WO2023047970A1 - 照明装置 - Google Patents

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WO2023047970A1
WO2023047970A1 PCT/JP2022/033735 JP2022033735W WO2023047970A1 WO 2023047970 A1 WO2023047970 A1 WO 2023047970A1 JP 2022033735 W JP2022033735 W JP 2022033735W WO 2023047970 A1 WO2023047970 A1 WO 2023047970A1
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WO
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liquid crystal
light
angle
guide plate
light guide
Prior art date
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PCT/JP2022/033735
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English (en)
French (fr)
Inventor
誠 長谷川
延幸 鈴木
真文 岡田
Original Assignee
株式会社ジャパンディスプレイ
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0053—Prismatic sheet or layer; Brightness enhancement element, sheet or layer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0075—Arrangements of multiple light guides
    • G02B6/0076—Stacked arrangements of multiple light guides of the same or different cross-sectional area

Definitions

  • the embodiments of the present invention relate to lighting devices.
  • a lighting device equipped with a light source element and a light guide plate has been developed as a surface emitting lighting device.
  • This embodiment provides a lighting device capable of irradiating a desired position with light.
  • a lighting device includes: a first lighting element comprising a first light source element and a first light guide plate having a first region and a second region; a second lighting element overlapping the first lighting element and comprising a second light source element and a second light guide plate having a third region and a fourth region; a liquid crystal cell overlapping the second lighting element; with the first light guide plate has a first side surface and a second side surface, the first light source element is arranged to face the second side surface, the second region is located between the second side surface of the first light guide plate and the first region; the second light guide plate has a third side and a fourth side; The second light source element is arranged to face a third side surface of the second light guide plate, the fourth region is located between the fourth side surface of the second light guide plate and the third region; The fourth side surface is arranged closer to the second side surface than the first side surface, The first region of the first light guide plate is provided with a first protrusion on a first main surface and a second protrusion on
  • the liquid crystal cell includes a first substrate provided with a first electrode, a second substrate provided with a second electrode, and a liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate.
  • the first convex portion and the third convex portion have a scalene cross-sectional shape
  • the second convex portion and the fourth convex portion have an isosceles triangular cross-sectional shape.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a lighting device according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the lighting device of this embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the arrangement of the light guide plate and projections of the lighting device.
  • FIG. 4A is a schematic enlarged cross-sectional view showing the shape of the convex portion of the lighting device.
  • FIG. 4B is a schematic enlarged cross-sectional view showing the shape of the convex portion of the lighting device.
  • FIG. 5A is a schematic enlarged cross-sectional view showing the shape of the convex portion of the lighting device.
  • FIG. 5B is a schematic enlarged cross-sectional view showing the shape of the convex portion of the lighting device.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the liquid crystal lens.
  • 7 is an exploded perspective view of the liquid crystal lens shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing the first liquid crystal cell of FIG. 7.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing the first liquid crystal cell in an off state (OFF) in which no electric field is formed in the liquid crystal layer.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing the first liquid crystal cell in the ON state (ON) in which an electric field is formed in the liquid crystal layer.
  • FIG. 11 is a diagram showing the illuminance distribution of light emitted from the lighting element.
  • FIG. 12 is a diagram showing the illuminance distribution of light emitted from the lighting element.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the normalized luminous intensity of emitted light and the zenith angle of the lighting element.
  • FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the normalized luminous intensity of emitted light and the zenith angle of the lighting element.
  • FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the angle of the emitted light and the luminous intensity of the emitted light in the illumination device of this embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the angle of the emitted light and the luminous intensity of the emitted light in the illumination device of this embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the angle of the emitted light and the luminous intensity of the emitted light in the illumination device of this embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the angle of the emitted light and the luminous intensity of the emitted light in the illumination device of this embodiment.
  • FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the angle of emitted light and the intensity of emitted light in the illumination device of this embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the angle of the emitted light and the luminous intensity of the emitted light in the illumination device of this embodiment.
  • FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the angle of the emitted light and the luminous intensity of the emitted light in the illumination device of this embodiment.
  • FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the angle of emitted light and the luminous intensity of emitted light in the illumination device of this embodiment.
  • FIG. 23 is a diagram showing the relationship between the angle of the emitted light and the luminous intensity of the emitted light in the illumination device of this embodiment.
  • FIG. 24 is a diagram showing an application example of the lighting device of this embodiment.
  • FIG. 25 is a diagram showing an application example of the lighting device of this embodiment.
  • FIG. 26 is a diagram showing an application example of the lighting device of this embodiment.
  • FIG. 27 is a diagram showing an application example of the lighting device of this embodiment.
  • first direction X, the second direction Y, and the third direction Z are orthogonal to each other, but they may intersect at an angle other than 90 degrees (90 degrees).
  • the direction toward the tip of the arrow in the third direction Z is defined as upward or upward, and the direction opposite to the direction toward the tip of the arrow in the third direction Z is defined as downward.
  • first direction X, the second direction Y, and the third direction Z may also be referred to as the X direction, Y direction, and Z direction, respectively.
  • the second member when “the second member above the first member” and “the second member below the first member” are used, the second member may be in contact with the first member or separated from the first member. may be located In the latter case, a third member may be interposed between the first member and the second member. On the other hand, when “the second member above the first member” and “the second member below the first member” are used, the second member is in contact with the first member.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a lighting device according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the lighting device of this embodiment.
  • the illuminating device ILD includes a reflective sheet REF, an illuminating element IL1, an illuminating element IL2, and a liquid crystal lens LNS, which are provided in this order along the direction opposite to the third direction Z. Light emitted from the illumination device ILD is emitted downward.
  • the reflective sheet REF and the illumination element IL1, the illumination elements IL1 and IL2, and the illumination element IL2 and the liquid crystal lens LNS are provided facing each other.
  • the lighting element IL1 includes a first light guide plate LG1 and a plurality of first light source elements LSM1.
  • the multiple light source elements LSM1 are provided adjacent to the second side surface LG1s2 of the light guide plate LG1.
  • the side surface LG1s2 is a light entrance portion into which light from the light source element LSM1 is incident.
  • the light source element LSM1 is not provided on the first side surface LG1s1 opposite to the side surface LG1s2.
  • the light guide plate LG1 has a first main surface LG1a facing the reflection sheet REF and a second main surface LG1b facing the light guide plate LG2.
  • the main surface LG1b is provided on the opposite side of the main surface LG1a.
  • the light guide plate LG1 has a central portion LG1c.
  • the central portion LG1c may be the central portion of the effective light emitting area of the light guide plate LG1 instead of the central portion of the parallel sides of the light guide plate LG1.
  • the effective light emitting area is an area where light is emitted from the light guide plate LG1. The same applies to the light guide plate LG2.
  • a region of the light guide plate LG1 adjacent to the side surface LG1s1 is defined as a first region AR11, and a region of the light guide plate LG1 adjacent to the side surface LG1s2 is defined as a second region AR12.
  • a region AR11 a plurality of first projections TV1a are provided on the main surface LG1a, and a plurality of second projections TV1b are provided on the main surface LG1b.
  • Projections TV1a and TV1b are not provided in the region AR12. That is, the projections TV1a and TV1b are not provided on the side surface LG1s2 on which the light source element LSM1 is provided, but are provided on the side surface LG1s1 on which the light source element LSM1 is not provided.
  • the region AR11 extends from the side surface LG1s1 to the side surface LG1s2 over the central portion LG1c.
  • the area AR12 occupies the area from the side surface LG1s2 to the front of the central portion LG1c. In other words, the area AR11 includes the central portion LG1c, and the area AR12 does not include the central portion LG1c.
  • the plurality of projections TV1a are arranged in a direction parallel to the first direction X, and each extend along a direction parallel to the second direction Y.
  • the plurality of projections TV1b each extend in a direction parallel to the first direction X and are arranged along a direction parallel to the second direction Y.
  • Each of the plurality of projections TV1a has a triangular prism shape, and its cross-sectional shape is a scalene triangle.
  • Each of the plurality of projections TV1b has a triangular prism shape, and its cross-sectional shape is an isosceles triangle. The details of the cross-sectional shapes of the projection TV1a and the projection TV1b will be described later. Further, the convex portion TV1a and the convex portion TV1b are formed integrally with the light guide plate LG1.
  • the illumination element IL2 includes a second light guide plate LG2 and a plurality of second light source elements LSM2.
  • the multiple light source elements LSM2 are provided adjacent to the third side surface LG2s1 of the light guide plate LG2.
  • the side surface LG2s1 is a light entrance portion into which light from the light source element LSM2 is incident.
  • the light source element LSM2 is not provided on the fourth side surface LG2s2 opposite to the side surface LG2s1. 1 and 2, the side surface LG2s2 is arranged side by side along the third direction Z with the side surface LG1s2.
  • the side surface LG2s2 is not limited to this, and the side surface LG2s2 may be arranged at a position closer to the side surface LG1s2 than to the side surface LG1s1.
  • the light guide plate LG2 includes a third main surface LG2a facing the light guide plate LG1 and a fourth main surface LG2b facing the liquid crystal lens LNS.
  • the main surface LG2b is provided on the opposite side of the main surface LG2a.
  • the central portion is LG2c.
  • a region of the light guide plate LG2 adjacent to the side surface LG2s1 is referred to as a third region AR21, and a region of the light guide plate LG2 adjacent to the side surface LG2s2 is referred to as a fourth region AR22.
  • a plurality of third protrusions TV2a are provided on the main surface LG2a, and a plurality of fourth protrusions TV2b are provided on the main surface LG2b.
  • Projections TV2a and TV2b are not provided in the region AR21. That is, the projections TV2a and TV2b are not provided on the side surface LG2s1 on which the light source element LSM2 is provided, but are provided on the side surface LG2s2 on which the light source element LSM2 is not provided.
  • the region AR22 extends from the side surface LG2s2 to the side surface LG2s1 over the central portion LG2c.
  • the area AR11 occupies an area from the side surface LG2s1 to the front of the central portion LG2c. In other words, the area AR22 includes the central portion LG2c, and the area AR21 does not include the central portion LG2c. Note that the areas AR21 and AR12 do not overlap each other in plan view.
  • the plurality of projections TV2a are arranged in a direction parallel to the first direction X, and each extend along a direction parallel to the second direction Y.
  • the plurality of projections TV2b each extend in a direction parallel to the first direction X and are arranged along a direction parallel to the second direction Y.
  • Each of the plurality of projections TV2a has a triangular prism shape, and its cross-sectional shape is a scalene triangle.
  • Each of the plurality of projections TV2b has a triangular prism shape, and its cross-sectional shape is an isosceles triangle. The details of the cross-sectional shapes of the projection TV2a and the projection TV2b will be described later. Further, the convex portion TV2a and the convex portion TV2b are formed integrally with the light guide plate LG1.
  • the illumination element IL1 In the illumination element IL1, light LT1 emitted from the light source element LSM1 enters the light guide plate LG1 from the side surface LG1s2. In the area AR12 where the projections TV1a and TV1b are not provided, the light LT1 is not emitted to the outside and propagates through the light guide plate LG1 while being totally reflected. When the light LT1 reaches the area AR11, the reflection angle is changed by the projections TV1a and TV1b, and the light LT1 is emitted obliquely to the third direction Z toward the illumination element IL2. The light LT1 incident on the illumination element IL2 passes through the light guide plate LG2, enters the liquid crystal lens from the light entrance surface LNSa of the liquid crystal lens, and exits from the light exit surface LNSb of the liquid crystal lens.
  • the liquid crystal lens LNS If the liquid crystal lens LNS is in the OFF state, the light LT1 that has entered the liquid crystal lens LNS passes through as it is and is emitted downward as light LT1p. If the liquid crystal lens LNS is in the ON state, the light LT1 is polarized by the liquid crystal lens LNS and emitted as polarized light LT1c. Details of the configuration and operation of the liquid crystal lens LNS will be described later.
  • the illumination element IL2 In the illumination element IL2, light LT2 emitted from the light source element LSM2 enters the light guide plate LG2 from the side surface LG2s1. In the area AR21 where the projections TV2a and TV2b are not provided, the light LT2 is not emitted to the outside and propagates through the light guide plate LG2 while being totally reflected. When the light LT2 reaches the area AR22, the angle of reflection is changed by the projections TV2a and TV2b, and the light LT2 is emitted obliquely to the third direction Z toward the liquid crystal lens LNS.
  • the liquid crystal lens LNS If the liquid crystal lens LNS is in the OFF state, the light LT2 that has entered the liquid crystal lens LNS passes through as it is and is emitted downward as light LT2p. If the liquid crystal lens LNS is in the ON state, the light LT2 is polarized by the liquid crystal lens LNS and emitted as polarized light LT2c.
  • R1p and R2p be the angles at which the lights LT1p and LT2p are emitted with respect to the third direction Z, respectively.
  • the angle Rp is the light distribution angle of the light emitted from the illumination device ILD when the liquid crystal lens LNS is in the OFF state.
  • the angles at which the polarized lights LT1c and LT2c are emitted are defined as R1c and R2c, respectively.
  • the angle Rc is the light distribution angle of the light emitted from the illumination device ILD when the liquid crystal lens LNS is in the ON state.
  • Each of angles R1p and R2p is also greater than each of angles R1c and R2c. That is, the lights LT1p and LT2p are emitted more outward, and the polarized lights LT1c and LT2c are emitted more inward.
  • Angles R1p and R2p are each, for example, 45°.
  • the angles R1c and R2c are each, for example, 22°. That is, the angle Rp is 90° and the angle Rc is 44°.
  • the light distribution angle when the liquid crystal lens LNS is on is smaller than the light distribution angle when it is off.
  • the illumination device ILD of the present embodiment by combining the lighting of the light source elements LSM1 and LSM2 of the illumination elements IL1 and IL2 and the ON state and OFF state of the liquid crystal lens LNS, the emitted illumination light is directed in a desired direction. It is possible to control so that
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the arrangement of the light guide plate and projections of the lighting device.
  • the area AR11 of the light guide plate LG1 overlaps the area AR22 of the light guide plate LG2 in plan view.
  • a portion of the plurality of convex portions TV1a and a portion of the plurality of convex portions TV2a overlap in plan view near the central portions of the light guide plates LG1 and LG2.
  • the areas AR12 and AR21 do not overlap in plan view.
  • a region of the area AR11 of the light guide plate LG1 that overlaps with the area AR22 is referred to as an overlapping area OR1, and an area of the area AR22 that overlaps with the area AR11 is referred to as an overlapping area OR2.
  • Light from the light source element LSM1 entering from the side surface LG1s2 is gradually emitted from the plurality of convex portions TV1a as it approaches the side surface LG1s1.
  • a convex portion TV1a is required even in a region closer to the light incident side than the central portion LG1c.
  • the convex portion TV2a is also required on the light incident side (side surface LG2s1 side) from the center portion LG2c of the light guide plate LG2.
  • FIG. 4A and 4B are schematic enlarged cross-sectional views showing the shape of the convex portion of the lighting device.
  • the cross-sectional shape in the XZ plane of each projection TV1a of the light guide plate LG1 is a scalene triangle (see FIG. 4A).
  • the side that contacts the main surface LG1a of the light guide plate LG1 is E1a1.
  • the scalene triangle has sides E1a2 and E1a3 extending from the side E1a1.
  • T1a1 be the angle formed by sides E1a1 and E1a2
  • T1a2 be the angle formed by sides E1a1 and E1a3
  • T1a3 be the angle formed by sides E1a2 and E1a3.
  • the angle T1a1 is preferably 90 degrees (90 degrees). That is, the scalene triangle is preferably a right triangle. It is preferable that the angle T1a1 is 90°, because the light incident on the projection TV1a can be efficiently reflected. However, it is not limited to this, and the angle T1a1 may be an angle close to 90°, for example, within the range of 80° or more and 90° or less.
  • the angle T1a2 is an acute angle, for example 15 degrees (15 degrees).
  • the angle T1a3 is an acute angle, eg, 75°.
  • the angles T1a2 and T1a3 may be appropriately determined according to the light distribution angle of the emitted light.
  • Tg1 and Tp1 be the intervals and pitches at which the plurality of projections TV1a are adjacent to each other, respectively.
  • the pitch Tp1 is the sum of the length of the side E1a1 and the interval Tg1.
  • the pitch Tp1 is set to a predetermined fixed value, the distribution of the projections TV1a can be controlled by changing the length of the side E1a1.
  • the cross-sectional shape on the YZ plane of each projection TV1b of the light guide plate LG1 is an isosceles triangle (see FIG. 4B).
  • the side that contacts the main surface LG1b of the light guide plate LG1 is E1b1.
  • the isosceles triangle has sides E1b2 and E1b3 extending from the side E1b1.
  • T1b1 be the angle formed by sides E1b1 and E1b2
  • T1b2 be the angle formed by sides E1b1 and E1b3
  • T1b3 be the angle formed by sides E1b2 and E1b3.
  • the base angles T1b1 and T1b2 are equal.
  • Angle T1b3, which is the apex angle, may also be equal to angles T1b1 and T1b2. That is, the isosceles triangle, which is the cross-sectional shape of the projection TV1b, may be an equilateral triangle.
  • FIG. 5A and 5B are schematic enlarged cross-sectional views showing the shape of the convex portion of the lighting device.
  • the cross-sectional shape in the XZ plane of each projection TV2a of the light guide plate LG2 is a scalene triangle (see FIG. 5A).
  • the side that contacts the main surface LG2a of the light guide plate LG2 is E2a1.
  • the scalene triangle has sides E2a2 and E2a3 extending from side E2a1.
  • T2a1 be the angle formed by sides E2a1 and E2a2
  • T2a2 be the angle formed by sides E2a1 and E2a3
  • T2a3 be the angle formed by sides E2a2 and E2a3.
  • the angle T2a1 is preferably 90°. That is, the scalene triangle is preferably a right triangle.
  • the angle T2a1 of 90 degrees is preferable because the light incident on the projection TV2a can be efficiently reflected. However, it is not limited to this, and the angle T2a1 may be an angle close to 90 degrees, for example, within the range of 80 degrees or more and 90 degrees or less.
  • the angle T2a2 is an acute angle, for example 15°.
  • the angle T2a3 is an acute angle, for example 75°.
  • the angles T2a2 and T2a3 may be appropriately determined according to the light distribution angle of emitted light.
  • Tg2 and Tp2 be the intervals and pitches at which the plurality of protrusions TV2a are adjacent to each other, respectively.
  • the pitch Tp2 is the sum of the length of the side E2a1 and the interval Tg2.
  • the pitch Tp2 is set to a predetermined fixed value, the distribution of the projections TV2a can be controlled by changing the length of the side E2a1.
  • each of the projections TV1a of the light guide plate LG1 and the cross-sectional shape of each of the projections TV2a of the light guide plate LG2 are arranged at positions symmetrical with respect to the direction parallel to the YZ plane.
  • the lengths of sides E1a1 and E2a1, sides E1a2 and E2a2, and sides E1a3 and E2a3 are equal.
  • the angles T1a1 and T2a1 have the same size
  • the angles T1a2 and T2a2 have the same size
  • the angles T1a3 and T2a3 have the same size.
  • the cross-sectional shape on the YZ plane is an isosceles triangle (see FIG. 5B).
  • the side that contacts the main surface LG2b of the light guide plate LG2 is E2b1.
  • the isosceles triangle has sides E2b2 and E2b3 extending from side E2b1.
  • T2b1 be the angle formed by sides E2b1 and E2b2
  • T2b2 be the angle formed by sides E2b1 and E2b3
  • T2b3 be the angle formed by sides E2b2 and E2b3.
  • the base angles T2b1 and T2b2 are equal.
  • Angle T2b3 which is the apex angle, may also be equal to angles T2b1 and T2b2. That is, the isosceles triangle, which is the cross-sectional shape of the projection TV2b, may be an equilateral triangle.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the liquid crystal lens.
  • the liquid crystal lens LNS includes a first liquid crystal cell 10 , a second liquid crystal cell 20 , a third liquid crystal cell 30 and a fourth liquid crystal cell 40 .
  • the liquid crystal lens LNS according to this embodiment includes two or more liquid crystal cells, and is not limited to the configuration including four liquid crystal cells as in the example shown in FIG.
  • the fourth liquid crystal cell 40, the third liquid crystal cell 30, the second liquid crystal cell 20, and the first liquid crystal cell 10 overlap in this order.
  • the LT1 and LT2 emitted from the illumination element IL2 pass through the fourth liquid crystal cell 40, the third liquid crystal cell 30, the second liquid crystal cell 20, and the first liquid crystal cell 10 in this order.
  • the first liquid crystal cell 10, the second liquid crystal cell 20, the third liquid crystal cell 30, and the fourth liquid crystal cell 40 are configured to refract some polarized components of incident light.
  • the liquid crystal lens LNS allows light diffusion and focusing.
  • the first liquid crystal cell 10 includes a first transparent substrate S11, a second transparent substrate S21, a liquid crystal layer LC1, and a seal SE1.
  • the first transparent substrate S11 and the second transparent substrate S21 are bonded with a seal SE1.
  • the liquid crystal layer LC1 is held between the first transparent substrate S11 and the second transparent substrate S21 and sealed with a seal SE1.
  • An effective area AA1 capable of refracting incident light is formed inside surrounded by the seal SE1.
  • the first transparent substrate S11 has an extension portion EX1 extending in the first direction X to the outside of the second transparent substrate S21, and an extension portion EX1 extending in the second direction Y to the outside of the second transparent substrate S21. and an extending portion EY1. At least one of the extension EX1 and the extension EY1 is connected to a flexible wiring board F as indicated by a dotted line.
  • the second liquid crystal cell 20 includes a first transparent substrate S12, a second transparent substrate S22, a liquid crystal layer LC2, and a seal SE2.
  • the effective area AA2 is formed inside surrounded by the seal SE2.
  • the first transparent substrate S12 has an extension EX2 and an extension EY2. In the third direction Z, the extension EX2 overlaps the extension EX1, and the extension EY2 overlaps the extension EY1.
  • a flexible wiring substrate is connected to at least one of the extending portion EX2 and the extending portion EY2, but the illustration of the flexible wiring substrates of the second liquid crystal cell 20 to the fourth liquid crystal cell 40 is omitted.
  • the third liquid crystal cell 30 includes a first transparent substrate S13, a second transparent substrate S23, a liquid crystal layer LC3, and a seal SE3.
  • the effective area AA3 is formed inside surrounded by the seal SE3.
  • the first transparent substrate S13 has an extension EX3 and an extension EY3. In the third direction Z, the extending portion EY3 overlaps the extending portion EY2.
  • the extension EX3 does not overlap with the extension EX2 and is located on the opposite side of the extension EX2.
  • the fourth liquid crystal cell 40 includes a first transparent substrate S14, a second transparent substrate S24, a liquid crystal layer LC4, and a seal SE4.
  • the effective area AA4 is formed inside surrounded by the seal SE4.
  • the first transparent substrate S14 has an extension EX4 and an extension EY4. In the third direction Z, the extension EX4 overlaps the extension EX3, and the extension EY4 overlaps the extension EY3.
  • a transparent adhesive layer TA12 is arranged between the first liquid crystal cell 10 and the second liquid crystal cell 20 .
  • the transparent adhesive layer TA12 bonds the first transparent substrate S11 and the second transparent substrate S22.
  • a transparent adhesive layer TA23 is arranged between the second liquid crystal cell 20 and the third liquid crystal cell 30 .
  • the transparent adhesive layer TA23 bonds the first transparent substrate S12 and the second transparent substrate S23 together.
  • a transparent adhesive layer TA34 is arranged between the third liquid crystal cell 30 and the fourth liquid crystal cell 40 .
  • the transparent adhesive layer TA34 bonds the first transparent substrate S13 and the second transparent substrate S24 together.
  • the first transparent substrates S11 to S14 are each formed in a square shape and have the same size.
  • the side SX and the side SY are orthogonal to each other, and the length of the side SX is the same as the length of the side SY. Therefore, when the first liquid crystal cell 10, the second liquid crystal cell 20, the third liquid crystal cell 30, and the fourth liquid crystal cell 40 are adhered to each other, they are arranged in the first direction X as shown in FIG.
  • the sides along the second direction Y are overlapped with each other, and the sides along the second direction Y are also overlapped with each other.
  • the second substrate having a shape substantially the same as the shape of the region through which light is transmitted (effective region described later) a square shape
  • the first substrate a polygonal shape other than the square shape, such as a rectangular shape.
  • the configuration of each liquid crystal cell will be described more specifically.
  • the first liquid crystal cell 10 among the plurality of liquid crystal cells constituting the liquid crystal lens LNS will be described as an example.
  • the configuration is substantially the same as that of the first liquid crystal cell 10 except for the extending direction of the electrodes.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing the first liquid crystal cell 10 of FIG.
  • the first liquid crystal cell 10 includes, in the effective area AA1, a first and second band electrodes E11A and E11B, a first alignment film AL11, a third and fourth band electrodes E21A and E21B, and a second alignment film AL21. and have.
  • the first band electrode E11A and the second band electrode E11B are located between the first transparent substrate S11 and the first alignment film AL11, are spaced apart, and extend in the same direction.
  • the first band electrode E11A and the second band electrode E11B may be in contact with the first transparent substrate S11, or an insulating film may be interposed between them and the first transparent substrate S11. Also, an insulating film may be interposed between the first band electrode E11A and the second band electrode E11B, and the first band electrode E11A may be located in a layer different from the second band electrode E11B.
  • the plurality of first charging electrodes E11A and the plurality of second charging electrodes E11B are arranged in the first direction X and alternately arranged.
  • the plurality of first charging electrodes E11A are configured to be electrically connected to each other and to be applied with the same voltage.
  • the plurality of second charging electrodes E11B are configured to be electrically connected to each other and to be applied with the same voltage.
  • the voltage applied to the second charging electrode E11B is controlled so as to be different from the voltage applied to the first charging electrode E11A.
  • the first alignment film AL11 covers the first band electrode E11A and the second band electrode E11B.
  • the alignment treatment direction AD11 of the first alignment film AL11 is the first direction X.
  • the alignment treatment for each alignment film may be a rubbing treatment or an optical alignment treatment.
  • the alignment treatment direction is sometimes referred to as the rubbing direction.
  • the initial alignment direction of the liquid crystal molecules LM11 along the first alignment film AL11 is the first direction X.
  • the alignment treatment direction AD11 intersects the first and second charging electrodes E11A and E11B.
  • the third band electrode E21A and the fourth band electrode E21B are located between the second transparent substrate S21 and the second alignment film AL21, are spaced apart, and extend in the same direction.
  • the third band electrode E21A and the fourth band electrode E21B may be in contact with the second transparent substrate S21, or an insulating film may be interposed between them and the second transparent substrate S21. Further, an insulating film may be interposed between the third band electrode E21A and the fourth band electrode E21B, and the third band electrode E21A may be located in a different layer from the fourth band electrode E21B.
  • the plurality of third band electrodes E21A and the plurality of fourth band electrodes E21B are arranged in the second direction Y and alternately arranged.
  • the plurality of third charging electrodes E21A are configured to be electrically connected to each other and to be applied with the same voltage.
  • the plurality of fourth charging electrodes E21B are configured to be electrically connected to each other and to be applied with the same voltage.
  • the voltage applied to the fourth charging electrode E21B is controlled so as to be different from the voltage applied to the third charging electrode E21A.
  • the extending directions of the first and second band electrodes E11A and E11B are perpendicular to the extending directions of the third and fourth band electrodes E21A and E21B, which will be described in detail later.
  • the second alignment film AL21 covers the third band electrode E21A and the fourth band electrode E21B.
  • the alignment treatment direction AD21 of the second alignment film AL21 is the second direction Y. As shown in FIG. That is, in the example shown here, the initial alignment direction of the liquid crystal molecules LM21 along the second alignment film AL21 is the second direction Y. As shown in FIG. Further, the alignment treatment direction AD11 of the first alignment film AL11 and the alignment treatment direction AD21 of the second alignment film AL21 are orthogonal to each other. The alignment treatment direction AD21 intersects the third and fourth band electrodes E21A and E21B.
  • FIG. 9 and 10 only the configuration necessary for explanation such as the liquid crystal molecules LM1 in the vicinity of the first transparent substrate S11 is illustrated.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing the first liquid crystal cell 10 in the off state (OFF) in which no electric field is formed in the liquid crystal layer LC1.
  • the liquid crystal molecules LM1 are initially aligned.
  • the liquid crystal layer LC1 has a substantially uniform refractive index distribution. Therefore, the polarized light component POL1, which is incident light to the first liquid crystal cell 10, passes through the liquid crystal layer LC1 without being refracted (or diffused).
  • the initial orientation directions of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer LC1 intersect at 90° between the first transparent substrates S11 and S21.
  • the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer LC1 are aligned in one of the first direction X and the second direction Y on the second transparent substrate S21 side.
  • the liquid crystal molecules gradually change their orientation from the one to the other of the first direction X and the second direction Y toward the first transparent substrate S11 side.
  • the liquid crystal molecules are oriented to the other side on the first transparent substrate S11 side.
  • the direction of the polarization component changes according to such a change in orientation of the liquid crystal layer LC1. More specifically, the polarized component having one polarization axis changes its polarization axis to the other during the process of passing through the liquid crystal layer LC1. On the other hand, the polarization component having the polarization axis on the other side changes its polarization axis to the one side in the process of passing through the liquid crystal layer LC1. Therefore, when viewed from these mutually orthogonal polarization components, the polarization axes are switched in the process of passing through the first liquid crystal cell 10 .
  • the action of changing the direction of the polarization axis may be referred to as optical rotation.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing the first liquid crystal cell 10 in the on state (ON) in which an electric field is formed in the liquid crystal layer LC1.
  • ON an electric field is formed in the liquid crystal layer LC1 by generating a potential difference between the first charging electrode E11A and the second charging electrode E11B.
  • the liquid crystal molecules LM1 are oriented such that their long axes are aligned with the electric field.
  • the range over which the electric field between the first charging electrode E11A and the second charging electrode E11B reaches is mainly about half the thickness of the liquid crystal layer LC1. Therefore, as shown in FIG.
  • the liquid crystal molecules LM1 are oriented substantially perpendicular to the substrate, and the liquid crystal molecules LM1 A region in which the liquid crystal molecules LM1 are aligned in an oblique direction, a region in which the liquid crystal molecules LM1 are aligned substantially horizontally with respect to the substrate, and the like are formed.
  • the liquid crystal molecule LM1 has refractive index anisotropy ⁇ n. Therefore, the liquid crystal layer LC1 in the ON state has a refractive index distribution or a retardation distribution according to the alignment state of the liquid crystal molecules LM1.
  • the retardation here is represented by ⁇ n ⁇ d, where d is the thickness of the liquid crystal layer LC1.
  • positive liquid crystal is used as the liquid crystal layer LC1 in this embodiment, it is possible to use negative liquid crystal by considering the alignment direction and the like.
  • the polarization component POL1 is diffused under the influence of the refractive index distribution of the liquid crystal layer LC1 when passing through the liquid crystal layer LC1. More specifically, the polarization component having one of the polarization axes in the first direction X and the second direction Y is affected by the refractive index distribution of the liquid crystal layer LC1 and diffuses into the first direction X and the second direction Rotate to the other side of Y. The polarized light component having the other polarization axis is not affected by the refractive index distribution, and passes through the liquid crystal layer LC1 while being optically rotated only in the one direction without being diffused.
  • the polarization component optically rotated in the other of the first direction X and the second direction Y in the process of passing through the liquid crystal layer LC1 is Spread. That is, the polarized component diffused on the first transparent substrate S11 side is further diffused on the second transparent substrate S21 side and emitted from the first liquid crystal cell 10 .
  • the polarized component optically rotated in one of the first direction X and the second direction Y in the process of passing through the liquid crystal layer LC1 is emitted from the first liquid crystal cell 10 without being affected by the refractive index distribution.
  • the polarized light component having the polarization axis in one of the first direction X and the second direction Y emitted from the light source passes through the first liquid crystal cell 10, thereby changing the polarization axis from the first direction X and the second direction Y to the first direction X and the second direction Y.
  • the polarization axis is changed from the other to the one.
  • the polarized component diffuses according to the refractive index distribution.
  • the polarized component having the other polarization axis in the first direction X and the second direction Y emitted from the light source passes through the first liquid crystal cell 10, thereby changing the polarization axis from the other direction to the first direction X and the second direction Y.
  • One of the second directions Y is changed.
  • the polarization axis is changed from the one to the other.
  • the polarized component diffuses according to the refractive index distribution.
  • the same phenomenon occurs in the third liquid crystal cell 30 and the fourth liquid crystal cell 40, but since they are the first and second liquid crystal cells rotated by 90°, the polarization components exerting the diffusing action are exchanged.
  • the first liquid crystal cell 10 and the fourth liquid crystal cell 40 are mainly
  • the second liquid crystal cell 20 and the third liquid crystal cell 30 are configured to scatter (diffuse) the polarization component POL1 which is p-polarized
  • the second liquid crystal cell 20 and the third liquid crystal cell 30 are configured to scatter (diffuse) the polarization component POL2 which is mainly s-polarized.
  • liquid crystal lens LNS including four liquid crystal cells
  • present embodiment is not limited to this.
  • the liquid crystal lens LNS only needs to have at least one liquid crystal cell, and may have two or more liquid crystal cells.
  • 11 and 12 are diagrams showing the illuminance distribution of light emitted from the lighting elements.
  • 11 and 12 show the illuminance distributions at illumination elements IL2 and IL1, respectively.
  • the horizontal axis is the distance from the central portion LG2c of the light guide plate LG2 when the position of the central portion LG2c of the light guide plate LG2 in the first direction X is 0, and the vertical axis is the illuminance.
  • the left end corresponds to the position of the side surface LG2s1, and the right end corresponds to the position of the side surface LG2s2. It shows that the closer to the side surface LG2s1, the closer to the light source element LSM2. Conversely, the closer to the side surface LG2s2, the farther away from the light source element LSM2.
  • the illuminance of the illumination element IL1 is approximately 0 (zero) at positions from the side surface LG2s1 to the central portion LG1c. It rises sharply near the central portion LG2c, and the illuminance of approximately 5000 [lx] or more is exhibited at positions from the central portion LG2c to the side surfaces LG2s2. Moreover, the maximum value exists in the vicinity of a position 20 mm away from the central portion LG2c toward the side surface LG2s2. The maximum value is approximately 10000 [lx].
  • the horizontal axis is the distance from the central portion LG1c of the light guide plate LG1 when the central portion LG1c of the light guide plate LG1 in the first direction X is 0, and the vertical axis is the illuminance.
  • the left end corresponds to the position of the side surface LG1s1, and the right end corresponds to the position of the side surface LG1s2. It shows that the closer to the side surface LG1s1, the farther away from the light source element LSM1. Conversely, the closer to the side surface LG1s1, the closer it is to the light source element LSM1.
  • the illuminance of the illumination element IL1 is approximately 0 (zero) at positions from the side surface LG1s2 to the central portion LG1c.
  • the illuminance sharply rises near the central portion LG1c, and an illuminance of approximately 5000 [lx] or more is exhibited at positions from the central portion LG1c to the side surfaces LG1s1.
  • the maximum value exists in the vicinity of the position of 20 [mm] (position of -20 [mm]) from the central portion LG1c toward the side LG1s1.
  • the maximum value is approximately 10000 [lx].
  • FIG. 13 and 14 are diagrams showing the relationship between the normalized luminous intensity of the emitted light and the zenith angle of the lighting element.
  • FIG. 13 is a plot for illumination element IL2 and
  • FIG. 14 is a plot for illumination element IL1.
  • the apex angle ⁇ [° (degrees)] and the normalized luminous intensity I [a. u. ] is also called output angle distribution.
  • the apex angle on the horizontal axis indicates the angle of emitted light in the first direction X or the angle of emitted light in the second direction Y.
  • the angle of emitted light in the first direction X is the angle between the emitted light from the light source element and the YZ plane.
  • the angle of emitted light in the second direction Y is the angle formed by the emitted light from the light source element and the XZ plane.
  • the angles of the emitted light in the first direction X and the second direction Y are 0°, but the actual emitted light has a distribution of the emission angles.
  • the output angle distribution Px in the first direction X is indicated by a solid line
  • the output angle distribution Py in the second direction Y is indicated by a dotted line.
  • the illumination element IL2 has the maximum normalized luminous intensity I with respect to the first direction X when the apex angle is 45°.
  • the normalized luminous intensity I is substantially constant even if the apex angle ⁇ changes. This is because the light is not diffused by the liquid crystal lens LNS.
  • the illumination element IL1 in the first direction X, the illumination element IL1 has the maximum normalized luminous intensity I at the apex angle of ⁇ 45°.
  • the normalized luminous intensity I is substantially constant even if the angle ⁇ changes, similarly to the illumination element IL2.
  • Lights LT1p and LT2p correspond to emitted light shown in FIGS. 12 and 11, respectively.
  • Angles R1p and R2p correspond to apex angles in the first direction X shown in FIGS. 14 and 13, respectively.
  • Lights LT1 and LT2 are emitted to the outside as lights LT1p and LT2p by illumination elements IL1 and IL2.
  • the polarized light LT1c and LT2c are emitted more inward by the liquid crystal lens LNS in the ON state. By changing the output angle in this way, it is possible to irradiate a desired place with the light.
  • 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, and 23 are diagrams showing the relationship between the angle of emitted light and the intensity of emitted light in the illumination device of this embodiment.
  • 15, 16, and 17 show the relationship between the angle of emitted light (also referred to as the emitted angle) and the luminous intensity in a configuration in which the liquid crystal lens LNS is not provided in the illumination device ILD.
  • 18, 19, and 20 show the relationship between the angle and luminous intensity of light emitted from the illumination device ILD when the liquid crystal lens LNS is in the OFF state.
  • 21, 22, and 23 show the relationship between the angle and luminous intensity of light emitted from the illumination device ILD when the liquid crystal lens LNS is in the ON state.
  • the angle [°] on the horizontal axis is the same as the apex angle ⁇ in FIGS.
  • the luminous intensity on the vertical axis is the same as the normalized luminous intensity in FIGS.
  • 15, 18, and 21 show the case where the illumination element IL1 is lit, that is, the light source element LSM1 is lit.
  • 16, 19, and 22 show the case where the illumination element IL2 is lit, that is, the light source element LSM2 is lit.
  • 17, 20, and 23 show the case where both illumination elements IL1 and IL2 are lit, that is, both light source elements LSM1 and LSM2 are lit.
  • the luminous intensity of the light emitted from the illumination element IL1 is maximized when the emission angle is -45°.
  • the luminous intensity of the light emitted from the illumination element IL2 is maximized when the emission angle is 45°.
  • the luminous intensity becomes maximum when the emission angles are -45° and 45°, as shown in FIG.
  • the luminous intensity of the light emitted from the illumination element IL1 is maximized when the emission angle is -40°, as shown in FIG.
  • the luminous intensity of the light emitted from the illumination element IL2 is maximized when the emission angle is 40°.
  • the luminous intensity becomes maximum when the emission angles are -40° and 40°, as shown in FIG. Since the output light is refracted when passing through the liquid crystal lens LNS, the output angle is smaller than when the liquid crystal lens LNS is not provided. However, compared to the case where the liquid crystal lens LNS is turned on (see below), it can be said that the output angle is less affected.
  • the liquid crystal lens LNS When the liquid crystal lens LNS is turned on, as shown in FIG. 21, the luminous intensity of the light emitted from the illumination element IL1 is maximized when the emission angle is -20°. Similarly, as shown in FIG. 22, the luminous intensity of the light emitted from the illumination element IL2 is maximized when the emission angle is 20°.
  • the output angle of maximum luminous intensity becomes smaller than when it is turned off. This is because, when the liquid crystal lens LNS is in the ON state, the light incident on the liquid crystal lens LNS is diffused under the influence of the refractive index distribution of the liquid crystal layer, as described above. As a result, the light emitted from the liquid crystal lens LNS can be emitted more inward.
  • the luminous intensity becomes maximum when the emission angle is -5° or more and 5°, as shown in FIG. Since the emitted lights from the illumination elements IL1 and IL2 are combined, the luminous intensity is substantially constant within the range of the emitted angle from -5° to 5°. In this way, when the liquid crystal lens LNS is turned on and both the illumination elements IL1 and IL2 are turned on, it is possible to obtain light with a constant luminous intensity with respect to the emission surface (irradiation surface).
  • the vehicle VHC includes a driver's seat DRV, a passenger's seat PRS, a windshield WSD, a shift lever SLV, a steering wheel WHL, a ceiling CEL, side mirrors SMR, and the like.
  • the illumination device ILD is provided on the ceiling CEL of the vehicle VHC.
  • FIG. 24 shows an example in which the illumination element IL2 of the illumination device ILD is turned on, that is, only the light source element LSM2 is turned on, and the liquid crystal lens LNS is turned off.
  • a spot light is irradiated as the illumination light ILT on the right side and outside of the drawing.
  • the illumination light ILT corresponds to the light LT2p.
  • FIG. 25 shows an example in which both the lighting elements IL1 and IL2 of the lighting device ILD are turned on, that is, the light source elements LSM1 and LSM2 are turned on and the liquid crystal lens LNS is turned off. Spot light is irradiated as the illumination light ILT to both the left and right sides of the paper and to the outside.
  • the illumination light ILT corresponds to the lights LT1p and LT2p.
  • spotlights are irradiated on the left and right outer sides, and the inner side is dark because no light is irradiated.
  • FIG. 26 shows an example in which the lighting element IL2 of the lighting device ILD is turned on, that is, only the light source element LSM2 is turned on, and the liquid crystal lens LNS is turned on.
  • Illumination light ILT is irradiated on the right side and inside of the paper.
  • the illumination light ILT corresponds to the polarized light LT2c.
  • FIG. 27 shows an example in which both the lighting elements IL1 and IL2 of the lighting device ILD are turned on, that is, the light source elements LSM1 and LSM2 are lit and the liquid crystal lens LNS is turned on.
  • Illumination light ILT is irradiated to both the left and right sides of the paper and to the inside.
  • the illumination light ILT corresponds to the polarized lights LT1c and LT2c.
  • the entire region reached by the illumination light ILT is irradiated. Also as described in FIG.
  • Such illumination light ILT has a uniform luminous intensity.
  • the light guide plates LG1 and LG2 respectively include projections TV1a and TV1b and projections TV2a and TV2b on side surfaces far from the light source elements LSM1 and LSM2.
  • a liquid crystal lens LNS capable of diffusing light is provided so as to overlap with the illumination element IL1 including the light guide plate LG1 and the illumination element IL2 including the light guide plate LG2. Illumination light with a large light distribution angle can be obtained from the illumination elements IL1 and IL2.
  • the liquid crystal lens makes it possible to obtain illumination light with a small light distribution angle.
  • the light source elements LSM1 and LSM2 are respectively referred to as a first light source element and a second light source element.
  • the light guide plates LG1 and LG2 be a first light guide plate and a second light guide plate, respectively.
  • the areas AR11, AR12, AR21, and AR22 are defined as a first area, a second area, a third area, and a fourth area, respectively.
  • the side surfaces LG1s1 and LG1s2 of the light guide plate LG1 and the side surfaces LG2s1 and LG2s2 of the light guide plate LG2 are called the first side surface, the second side surface, the third side surface, and the fourth side surface, respectively.
  • the main surfaces LG1a and LG1b of the light guide plate LG1 and the main surfaces LG2a and LG2b of the light guide plate LG2 are defined as a first main surface, a second main surface, a third main surface, and a fourth main surface, respectively.
  • the projections TV1a, TV1b, TV2a, and TV2b are referred to as the first projection, the second projection, the third projection, and the fourth projection, respectively.
  • the side E1a1, the side E1a2, and the side E1a3 are called the first side, the second side, and the third side, respectively.
  • the angle T1a1 formed by the side E1a1 and the side E1a2, the angle T1a2 formed by the side E1a1 and the side E1a3, and the angle T1a3 formed by the side E1a2 and the side E1a3 are defined as the first angle, the second angle, and the third angle, respectively. .
  • the side E2a1, the side E2a2, and the side E2a3 are the fourth side, the fifth side, and the sixth side, respectively.
  • the angle T2a1 formed by the side E2a1 and the side E2a2, the angle T2a2 formed by the side E2a1 and the side E2a3, and the angle T2a3 formed by the side E2a2 and the side E2a3 are the fourth angle, the fifth angle, and the sixth angle, respectively. .

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Abstract

本実施形態の目的は、所望の位置に光を照射させることが可能な照明装置を提供する。　本実施形態では、照明装置には、第１導光板の第１領域には、第１主面に第１凸部、及び、第１主面と反対側の第２主面に第２凸部が設けられ、第２導光板の第３領域には、第２主面と対向する第３主面に第３凸部、及び、第３主面と反対側の第４主面に第４凸部が設けられ、第１凸部、及び、第３凸部は、断面形状が不等辺三角形であり、第２凸部及び、第４凸部は、断面形状が二等辺三角形である。

Description

照明装置
　本発明の実施形態は、照明装置に関する。
　面発光の照明装置として、光源素子や導光板を備えた照明装置が開発されている。
特開平５－１７３１３１号公報 特開２００２－２９６５９１号公報
　本実施形態は、所望の位置に光を照射させることが可能な照明装置を提供する。
　一実施形態に係る照明装置は、
　第１光源素子と、第１領域及び第２領域を有する第１導光板と、を備える第１照明素子と、
　前記第１照明素子に重なり、第２光源素子と、第３領域及び第４領域を有する第２導光板と、を備える第２照明素子と、
　前記第２照明素子に重なる液晶セルと、
　を備え、
　前記第１導光板は第１側面と第２側面を有し
　前記第１光源素子は、前記第２側面に対向して配置され、
　前記第２領域は、前記第１導光板の前記第２側面と前記第１領域との間に位置し、
　前記第２導光板は第３側面と第４側面を有し、
　前記第２光源素子は、前記第２導光板の第３側面に対向して配置され、
　前記第４領域は、前記第２導光板の前記第４側面と前記第３領域との間に位置し、
　前記第４側面は、前記第１側面より前記第２側面に近い位置に配置され、
　前記第１導光板の前記第１領域には、第１主面に第１凸部、及び、前記第１主面と反対側の第２主面に第２凸部が設けられ、
　前記第２導光板の前記第３領域には、前記第２主面と対向する第３主面に第３凸部、及び、前記第３主面と反対側の第４主面に第４凸部が設けられ、
　前記液晶セルは、第１電極が設けられた第１基板と、第２電極が設けられて第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板との間に設けられた液晶層と、を有し、
　前記第１凸部及び前記第３凸部は、断面形状が不等辺三角形であり、
　前記第２凸部及び前記第４凸部は、断面形状が二等辺三角形である。
　本実施形態により、所望の位置に光を照射させることが可能な照明装置を提供することができる。
図１は、本実施形態の照明装置の概略的な構成を示す分解斜視図である。 図２は、本実施形態の照明装置の概略的構成を示す断面図である。 図３は、照明装置の導光板及び凸部の配置を示す概略断面図である。 図４Ａは、照明装置の凸部の形状を示す概略拡大断面図である。 図４Ｂは、照明装置の凸部の形状を示す概略拡大断面図である。 図５Ａは、照明装置の凸部の形状を示す概略拡大断面図である。 図５Ｂは、照明装置の凸部の形状を示す概略拡大断面図である。 図６は、液晶レンズの構成を示す斜視図である。 図７は、図６に示した液晶レンズの分解斜視図である。 図８は、図７の第１液晶セルを概略的に示す斜視図である。 図９は、液晶層に電界が形成されていないオフ状態（ＯＦＦ）の第１液晶セルを模式的に示す図である。 図１０は、液晶層に電界が形成されたオン状態（ＯＮ）の第１液晶セルを模式的に示す図である。 図１１は、照明素子の出射光の照度分布を示す図である。 図１２は、照明素子の出射光の照度分布を示す図である。 図１３は、照明素子における頂角（Ｚｅｎｉｔｈ　Ａｎｇｌｅ）に対する出射光の規格化光度（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ　Ｌｕｍｉｎｏｕｓ　Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）の関係を示す図である。 図１４は、照明素子における頂角（Ｚｅｎｉｔｈ　Ａｎｇｌｅ）に対する出射光の規格化光度（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ　Ｌｕｍｉｎｏｕｓ　Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）の関係を示す図である。 図１５は、本実施形態の照明装置における出射光の角度に対する出射光の光度の関係を示す図である。 図１６は、本実施形態の照明装置における出射光の角度に対する出射光の光度の関係を示す図である。 図１７は、本実施形態の照明装置における出射光の角度に対する出射光の光度の関係を示す図である。 図１８は、本実施形態の照明装置における出射光の角度に対する出射光の光度の関係を示す図である。 図１９は、本実施形態の照明装置における出射光の角度に対する出射光の光度の関係を示す図である。 図２０は、本実施形態の照明装置における出射光の角度に対する出射光の光度の関係を示す図である。 図２１は、本実施形態の照明装置における出射光の角度に対する出射光の光度の関係を示す図である。 図２２は、本実施形態の照明装置における出射光の角度に対する出射光の光度の関係を示す図である。 図２３は、本実施形態の照明装置における出射光の角度に対する出射光の光度の関係を示す図である。 図２４は、本実施形態の照明装置の応用した一例を示す図である。 図２５は、本実施形態の照明装置の応用した一例を示す図である。 図２６は、本実施形態の照明装置の応用した一例を示す図である。 図２７は、本実施形態の照明装置の応用した一例を示す図である。
　以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
　以下、図面を参照しながら一実施形態に係る照明装置について詳細に説明する。
　本実施形態においては、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに直交しているが、９０度（９０°）以外の角度で交差していてもよい。第３方向Ｚの矢印の先端に向かう方向を上又は上方と定義し、第３方向Ｚの矢印の先端に向かう方向とは反対側の方向を下又は下方と定義する。なお第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚを、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向と呼ぶこともある。
　また、「第１部材の上方の第２部材」及び「第１部材の下方の第２部材」とした場合、第２部材は、第１部材に接していてもよく、又は第１部材から離れて位置していてもよい。後者の場合、第１部材と第２部材との間に、第３の部材が介在していてもよい。一方、「第１部材の上の第２部材」及び「第１部材の下の第２部材」とした場合、第２部材は第１部材に接している。
　また、第３方向Ｚの矢印の先端側に照明装置を観察する観察位置があるものとし、この観察位置から、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで規定されるＸ－Ｙ平面に向かって見ることを平面視という。第１方向Ｘ及び第３方向Ｚによって規定されるＸ－Ｚ平面、あるいは第２方向Ｙ及び第３方向Ｚによって規定されるＹ－Ｚ平面における照明装置の断面を見ることを断面視という。
　図１は、本実施形態の照明装置の概略的な構成を示す分解斜視図である。図２は、本実施形態の照明装置の概略的構成を示す断面図である。
　照明装置ＩＬＤは、第３方向Ｚと逆方向に沿って順に設けられた、反射シートＲＥＦと、照明素子ＩＬ１と、照明素子ＩＬ２と、液晶レンズＬＮＳと、を備えている。照明装置ＩＬＤから出射した光は、下方に出射する。反射シートＲＥＦと照明素子ＩＬ１、照明素子ＩＬ１とＩＬ２、照明素子ＩＬ２と液晶レンズＬＮＳは、それぞれ互いに対向して設けられている。
　照明素子ＩＬ１は、第１導光板ＬＧ１と、複数の第１光源素子ＬＳＭ１と、を備えている。複数の光源素子ＬＳＭ１は、導光板ＬＧ１の第２側面ＬＧ１ｓ２に隣接して設けられている。側面ＬＧ１ｓ２は、光源素子ＬＳＭ１からの光が入射する入光部である。側面ＬＧ１ｓ２と反対側の第１側面ＬＧ１ｓ１には、光源素子ＬＳＭ１は設けられてない。
　導光板ＬＧ１は、反射シートＲＥＦと対向する第１の主面ＬＧ１ａと、導光板ＬＧ２に対向する第２の主面ＬＧ１ｂと、を備えている。主面ＬＧ１ｂは、主面ＬＧ１ａの反対側に設けられている。導光板ＬＧ１は、第１方向Ｘに平行な辺において、中央部をＬＧ１ｃとする。なお中央部ＬＧ１ｃは、導光板ＬＧ１の平行な辺の中央部ではなく、導光板ＬＧ１のうち実効発光領域の辺の中央部であってもよい。実効発光領域とは、導光板ＬＧ１から光が出射される領域である。導光板ＬＧ２においても同様である。
　側面ＬＧ１ｓ１に近接する導光板ＬＧ１の領域を第１領域ＡＲ１１、側面ＬＧ１ｓ２に近接する導光板ＬＧ１の領域を第２領域ＡＲ１２とする。領域ＡＲ１１には、主面ＬＧ１ａに複数の第１凸部ＴＶ１ａ、及び、主面ＬＧ１ｂに複数の第２凸部ＴＶ１ｂが設けられている。領域ＡＲ１２には、凸部ＴＶ１ａ及びＴＶ１ｂは設けられていない。すなわち、凸部ＴＶ１ａ及びＴＶ１ｂは、光源素子ＬＳＭ１が設けられる側面ＬＧ１ｓ２側には設けられておらず、光源素子ＬＳＭ１が設けられない側面ＬＧ１ｓ１側に設けられている。
　領域ＡＲ１１は、側面ＬＧ１ｓ１から中央部ＬＧ１ｃを越えて側面ＬＧ１ｓ２側まで延在している。領域ＡＲ１２は、側面ＬＧ１ｓ２から中央部ＬＧ１ｃの手前までの領域を占めている。換言すると、領域ＡＲ１１は中央部ＬＧ１ｃを含んでおり、領域ＡＲ１２は中央部ＬＧ１ｃを含まない。
　複数の凸部ＴＶ１ａは、第１方向Ｘに平行な方向に配列され、それぞれが第２方向Ｙに平行な方向に沿って延伸する。複数の凸部ＴＶ１ｂは、それぞれが第１方向Ｘに平行な方向に延伸し、第２方向Ｙに平行な方向に沿って配列されている。複数の凸部ＴＶ１ａのそれぞれは、三角柱形状を有しており、その断面形状は不等辺三角形である。複数の凸部ＴＶ１ｂのそれぞれは、三角柱形状を有しており、その断面形状は二等辺三角形である。凸部ＴＶ１ａ及び凸部ＴＶ１ｂの断面形状の詳細については後述する。また凸部ＴＶ１ａと凸部ＴＶ１ｂは導光板ＬＧ１と一体に形成されている。
　照明素子ＩＬ２は、第２導光板ＬＧ２と、複数の第２光源素子ＬＳＭ２と、を備えている。複数の光源素子ＬＳＭ２は、導光板ＬＧ２の第３側面ＬＧ２ｓ１に隣接して設けられている。側面ＬＧ２ｓ１は、光源素子ＬＳＭ２からの光が入射する入光部である。側面ＬＧ２ｓ１と反対側の第４側面ＬＧ２ｓ２には、光源素子ＬＳＭ２は設けられてない。
　図１及び図２では、側面ＬＧ２ｓ２は、側面ＬＧ１ｓ２と第３方向Ｚに沿って並んで配置されている。ただしこれに限定されず、側面ＬＧ２ｓ２は、側面ＬＧ１ｓ１より側面ＬＧ１ｓ２に近い位置に配置されていればよい。
　導光板ＬＧ２は、導光板ＬＧ１と対向する第３主面ＬＧ２ａと、液晶レンズＬＮＳに対向する第４主面ＬＧ２ｂと、を備えている。主面ＬＧ２ｂは、主面ＬＧ２ａの反対側に設けられている。導光板ＬＧ２の第１方向Ｘに平行な辺において、中央部をＬＧ２ｃとする。
　側面ＬＧ２ｓ１に近接する導光板ＬＧ２の領域を第３領域ＡＲ２１、側面ＬＧ２ｓ２に近接する導光板ＬＧ２の領域を第４領域ＡＲ２２とする。領域ＡＲ２２には、主面ＬＧ２ａに複数の第３凸部ＴＶ２ａ、及び、主面ＬＧ２ｂに複数の第４凸部ＴＶ２ｂが設けられている。領域ＡＲ２１には、凸部ＴＶ２ａ及びＴＶ２ｂは設けられていない。すなわち、凸部ＴＶ２ａ及びＴＶ２ｂは、光源素子ＬＳＭ２が設けられる側面ＬＧ２ｓ１側には設けられておらず、光源素子ＬＳＭ２が設けられない側面ＬＧ２ｓ２側に設けられている。
　領域ＡＲ２２は、側面ＬＧ２ｓ２から中央部ＬＧ２ｃを越えて側面ＬＧ２ｓ１側まで延在している。領域ＡＲ１１は、側面ＬＧ２ｓ１から中央部ＬＧ２ｃの手前までの領域を占めている。換言すると、領域ＡＲ２２は中央部ＬＧ２ｃを含んでおり、領域ＡＲ２１は中央部ＬＧ２ｃを含まない。なお領域ＡＲ２１及びＡＲ１２は、平面視で互いに重畳しない。
　複数の凸部ＴＶ２ａは、第１方向Ｘに平行な方向に配列され、それぞれが第２方向Ｙに平行な方向に沿って延伸する。複数の凸部ＴＶ２ｂは、それぞれが第１方向Ｘに平行な方向に延伸し、第２方向Ｙに平行な方向に沿って配列されている。複数の凸部ＴＶ２ａのそれぞれは、三角柱形状を有しており、その断面形状は不等辺三角形である。複数の凸部ＴＶ２ｂのそれぞれは、三角柱形状を有しており、その断面形状は二等辺三角形である。凸部ＴＶ２ａ及び凸部ＴＶ２ｂの断面形状の詳細については後述する。また凸部ＴＶ２ａと凸部ＴＶ２ｂは導光板ＬＧ１と一体に形成されている。
　照明素子ＩＬ１では、光源素子ＬＳＭ１から出射された光ＬＴ１は、側面ＬＧ１ｓ２から導光板ＬＧ１に入射する。凸部ＴＶ１ａ及びＴＶ１ｂが設けられない領域ＡＲ１２で、光ＬＴ１は外部に出射されず、導光板ＬＧ１内を全反射しながら伝搬する。光ＬＴ１が、領域ＡＲ１１に達すると、凸部ＴＶ１ａ及びＴＶ１ｂにより反射角度が変化し、照明素子ＩＬ２に向かって、第３方向Ｚに対して斜めに出射される。
　照明素子ＩＬ２に入射した光ＬＴ１は、導光板ＬＧ２を通過し、液晶レンズの入光面ＬＮＳａから液晶レンズに入射し、液晶レンズの出光面ＬＮＳｂから出光する。
　液晶レンズＬＮＳに入射した光ＬＴ１は、液晶レンズＬＮＳがオフ状態であれば、そのまま通過し、光ＬＴ１ｐとして下方に出射される。液晶レンズＬＮＳがオン状態であれば、光ＬＴ１は液晶レンズＬＮＳにより偏光され、偏光光ＬＴ１ｃとして出射される。液晶レンズＬＮＳの構成及び動作の詳細は後述する。
　照明素子ＩＬ２では、光源素子ＬＳＭ２から出射された光ＬＴ２は、側面ＬＧ２ｓ１から導光板ＬＧ２に入射する。凸部ＴＶ２ａ及びＴＶ２ｂが設けられない領域ＡＲ２１で、光ＬＴ２は外部に出射されず、導光板ＬＧ２内を全反射しながら伝搬する。光ＬＴ２が、領域ＡＲ２２に達すると、凸部ＴＶ２ａ及びＴＶ２ｂにより反射角度が変化し、液晶レンズＬＮＳに向かって、第３方向Ｚに対して斜めに出射される。
　液晶レンズＬＮＳに入射した光ＬＴ２は、液晶レンズＬＮＳがオフ状態であれば、そのまま通過し、光ＬＴ２ｐとして下方に出射される。液晶レンズＬＮＳがオン状態であれば、光ＬＴ２は液晶レンズＬＮＳにより偏光され、偏光光ＬＴ２ｃとして出射される。
　第３方向Ｚに対して、光ＬＴ１ｐ及びＬＴ２ｐが出射される角度を、それぞれＲ１ｐ及びＲ２ｐとする。角度Ｒ１ｐ及びＲ２ｐの合計の角度をＲｐとすると、角度Ｒｐは、液晶レンズＬＮＳがオフ状態での照明装置ＩＬＤの出射光の配光角度である。
　同様に、偏光光ＬＴ１ｃ及びＬＴ２ｃが出射される角度を、それぞれＲ１ｃ及びＲ２ｃとする。角度Ｒ１ｃ及びＲ２ｃの合計の角度をＲｃとすると、角度Ｒｃは、液晶レンズＬＮＳがオン状態での照明装置ＩＬＤの出射光の配光角度である。
　角度Ｒｐ（＝Ｒ１ｐ＋Ｒ２ｐ）は、角度Ｒｃ（＝Ｒ１ｃ＋Ｒ２ｃ）よりも大きい。角度Ｒ１ｐ及びＲ２ｐそれぞれも、角度Ｒ１ｃ及びＲ２ｃのそれぞれよりも大きい。すなわち、光ＬＴ１ｐ及びＬＴ２ｐは、より外側に出射し、偏光光ＬＴ１ｃ及びＬＴ２ｃは、より内側に出射する。
　角度Ｒ１ｐ及びＲ２ｐは、それぞれ、例えば４５°である。角度Ｒ１ｃ及びＲ２ｃは、それぞれ、例えば２２°である。つまり、角度Ｒｐは９０°であり、角度Ｒｃは４４°である。このように、液晶レンズＬＮＳがオン状態の配光角は、オフ状態の配光角より小さくなる。
　本実施の形態の照明装置ＩＬＤでは、照明素子ＩＬ１及びＩＬ２の光源素子ＬＳＭ１及びＬＳＭ２の点灯、並びに、液晶レンズＬＮＳのオン状態及びオフ状態を組み合わせることにより、出射される照明光を所望の方向になるように制御することが可能である。
　図３は、照明装置の導光板及び凸部の配置を示す概略断面図である。導光板ＬＧ１の領域ＡＲ１１は、平面視で、導光板ＬＧ２の領域ＡＲ２２に重畳している。すなわち、複数の凸部ＴＶ１ａの一部及び複数の凸部ＴＶ２ａの一部は、導光板ＬＧ１及びＬＧ２の中央部付近で、平面視にて重畳している。逆に、領域ＡＲ１２及びＡＲ２１は、平面視で重畳しない。
　導光板ＬＧ１の領域ＡＲ１１のうち、領域ＡＲ２２と重畳する領域を重畳領域ＯＲ１とし、領域ＡＲ２２のうち、領域ＡＲ１１と重畳する領域を重畳領域ＯＲ２とする。側面ＬＧ１ｓ２から入った光源素子ＬＳＭ１の光は、複数の凸部ＴＶ１ａにて、側面ＬＧ１ｓ１に近づくにつれ、徐々に出射される。導光板ＬＧ１の中央部ＬＧ１ｃより側面ＬＧ１ｓ１の近傍の領域で光を出射させるためには、中央部ＬＧ１ｃより入光側に近い領域でも凸部ＴＶ１ａが必要である。
　上記は導光板ＬＧ２についても同様である。そのため、導光板ＬＧ２の中央部ＬＧ２ｃより入光側（側面ＬＧ２ｓ１側）にも凸部ＴＶ２ａが必要である。
　領域ＡＲ１１（重畳領域ＯＲ１）の側面ＬＧ１ｓ２側の端部では、入射した光が全て下方に出射しているので、出射光の輝度が低下する。同様に、領域ＡＲ２２（重畳領域ＯＲ２）の側面ＬＧ２ｓ１側の端部では、入射した光が全て出射しているので、出射光の輝度が低下する。そのため、重畳領域ＯＲ１及びＯＲ２を設けることにより、低下した輝度を補い合うことができる。これにより、導光板ＬＧ１及びＬＧ２からの出射光の輝度を均一化することが可能である。
　図４Ａ及び図４Ｂは、照明装置の凸部の形状を示す概略拡大断面図である。導光板ＬＧ１の凸部ＴＶ１ａそれぞれにおいて、Ｘ－Ｚ平面における断面形状は不等辺三角形である（図４Ａ参照）。当該不等辺三角形の辺のうち、導光板ＬＧ１の主面ＬＧ１ａと接する辺をＥ１ａ１とする。当該不等辺三角形は、辺Ｅ１ａ１から伸びる辺Ｅ１ａ２及び辺Ｅ１ａ３を有している。辺Ｅ１ａ１及びＥ１ａ２が成す角をＴ１ａ１、辺Ｅ１ａ１及びＥ１ａ３が成す角をＴ１ａ２、辺Ｅ１ａ２及びＥ１ａ３が成す角をＴ１ａ３とする。
　図４Ａに示すように、辺Ｅ１ａ１、Ｅ１ａ２、及びＥ１ａ３の長さは、全て異なる。
　角Ｔ１ａ１は９０°（９０度）であることが好ましい。すなわち、当該不等辺三角形は、直角三角形であることが好ましい。角Ｔ１ａ１が９０°であると、凸部ＴＶ１ａに入射する光を効率よく反射することができるので、好適である。ただし、これに限定されず、角Ｔ１ａ１は、９０°に近い角度、例えば、８０°以上９０°以下の範囲内であればよい。
　角Ｔ１ａ２は、鋭角であり、例えば１５°（１５度）である。角Ｔ１ａ３は、鋭角であり、例えば、７５°である。角Ｔ１ａ２及びＴ１ａ３は、出射光の配光角度等に応じて、適宜決定すればよい。
　複数の凸部ＴＶ１ａが隣り合う間隔及びピッチを、それぞれ、Ｔｇ１及びＴｐ１とする。ピッチＴｐ１は、辺Ｅ１ａ１の長さと間隔Ｔｇ１の和である。ピッチＴｐ１を所定の固定値にする場合、辺Ｅ１ａ１の長さを変えることにより、凸部ＴＶ１ａの分布を制御することができる。
　導光板ＬＧ１の凸部ＴＶ１ｂそれぞれにおいて、Ｙ－Ｚ平面における断面形状は二等辺三角形である（図４Ｂ参照）。当該二等辺三角形の辺のうち、導光板ＬＧ１の主面ＬＧ１ｂと接する辺をＥ１ｂ１とする。当該二等辺三角形は、辺Ｅ１ｂ１から伸びる辺Ｅ１ｂ２及び辺Ｅ１ｂ３を有している。辺Ｅ１ｂ１及びＥ１ｂ２が成す角をＴ１ｂ１、辺Ｅ１ｂ１及びＥ１ｂ３が成す角をＴ１ｂ２、辺Ｅ１ｂ２及びＥ１ｂ３が成す角をＴ１ｂ３とする。
　当該二等辺三角形において、底角である角Ｔ１ｂ１及びＴ１ｂ２は等しい。頂角である角Ｔ１ｂ３も角Ｔ１ｂ１及びＴ１ｂ２と等しくてもよい。すなわち凸部ＴＶ１ｂの断面形状たる当該二等辺三角形は、正三角形であってもよい。
　図５Ａ及び図５Ｂは、照明装置の凸部の形状を示す概略拡大断面図である。導光板ＬＧ２の凸部ＴＶ２ａそれぞれにおいて、Ｘ－Ｚ平面における断面形状は不等辺三角形である（図５Ａ参照）。当該不等辺三角形の辺のうち、導光板ＬＧ２の主面ＬＧ２ａと接する辺をＥ２ａ１とする。当該不等辺三角形は、辺Ｅ２ａ１から伸びる辺Ｅ２ａ２及び辺Ｅ２ａ３を有している。辺Ｅ２ａ１及びＥ２ａ２が成す角をＴ２ａ１、辺Ｅ２ａ１及びＥ２ａ３が成す角をＴ２ａ２、辺Ｅ２ａ２及びＥ２ａ３が成す角をＴ２ａ３とする。
　図５Ａに示すように、辺Ｅ２ａ１、Ｅ２ａ２、及びＥ２ａ３の長さは、全て異なる。
　角Ｔ２ａ１は９０°であることが好ましい。すなわち、当該不等辺三角形は、直角三角形であることが好ましい。角Ｔ２ａ１が９０°であると、凸部ＴＶ２ａに入射する光を効率よく反射することができるので、好適である。ただし、これに限定されず、角Ｔ２ａ１は、９０度に近い角度、例えば、８０°以上９０°以下の範囲内であればよい。
　角Ｔ２ａ２は、鋭角であり、例えば１５°である。角Ｔ２ａ３は、鋭角であり、例えば、７５°である。角Ｔ２ａ２及びＴ２ａ３は、出射光の配光角度等に応じて、適宜決定すればよい。
　複数の凸部ＴＶ２ａが隣り合う間隔及びピッチを、それぞれ、Ｔｇ２及びＴｐ２とする。ピッチＴｐ２は、辺Ｅ２ａ１の長さと間隔Ｔｇ２の和である。凸部ＴＶ１ａと同様に、ピッチＴｐ２を所定の固定値にする場合、辺Ｅ２ａ１の長さを変えることにより、凸部ＴＶ２ａの分布を制御することができる。
　導光板ＬＧ１の凸部ＴＶ１ａそれぞれの断面形状と、導光板ＬＧ２の凸部ＴＶ２ａそれぞれの断面形状は、Ｙ－Ｚ平面と平行な方向に対して線対称の位置に配置される。本実施形態において、辺Ｅ１ａ１及びＥ２ａ１の長さ、辺Ｅ１ａ２及びＥ２ａ２の長さ、並びに、辺Ｅ１ａ３及びＥ２ａ３の長さは、それぞれ等しい。
　角Ｔ１ａ１及びＴ２ａ１の大きさ、角Ｔ１ａ２及びＴ２ａ２の大きさ、並びに、角Ｔ１ａ３及びＴ２ａ３の大きさは、それぞれ等しい。
　導光板ＬＧ２の凸部ＴＶ２ｂそれぞれにおいて、Ｙ－Ｚ平面における断面形状は二等辺三角形である（図５Ｂ参照）。当該二等辺三角形の辺のうち、導光板ＬＧ２の主面ＬＧ２ｂと接する辺をＥ２ｂ１とする。当該二等辺三角形は、辺Ｅ２ｂ１から伸びる辺Ｅ２ｂ２及び辺Ｅ２ｂ３を有している。辺Ｅ２ｂ１及びＥ２ｂ２が成す角をＴ２ｂ１、辺Ｅ２ｂ１及びＥ２ｂ３が成す角をＴ２ｂ２、辺Ｅ２ｂ２及びＥ２ｂ３が成す角をＴ２ｂ３とする。
　当該二等辺三角形において、底角である角Ｔ２ｂ１及びＴ２ｂ２は等しい。頂角である角Ｔ２ｂ３も角Ｔ２ｂ１及びＴ２ｂ２と等しくてもよい。すなわち凸部ＴＶ２ｂの断面形状たる当該二等辺三角形は、正三角形であってもよい。
　ここで液晶レンズＬＮＳについて説明する。図６は、液晶レンズの構成を示す斜視図である。
　液晶レンズＬＮＳは、第１液晶セル１０と、第２液晶セル２０と、第３液晶セル３０と、第４液晶セル４０と、を備えている。本実施形態に係る液晶レンズＬＮＳは、２つ以上の液晶セルを備えるものであり、図６に示した例の如く、４つの液晶セルを備える構成に限定されるものではない。
　第３方向Ｚにおいて、第４液晶セル４０、第３液晶セル３０、第２液晶セル２０、及び、第１液晶セル１０は、この順に重なっている。
　照明素子ＩＬ２から出射したＬＴ１及びＬＴ２は、第４液晶セル４０、第３液晶セル３０、第２液晶セル２０、及び、第１液晶セル１０、を順に透過する。後述するように、第１液晶セル１０、第２液晶セル２０、第３液晶セル３０、及び、第４液晶セル４０は、入射光の一部の偏光成分を屈折するように構成されている。液晶レンズＬＮＳにより、光の拡散及び集束が可能なである。
　図７は、図６に示した液晶レンズの分解斜視図である。
　第１液晶セル１０は、第１透明基板Ｓ１１と、第２透明基板Ｓ２１と、液晶層ＬＣ１と、シールＳＥ１と、を備えている。第１透明基板Ｓ１１及び第２透明基板Ｓ２１は、シールＳＥ１によって接着されている。液晶層ＬＣ１は、第１透明基板Ｓ１１と第２透明基板Ｓ２１との間に保持され、シールＳＥ１によって封止されている。入射光を屈折することが可能な有効領域ＡＡ１は、シールＳＥ１で囲まれた内側に形成されている。
　第１透明基板Ｓ１１は、第１方向Ｘに沿って第２透明基板Ｓ２１よりも外側に延出した延出部ＥＸ１と、第２方向Ｙに沿って第２透明基板Ｓ２１よりも外側に延出した延出部ＥＹ１と、を有している。延出部ＥＸ１及び延出部ＥＹ１の少なくとも一方には、点線で示すようなフレキシブル配線基板Ｆが接続される。
　第２液晶セル２０は、第１透明基板Ｓ１２と、第２透明基板Ｓ２２と、液晶層ＬＣ２と、シールＳＥ２と、を備えている。有効領域ＡＡ２は、シールＳＥ２で囲まれた内側に形成されている。
　第１透明基板Ｓ１２は、延出部ＥＸ２及び延出部ＥＹ２を有している。第３方向Ｚにおいて、延出部ＥＸ２は延出部ＥＸ１に重畳し、延出部ＥＹ２は延出部ＥＹ１に重畳している。延出部ＥＸ２及び延出部ＥＹ２の少なくとも一方には、フレキシブル配線基板が接続されるが、他の第２液晶セル２０から第４液晶セル４０までにおいてはフレキシブル配線基板の図示を省略する。
　第３液晶セル３０は、第１透明基板Ｓ１３と、第２透明基板Ｓ２３と、液晶層ＬＣ３と、シールＳＥ３と、を備えている。有効領域ＡＡ３は、シールＳＥ３で囲まれた内側に形成されている。
　第１透明基板Ｓ１３は、延出部ＥＸ３及び延出部ＥＹ３を有している。第３方向Ｚにおいて、延出部ＥＹ３は、延出部ＥＹ２に重畳している。延出部ＥＸ３は、延出部ＥＸ２とは重畳せず、延出部ＥＸ２の反対側に位置している。
　第４液晶セル４０は、第１透明基板Ｓ１４と、第２透明基板Ｓ２４と、液晶層ＬＣ４と、シールＳＥ４と、を備えている。有効領域ＡＡ４は、シールＳＥ４で囲まれた内側に形成されている。
　第１透明基板Ｓ１４は、延出部ＥＸ４及び延出部ＥＹ４を有している。第３方向Ｚにおいて、延出部ＥＸ４は延出部ＥＸ３に重畳し、延出部ＥＹ４は延出部ＥＹ３に重畳している。
　第１液晶セル１０と第２液晶セル２０との間には、透明接着層ＴＡ１２が配置されている。透明接着層ＴＡ１２は、第１透明基板Ｓ１１と第２透明基板Ｓ２２とを接着している。
　第２液晶セル２０と第３液晶セル３０との間には、透明接着層ＴＡ２３が配置されている。透明接着層ＴＡ２３は、第１透明基板Ｓ１２と第２透明基板Ｓ２３とを接着している。
　第３液晶セル３０と第４液晶セル４０との間には、透明接着層ＴＡ３４が配置されている。透明接着層ＴＡ３４は、第１透明基板Ｓ１３と第２透明基板Ｓ２４とを接着している。
　第１透明基板Ｓ１１からＳ１４までは、それぞれ正方形状に形成され、同等のサイズを有している。例えば、第１透明基板Ｓ１１において、辺ＳＸ及び辺ＳＹは互いに直交し、また、辺ＳＸの長さは辺ＳＹの長さと同一である。
　このため、第１液晶セル１０、第２液晶セル２０、第３液晶セル３０、及び、第４液晶セル４０が互いに接着された際には、図６に示したように、第１方向Ｘに沿った辺が互いに重畳し、しかも、第２方向Ｙに沿った辺も互いに重畳している。
　なお、光が透過する領域（後述の有効領域）の形状とほぼ同じ形状を有する第２基板を正方形状とし、第１基板を正方形状以外の多角形状、たとえば長方形状とすることも可能である。また、各液晶セルの延出部のいずれか一方を削除する構成も採用可能である。
　次に、各液晶セルの構成についてより具体的に説明する。なお、以下では、液晶レンズＬＮＳを構成する複数の液晶セルのうち、第１液晶セル１０を例に説明するが、他の第２液晶セル２０から第４液晶セル４０までそれぞれの構成も、帯電極の延出方向を除いて、第１液晶セル１０の構成と概ね同様である。
　図８は、図７の第１液晶セル１０を概略的に示す斜視図である。
　第１液晶セル１０は、有効領域ＡＡ１において、第１帯電極Ｅ１１Ａ及び第２帯電極Ｅ１１Ｂと、第１配向膜ＡＬ１１と、第３帯電極Ｅ２１Ａ及び第４帯電極Ｅ２１Ｂと、第２配向膜ＡＬ２１と、を備えている。
　第１帯電極Ｅ１１Ａ及び第２帯電極Ｅ１１Ｂは、第１透明基板Ｓ１１と第１配向膜ＡＬ１１との間に位置し、間隔を置いて配置され、同一方向に延出している。第１帯電極Ｅ１１Ａ及び第２帯電極Ｅ１１Ｂは、第１透明基板Ｓ１１に接していてもよいし、第１透明基板Ｓ１１との間に絶縁膜が介在していてもよい。また、第１帯電極Ｅ１１Ａと第２帯電極Ｅ１１Ｂとの間に絶縁膜が介在し、第１帯電極Ｅ１１Ａが第２帯電極Ｅ１１Ｂとは異なる層に位置していてもよい。
　複数の第１帯電極Ｅ１１Ａ、及び、複数の第２帯電極Ｅ１１Ｂは、第１方向Ｘに並び、交互に配置されている。複数の第１帯電極Ｅ１１Ａは、互いに電気的に接続され、同一電圧が印加されるように構成されている。複数の第２帯電極Ｅ１１Ｂは、互いに電気的に接続され、同一電圧が印加されるように構成されている。ただし、第２帯電極Ｅ１１Ｂに印加される電圧は、第１帯電極Ｅ１１Ａに印加される電圧とは異なるように制御される。
　第１配向膜ＡＬ１１は、第１帯電極Ｅ１１Ａ及び第２帯電極Ｅ１１Ｂを覆っている。第１配向膜ＡＬ１１の配向処理方向ＡＤ１１は、第１方向Ｘである。なお、各配向膜の配向処理は、ラビング処理であってもよいし、光配向処理であってもよい。配向処理方向は、ラビング方向と称される場合がある。一般に、液晶層に電圧が印加されていない状態（初期配向状態）において、配向膜の近傍に位置する液晶分子は、配向膜の配向処理方向に沿った配向規制力によって所定の方向に初期配向される。つまり、ここに示す例では、第１配向膜ＡＬ１１に沿った液晶分子ＬＭ１１の初期配向方向は、第１方向Ｘである。配向処理方向ＡＤ１１は、第１帯電極Ｅ１１Ａ及び第２帯電極Ｅ１１Ｂと交差している。
　第３帯電極Ｅ２１Ａ及び第４帯電極Ｅ２１Ｂは、第２透明基板Ｓ２１と第２配向膜ＡＬ２１との間に位置し、間隔を置いて配置され、同一方向に延出している。第３帯電極Ｅ２１Ａ及び第４帯電極Ｅ２１Ｂは、第２透明基板Ｓ２１に接していてもよいし、第２透明基板Ｓ２１との間に絶縁膜が介在していてもよい。また、第３帯電極Ｅ２１Ａと第４帯電極Ｅ２１Ｂとの間に絶縁膜が介在し、第３帯電極Ｅ２１Ａが第４帯電極Ｅ２１Ｂとは異なる層に位置していてもよい。
　複数の第３帯電極Ｅ２１Ａ、及び、複数の第４帯電極Ｅ２１Ｂは、第２方向Ｙに並び、交互に配置されている。複数の第３帯電極Ｅ２１Ａは、互いに電気的に接続され、同一電圧が印加されるように構成されている。複数の第４帯電極Ｅ２１Ｂは、互いに電気的に接続され、同一電圧が印加されるように構成されている。但し、第４帯電極Ｅ２１Ｂに印加される電圧は、第３帯電極Ｅ２１Ａに印加される電圧とは異なるように制御される。また、第１帯電極Ｅ１１Ａ及び第２帯電極Ｅ１１Ｂの延出方向は、後に詳述するが、第３帯電極Ｅ２１Ａ及び第４帯電極Ｅ２１Ｂの延出方向と直交している。
　第２配向膜ＡＬ２１は、第３帯電極Ｅ２１Ａ及び第４帯電極Ｅ２１Ｂを覆っている。第２配向膜ＡＬ２１の配向処理方向ＡＤ２１は、第２方向Ｙである。つまり、ここに示す例では、第２配向膜ＡＬ２１に沿った液晶分子ＬＭ２１の初期配向方向は、第２方向Ｙである。また、第１配向膜ＡＬ１１の配向処理方向ＡＤ１１、及び、第２配向膜ＡＬ２１の配向処理方向ＡＤ２１は、互いに直交している。配向処理方向ＡＤ２１は、第３帯電極Ｅ２１Ａ及び第４帯電極Ｅ２１Ｂと交差している。
　ここで、図９及び図１０を参照しながら、第１液晶セル１０における光学作用について説明する。なお、図９及び図１０においては、第１透明基板Ｓ１１の近傍の液晶分子ＬＭ１などの説明に必要な構成のみを図示している。
　図９は、液晶層ＬＣ１に電界が形成されていないオフ状態（ＯＦＦ）の第１液晶セル１０を模式的に示す図である。
　オフ状態の液晶層ＬＣ１においては、液晶分子ＬＭ１は、初期配向している。このようなオフ状態では、液晶層ＬＣ１は、ほぼ均一な屈折率分布を有している。このため、第１液晶セル１０への入射光である偏光成分ＰＯＬ１は、ほとんど屈折（あるいは拡散）されることなく液晶層ＬＣ１を透過する。
　図９に示すように、第１液晶セル１０において第１透明基板Ｓ１１及びＳ２１間で液晶層ＬＣ１の液晶分子の初期配向方向が９０°で交差している。液晶層ＬＣ１の液晶分子は、第２透明基板Ｓ２１側では第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの一方に配向されている。液晶分子は、第１透明基板Ｓ１１側に向かうにつれて徐々にその向きを当該一方から第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの他方に変化させる。液晶分子は、第１透明基板Ｓ１１側では当該他方に配向される。
　このような液晶層ＬＣ１の配向の変化に応じて偏光成分の向きが変化する。より具体的には、当該一方に偏光軸を有する偏光成分は、液晶層ＬＣ１を通過する過程でその偏光軸を当該他方に変化させる。他方、当該他方に偏光軸を有する偏光成分は、液晶層ＬＣ１を通過する過程でその偏光軸を当該一方に変化させる。したがって、これら互いに直交する偏光成分で見た場合、当該第１液晶セル１０を通過する過程でその偏光軸が入れ替わる。以下ではかかる偏光軸の向きを変化させる作用を旋光と称する場合がある。
　図１０は、液晶層ＬＣ１に電界が形成されたオン状態（ＯＮ）の第１液晶セル１０を模式的に示す図である。
　オン状態では、第１帯電極Ｅ１１Ａと第２帯電極Ｅ１１Ｂとの間に電位差が生じることで、液晶層ＬＣ１に電界が形成される。例えば、液晶層ＬＣ１が正の誘電率異方性を有している場合、液晶分子ＬＭ１は、その長軸が電界に沿うように配向する。ただし、第１帯電極Ｅ１１Ａと第２帯電極Ｅ１１Ｂとの間の電界が及ぶ範囲は、主として液晶層ＬＣ１の厚さの約１／２の範囲である。このため、図１０に示すように、液晶層ＬＣ１のうち、第１透明基板Ｓ１１に近接する範囲において、液晶分子ＬＭ１が基板に対してほぼ垂直に配向した領域、液晶分子ＬＭ１が基板に対して斜め方向に配向した領域、液晶分子ＬＭ１が基板に対してほぼ水平に配向した領域などが形成される。
　液晶分子ＬＭ１は、屈折率異方性Δｎを有している。このため、オン状態の液晶層ＬＣ１は、液晶分子ＬＭ１の配向状態に応じた屈折率分布、あるいは、リタデーション分布を有する。ここでのリタデーションとは、液晶層ＬＣ１の厚さをｄとしたとき、Δｎ・ｄで表されるものである。なお、本実施例においては、液晶層ＬＣ１としてポジ型の液晶を採用しているが、配向方向等を考慮することでネガ型の液晶を採用することも可能である。
　このようなオン状態では、偏光成分ＰＯＬ１は、液晶層ＬＣ１を透過する際に、液晶層ＬＣ１の屈折率分布の影響を受けて拡散される。より具体的には、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの一方の偏光軸を有する偏光成分が、当該液晶層ＬＣ１の屈折率分布の影響を受けて拡散し、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの他方に旋光する。当該他方の偏光軸を有する偏光成分は当該屈折率分布の影響を受けず、拡散せずに当該一方にのみ旋光して液晶層ＬＣ１を通過する。
　なお、図１０では、第１帯電極Ｅ１１Ａと第２帯電極Ｅ１１Ｂとの間の電位差によって電界を形成する場合について説明したが、第１液晶セル１０で入射光を拡散する場合には、第３帯電極Ｅ２１Ａと第４帯電極Ｅ２１Ｂとの間の電位差による電界も形成することが望ましい。これにより、第１透明基板Ｓ１１の近傍の液晶分子のみならず、第２透明基板Ｓ２１の近傍の液晶分子の配向状態も制御され、液晶層ＬＣ１に所定の屈折率分布が形成される。
　より具体的には、第２透明基板Ｓ２１側の液晶層ＬＣ１も屈折率分布を有することにより、液晶層ＬＣ１を通過する過程で第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの他方に旋光した偏光成分が拡散する。すなわち、第１透明基板Ｓ１１側で拡散された偏光成分が第２透明基板Ｓ２１側でさらに拡散され、当該第１液晶セル１０から出射される。他方、液晶層ＬＣ１を通過する過程で第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの一方に旋光した偏光成分は、屈折率分布の影響を受けることなく第１液晶セル１０から出射される。
　なお、かかる偏光成分の拡散や旋光は、第２液晶セル２０でも生じる。すなわち、光源から出射される第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの一方の偏光軸を有する偏光成分は、第１液晶セル１０を通過することによって、偏光軸を当該一方から第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの他方に変化させ、さらに第２液晶セル２０を通過することによって、偏光軸を当該他方から当該一方に変化させる。
　また、この過程で当該偏光成分と平行な液晶分子が屈折率分布を有している場合は、当該屈折率分布に従って、当該偏光成分は拡散する。同様に、光源から出射される第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの他方の偏光軸を有する偏光成分は、第１液晶セル１０を通過することによって、偏光軸を当該他方から第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの一方に変化させる。さらに第２液晶セル２０を通過することによって、偏光軸を当該一方から当該他方に変化させる。また、この過程で当該偏光成分と平行な液晶分子が屈折率分布を有している場合は、当該屈折率分布に従って当該偏光成分は拡散する。
　第３液晶セル３０及び第４液晶セル４０においても同じ現象が生じるが、これらは第１液晶セル及び第２液晶セルを９０°回転させたものであるので、拡散作用を及ぼす偏光成分が入れ替わる。
　すなわち、第１液晶セル１０、第２液晶セル２０、第３液晶セル３０、及び、第４液晶セル４０が積層された構成において、例えば、第１液晶セル１０及び第４液晶セル４０は、主としてｐ偏光である偏光成分ＰＯＬ１を散乱（拡散）するように構成され、第２液晶セル２０及び第３液晶セル３０は、主としてｓ偏光である偏光成分ＰＯＬ２を散乱（拡散）するように構成される。
　なお本実施形態では、４つの液晶セルを備える液晶レンズＬＮＳについて説明したが、本実施形態はこれに限定されない。液晶レンズＬＮＳは、少なくとも１つの液晶セルを有していればよく、２つ以上の液晶セルを有していてもよい。
　図１１及び図１２は、照明素子の出射光の照度分布を示す図である。図１１及び図１２は、それぞれ、照明素子ＩＬ２及びＩＬ１における照度分布を示している。
　図１１において、横軸は、第１方向Ｘにおける導光板ＬＧ２の中央部ＬＧ２ｃの位置を０としたときの、中央部ＬＧ２ｃからの距離、縦軸は照度である。横軸について、左端が側面ＬＧ２ｓ１、及び、右端が側面ＬＧ２ｓ２の位置に相当する。側面ＬＧ２ｓ１に近づくほど、光源素子ＬＳＭ２に近づくことを示している。逆に、側面ＬＧ２ｓ２に近づくほど、光源素子ＬＳＭ２から遠ざかることを示している。
　照明素子ＩＬ１の照度は、側面ＬＧ２ｓ１から中央部ＬＧ１ｃまでの位置では、ほぼ０（ゼロ）である。中央部ＬＧ２ｃの付近では急激に上昇し、中央部ＬＧ２ｃから側面ＬＧ２ｓ２までの位置では、概略５０００［ｌｘ］以上の照度を示す。また、中央部ＬＧ２ｃから側面ＬＧ２ｓ２に向かって２０ｍｍ離れた位置付近に最大値が存在する。当該最大値は概略１００００［ｌｘ］である。
　図１２において、横軸は、第１方向Ｘにおける導光板ＬＧ１の中央部ＬＧ１ｃを０としたときの、中央部ＬＧ１ｃからの距離、縦軸は照度である。横軸において、左端が側面ＬＧ１ｓ１、及び、右端が側面ＬＧ１ｓ２の位置に相当する。側面ＬＧ１ｓ１に近づくほど、光源素子ＬＳＭ１から遠ざかることを示している。逆に、側面ＬＧ１ｓ１に近づくほど、光源素子ＬＳＭ１から近づくことを示している。
　照明素子ＩＬ１の照度は、側面ＬＧ１ｓ２から中央部ＬＧ１ｃまでの位置では、ほぼ０（ゼロ）である。中央部ＬＧ１ｃ付近では急激に上昇し、中央部ＬＧ１ｃから側面ＬＧ１ｓ１までの位置では、概略５０００［ｌｘ］以上の照度を示す。また中央部ＬＧ１ｃから側面ＬＧ１ｓ１に向かって２０［ｍｍ］の位置（－２０［ｍｍ］の位置）付近に最大値が存在する。当該最大値は概略１００００［ｌｘ］である。
　図１３及び図１４は、照明素子における頂角（Ｚｅｎｉｔｈ　Ａｎｇｌｅ）に対する出射光の規格化光度（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ　Ｌｕｍｉｎｏｕｓ　Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）の関係を示す図である。図１３は照明素子ＩＬ２、図１４は照明素子ＩＬ１についてのプロットである。頂角θ［°（度（ｄｅｇｒｅｅｓ））］及び規格化光度Ｉ［ａ．ｕ．］の関係は、出射角分布ともいう。
　図１３及び図１４において、横軸の頂角とは、第１方向Ｘにおける出射光の角度、又は、第２方向Ｙにおける出射光の角度を示している。第１方向Ｘにおける出射光の角度とは、光源素子からの出射光とＹ－Ｚ平面とのなす角である。第２方向Ｙにおける出射光の角度とは、光源素子からの出射光とＸ－Ｚ平面とのなす角である。理想的なコリメート光では、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにおける出射光の角度は０°であるが、実際の出射光においては、出射角の分布が存在する。
　図１３及び図１４では、第１方向Ｘにおける出射角分布Ｐｘを実線、第２方向Ｙにおける出射角分布Ｐｙを点線で示している。図１３に示すように、照明素子ＩＬ２は、第１方向Ｘについて、頂角４５°で規格化光度Ｉが最大となる。第２方向Ｙについては、頂角θが変化しても、規格化光度Ｉはほぼ一定である。液晶レンズＬＮＳにより拡散されないからである。
　図１４に示すように、第１方向Ｘについて、照明素子ＩＬ１は、頂角－４５°で規格化光度Ｉが最大となる。第２方向Ｙについては、照明素子ＩＬ２と同様、角θが変化しても、規格化光度Ｉはほぼ一定である。
　図２に戻って説明する。光ＬＴ１ｐ及びＬＴ２ｐは、それぞれ、図１２及び図１１に示す出射光に該当する。角度Ｒ１ｐ及びＲ２ｐは、それぞれ、図１４及び図１３に示す第１方向Ｘにおける頂角に該当する。
　照明素子ＩＬ１及びＩＬ２により、光ＬＴ１及びＬＴ２は、光ＬＴ１ｐ及びＬＴ２ｐとして、より外側に出射される。一方、オン状態の液晶レンズＬＮＳにより、偏光光ＬＴ１ｃ及びＬＴ２ｃとして、より内側に出射される。
　このように、出射角を変化させることにより、所望の場所に光を照射させることができる。
　図１５、図１６、図１７、図１８、図１９、図２０、図２１、図２２、図２３は、本実施形態の照明装置における出射光の角度に対する出射光の光度の関係を示す図である。図１５、図１６、及び、図１７は、照明装置ＩＬＤのうち液晶レンズＬＮＳは設けない構成における、出射光の角度（出射角ともいう）及び光度の関係を示している。図１８、図１９、及び、図２０は、液晶レンズＬＮＳがオフ状態での照明装置ＩＬＤの出射光の角度及び光度の関係を示している。図２１、図２２、及び、図２３は、液晶レンズＬＮＳがオン状態での照明装置ＩＬＤの出射光の角度及び光度の関係を示している。図１５乃至図２３において、横軸の角度［°］は、図１３及び１４の頂角θと同様である。縦軸の光度は、図１３及び図１４の規格化光度と同様である。
　図１５、図１８、及び、図２１は、照明素子ＩＬ１を点灯、すなわち光源素子ＬＳＭ１を点灯させる場合を示している。図１６、図１９、及び、図２２は、照明素子ＩＬ２を点灯、すなわち光源素子ＬＳＭ２を点灯させる場合を示している。図１７、図２０、及び、図２３は、照明素子ＩＬ１及びＩＬ２の両方を点灯、すなわち、光源素子ＬＳＭ１及びＬＳＭ２の両方を点灯させる場合を示している。
　図１５に示すように、液晶レンズＬＮＳを設けない構成における、照明素子ＩＬ１に係る出射光の光度は、出射角が－４５°のときに最大となる。同様に、図１６に示すように、照明素子ＩＬ２に係る出射光の光度は、出射角が４５°のときに最大となる。照明素子ＩＬ１及びＩＬ２の両方を点灯させたときは、図１７に示すように、出射角が－４５°及び４５°のときに光度は極大となる。
　液晶レンズＬＮＳを設けるが、点灯させない場合では、図１８に示すように、照明素子ＩＬ１に係る出射光の光度は、出射角が－４０°のときに最大となる。同様に、図１９に示すように、照明素子ＩＬ２に係る出射光の光度は、出射角が４０°のときに最大となる。照明素子ＩＬ１及びＩＬ２の両方を点灯させたときは、図２０に示すように、出射角が－４０°及び４０°のときに光度が極大となる。液晶レンズＬＮＳを通る際に、出射光が屈折するため、液晶レンズＬＮＳを設けない場合よりは、出射角は小さくなる。しかし、液晶レンズＬＮＳをオン状態にする場合（後述参照）に比較すれば、出射角への影響は少ないといえる。
　液晶レンズＬＮＳを点灯させる場合では、図２１に示すように、照明素子ＩＬ１に係る出射光の光度は、出射角が－２０°のときに最大となる。同様に、図２２に示すように、照明素子ＩＬ２に係る出射光の光度は、出射角が２０°のときに最大となる。
　液晶レンズＬＮＳをオン状態にすると、最大光度の出射角が、オフ状態のときよりも小さくなる。液晶レンズＬＮＳがオン状態の場合は、上述したように、液晶層の屈折率分布の影響を受けて、液晶レンズＬＮＳに入射した光が拡散されるからである。これにより液晶レンズＬＮＳからの出射光を、より内側に出射することができる。
　照明素子ＩＬ１及びＩＬ２の両方を点灯させたときは、図２３に示すように、出射角が－５°以上５°のときに光度が極大となる。照明素子ＩＬ１及びＩＬ２からの出射光が合成されるため、出射角が－５°以上５°の範囲で、光度がほぼ一定となる。このように、液晶レンズＬＮＳをオン状態、かつ、照明素子ＩＬ１及びＩＬ２の両方を点灯させると、出射面（照射面）に対して、光度が一定な光を得ることができる。
　図２４、図２５、図２６、及び図２７は、本実施形態の照明装置を応用した一例を示す図である。車両ＶＨＣは、運転席ＤＲＶと、助手席ＰＲＳと、フロントガラスＷＳＤと、シフトレバーＳＬＶと、ハンドルＷＨＬと、天井ＣＥＬと、サイドミラーＳＭＲと、等を備えている。照明装置ＩＬＤは、車両ＶＨＣの天井ＣＥＬに設けられている。
　図２４は、照明装置ＩＬＤのうち照明素子ＩＬ２をオン状態、すなわち光源素子ＬＳＭ２のみを点灯させ、かつ、液晶レンズＬＮＳをオフ状態にする例を示している。紙面右側、かつ、外側に、照明光ＩＬＴとしてスポット光が照射される。照明光ＩＬＴは、光ＬＴ２ｐに該当する。
　図２５は、照明装置ＩＬＤの照明素子ＩＬ１及びＩＬ２の両方をオン状態、すなわち光源素子ＬＳＭ１及びＬＳＭ２を点灯させ、かつ液晶レンズＬＮＳをオフ状態にする例を示している。紙面左右両方、かつ、外側に、照明光ＩＬＴとしてスポット光が照射される。照明光ＩＬＴは、光ＬＴ１ｐ及びＬＴ２ｐに該当する。図２５に示す例では、左右の外側にはスポット光が照射され、内側は光が照射されないので暗くなる。
　図２６は、照明装置ＩＬＤのうち照明素子ＩＬ２をオン状態、すなわち光源素子ＬＳＭ２のみを点灯させ、かつ、液晶レンズＬＮＳをオン状態にする例を示している。紙面右側、かつ、内側に、照明光ＩＬＴが照射される。照明光ＩＬＴは、偏光光ＬＴ２ｃに該当する。
　図２７は、照明装置ＩＬＤの照明素子ＩＬ１及びＩＬ２の両方をオン状態、すなわち光源素子ＬＳＭ１及びＬＳＭ２を点灯させ、かつ液晶レンズＬＮＳをオン状態にする例を示している。紙面左右両方、かつ、内側に、照明光ＩＬＴが照射される。照明光ＩＬＴは、偏光光ＬＴ１ｃ及びＬＴ２ｃに該当する。図２７に示す例では、左右に照射される光が内側に寄るため、図２５とは異なり、照明光ＩＬＴが届く領域では全体が照射される。また図２３で述べたように。このような照明光ＩＬＴでは、光度が均一となる。
　本実施形態の照明装置ＩＬＤにおいて、導光板ＬＧ１及びＬＧ２は、それぞれ、光源素子ＬＳＭ１及びＬＳＭ２から遠い側面側に、凸部ＴＶ１ａ及びＴＶ１ｂ、並びに、凸部ＴＶ２ａ及びＴＶ２ｂを備えている。導光板ＬＧ１を備える照明素子ＩＬ１、及び、導光板ＬＧ２を備える照明素子ＩＬ２と重畳して、光を拡散可能な液晶レンズＬＮＳが設けられている。
　照明素子ＩＬ１及びＩＬ２により、配光角が大きい照明光を得ることが可能である。液晶レンズにより、配光角が小さい照明光を得ることが可能である。照明素子ＩＬ１及びＩＬ２の光源素子ＬＳＭ１及びＬＳＭ２の点灯及び消灯を制御することにより、左右いずれか又は両方に光を照射することができる。
　以上本実施形態により、所望の位置に光を照射させることが可能な照明装置を提供することができる。
　本開示では、光源素子ＬＳＭ１及びＬＳＭ２を、それぞれ、第１光源素子及び第２光源素子とする。導光板ＬＧ１及びＬＧ２を、それぞれ、第１導光板及び第２導光板とする。領域ＡＲ１１、ＡＲ１２、ＡＲ２１、及びＡＲ２２を、それぞれ第１領域、第２領域、第３領域、及び、第４領域とする。
　本開示では、導光板ＬＧ１の側面ＬＧ１ｓ１及びＬＧ１ｓ２、並びに、導光板ＬＧ２の側面ＬＧ２ｓ１及びＬＧ２ｓ２を、それぞれ、第１側面、第２側面、第３側面、及び、第４側面と呼ぶ。導光板ＬＧ１の主面ＬＧ１ａ及びＬＧ１ｂ、並びに、導光板ＬＧ２の主面ＬＧ２ａ及びＬＧ２ｂを、それぞれ、第１主面、第２主面、第３主面、及び、第４主面とする。
　本開示では、凸部ＴＶ１ａ、ＴＶ１ｂ、ＴＶ２ａ、及び、ＴＶ２ｂを、それぞれ、第１凸部、第２凸部、第３凸部、及び、第４凸部と呼ぶ。
　凸部ＴＶ１ａの断面形状である不等辺三角形の辺のうち、辺Ｅ１ａ１、辺Ｅ１ａ２、及び、辺Ｅ１ａ３を、それぞれ、第１辺、第２辺、及び、第３辺と呼ぶ。辺Ｅ１ａ１及び辺Ｅ１ａ２が成す角Ｔ１ａ１、辺Ｅ１ａ１及び辺Ｅ１ａ３が成す角Ｔ１ａ２、及び、辺Ｅ１ａ２及び辺Ｅ１ａ３が成す角Ｔ１ａ３を、それぞれ、第１角、第２角、及び、第３角とする。
　凸部ＴＶ２ａの断面形状である不等辺三角形の辺のうち、辺Ｅ２ａ１、辺Ｅ２ａ２、及び、辺Ｅ２ａ３を、それぞれ、第４辺、第５辺、及び、第６辺とする。辺Ｅ２ａ１及び辺Ｅ２ａ２が成す角Ｔ２ａ１、辺Ｅ２ａ１及び辺Ｅ２ａ３が成す角Ｔ２ａ２、及び、辺Ｅ２ａ２及び辺Ｅ２ａ３が成す角Ｔ２ａ３を、それぞれ、第４角、第５角、及び、第６角とする。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　ＡＲ１１…領域、ＡＲ１２…領域、ＡＲ２１…領域、ＡＲ２２…領域、ＩＬ１…照明素子、ＩＬ２…照明素子、ＩＬＤ…照明装置、ＩＬＴ…照明光、ＬＧ１…導光板、ＬＧ１ｃ…中央部、ＬＧ１ｓ１…側面、ＬＧ１ｓ２…側面、ＬＧ２…導光板、ＬＧ２ｃ…中央部、ＬＧ２ｓ１…側面、ＬＧ２ｓ２…側面、ＬＮＳ…液晶レンズ、ＬＳＭ１…光源素子、ＬＳＭ２…光源素子、ＬＴ１…光、ＬＴ１ｃ…偏光光、ＬＴ１ｐ…光、ＬＴ２…光、ＬＴ２ｃ…偏光光、ＬＴ２ｐ…光、Ｒ１ｃ…角度、Ｒ１ｐ…角度、Ｒｃ…角度、Ｒｐ…角度、ＴＶ１ａ…凸部、ＴＶ１ｂ…凸部、ＴＶ２ａ…凸部、ＴＶ２ｂ…凸部。

Claims (7)

  1. 　第１光源素子と、第１領域及び第２領域を有する第１導光板と、を備える第１照明素子と、
    　前記第１照明素子に重なり、第２光源素子と、第３領域及び第４領域を有する第２導光板と、を備える第２照明素子と、
    　前記第２照明素子に重なる液晶セルと、
    　を備え、
    　前記第１導光板は第１側面と第２側面を有し
    　前記第１光源素子は、前記第２側面に対向して配置され、
    　前記第２領域は、前記第１導光板の前記第２側面と前記第１領域との間に位置し、
    　前記第２導光板は第３側面と第４側面を有し、
    　前記第２光源素子は、前記第２導光板の第３側面に対向して配置され、
    　前記第４領域は、前記第２導光板の前記第４側面と前記第３領域との間に位置し、
    　前記第４側面は、前記第１側面より前記第２側面に近い位置に配置され、
    　前記第１導光板の前記第１領域には、第１主面に第１凸部、及び、前記第１主面と反対側の第２主面に第２凸部が設けられ、
    　前記第２導光板の前記第３領域には、前記第２主面と対向する第３主面に第３凸部、及び、前記第３主面と反対側の第４主面に第４凸部が設けられ、
    　前記液晶セルは、第１電極が設けられた第１基板と、第２電極が設けられて第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板との間に設けられた液晶層と、を有し、
    　前記第１凸部及び前記第３凸部は、断面形状が不等辺三角形であり、
    　前記第２凸部及び前記第４凸部は、断面形状が二等辺三角形である、照明装置。
  2. 　前記第１凸部、及び、前記第３凸部は、線対称の位置に配置される、請求項１に記載の照明装置。
  3. 　前記第１領域及び前記第３領域は、平面視で重畳し、前記第２領域及び前記第４領域は、平面視で重畳する、請求項１に記載の照明装置。
  4. 　前記第２領域及び前記第４領域は、平面視で重畳しない、請求項１に記載の照明装置。
  5. 　前記第１凸部の断面形状である前記不等辺三角形は、前記第１導光板の第１主面と接する第１辺と、前記第１辺から伸びる第２辺及び第３辺と、を有し、
    　前記第１辺及び前記第２辺が成す角を第１角とし、前記第１辺及び前記第３辺が成す角を第２角とし、前記第２辺及び前記第３辺が成す角を第３角とし、
    　前記第３凸部それぞれの断面形状である前記不等辺三角形は、前記第２導光板の第３主面と接する第４辺と、前記第４辺から伸びる第５辺及び第６辺とを有し、
    　前記第４辺及び前記第５辺が成す角を第４角、前記第４辺及び前記第６辺が成す角を第５角、前記第５辺及び前記第６辺が成す角を第６角とし、
    　前記第１角及び第４角は、それぞれ、９０°である、請求項１に記載の照明装置。
  6. 　前記第１辺、前記第２辺、及び、前記第３辺の長さは異なり、
    　前記第４辺、前記第５辺、及び、前記第６辺の長さは異なる、請求項５に記載の照明装置。
  7. 　前記第２凸部と、前記第４凸部とは、断面形状が正三角形である、請求項１に記載の照明装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013190779A (ja) * 2012-02-17 2013-09-26 Keio Gijuku 液晶表示装置
JP2014075334A (ja) * 2012-10-04 2014-04-24 Samsung Display Co Ltd バックライトユニットとこれを含む表示装置

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