接连接到显示器3的驱动电路50,或可连接到能够与显示器3的驱动电路50通信的无线单元(未示出)。右眼快门51和左眼快门52基于控制信号进行传输和阻断从图像显示表面3A输出的图象。当从图像显示表面3A输出右眼图像时,打开右眼快门51。另一方面,当从图像显示表面3A输出左眼图像时,打开左眼快门52。
[0197] 下面,右眼图像的至少一部分显示在图像显示表面3A上的期间是指用于显示右眼图像的期间(右眼图像显示期间)。同样,左眼图像的至少一部分显示在图像显示表面3A上的期间是指用于显示左眼图像的期间(左眼图像显示期间)。此外,黑色图像显示在整个图像显示表面3A上的期间是指用于显示黑色图像的期间(黑色图像显示期间)。
[0198] 例如,驱动电路50对每帧期间重复黑色图像显示期间、右眼图像显示期间、黑色图像显示期间和左眼图像显示期间。此时,观看者佩戴快门眼镜5来仅由左眼感知左眼图像并仅由右眼感知右眼图像。例如,驱动电路50输出控制信号,用于在左眼图像的显示期间打开左眼快门52(用于使左眼眼镜处于透射状态下),并输出控制信号,用于在其余期间关闭左眼快门52(允许左眼玻璃处于非透射状态下)。此外,驱动电路50输出控制信号,用于在右眼图像显示期间打开右眼快门(用于使右眼眼镜处于透射状态下),并输出控制信号,用于在其余期间关闭右眼快门(用于使右眼眼镜处于非透射状态下)。因此,左眼图像仅由左眼感知且右眼图像仅由右眼感知,因此,左眼图像和右眼图像在观看者的视网膜上成像。其结果是,观看者可以观看立体图像。
[0199] 驱动电路50以预定单位为基础依次驱动多个部分电极32A,以在与光入射面10A正交的方向上扫描光调制层34或64的展现散射性的区域(散射区域30B)。因此,在从光源20发射的光传播通过导光板的过程中,在与光入射面10A正交的方向上,驱动电路50扫描在散射区域30B中被散射并从背光源1或2的上表面发射至外部的光。类似于上述第一应用例,驱动电路50与显示面板80的多个像素的驱动同步地驱动多个部分电极32A。此外,类似于上述第一应用例,驱动电路50以预定单位为基础可与显示面板80的多个像素的驱动同步地驱动多个部分电极32A以及与部分电极32A的依次驱动同步地闪烁光源20。
[0200] 在本应用例中,上述实施方式的背光源1或2用作照亮显示面板80的光源。因此,在扫描系统中,可以低功耗显示具有高对比度和高显示亮度的图像。此外,在本应用例中,当与显示面板80的多个像素的驱动同步地驱动多个部分电极32A以及与部分电极32A的依次驱动同步地闪烁光源20时,具有高亮度并抑制了模糊的运动图像响应性的显示成为可能,且可抑制左眼图像和右眼图像之间的串扰的发生。