JP2023128766A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型で配向角度が小さい、かつ、漏れ光が少ない照明装置を実現する。また、液晶レンズを用いて光ビームの制御を正確に行うことが出来る照明装置を実現する。【解決手段】内部に反射鏡を有する反射筒１０と、前記反射筒１０の出射面側に、複数の液晶レンズ１００、２００、３００、４００を前記出射面と垂直方向に重ねた液晶レンズ組み立てを有する照明装置であって、前記液晶レンズ組み立ては、前記反射筒１０の前記出射面と平行方向に形成され、前記液晶レンズ組み立てからの光の出射領域を規定する遮光膜４０を有することを特徴とする照明装置。【選択図】図１１

Description

本発明は、薄型で、配光角度が小さく、かつ、周辺への漏れ光を小さく出来る照明装置に関する。

照明装置でも、例えば、スポットライトとして使用したい場合等では、高い指向性を持った光、すなわち、配光角の小さい光源が要求される。このような光源には、従来は、放物面鏡を用いて平行光を形成する構成が用いられてきた。しかし、このような光源は、奥行きが必要であり照明装置を小型化、あるいは、薄型化することが難しい。

上記のような光源を用いた照明装置を薄型化すると、配光角を小さくすることが困難である。さらに、出射角度が非常に大きい漏れ光が発生するという問題を生ずる。

液晶レンズを用いて出射光を制御したい場合があるが、この場合も、出射角度が大きい漏れ光に対しては、制御が困難である。液晶パネルを複数積層して使用する例として、特許文献１が挙げられる。また、特許文献２には、液晶レンズを種々の光学装置に利用する構成が記載されている。

特開２００８－４７５４１ ＷＯ２０１２／０９９１２７ Ａ１

放物面鏡を用いて平行光を得る場合、放物面鏡の奥行きを大きくしないと、光軸に対して角度の大きい光の成分（以後放射光とも言う）が多くなり、シャープなスポットを得られないという課題がある。放射散光を少なくするには、放物面鏡の奥行きを大きくする必要があり、これに伴って照明装置の奥行きが大きくなる。

また、放射する光に対して液晶レンズ等を使用して、光の収束、発散、偏向等を制御したい場合があるが、光軸に対して角度の大きい放射光は、レンズによる制御が困難である。

本発明の課題は、奥行きの小さい照明装置であって、発散角度が小さい、すなわち、シャープなスポット光を得ることが可能な照明装置を実現することである。また、本発明の他の課題は、照明装置の出射面に液晶レンズを配置した場合に、液晶レンズによって、効率よく光の制御を行うことが出来る照明装置を実現することである。

本発明は上記課題を解決するものであり、主な具体的な手段は次のとおりである。

（１）内部に反射鏡を有する反射筒と、前記反射筒の出射面側に、複数の液晶レンズを重ねた液晶レンズ組み立てを有する照明装置であって、前記液晶レンズ組み立ては、前記反射筒の前記出射面と平行方向に形成され、前記液晶レンズ組み立てからの光の出射領域を規定する遮光膜を有することを特徴とする照明装置。

（２）平面で視て、前記液晶レンズの外形は矩形であり、前記出射領域は円であることを特徴とする（１）に記載の照明装置。

（３）前記複数の液晶レンズは、２枚であることを特徴とする（１）に記載の照明装置。

（４）前記複数の液晶レンズは、４枚であることを特徴とする（１）に記載の照明装置。

（５）前記液晶レンズは、第１基板と第２基板の間に液晶が挟持された構成であり、前記遮光膜は、前記第１基板又は前記第２基板の、前記液晶側の面と反対側の面に形成された膜であることを特徴とする（１）に記載の照明装置。

（６）前記液晶レンズは、第１基板と第２基板の間に液晶が挟持された構成であり、前記遮光膜は、前記第１基板又は前記第２基板の前記液晶側の面に形成された膜であることを特徴とする（１）に記載の照明装置。

（７）前記液晶レンズは、第１基板と第２基板の間に液晶が挟持された構成であり、前記第１基板と前記第２基板は黒色シール材で接着し、前記黒色シール材が前記遮光膜を兼ねていることを特徴とする（１）に記載の照明装置。

（８）前記遮光膜は、前記複数の液晶レンズを互いに接着する黒色粘着材で構成されることを特徴とする（１）に記載の照明装置。

放物面鏡を有する反射筒を用いた照明装置の作用を示す断面図である。 図１の斜視図である。 図１の照明装置による光スポットの照度分布である。 高さの高い反射筒を用いた照明装置の作用を示す断面図である。 図４の照明装置による光スポットの照度分布である。 内部に光吸収壁を有する遮光筒を反射筒とともに用いた照明装置の作用を示す断面図である。 図６の斜視図である。 図６の照明装置による光スポットの照度分布である。 図６の構成に複数の液晶レンズを載置した場合の照明装置の作用を示す断面図である。 図９の斜視図である。 実施例１の断面図である。 図１１の斜視図である。 実施例１の液晶レンズの平面図である。 実施例１の液晶レンズの断面図である。 図１１に示す実施例１の照明装置による光スポットの照度分布である。 液晶レンズによる凸レンズの構成例である。 ２枚構成の液晶レンズの斜視図である。 液晶レンズによる凹レンズの構成例である。 液晶レンズの断面図である。 液晶レンズにおける、ＴＦＴ基板と対向基板に形成された電極を示す平面図である。 ４枚の液晶レンズによる、光の制御の例を示す模式図である。 実施例２の液晶レンズの平面図である。 実施例２の液晶レンズの断面図である。 実施例３の液晶レンズの平面図である。 実施例３の液晶レンズの断面図である。 実施例４の液晶レンズの平面図である。 図２６の断面図である。 実施例４の他の例による液晶レンズの平面図である。 図２８の断面図である。 実施例５の平面図である。 図３０の断面図である。 実施例５の他の例の平面図である。 図３２の断面図である。 実施例５のさらに他の例の平面図である。 図３４の断面図である。

図１は、内部に放物面鏡を有する反射筒１０を用いた照明装置の断面図であり、図２はその斜視図である。図１及び図２の照明装置は、例えば、スポットライトのための投光器である。図１において、反射筒１０の底部の中央に光源であるＬＥＤ２０が配置している。図１の反射筒１０内の放物面鏡の出光面の径Ｄ１は例えば６．５ｍｍであり、反射筒の高さＨ１は例えば４ｍｍである。

ＬＥＤ２０からの光は広い配光角特性を持つ発散光であるから、この発散光を放物面鏡で反射させ、光軸に平行な平行光ＬＬを形成する。しかし、ある範囲の光は、放物面鏡で反射せず、外部に放射される。この光ＬＤ（以後、放射光ともいう）は光軸と大きな角度を有し、光スポットのぼけの原因となる。

図２は図１の斜視図である。図２に示すように、反射筒１０内の放物面鏡の出光部は円形である。図２では、ＬＥＤ２０は省略されている。図２において、放物面鏡で反射した光は光軸に平行な平行光ＬＬとなり、放物面鏡で反射せず、直接外部に放射される光ＬＤは、光スポットのぼけの原因となる。

図３は、光源から１０００ｍｍ離れたスクリーンに光スポットを投射した場合の照度分布を示す図である。図１３の上側は、スポット形状を示す平面図であり、点線の円は、照度の等高線である。図１３の横軸Ｘ（ｍｍ）はスポットの横方向の径であり、図１３の縦軸Ｙ（ｍｍ）はスポットの縦方向の径である。

図３の下側の図は、照度分布を示すグラフである。横軸Ｘ（ｍｍ）は、横方向の位置で、光スポットの中央をゼロとしている。縦軸（ｌｘ）は、各位置に対応する照度ＬＵＸである。図３の下側のグラフに明確に示すように、光スポットの照度部分布は、比較的大きな裾野をもっている。つまり、光スポットのぼけは大きい。

図４はこれを対策する反射筒１０を有する照明装置である。図４の反射筒１０の底面の中央部に光源であるＬＥＤ２０が配置している。図４において、反射筒１０の高さＨ２は３９．３ｍｍ、反射筒１０内の放物面鏡の出射面の径Ｄ２は１３ｍｍである。図１のアスペクト比Ｈ１／Ｄ１は０．６１５、図５のアスペクト比はＨ２／Ｄ２は３．０３８である。図５の放物面鏡の出射光の径に対する反射筒１０の高さの割合は、図１の場合よりもはるかに大きい。

その結果図５の矢印で示すように、反射筒１０からの出射光はほとんどが、光軸と平行な平行光ＬＬとなる。図５は、図４の反射筒１０を使用した場合の光スポットの例である。測定条件は、図３の場合と同じである。つまり、照明装置から１０００ｍｍ離れたスクリーンの光スポットを評価したものである。図５の上の図も下の図も横軸及び縦軸は図３で説明したのと同じである。図５と図３を比較すると、図５のほうがはるかにシャープな光スポットとなっている。つまり、図５の上の図においては、光スポットの径が小さく、図５の下の図面における照度部分布においては、分布の裾野がほとんど生じていない。

しかし、図４の構成は、反射筒１０の高さＨ２が長くなるという問題を有している。したがって、奥行きの小さい照明装置が必要な場合は使用できない。

図６はこれを対策する構成であり、図１及び図２の反射筒１０の出射側に、放射光ＬＤを減らし、平行光ＬＬの割合を多くするために、遮光筒３０を配置する構成である。図７は図６の斜視図である。遮光筒３０は四角柱の内部に円筒状の光透過領域を形成したものである。遮光筒の出射面は円形であり、遮光筒３０の内壁は黒色の光吸収体で形成されている。

図６において、光源であるＬＥＤ２０から出射した光は、光軸に沿った光の他、放物面鏡で反射した光は、光軸に沿って出射し、平行光ＬＬとなる。図１において、光スポットのぼけの原因となる放射光ＬＤは、図６では、遮光筒３０の内壁に入射する。遮光筒３０の内壁は、光の吸収体で形成されているので、この光は外部には出てこない。遮光筒３０の出射面の径Ｄ３は反射筒１０内の放物面鏡の出光面の径Ｄ１と同じ６．５ｍｍである。

したがって、図６において、出射面から出射する放射光ＬＤは光軸との角度が小さく、光量も小さくなる。図８は、図６の反射筒３０を使用した場合の光スポットの例である。測定条件は、図３の場合と同じである。つまり、照明装置から１０００ｍｍ離れたスクリーンの光スポットを評価したものである。図８の上の図も下の図も横軸及び縦軸は図３で説明したのと同じである。図８と図３を比較すると、図８のほうがよりにシャープな光スポットとなっている。つまり、図８の上の図においては、光スポットの径が小さく、図８の下の図面における照度部分布においては、分布の裾野が図３の場合に比較して小さくなっている。

図６において、照明装置全体の高さは、反射筒１０の高さＨ１と遮光筒３０の高さＨ３の合計によって決まる。しかし、図６の構成は、遮光筒３０の効果をあげようとすると、遮光筒３０の高さＨ３を高くしなければならない。しかし、薄型の照明装置を製造するには、Ｈ１＋Ｈ３を大きくすることは難しい。結局、遮光筒３０を用いた場合の、照明装置の高さと光スポット径の改善とは、トレードオフの関係になる。それでも、反射筒１０の高さだけで対策するよりは、反射筒１０と遮光筒３０を組み合わせたほうが、光スポットの分布の改善には効率的である。

ところで、出射光に対して、レンズ等を用いて、収束、発散、偏向等を行いたい場合がある。この場合、液晶レンズを用いれば、電極への電圧を変化させることによって、比較的自由にレンズ作用を変えることが出来るというメリットがある。

図９は、図６の構成において、遮光筒３０の出射面に４枚の液晶レンズ１００、２００、３００、４００で構成された液晶レンズ組み立て２を配置した照明装置１の構成を示す断面図であり、図１０は図９の斜視図である。図９において、遮光筒３０の上には、４枚の液晶レンズ１００、２００、３００、４００が配置している。液晶レンズの構成と作用については、後で説明する。各液晶レンズ１００、２００、３００、４００は、第１電極が形成されたＴＦＴ基板と第２電極が形成された対向基板とがシール材５０によって接着している。各液晶レンズ１００、２００、３００、４００は、お互いに透明接着材等によって接着している。

図１０における５０は、各液晶レンズにおけるシール材５０を示しており、液晶レンズの表面に形成されているわけではない。シール材５０は一般的には、液晶レンズの有効領域を広くとるために、出来るだけ小さな幅で形成される。また、シール材５０は、透明材料で形成される場合もあるし、黒色で形成される場合もある。

図９において、各液晶レンズ１００、２００、３００、４００の厚さは、１ｍｍ程度であるから、４枚の液晶レンズの合計（液晶レンズ組み立て２）の厚さは４ｍｍ程度になる。図９において、反射筒１０の高さＨ１が４ｍｍ、遮光筒３０の高さＨ２が４ｍｍ、４枚の液晶レンズの合計の高さＨ４が４ｍｍとすると、照明装置の合計の高さは、１２ｍｍになる。

図９において、ＬＥＤ２０から光軸方向に沿って出射する光の他、反射筒１０内の放物面鏡で反射した光は、平行光ＬＬを構成する。また、ＬＥＤ２０から、光軸と、ある角度範囲で出射した光は、遮光筒３０によって吸収される。反放物面鏡で反射せず、また、遮光筒３０によって吸収されなかった光ＬＤ（放射光）も液晶レンズに入射する。

つまり、液晶レンズには、２つの種類の光が入射する。しかし、液晶レンズはこのような２種類の光に対して同じ作用をすることはできない。この場合、液晶レンズは、平行光ＬＬに対して作用するように設計される。つまり、放射光ＬＤに対しては所定の制御をすることが出来ない。

液晶レンズによって正確に制御することが出来る平行光ＬＬの量を増やし、正確に制御することが出来ない放射光ＬＤの量を減らそうとすると、反射筒１０の高さＨ１を高くするか、遮光筒３０の高さＨ３を高くする必要がある。そうすると、薄型の照明装置という要求にこたえることが難しくなる。

以下に示す本発明の実施例は、以上のような問題点を克服し、薄型で、所望のスポット形状を得ることが出来る照明装置を実現できるものである。また、本発明では、液晶レンズを使用するが、液晶レンズによる正確な光スポットの制御を可能にするものである。

図１１は、実施例１を示す断面図であり、図１２は、図１１の斜視図である。図１１において、反射筒１０の上に液晶レンズ１００、２００、３００、４００から構成される液晶レンズ組み立て２が配置している。図１１において、反射筒１０の作用は図１において説明したのと同様である。なお、反射筒１０内の反射鏡は、放物面鏡のみでなく、平行光を形成する反射鏡であればよい。図１１の液晶レンズが図９に示す液晶レンズと異なる点は、各液晶レンズに遮光膜４０が形成されている点である。

図１１において、遮光膜４０の存在によって、光軸から角度θ以上の放射光は液晶レンズ４００から出射しない。すなわち、遮光膜４０の存在によって、液晶レンズ１００、２００、３００、４００によって制御できない光は出射しない。したがって、液晶レンズから出射した光は、液晶レンズ１００、２００、３００、４００によって制御された光の割合が多くなり、設計値に近い光スポットを得ることが出来る。

図１２は図１１の斜視図である。図１２において、液晶レンズ１００、２００、３００、４００の外形は、矩形であるが、出射領域５は円形である。出射領域５は遮光膜４０によって規定されている。図１２に示すように、特に、液晶レンズ１００、２００、３００、４００の対角方向において、遮光膜４０の幅が大きくなっている。したがって、本発明の効果は、液晶レンズの対角方向において、特に大きい。

図１３は、図１１に示す液晶レンズの平面図であり、図１４は図１３のＡ－Ａ断面図である。図１３及び図１４は、第１液晶レンズ１００及び第２液晶レンズ２００のみ示している。外形的な構造は、液晶レンズ３、液晶レンズ４とも、液晶レンズ１及び液晶レンズ２と同じである。

図１３は第２液晶レンズ２００の平面図である。図１３において、出射領域５は円形であり、出射領域５は遮光膜４０によって規定されている。遮光膜４０は、反射筒１０からの出射光のうち、発散光ＬＤを遮光し、液晶レンズによって正確に制御出来ている光ＬＬ、あるいは、光ＬＬと小さな角度をなす光のみ出射する。図１３における枠５０はＴＦＴ基板１００と対向基板２００を接着するためのシール材５０である。シール材５０の幅は、遮光膜４０に比べると非常に小さい。

図１３における遮光膜４０は、例えば、対向基板２００の外面に遮光物質を塗布したものを使用することが出来る。例えば、グラファイトをエポキシ樹脂に溶かし、これをスクリーン印刷することでもよい。エポキシ樹脂には、多くの種類があり、低温で硬化する樹脂も存在する。紫外線硬化樹脂を使用してもよい。また、グラファイト膜は、導電性なので、必要に応じて基準電位等を印加することは可能である。あるいは、その他の、絶縁性の黒色樹脂を塗布することでもよい。以後、図１３及び図１４の遮光膜４０を外装遮光膜４０という場合もある。なお、印刷はスクリーン印刷に限らず、インクジェット方式でもよい。

図１４は図１３の断面図である。図１４において、第１液晶レンズ１００と第２液晶レンズ２００は透明接着材９０によって接着している。図１４において、第１液晶レンズ１００を例にとって説明すると、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０の間に液晶５００が挟持されている。ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０の内側には、電極や配向膜が形成されているが、これについては後で説明する。図１４の特徴は、対向基板１２０、２２０の外側に遮光膜４０が形成され、これによって、光軸と角度の大きい、放射光ＬＤが出射されることを防止していることである。第３液晶レンズ３００、第４液晶レンズ４００についても同様の構成である。これによって、配光角度の小さい光ビームを得ることが出来る。なお、図１３に示すように、遮光膜４０の幅は対角方向で大きい。つまり、本発明は、矩形の液晶レンズにおいて、対角方向で特に効果が大きい。

図１３及び図１４の外装遮光膜４０は、対向基板１２０、２２０に形成されているが、ＴＦＴ基板１１０、２１０に形成しても良いし、対向基板１２０、２２０とＴＦＴ基板１１０、２１０の両方に形成してもよい。この場合も、外装遮光膜４０の形成方法は上記と同じである。

図１５は、図１１、１３、１４の構成における光スポットの例である。測定条件は、図３の場合と同じである。つまり、照明装置から１０００ｍｍ離れたスクリーンの光スポットを評価したものである。図１５の上の図も下の図も横軸及び縦軸は図３で説明したのと同じである。図１５と図３を比較すると、図１５のほうがよりにシャープな光スポットとなっている。つまり、図１５の上の図においては、光スポットの径が小さく、図１５の下の図面における照度部分布においては、分布の裾野が図３の場合に比較して小さくなっている。

図１５の光スポットの照度分布と図８に示す光スポットの照度分布を比較すると、ほぼ、同等となっている。つまり、図１１では、遮光筒３０を用いていないが、遮光膜付の液晶レンズを用いると、遮光筒３０を用いた場合と同等の照度分布を得ることが出来る。図１１が図６と比べて有利な点は、図１１では、図６と同じ照度分布の光スポットに対して、液晶レンズの作用を加えることができる点である。

図１６は、液晶レンズの原理を示す断面図である。図１６において、液晶層５００の左側から偏光光が入射している。図１６におけるＰは入射光の偏向方向の意味である。通常の光の偏向方向はランダム分布しているが、液晶は偏光光にしか作用しないので、図１６はＰ方向に偏向している光についての作用を示すものである。

図１６において、液晶層５００には、電極によって液晶分子５０１が液晶層５００の周辺に行くにしたがって、傾きが大きくなるように配向している。液晶分子５０１は細長い形状であり、液晶分子５０１の長軸方向の実効屈折率は、液晶分子５０１の短軸方向の実効屈折率よりも大きいので、液晶層５００の周辺ほど屈折率が大きくなるため、凸レンズが形成される。図１６における点線は光波面ＷＦであり、ｆはレンズのフォーカス距離である。

液晶は、偏光光にしか作用しないので、レンズを形成するには、第１のレンズが作用する偏光光の偏向方向と直角方向に偏向する偏光光に作用する第２のレンズが必要になる。図１７はこのレンズ構成を示す分解斜視図である。図１７において、左側の平行四辺形は光の波面である。つまり、Ｘ方向とＹ方向に偏向した光が液晶層５００に入射する。第１液晶レンズ１００はＸ偏光光に作用するレンズであり、第２レンズ２００はＹ偏光光に作用するレンズである。

図１７において、第１液晶レンズ１００と第２液晶レンズ２００では液晶分子５０１の初期配向方向が９０度異なっている。液晶分子５０１の初期配向は、液晶レンズ内の配向膜の配向方向によって決定される。つまり、図１７では、２枚の液晶レンズにおいて、光が入射する側の基板における配向膜の配向方向が互いに直角方向になっている。

図１７において、第１液晶レンズ１００と第２液晶レンズ２００の透過領域５は円形である。この透過領域５は、第１液晶レンズ１００と第２液晶レンズ２００に形成される遮光膜４０によって規定されている。

図１８は液晶レンズによって凹レンズを形成する場合である。図１７において、波面ＷＦが液晶層５００に平行で、１方向に偏向した光が、左側から液晶層５００に入射する。図１７において、液晶層５００における液晶分子５０１は、電極によって光軸付近において最も大きく配向され、周辺に行くにしたがって、配向角度が小さくなっている。このような液晶配向によるレンズ構成によって、液晶層５００を通過した光の波面ＷＦは図２５の点線で示すような曲線になって凹レンズが形成される。なお、凹レンズの場合も、図１７に示すように、２枚の液晶レンズが必要なことは同じである。

図１９は、液晶レンズ１００の詳細断面図である。図１９において、ＴＦＴ基板１１０の上には、第１電極１１１が形成され、第１電極１１１を覆って第１配向膜１１２が形成されている。第１配向膜１１２の配向方向によって、入射光のうちの、液晶レンズによって作用を受ける方向の偏光光が決められる。対向基板１２０の内側には、第２電極１２１が形成され、第２電極１２１を覆って第２配向膜１２２が形成されている。第１配向膜１１２の配向方向と第２配向膜１２２の配向方向の関係は、どのような液晶を使用するかによって決められる。ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０の間に液晶層５００が挟持されている。

図２０の左側は第１基板１１０に形成された第１電極１１１の平面図である。第１電極１１１は同心円状の円となっている。円状の各電極１１１には電圧を印加するための引き出し配線１１５が接続されている。図２０の右側の図は、対向基板１２０に形成された第２電極１２２の形状を示す平面図である。第２電極１２２は、平面電極であり、対向基板１２０のほぼ全面にわたって形成されている。

図２０において、第１電極１１１と第２電極１２２間の電圧を変化させることによって種々の強度のレンズを形成することができる。図１９、図２０の例は、第１電極１１１が同心円で形成されているので、円形のレンズを容易に形成できるという特徴を有している。なお、図１９及び図２０に記載した液晶の構造は例であり、液晶レンズを構成する他の電極構造をとることも可能である。他の液晶レンズ２００、３００、４００も配向膜の配向方向を除き、液晶レンズ１００と同じ構造を有している。

図２１は、白矢印で示す、液晶レンズに入射する光のうち、第１液晶レンズ１００から第４液晶レンズ４００がどの方向に偏光した光に作用するかを示す模式図である。図２１において、第１液晶レンズ１００は、ｘ方向に偏光した光ＰＸに作用し、第２液晶レンズ２００は、ｙ方向に偏光した光ＰＹに作用し、第３液晶レンズ３００はｘ方向から４５度傾いた方向に偏光した光Ｐ４５に作用し、第４液晶レンズ４００はｘ方向から１３５度傾いた方向に偏光した光Ｐ１３５に作用する。これによって、ほぼ、全方向に偏光した光に対して液晶レンズを作用させることが出来る。

なお、液晶レンズ１００、２００、３００、４００の、光の進行方向に対する順番は、図２１の順に限る必要はない。図２１は液晶レンズを４枚使用する例であるが、２枚の場合もある。この場合は、液晶レンズ１００乃至４００のうち、互いに作用する偏向方向が直角である液晶レンズを２枚使用すればよい。

以下に示す実施例は、本発明において、液晶レンズに形成される種々の遮光膜の形態について開示するものである。以下の実施例でも、液晶レンズは２枚について説明するが、４枚の場合も同様である。４枚の場合は、以下で説明する２枚の液晶レンズのセットを重ねればよい。ただし、配向膜の配向方向は、図２１で説明した構成に従う。

図２２は実施例２の液晶レンズの平面図であり、図２３は、図２２の断面図である。図２２及び図２３の液晶レンズの基本的な構造は、図１３及び図１４で説明したのと同様である。図２２及び２３が図１３及び１４と異なる点は、遮光膜が外装遮光膜４０ではなく、ブラックマトリクスで形成された内装遮光膜６０であるということである。

ブラックマトリクスは、液晶表示装置において技術的には確立しており、ブラックマトリクスによる内装遮光膜６０の形成には、この確立した技術を使用することが出来るという利点がある。液晶レンズに内装遮光膜６０を形成した効果は、実施例１の場合の効果と同様である。ブラックマトリクスによる内装遮光膜６０はＴＦＴ基板１１０側に形成してもよいし、対向基板１２０側とＴＦＴ基板１１０側の両方に形成してもよい。

なお、以上で説明した内装遮光膜６０は、いわゆるブラックマトリクスと同じように形成されるとしたが、必要に応じて、反射を抑えるようにして上で、金属等の膜で形成することも可能である。

図２４は実施例３の液晶レンズの平面図であり、図２５は、図２４の断面図である。図２４及び図２５の液晶レンズの基本的な構造は、図１３及び図１４で説明したのと同様である。図２４及び２５が図１３及び１４と異なる点は、例えば第１液晶レンズ１００について説明すると、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０とを貼り合わせるシール材５５が通常のものと異なり、幅を非常に大きくして、遮光膜５５としての役割を生じさせたものである。

この場合は、シール材５５として黒色の樹脂を使用する。通常のシール材は、幅が非常に狭いので、ディスペンサを用いて塗布する。しかし、本実施例におけるシール材５５は、図２３に示すように、広い範囲にわたって塗布されるので、インクジェット印刷、あるいは、スクリーン印刷によって塗布するほうが適している。黒色樹脂の粘土は、インクジェット印刷あるいはスクリーン印刷に適するように調整すればよい。第２液晶レンズ２００乃至第４液晶レンズ４００についても同様である。

図２６は実施例４の液晶レンズの平面図であり、図２７は、図２６の断面図である。図２６及び図２７の液晶レンズの基本的な構造は、図１３及び図１４で説明したのと同様である。図２６及び図２７が図１３及び図１４と異なる点は、遮光膜が外装遮光膜４０ではなく、第１液晶レンズ１００と第２液晶レンズを接着する黒色粘着材８０であるという点である。

図２６に示す遮光膜の形状に形成した粘着材８０を第１液晶レンズ１００の対向基板１２０に貼り付け、第２液晶レンズ２００と接着する。黒色粘着材８０として黒色粘着材テープ８０を使用してもよい。黒色粘着テープ８０は、液晶表示装置における、液晶表示パネルとバックライトとを接着するための黒色粘着テープと同様なものを使用することが出来る。第２液晶レンズ２００と第３液晶レンズ３００との接着、第３液晶レンズ３００と第４液晶レンズ４００との接着も同様である。

図２６では、黒色粘着テープ８０が無い部分は、空間９５となっている。空間９５は、光の透過領域５となっている。空間９５においては、ガラスと空間との屈折率の差によって光が反射することによる透過光のロスが問題となる場合がある。このような場合は、図２８及び図２９に示すように、第１液晶レンズ１００と第２液晶レンズ２００の間にガラスと屈折率が近い透明接着材９０を用いればよい。図２８及び図２９のその他の構成は、図２６及び図２７と同じである。第２液晶レンズ２００と第３液晶レンズ３００との接着、第３液晶３００レンズと第４液晶レンズ４００との接着も同様である。

実施例１乃至実施例４の構成は、組み合わせて使用することが出来る。複数の遮光手段を合わせて使用することによって、迷光による投射光への悪影響を防止することが出来る場合があるからである。

図３０及び図３１は、実施例４と実施例１を組み合わせた場合の例である。図３２及び図３３は、実施例４と実施例２を組み合わせた場合の例である。図３４及び図３５は、実施例４と実施例３を組み合わせた場合の例である。これらの、３種類の組み合わせは単なる例であり、必要に応じて、各実施例の他の組み合わせも可能である。

ところで、実施例１乃至５で述べた液晶レンズを用いた照明装置よりも、さらに光のスポット径をシャープにしたい場合は、図６及び図７で説明したような、遮光筒３０を組み合わせて用いることが出来る。この場合、遮光筒３０の高さが加わることになるので、照明装置の奥行きは大きくなる。したがって、光スポットへの要求と照明装置の奥行きの大きさとの兼ね合いをとることになる。

５…透過領域、 １０…反射筒、 ２０…ＬＥＤ、 ３０…遮光筒、 ４０…外装遮光膜、 ５０…シール材、 ５５…シール材兼用遮光膜、 ６０…遮光膜用ブラックマトリクス、 ８０…遮光膜用黒色粘着材、 ９０…透明接着材、 ９５…空間、 １００…第１液晶レンズ、 １１０…ＴＦＴ基板、 １１１…第１電極、 １１２…第１配向膜、 １１５…引き出し配線、 １２０…対向基板、 １２１…第２電極、 １２２…第２配向膜、 ２００…第２液晶レンズ、 ２１０…ＴＦＴ基板、 ２２０…対向基板、 ３００…第３液晶レンズ、 ３１０…ＴＦＴ基板、 ３２０…対向基板、 ４００…第４液晶レンズ、 ４１０…ＴＦＴ基板、 ４２０…対向基板、 ５００…液晶層、 ５０１…液晶分子、 ＬＬ…平行光、 ＬＤ…放射光、 ＰＸ、ＰＹ、Ｐ４５、Ｐ１３５…光の偏光方向

Claims (11)

1. 内部に反射鏡を有する反射筒と、前記反射筒の出射面側に、複数の液晶レンズを重ねた液晶レンズ組み立てを有する照明装置であって、
   前記液晶レンズ組み立ては、前記反射筒の前記出射面と平行方向に形成され、前記液晶レンズ組み立てからの光の出射領域を規定する遮光膜を有することを特徴とする照明装置。
2. 平面で視て、前記液晶レンズの外形は矩形であり、前記出射領域は円であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記複数の液晶レンズは、２枚であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 前記複数の液晶レンズは、４枚であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
5. 前記液晶レンズは、第１基板と第２基板の間に液晶が挟持された構成であり、前記遮光膜は、前記第１基板又は前記第２基板の、前記液晶側の面と反対側の面に形成された膜であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
6. 前記液晶レンズは、第１基板と第２基板の間に液晶が挟持された構成であり、前記遮光膜は、前記第１基板又は前記第２基板の前記液晶側の面に形成された膜であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
7. 前記液晶レンズは、第１基板と第２基板の間に液晶が挟持された構成であり、
   前記第１基板と前記第２基板は黒色シール材で接着し、前記黒色シール材が前記遮光膜を兼ねていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
8. 前記遮光膜は、前記複数の液晶レンズを互いに接着する黒色粘着材で構成されることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
9. 平面で視て、前記遮光膜の内側において、前記複数の液晶レンズの間には、透明樹脂が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
10. 前記反射筒の内側に形成された前記反射鏡は、放物面鏡であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
11. 前記反射筒と前記液晶レンズ組み立てとの間には、内部が光吸収層となっている、遮光筒が配置していることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。

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