特許 7629115 照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-03

(45)【発行日】2025-02-12

(54)【発明の名称】照明装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/13 20060101AFI20250204BHJP

   G02F 1/1343 20060101ALI20250204BHJP

   G02F 1/1347 20060101ALI20250204BHJP

   F21V 9/40 20180101ALI20250204BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20250204BHJP

【ＦＩ】

G02F1/13 505

G02F1/1343

G02F1/1347

F21V9/40 400

F21Y115:10

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2023573874

(86)(22)【出願日】2022-11-21

(86)【国際出願番号】 JP2022043044

(87)【国際公開番号】W WO2023135937

(87)【国際公開日】2023-07-20

【審査請求日】2024-05-02

(31)【優先権主張番号】P 2022003964

(32)【優先日】2022-01-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】池田 幸次朗

(72)【発明者】

【氏名】小糸 健夫

【審査官】植田 裕美子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２１／１５７２２５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００５００７６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／１３

Ｇ０２Ｆ １／１３４３

Ｇ０２Ｆ １／１３４７

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ９／４０

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源、
前記光源上の第１の液晶パネル、
前記第１の液晶パネル上の第２の液晶パネル、
前記第２の液晶パネル上の第３の液晶パネル、および
前記第３の液晶パネル上の第４の液晶パネルを備え、
前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの各々は、
基板、
前記基板上にストライプ状に配置された複数の下部電極、
前記複数の下部電極上の第１の配向膜、
前記第１の配向膜上の液晶層、
前記液晶層上に配置され、前記第１の配向膜と配向方向が直交する第２の配向膜、
前記第２の配向膜上に配置され、前記複数の下部電極と直交し、ストライプ状に配置された複数の上部電極、および
前記複数の上部電極上の対向基板を有し、
前記第１の液晶パネルの前記複数の下部電極の延伸方向と前記第２の液晶パネルの前記複数の下部電極の延伸方向がなす第１の角度は、０°以上５°以下であり、
前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの各々において、
前記複数の下部電極から任意に選択される、連続的に配置された第１から第３の下部電極について、前記第１の下部電極と前記第２の下部電極の間隔は、前記第２の下部電極と前記第３の下部電極の間隔と異なり、
前記複数の上部電極から任意に選択される、連続的に配置された第１から第３の上部電極について、前記第１の上部電極と前記第２の上部電極の間隔は、前記第２の上部電極と前記第３の上部電極の間隔と異なり、
前記第３の液晶パネルと前記第４の液晶パネルは、いずれも前記第１の液晶パネルまたは前記第２の液晶パネルと同一の構成を有し、
前記第３の液晶パネルの複数の下部電極の延伸方向と前記第４の液晶パネルの複数の下部電極の延伸方向は、それぞれ前記第１の液晶パネルの前記複数の下部電極の前記延伸方向と直交する、照明装置。

【請求項2】

前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの各々において、
前記第１から第３の下部電極は、互いに異なる幅を有し、
前記第１から第３の上部電極は、互いに異なる幅を有する、請求項１に記載の照明装置。

【請求項3】

前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの各々において、
前記第１の下部電極と前記第２の下部電極間のピッチは、前記第２の下部電極と前記第３の下部電極間のピッチと異なり、
前記第１の上部電極と前記第２の上部電極間のピッチは、前記第２の上部電極と前記第３の上部電極間のピッチと異なる、請求項１に記載の照明装置。

【請求項4】

前記第１の角度は、０°よりも大きく５°以下である、請求項１に記載の照明装置。

【請求項5】

前記第３の液晶パネルの前記複数の下部電極の前記延伸方向と前記第４の液晶パネルの前記複数の下部電極の前記延伸方向がなす第２の角度は、０°よりも大きく１０°以下である、請求項１に記載の照明装置。

【請求項6】

前記第２の角度は、前記第１の角度よりも大きい、請求項５に記載の照明装置。

【請求項7】

光源、および
前記光源上に順に積み重ねられた第１から第４の液晶パネルを備え、
前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの各々は、
基板、
前記基板上にストライプ状に配置された複数の下部電極、
前記複数の下部電極上に配置される第１の配向膜、
前記第１の配向膜上の液晶層、
前記液晶層上に配置され、前記第１の配向膜と配向方向が直交する第２の配向膜、および
前記第２の配向膜上の対向基板を有し、
前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの少なくとも一つは、前記第２の配向膜と前記対向基板の間に、前記複数の下部電極と重なる単一の上部電極をさらに備え、
前記第３の液晶パネルと前記第４の液晶パネルの各々は、
基板、
前記基板上の第１の配向膜、
前記第１の配向膜上の液晶層、
前記液晶層上に配置され、前記第１の配向膜と配向方向が直交する第２の配向膜、
前記第２の配向膜上にストライプ状に配置された複数の上部電極、および
前記複数の上部電極上の対向基板を有し、
前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの前記複数の下部電極は、前記第３の液晶パネルと前記第４の液晶パネルの前記複数の上部電極の延伸方向と直交し、
前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの各々において、前記複数の下部電極から任意に選択される、連続的に配置された第１から第３の下部電極について、前記第１の下部電極と前記第２の下部電極の間隔は、前記第２の下部電極と前記第３の下部電極の間隔と異なり、
前記第３の液晶パネルと前記第４の液晶パネルの各々において、前記複数の上部電極から任意に選択される、連続的に配置された第１から第３の上部電極について、前記第１の上部電極と前記第２の上部電極の間隔は、前記第２の上部電極と前記第３の上部電極の間隔と異なる、照明装置。

【請求項8】

光源、および
前記光源上に順に積み重ねられた第１から第４の液晶パネルを備え、
前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの各々は、
基板、
前記基板上にストライプ状に配置された複数の下部電極、
前記複数の下部電極上に配置される第１の配向膜、
前記第１の配向膜上の液晶層、
前記液晶層上に配置され、前記第１の配向膜と配向方向が直交する第２の配向膜、および
前記第２の配向膜上の対向基板を有し、
前記第３の液晶パネルと前記第４の液晶パネルの各々は、
基板、
前記基板上の第１の配向膜、
前記第１の配向膜上の液晶層、
前記液晶層上に配置され、前記第１の配向膜と配向方向が直交する第２の配向膜、
前記第２の配向膜上にストライプ状に配置された複数の上部電極、および
前記複数の上部電極上の対向基板を有し、
前記第３の液晶パネルと前記第４の液晶パネルの少なくとも一つは、前記基板と前記第１の配向膜の間に、前記複数の上部電極と重なる単一の下部電極をさらに備え、
前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの前記複数の下部電極は、前記第３の液晶パネルと前記第４の液晶パネルの前記複数の上部電極の延伸方向と直交し、
前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの各々において、前記複数の下部電極から任意に選択される、連続的に配置された第１から第３の下部電極について、前記第１の下部電極と前記第２の下部電極の間隔は、前記第２の下部電極と前記第３の下部電極の間隔と異なり、
前記第３の液晶パネルと前記第４の液晶パネルの各々において、前記複数の上部電極から任意に選択される、連続的に配置された第１から第３の上部電極について、前記第１の上部電極と前記第２の上部電極の間隔は、前記第２の上部電極と前記第３の上部電極の間隔と異なる、照明装置。

【請求項9】

前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの各々において、前記第１から第３の下部電極は、互いに異なる幅を有し、
前記第３の液晶パネルと前記第４の液晶パネルの各々において、前記第１から第３の上部電極は、互いに異なる幅を有する、請求項７または８に記載の照明装置。

【請求項10】

前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの各々において、前記第１の下部電極と前記第２の下部電極間のピッチは、前記第２の下部電極と前記第３の下部電極間のピッチと異なり、
前記第３の液晶パネルと前記第４の液晶パネルの各々において、前記第１の上部電極と前記第２の上部電極間のピッチは、前記第２の上部電極と前記第３の上部電極間のピッチと異なる、請求項７または８に記載の照明装置。

【請求項11】

光源、および
前記光源上に順に積み重ねられた第１から第４の液晶パネルを備え、
前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの各々は、
基板、
前記基板上に配置される第１の配向膜、
前記第１の配向膜上の液晶層、
前記液晶層上に配置され、前記第１の配向膜と配向方向が直交する第２の配向膜、
前記第２の配向膜上にストライプ状に配置された複数の上部電極、および、
前記複数の上部電極上の対向基板を有し、
前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの少なくとも一つは、前記基板と前記第１の配向膜の間に、前記複数の上部電極と重なる単一の下部電極をさらに備え、
前記第３の液晶パネルと前記第４の液晶パネルの各々は、
基板、
前記基板上にストライプ状に配置された複数の下部電極、
前記複数の下部電極上に配置される第１の配向膜、
前記第１の配向膜上の液晶層、
前記液晶層上に配置され、前記第１の配向膜と配向方向が直交する第２の配向膜、および
前記第２の配向膜上の対向基板を有し、
前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの前記複数の上部電極の延伸方向は、前記第３の液晶パネルと前記第４の液晶パネルの前記複数の下部電極の延伸方向と直交し、
前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの各々において、前記複数の上部電極から任意に選択される、連続的に配置された第１から第３の上部電極について、前記第１の上部電極と前記第２の上部電極の間隔は、前記第２の上部電極と前記第３の上部電極の間隔と異なり、
前記第３の液晶パネルと前記第４の液晶パネルの各々において、前記複数の下部電極から任意に選択される、連続的に配置された第１から第３の下部電極について、前記第１の下部電極と前記第２の下部電極の間隔は、前記第２の下部電極と前記第３の下部電極の間隔と異なる、照明装置。

【請求項12】

光源、および
前記光源上に順に積み重ねられた第１から第４の液晶パネルを備え、
前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの各々は、
基板、
前記基板上に配置される第１の配向膜、
前記第１の配向膜上の液晶層、
前記液晶層上に配置され、前記第１の配向膜と配向方向が直交する第２の配向膜、
前記第２の配向膜上にストライプ状に配置された複数の上部電極、および、
前記複数の上部電極上の対向基板を有し、
前記第３の液晶パネルと前記第４の液晶パネルの各々は、
基板、
前記基板上にストライプ状に配置された複数の下部電極、
前記複数の下部電極上に配置される第１の配向膜、
前記第１の配向膜上の液晶層、
前記液晶層上に配置され、前記第１の配向膜と配向方向が直交する第２の配向膜、および
前記第２の配向膜上の対向基板を有し、
前記第３の液晶パネルと前記第４の液晶パネルの少なくとも一つは、前記第２の配向膜と前記対向基板の間に、前記複数の下部電極と重なる単一の上部電極をさらに備え、
前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの前記複数の上部電極の延伸方向は、前記第３の液晶パネルと前記第４の液晶パネルの前記複数の下部電極の延伸方向と直交し、
前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの各々において、前記複数の上部電極から任意に選択される、連続的に配置された第１から第３の上部電極について、前記第１の上部電極と前記第２の上部電極の間隔は、前記第２の上部電極と前記第３の上部電極の間隔と異なり、
前記第３の液晶パネルと前記第４の液晶パネルの各々において、前記複数の下部電極から任意に選択される、連続的に配置された第１から第３の下部電極について、前記第１の下部電極と前記第２の下部電極の間隔は、前記第２の下部電極と前記第３の下部電極の間隔と異なる、照明装置。

【請求項13】

前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの各々において、前記第１から第３の上部電極は、互いに異なる幅を有し、
前記第３の液晶パネルと前記第４の液晶パネルの各々において、前記第１から第３の下部電極は、互いに異なる幅を有する、請求項１１または１２に記載の照明装置。

【請求項14】

前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの各々において、前記第１の上部電極と前記第２の上部電極間のピッチは、前記第２の上部電極と前記第３の上部電極間のピッチと異なり、
前記第３の液晶パネルと前記第４の液晶パネルの各々において、前記第１の下部電極と前記第２の下部電極間のピッチは、前記第２の下部電極と前記第３の下部電極間のピッチと異なる、請求項１１または１２に記載の照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態の一つは、照明装置に関する。例えば、本発明の実施形態の一つは、照射範囲を任意に制御できる照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、光源から出射される光を液晶レンズを用いて制御することにより、光源の照射範囲や照射距離を制御できる照明装置が開発されている。例えば特許文献１から３に開示された照明装置は、液晶層を挟持する電極を有する液晶パネル、および液晶パネルと重なる光源を備えている。これらの照明装置では、液晶層内の液晶分子の配向を電極間の電界で制御することで液晶パネルをレンズとして機能させ、これにより配光が制御される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－２３０８８７号公報

【文献】特開２０１６－０５７５４１号公報

【文献】特開２０１９－１６９４３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施形態の一つは、光源の照射範囲を任意に変化させることが可能な照明装置を提供することを課題の一つとする。あるいは、本発明の実施形態の一つは、光源の照射範囲を多様に変化させることが可能であり、かつ、光の色付きやモアレの発生を抑制可能な照明装置を提供することを課題の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態の一つは、照明装置である。この照明装置は、光源、光源上の第１の液晶パネル、および第１の液晶パネル上の第２の液晶パネルを備える。第１の液晶パネルと第２の液晶パネルの各々は、基板、基板上にストライプ状に配置された複数の下部電極、複数の下部電極上の第１の配向膜、第１の配向膜上の液晶層、液晶層上に配置され、第１の配向膜と配向方向が直交する第２の配向膜、第２の配向膜上に配置され、複数の下部電極と直交し、ストライプ状に配置された複数の上部電極、および複数の上部電極上の対向基板を有する。第１の液晶パネルの複数の下部電極の延伸方向と第２の液晶パネルの複数の下部電極の延伸方向がなす第１の角度は、０°以上５°以下である。第１の液晶パネルと第２の液晶パネルの各々において、複数の下部電極から任意に選択される、連続的に配置された第１から第３の下部電極について、第１の下部電極と第２の下部電極の間隔は、第２の下部電極と第３の下部電極の間隔と異なる。同様に、第１の液晶パネルと第２の液晶パネルの各々において、複数の上部電極から任意に選択される、連続的に配置された第１から第３の上部電極について、第１の上部電極と第２の上部電極の間隔は、第２の上部電極と第３の上部電極の間隔と異なる。

【0006】

本発明の実施形態の一つは、照明装置である。この照明装置は、光源、および光源上に順に積み重ねられた第１から第４の液晶パネルを備える。第１の液晶パネルと第２の液晶パネルの各々は、基板、基板上にストライプ状に配置された複数の下部電極、複数の下部電極上に配置される第１の配向膜、第１の配向膜上の液晶層、液晶層上に配置され、第１の配向膜と配向方向が直交する第２の配向膜、および第２の配向膜上の対向基板を有する。第３の液晶パネルと第４の液晶パネルの各々は、基板、基板上の第１の配向膜、第１の配向膜上の液晶層、液晶層上に配置され、第１の配向膜と配向方向が直交する第２の配向膜、第２の配向膜上にストライプ状に配置された複数の上部電極、および複数の上部電極上の対向基板を有する。第１の液晶パネルと第２の液晶パネルの複数の下部電極は、第３の液晶パネルと第４の液晶パネルの複数の上部電極の延伸方向と直交する。第１の液晶パネルと第２の液晶パネルの各々において、複数の下部電極から任意に選択される、連続的に配置された第１から第３の下部電極について、第１の下部電極と第２の下部電極の間隔は、第２の下部電極と第３の電極の間隔と異なる。第３の液晶パネルと第４の液晶パネルの各々においては、複数の上部電極から任意に選択される、連続的に配置された第１から第３の上部電極について、第１の上部電極と第２の上部電極の間隔は、第２の上部電極と第３の上部電極の間隔と異なる。

【0007】

本発明の実施形態の一つは、照明装置である。この照明装置は、光源、および光源上に順に積み重ねられた第１から第４の液晶パネルを備える。第１の液晶パネルと第２の液晶パネルの各々は、基板、基板上に配置される第１の配向膜、第１の配向膜上の液晶層、液晶層上に配置され、第１の配向膜と配向方向が直交する第２の配向膜、第２の配向膜上にストライプ状に配置された複数の上部電極、および、複数の上部電極上の対向基板を有する。第３の液晶パネルと第４の液晶パネルの各々は、基板、基板上にストライプ状に配置された複数の下部電極、複数の下部電極上に配置される第１の配向膜、第１の配向膜上の液晶層、液晶層上に配置され、第１の配向膜と配向方向が直交する第２の配向膜、および第２の配向膜上の対向基板を有する。第１の液晶パネルと第２の液晶パネルの複数の上部電極の延伸方向は、第３の液晶パネルと第４の液晶パネルの複数の下部電極の延伸方向と直交する。第１の液晶パネルと第２の液晶パネルの各々において、複数の上部電極から任意に選択される、連続的に配置された第１から第３の上部電極について、第１の上部電極と第２の上部電極の間隔は、第２の上部電極と第３の上部電極の間隔と異なる。第３の液晶パネルと第４の液晶パネルの各々においては、複数の下部電極から任意に選択される、連続的に配置された第１から第３の下部電極について、第１の下部電極と第２の下部電極の間隔は、第２の下部電極と第３の下部電極の間隔と異なる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】本発明の実施形態に係る照明装置の模式的斜視図。

【図1B】本発明の実施形態に係る照明装置の光源の模式的端面図。

【図2A】本発明の実施形態に係る照明装置の光源の模式的上面図。

【図2B】本発明の実施形態に係る照明装置の光源の模式的端面図。

【図3】本発明の実施形態に係る照明装置の液晶パネルの模式的端面図。

【図4A】本発明の実施形態に係る照明装置の液晶パネルの模式的上面図。

【図4B】本発明の実施形態に係る照明装置の液晶パネルの模式的上面図。

【図5】本発明の実施形態に係る照明装置の液晶パネルの模式的上面図。

【図6】本発明の実施形態に係る照明装置の液晶パネルの模式的上面図。

【図7】本発明の実施形態に係る照明装置の動作原理を説明する模式的斜視図。

【図8A】本発明の実施形態に係る照明装置の動作挙動を示す模式図。

【図8B】本発明の実施形態に係る照明装置の動作挙動を示す模式図。

【図9A】本発明の実施形態に係る照明装置の液晶パネルの模式的上面図。

【図9B】本発明の実施形態に係る照明装置の液晶パネルの模式的上面図。

【図10】本発明の実施形態に係る照明装置の液晶パネルの模式的斜視図。

【図11A】本発明の実施形態に係る照明装置の液晶パネルの模式的上面図。

【図11B】本発明の実施形態に係る照明装置の液晶パネルの模式的上面図。

【図12A】本発明の実施形態に係る照明装置の液晶パネルにおける下部電極の配置を示す模式図。

【図12B】本発明の実施形態に係る照明装置の液晶パネルにおける下部電極の配置を示す模式図。

【図12C】本発明の実施形態に係る照明装置の液晶パネルにおける下部電極の配置を示す模式図。

【図13】本発明の実施形態に係る照明装置の液晶パネルの模式的斜視図。

【図14】本発明の実施形態に係る照明装置の液晶パネルの模式的斜視図。

【図15】本発明の実施形態に係る照明装置の液晶パネルの模式的端面図。

【図16】本発明の実施形態に係る照明装置の液晶パネルの模式的上面図。

【図17A】実施例の照明装置で得られる照射面の写真。

【図17B】実施例の照明装置で得られる照射面の写真。

【図17C】実施例の照明装置で得られる照射面の写真。

【図17D】実施例の照明装置で得られる照射面の写真。

【図17E】実施例の照明装置で得られる照射面の写真。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の各実施形態について、図面などを参照しつつ説明する。ただし、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

【0010】

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、形状など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。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。同一、あるいは類似する複数の構造を総じて表す際にはこの符号が用いられ、これらを個々に表す際には符号の後にハイフンと自然数が加えられる。

【0011】

本明細書および請求項において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りのない限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。

【0012】

本明細書および請求項において、二つの構造体が「直交する」という表現は、二つの構造体が垂直（９０°）に交差する状態のみならず、９０°±１０°の角度で交差する状態も含む。同様に、二つの構造体が「平行である」という表現は、二つの構造体の延伸方向がなす角度が０°の場合だけでなく、０°±１０°の角度の場合も含む。

【0013】

＜第１実施形態＞
本実施形態では、本発明の実施形態の一つである照明装置１００について説明する。

【0014】

図１Ａに照明装置１００の模式的斜視図を示す。図１Ａに示すように、照明装置１００は、基本的な構成として、光源１１０、および光源１１０と重なり、光源１１０上に設けられる二つの光学素子を有する。一方の光学素子は光源１１０上の第１の液晶パネル１２０－１であり、他方は第１の液晶パネル１２０－１上に設けられる第２の液晶パネル１２０－２である。第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２は、直接接してもよく、あるいは図示しない接着剤などを用いて互いに固定される。図１Ａを含む以下の図面では、便宜上、第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２の主面をｘｙ平面とし、この平面に直交する方向をｚ方向とする。ｘ方向とｙ方向は互いに直交するが、上述した定義に従い、ｘ方向とｙ方向がなす角度は９０°±１０°の範囲である。例えばｘ方向とｙ方向は、後述する基板１２２または対向基板１２４の辺と平行な方向である。以下、各構成について詳述する。

【0015】

１．光源
光源１１０は、指向性の高いコリメート光を第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２に照射するように構成される。具体的には、図１Ａの鎖線Ａ－Ａ´に沿った端面の模式図（図２Ｂ）に示すように、光源１１０は凹部１１２ａを有する反射板１１２、および凹部１１２ａ内に設けられる一つまたは複数の発光素子１１４を備える。反射板１１２のｘｙ平面における形状に制約はなく、照明装置１００が設けられる環境に応じて適宜設定すればよい。例えば、図１Ａに示すように、反射板１１２のｘｙ平面における形状は正方形でもよく、図示しないが円、楕円、多角形でもよい。

【0016】

反射板１１２を構成する材料は任意に選択することができるが、例えばアルミニウムやステンレスなどの金属、ポリイミドやポリカーボネート、アクリル樹脂などの高分子、あるいはガラスなどの無機酸化物でもよい。ただし、図１Ｂの矢印で示すように、反射板１１２は、発光素子１１４からの光を反射させて集光し、コリメート光を液晶パネル１２０へ提供する。このため、ガラスや高分子などの可視光を透過する材料を用いて反射板１１２を構成する場合には、凹部１１２ａの表面を可視光に対する反射率が高い膜で構成することが好ましい。このような膜としては、アルミニウムや銀、金、クロム、ステンレスなどの金属を含む膜、酸化チタンや酸化タンタルなどの高屈折材料を含む薄膜と酸化ケイ素やフッ化マグネシウムなどの低屈折率材料を含む薄膜の積層体などが例示される。凹部１１２ａの形状は、凹部１１２ａ内の発光素子１１４からの光を反射して指向性の高い光が得られるよう、適宜調整される。

【0017】

反射板１１２には、複数の凹部１１２ａが設けられてもよい。例えば図２Ａの模式的上面図と図２Ａの鎖線Ｂ－Ｂ´に沿った端面の模式図（図２Ｂ）に示すように、反射板１１２は、複数の凹部１１２ａを備えてもよい。反射板１１２の上面（液晶パネル１２０に近い方の上面）における凹部１１２ａの平面形状にも制約はなく、図２Ａに示すように円でもよく、四角形に例示される多角形でもよい。凹部１１２ａには一つまたは複数の発光素子１１４が配置される。複数の凹部１１２ａを設ける場合には、各凹部１１２ａからの光は、液晶パネル１２０の一部を照射する。

【0018】

発光素子１１４は、電流を供給することで発光する機能を有する素子であり、その構造に制約はない。典型的な例として、発光ダイオード（ＬＥＤ）が挙げられる。発光ダイオードは、例えば窒化ガリウム、インジウムを含む窒化ガリウムなどの無機発光体を一対の電極で挟持した電界発光素子、および電界発光素子を保護する保護膜を基本的な構造として有し、電界発光（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）によって可視光を発光するように構成される。各発光素子１１４の発光色も任意に選択することができる。例えば、各凹部１１２ａに白色発光を与える発光素子１１４を一つまたは複数設けてもよい。あるいは凹部１１２ａに赤色発光の発光素子１１４、緑色発光の発光素子１１４、青色発光の発光素子１１４を設け、凹部１１２ａから種々の色の発光が得られるように光源１１０を構成してもよい。

【0019】

各発光素子１１４の大きさに制約はなく、例えばそれぞれの占有面積が１．０×１０^４μｍ^２以上１．０×１０^６μｍ^２以下、４．０×１０^４μｍ^２以上５．０×１０^５μｍ^２以下、あるいは９．０×１０^４μｍ^２以上２．５×１０^５μｍ^２以下の発光ダイオードを用いることができる。一例として大きさが３２０μｍ×３００μｍ程度の所謂マイクロＬＥＤを発光素子１１４として用いることができる。

【0020】

２．液晶パネル
二つの液晶パネル１２０は、互いに同一の構造を有することができる。一つの液晶パネル１２０（ここでは第１の液晶パネル１２０－１）の部分的な端面模式図を図３に示す。図３に示されるように、各液晶パネル１２０は、基本的な構成として、互いに対向する基板１２２と対向基板１２４とともに、これらに挟持される複数の下部電極１３０、複数の下部電極１３０上の第１の配向膜１３４、第１の配向膜上の液晶層１３８、液晶層１３８上の第２の配向膜１３６、および第２の配向膜１３６上の複数の上部電極１３２を備える。各液晶パネル１２０は、任意の構成として、液晶層１３８への不純物の混入を防止する保護膜として機能するアンダーコート１２６やオーバーコート１２８をそれぞれ基板１２２と下部電極１３０の間、上部電極１３２と対向基板１２４の間に有してもよい。

【0021】

２－１．基板と対向基板
基板１２２と対向基板１２４は、枠状に設けられる封止材を介して互いに接合されており、それぞれ複数の下部電極１３０と複数の上部電極１３２を支持するための基材として機能するとともに、液晶層１３８を封止する。基板１２２と対向基板１２４は、光源１１０からの光を透過させて照明機能を発現するため、発光素子１１４からの光に対して高い透過率を示す材料を含むことが好ましい。したがって、例えばガラスや石英、またはポリイミドやポリカルボナート、ポリエステル、アクリル樹脂などの高分子材料を含むように基板１２２と対向基板１２４を構成することが好ましい。

【0022】

２－２．下部電極と上部電極
（１）概要
複数の下部電極１３０は、基板１２２と接するように、あるいはアンダーコート１２６を介して基板１２２上に設けられる（図３）。アンダーコートは、窒化ケイ素や酸化ケイ素などのケイ素含有無機化合物を含む一つまたは複数の膜によって形成することができる。下部電極１３０は、液晶パネル１２０に高い透光性を付与するため、インジウム－スズ酸化物（ＩＴＯ）やインジウム－亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの可視光に対して高い透過率を示す導電性酸化物で形成することが好ましい。

【0023】

基板１２２上に配置される複数の下部電極１３０の模式的上面図を図４Ａに示す。図３と図４Ａから理解されるように、複数の下部電極１３０は、互いに同一の方向に延伸するとともに、ストライプ状に配置される。各下部電極１３０の長さ（下部電極１３０延伸する方向（ここではｘ方向）の長さ）は、例えば５ｃｍ以上１５ｃｍ以下または１ｃｍ以上１０ｃｍ以下の範囲から選択すればよい。

【0024】

ここで、複数の下部電極１３０は、一つまたは複数の下部電極群１４０に分割することができる。複数の下部電極群１４０は、下部電極１３０が延伸する方向（ここではｘ方向）に配列する。一つの下部電極群１４０に着目すると、複数の下部電極１３０は、下部電極１３０が延伸するｘ方向に直交するｙ方向に一列で配置される。各下部電極群のｙ方向の長さも任意に設定でき、例えば３ｃｍ以上３０ｃｍ以下または１０ｃｍ以上２０ｃｍ以下の範囲から選択すればよい。各下部電極群１４０において、ｙ方向で一つ置きに選択される複数の下部電極１３０－１は、配線１４４－１に接続され、互いに電気的に接続される。したがって、これらの下部電極１３０－１には、同一の電位が同時に印加される。一方、残りの下部電極１３０－２は配線１４４－２に接続され、互いに電気的に接続される。このため、これらの下部電極１３０－２にも同一の電位が同時に印加されるとともに、下部電極１３０－１と下部電極１３０－２が電気的に独立する。また、ｙ方向において、下部電極１３０－１と下部電極１３０－２は交互する。

【0025】

複数の上部電極１３２は、図３に示すように、対向基板１２４と接するように、あるいはオーバーコート１２８を介して対向基板１２４上（図３では対向基板１２４の下）に設けられる。対向基板１２４側に配置される複数の上部電極１３２の模式的上面図を図４Ｂに示す。図４Ｂは、上部電極１３２を対向基板１２４側から見た（上方から平面視した）模式図である。複数の上部電極１３２も下部電極１３０と同様に可視光に対して高い透過率を示す導電性酸化物で形成され、ストライプ状に配置される。しかしながら、その延伸方向が異なる。具体的には、図４Ｂに示すように、複数の上部電極１３２は、いずれも下部電極１３０が延伸するｘ方向に対して直交するｙ方向に延伸する。下部電極１３０と同様、複数の上部電極１３２も一つまたは複数の上部電極群１４２に分割することができる。複数の上部電極群１４２は、上部電極１３２が延伸するｙ方向に配列する。一つの上部電極群１４２に着目すると、複数の上部電極１３２は、上部電極１３２が延伸するｙ方向に直交するｘ方向に一列で配置される。各上部電極群１４２において、ｘ方向で一つ置きに選択される複数の上部電極１３２－１は配線１４６－１に接続され、互いに電気的に接続される。したがって、これらの上部電極１３２－１には、同一の電位が同時に印加される。一方、残りの上部電極１３２－２は配線１４６－２に接続され、互いに電気的に接続される。このため、これらの上部電極１３２－２にも同一の電位が同時に印加されるとともに、上部電極１３２－１と上部電極１３２－２は電気的に独立する。また、ｘ方向において、上部電極１３２－１と上部電極１３２－２は交互する。

【0026】

（２）下部電極の配置
下部電極１３０の配置の詳細について、図５を用いて説明する。図５は一つの下部電極群１４０の一部の模式的上面図である。図５に示されるように、それぞれの下部電極群１４０は、隣接する下部電極１３０の間隔Ｓ_Ｌ、下部電極１３０の幅（延伸方向に対して垂直な方向の長さ）Ｗ_Ｌ、および下部電極１３０のピッチＰ_Ｌの少なくとも一つがばらつくように構成される。

【0027】

隣接する下部電極１３０の間隔がばらつくとは、ｙ方向に隣接する二つの下部電極１３０の間隔Ｓ_Ｌが、一つの下部電極群１４０内で一定ではないということを意味する。例えば、一つの下部電極群１４０内で任意に選択され、ｙ方向において連続的に配置される三つの下部電極１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃについては、下部電極１３０ａと１３０ｂの間隔Ｓ_Ｌは、下部電極１３０ｂと１３０ｃの間隔Ｓ_Ｌと異なる。一つの下部電極群１４０において、隣接する二つの下部電極１３０の間隔Ｓ_Ｌの変動係数ＣＶ_ＬＳは、０．１８以上０．３５以下または０．２０以上０．３０以下であってもよい。変動係数ＣＶ_ＬＳは、下部電極１３０の間隔Ｓ_Ｌの標準偏差をその平均値で除すことによって得られる。隣接する二つの下部電極１３０の間隔Ｓ_Ｌは、例えば１μｍ以上３０μｍまたは３μｍ以上２０μｍの範囲から選択すればよい。

【0028】

下部電極１３０の幅がばらつくとは、一つの下部電極群１４０において、下部電極１３０の幅Ｗ_Ｌが一定ではないという意味である。例えば上記三つの下部電極１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃの幅が全て異なる、または少なくとも一つが他の二つと異なる。一つの下部電極群１４０において、下部電極１３０の幅Ｗ_Ｌの変動係数ＣＶ_ＬＷは、０．１３以上０．３５以下または０．１５以上０．３０以下であってもよい。変動係数ＣＶ_ＬＷは、下部電極１３０の幅Ｗ_Ｌの標準偏差をその平均値で除すことによって得られる。下部電極１３０の幅Ｗ_Ｌは、３μｍ以上２０μｍ以下または５μｍ以上１５μｍ以下の範囲から選択すればよい。

【0029】

下部電極１３０のピッチＰ_Ｌとは、隣接する下部電極１３０のそれぞれのｙ方向における中心点を結ぶｙ方向に平行な直線の長さである。下部電極１３０のピッチがばらつくとは、一つの下部電極群１４０内において、任意に選択される二つの隣接下部電極１３０間のピッチＰ_Ｌが一定ではないという意味である。例えば上記三つの下部電極１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃについて見ると、下部電極１３０ａと１３０ｂ間のピッチＰ_Ｌが下部電極１３０ｂと１３０ｃ間のピッチＰ_Ｌと異なる。一つの下部電極群１４０において、隣接する下部電極１３０間のピッチＰ_Ｌの変動係数ＣＶ_ＬＰは、０．０８以上０．２５以下または０．０９以上０．２０以下であってもよい。変動係数ＣＶ_ＬＰは、隣接する下部電極１３０間のピッチＰ_Ｌの標準偏差をその平均値で除すことによって得られる。ピッチＰ_Ｌは、２μｍ以上３０μｍまたは３μｍ以上２５μｍ以下の範囲から選択すればよい。

【0030】

各下部電極群１４０では、間隔Ｓ_Ｌと幅Ｗ_Ｌが一定であるが、ピッチＰ_Ｌがばらついてもよい。あるいは、間隔Ｓ_Ｌがばらつき、幅Ｗ_ＬとピッチＰ_Ｌが一定でもよく、幅Ｗ_Ｌがばらつき、間隔Ｓ_ＬとピッチＰ_Ｌが一定でもよい。あるいは、幅Ｗ_Ｌは一定であるが、間隔Ｓ_ＬとピッチＰ_Ｌがばらついてもよい。あるいは、間隔Ｓ_Ｌは一定であるが、幅Ｗ_ＬとピッチＰ_Ｌがばらついてもよい。あるいは、ピッチＰ_Ｌは一定であるが、幅Ｗ_Ｌと間隔Ｓ_Ｌがばらついてもよい。あるいは、間隔Ｓ_Ｌ、幅Ｗ_Ｌ、ピッチＰ_Ｌの全てがばらついてもよい。

【0031】

なお、一つの下部電極群１４０においては、幅Ｗ_Ｌ、間隔Ｓ_Ｌ、およびピッチＰ_Ｌに関して全ての下部電極１３０が周期的規則性を有さなくてもよく、あるいはｙ方向に連続する複数（例えば１０、２０、２４）の下部電極１３０の幅Ｗ_Ｌ、間隔Ｓ_Ｌ、およびピッチＰ_Ｌのパターン（図５におけるパターンＡ）が周期的に繰り返されてもよい。

【0032】

（３）上部電極の配置
上部電極１３２の配置も同様である。図６に一つの上部電極群１４２の一部の模式的上面図を示す。図６に示されるように、それぞれの上部電極群１４２は、隣接する上部電極１３２の間隔Ｓ_Ｕ、上部電極１３２の幅（延伸方向に対して垂直な方向の長さ）Ｗ_Ｕ、および上部電極１３２のピッチＰ_Ｕの少なくとも一つがばらつくように構成される。

【0033】

隣接する上部電極１３２の間隔がばらつくとは、ｘ方向に隣接する二つの上部電極１３２の間隔Ｓ_Ｕが、一つの上部電極群１４２内で一定ではないということを意味する。例えば、一つの上部電極群１４２内で任意に選択され、ｘ方向において連続的に配置される三つの上部電極１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃについては、上部電極１３２ａと１３２ｂの間隔Ｓ_Ｕは、上部電極１３２ｂと１３２ｃの間隔Ｓ_Ｕと異なる。一つの上部電極群１４２において、隣接する二つの上部電極１３２の間隔Ｓ_Ｕの変動係数ＣＶ_ＵＳは、０．１８以上０．３５以下または０．２０以上０．３０以下であってもよい。変動係数ＣＶ_ＵＳは、上部電極１３２の間隔Ｓ_Ｕの標準偏差をその平均値で除すことによって得られる。隣接する二つの上部電極の間隔Ｓ_Ｕは、例えば１μｍ以上３０μｍまたは３μｍ以上２０μｍの範囲から選択すればよい。

【0034】

上部電極１３２の幅がばらつくとは、一つの上部電極群１４２において、上部電極１３２の幅Ｗ_Ｕが一定ではないという意味である。例えば上記三つの上部電極１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの幅が全て異なる、または少なくとも一つが他の二つと異なる。一つの上部電極群１４２において、上部電極１３２の幅Ｗ_Ｕの変動係数ＣＶ_ＵＷは、０．１３以上０．３５以下または０．１５以上０．３０以下であってもよい。変動係数ＣＶ_ＵＷは、上部電極１３２の幅Ｗ_Ｕの標準偏差をその平均値で除すことによって得られる。上部電極１３２の幅Ｗ_Ｕは、３μｍ以上２０μｍ以下または５μｍ以上１５μｍ以下の範囲から選択すればよい。

【0035】

上部電極１３２のピッチＰ_Ｕとは、隣接する上部電極１３２のそれぞれのｘ方向における中心点を結ぶｘ方向に平行な直線の長さである。上部電極１３２のピッチがばらつくとは、一つの上部電極群１４２内において、任意に選択される二つの上部電極１３２間のピッチＰ_Ｕが一定ではないという意味である。例えば上記三つの上部電極１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃについて見ると、上部電極１３２ａと１３２ｂ間のピッチＰ_Ｕが上部電極１３２ｂと１３２ｃ間のピッチＰ_Ｕが異なる。一つの上部電極群１４２において、隣接する上部電極１３２間のピッチＰ_Ｕの変動係数ＣＶ_ＵＰは、０．０８以上０．２５以下または０．０９以上０．２０以下であってもよい。変動係数ＣＶ_ＵＰは、隣接する上部電極１３２間のピッチＰ_Ｕの標準偏差をその平均値で除すことによって得られる。ピッチＰ_Ｕは、２μｍ以上３０μｍまたは３μｍ以上２５μｍ以下の範囲から選択すればよい。

【0036】

下部電極群１４０と同様、各上部電極群１４２では、間隔Ｓ_Ｕと幅Ｗ_Ｕが一定であるが、ピッチＰ_Ｕがばらついてもよい。あるいは、間隔Ｓ_Ｕがばらつき、幅Ｗ_ＵとピッチＰ_Ｕが一定でもよく、幅Ｗ_Ｕがばらつき、間隔Ｓ_ＵとピッチＰ_Ｕが一定でもよい。あるいは、幅Ｗ_Ｕは一定であるが、間隔Ｓ_ＵとピッチＰ_Ｕがばらついてもよい。あるいは、間隔Ｓ_Ｕは一定であるが、幅Ｗ_ＵとピッチＰ_Ｕがばらついてもよい。あるいは、ピッチＰ_Ｕは一定であるが、幅Ｗ_Ｕと間隔Ｓ_Ｕがばらついてもよい。あるいは、間隔Ｓ_Ｕ、幅Ｗ_Ｕ、ピッチＰ_Ｕの全てがばらついてもよい。

【0037】

なお、一つの上部電極群１４２においては、幅Ｗ_Ｕ、間隔Ｓ_Ｕ、およびピッチＰ_Ｕに関して全ての上部電極１３２が周期的規則性を有さなくてもよく、あるいはｘ方向に連続する複数（例えば１０、２０、２４）の上部電極１３２の幅Ｗ_Ｕ、間隔Ｓ_Ｕ、およびピッチＰ_Ｕのパターン（図６におけるパターンＢ）が周期的に繰り返されてもよい。

【0038】

２－３．第１の配向膜、第２の配向膜、および液晶層
複数の下部電極１３０上には第１の配向膜１３４が設けられ、複数の上部電極１３２上（図３では上部電極１３２の下）には第２の配向膜１３６が設けられる。基板１２２と対向基板１２４は図示しない封止材によって貼り合わされ、固定される。基板１２２、対向基板１２４、および封止材によって形成される空間には液晶層１３８が充填される。

【0039】

第１の配向膜１３４と第２の配向膜１３６は、ポリイミドやポリエステルなどの高分子を含み、これらの表面はラビング処理される。ラビング処理は、第１の配向膜１３４の配向方向が下部電極１３０が延伸する方向に直交し（図４Ａの矢印参照）、第２の配向膜１３６の配向方向が上部電極１３２が延伸する方向と直交するように行われる（図４Ｂの矢印参照）。したがって、第１の配向膜１３４の配向方向と第２の配向膜１３６の配向方向は直交する。ここで、配向方向とは、配向膜の影響によって液晶分子が配向するときの液晶分子の長軸方向である。なお、ラビング処理に替えて、光配向によって第１の配向膜１３４と第２の配向膜１３６の配向方向を形成してもよい。光配向は、光を用いたラビングレスの配向処理であり、例えば、紫外領域の偏光を所定方向からラビング処理していない配向膜に照射する。これによって配向膜中で光反応を生じさせ、その配向膜表面に異方性を導入して液晶配向制御能を付与する。

【0040】

液晶層１３８には液晶分子が含まれる。液晶分子の構造は限定されない。したがって、液晶分子はネマチック液晶でもよく、あるいはスメクチック液晶、コレステリック液晶、キラルスメチック液晶でもよい。

【0041】

液晶層１３８の厚さＴ_ＬＣ（図３参照）、すなわち、第１の配向膜１３４と第２の配向膜１３６との間の距離も任意であるが、下部電極１３０や上部電極１３２のピッチＰ_Ｌ、Ｐ_Ｕよりも大きいことが好ましい。例えば、液晶層１３８の厚さＴ_ＬＣは、下部電極１３０または上部電極１３２のピッチＰ_Ｌ、Ｐ_Ｕに対して２倍以上１０倍以下、２倍以上５倍以下、または２倍以上３倍以下に設定することが好ましい。具体的な液晶層１３８の厚さは、例えば１０μｍ以上６０μｍ以下または１０μｍ以上５０μｍ以下の範囲から選択すればよい。図示しないが、この厚さを照明装置１００の全体に亘って維持するためのスペーサを液晶層１３８内に設けてもよい。なお、上述した液晶層１３８の厚さを液晶表示装置において採用した場合、動画を表示するために必要な高い応答性を得ることができず、液晶表示装置としての機能を発現することが著しく困難となる。

【0042】

２－４．その他の構成
図４Ａに示すように、下部電極１３０は、配線１４４を介して基板１２２上に設けられる駆動回路１１６に接続される。駆動回路１１６はさらに複数の端子１１８と接続され、図示しない外部回路から端子１１８を介して照明装置１００を駆動するための信号が駆動回路１１６に供給される。駆動回路１１６はこの信号に基づき、下部電極１３０に対して電圧を供給する。配線１４６はコンタクト１４８を介して基板１２２上の図示しない配線に接続される（図４Ｂ参照。）。この配線も駆動回路１１６に接続され、外部回路から端子１１８を介して供給される信号に基づいて駆動回路１１６は上部電極１３２に対しても電圧を供給する。

【0043】

駆動回路１１６は、基板１２２上でパターニングされた種々の導電膜、半導体膜、導電膜を適宜組み合わせることで形成してもよく、あるいは半導体基板上に形成される集積回路を備えるＩＣチップを基板１２２に搭載することで形成してもよい。あるいは、駆動回路１１６を基板１２２上に設けず、端子１１８に接続されるフレキシブル印刷基板（ＦＰＣ）にＩＣチップを駆動回路１１６として設けてもよい。

【0044】

３．動作原理
照明装置１００の駆動原理について、図７の模式的斜視図を用いて説明する。ここでは、楕円で示された液晶分子の挙動を示すため、下部電極１３０と上部電極１３２は点線で示されており、その他の構成は省略されている。

【0045】

液晶パネル１２０の駆動時には、複数の下部電極１３０に対し、隣接する下部電極１３０間で位相が反転するようにパルス状の交流電圧が印加される。同様に、複数の上部電極１３２に対し、隣接する上部電極１３２間で位相が反転するようにパルス状の交流電圧が印加される。それぞれの液晶パネル１２０内で、これらの交流電圧の周波数は同一である。交流電圧は、例えば３Ｖ以上５０Ｖ以下、または３Ｖ以上３０Ｖ以下の範囲から選択すればよい。下部電極１３０と上部電極１３２の延伸する方向は直交しているので、交流電圧の印加により、隣接する下部電極１３０間および隣接する上部電極１３２間に、互いに直交する電界（横電界）が発生する（図７の曲線矢印参照）。なお、下部電極１３０と上部電極１３２間でも電界（縦電界）が発生するが、液晶層１３８の厚さＴ_ＣＬは、隣接する下部電極１３０間や上部電極１３２間の間隔Ｓ_Ｌ、Ｓ_Ｕと比較して大きい。このため、縦電界は横電界に対して著しく小さく、無視することができるので、各液晶分子は横電界に従って配向する。

【0046】

液晶層１３８内に横電界が発生すると、基板１２２側の液晶分子は、上に凸の円弧状に配向する。対向基板１２４側でも同様であり、液晶分子は下に凸の円弧状に配向する（図７）。このような液晶分子の配向変化によって屈折率分布が生じ、その結果、第１の液晶パネル１２０－１の下部電極１３０側から液晶層１３８に入射した光のうち下部電極１３０が形成する横電界に平行な成分（偏光成分）１５０が拡散する。また、液晶分子の配向方向は、基板１２２から対向基板１２４に近づくにつれてｚ方向を中心軸として旋回して９０°捻じれる。その結果、拡散した成分１５０は、液晶層１３８を透過して９０°旋光する。さらに拡散・旋光した成分１５０は、対向基板１２４側の円弧状に配向した液晶分子の屈折率分布に従って拡散し、成分（偏光成分）１５２を与える。一方、成分１５０に直交する成分（偏光成分）１５６は、第１の液晶パネル１２０－１の下部電極１３０が形成する横電界に対して偏光軸が垂直であるため拡散せず、液晶層１３８内で９０°旋光する。旋光した成分１５６の偏光軸は、対向基板１２４側の横電界の方向にも垂直であるため拡散せず、単に偏光軸が９０°旋回した成分１５８（偏光成分）を与える。このように、第１の液晶パネル１２０－１は、入射光の一方の成分（ここでは成分１５０）を拡散するレンズとして機能する。

【0047】

同様の原理が第２の液晶パネル１２０－２においても働く。詳細は割愛するが、第２の液晶パネル１２０－２は、成分１５８を旋光・拡散し、成分１５２を拡散せずに旋光する。すなわち、第２の液晶パネル１２０－２は、第１の液晶パネル１２０－１が拡散しなかった成分１５６を拡散するレンズとして機能する。小括すると、第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２により、入射光の全ての成分の光を拡散することができる。

【0048】

液晶パネル１２０を駆動しない場合には、横電界は生じない。このため、非駆動時には、液晶分子は第１の配向膜１３４と第２の配向膜１３６の配向方向に従って配向するので、液晶分子の配向方向は、基板１２２付近では第１の配向膜１３４の配向方向（すなわち、下部電極１３０の延伸方向に直交する方向）となり、対向基板１２４に近づくにつれてｚ方向を中心軸として旋回し、９０°捻じれる。その結果、光源１１０から出射した指向性の高いコリメート光は、液晶パネル１２０の非駆動時には拡散せずに旋光するに留まるので、比較的狭い範囲を選択的に照射することができる（図８Ａ）。一方、液晶パネル１２０を駆動させると光源１１０から光が拡散するので、液晶パネル１２０の非駆動時に照明装置１００が与える照射面１６２よりも広い面積を有する照射面１６４を与える（図８Ｂ）。また、拡散の程度は横電界の強さに依存するので、下部電極１３０と上部電極１３２に印加する電位を調整することで、光源１１０からの光の拡散を制御することが可能である。したがって、照明装置１００は、照射範囲を任意に制御可能な照明装置として機能する。

【0049】

しかしながら、複数の下部電極１３０や上部電極１３２が高い規則性を持つように配置すると、液晶の屈折率分布に周期性が発生する。例えば、幅Ｗ_Ｌ、Ｗ_Ｕ、間隔Ｓ_Ｌ、Ｓ_Ｕ、およびピッチＰ_Ｌ、Ｐ_Ｕを各下部電極群１４０または各上部電極群１４２内で一定になるように下部電極１３０や上部電極１３２を配置すると、液晶パネル１２０の駆動時に液晶の屈折率分布に周期性が発生する。その結果、照射面１６４に干渉縞（モアレ）が発生する。また、白色を与える発光素子１１４を用いても、周期的な屈折率分布に起因し、光が着色する。拡散シートを液晶パネル１２０の上または下に配置することでモアレの発生は抑制できるものの、液晶パネル１２０非駆動時にも光が拡散してしまい、照射面１６２が意図せず広がってしまう。

【0050】

一方、照明装置１００では、上述したように、各下部電極群１４０では、間隔Ｓ_Ｌ、幅Ｗ_Ｌ、およびピッチＰ_Ｌの少なくとも一つがばらつくように構成される。同様に、各上部電極群１４２でも間隔Ｓ_Ｕ、幅Ｗ_Ｕ、およびピッチＰ_Ｕの少なくとも一つがばらつくように構成される。このため、後述する実施例からも示されるように、液晶の屈折率分布の周期性が大幅に低減し、その結果、拡散シートを用いなくてもモアレの発生や光の着色を効果的に抑制することができる。また、拡散シートを用いなくても良いので、液晶パネル１２０の非駆動時における光の拡散も回避することができる。

【0051】

このように、本発明の実施形態の一つを適用することで、モアレの発生や光の着色が防止でき、照射範囲を任意に制御可能な照明装置を提供することができる。

【0052】

＜第２実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態で述べた照明装置１００の変形例について述べる。第１実施形態で述べた構成と同一または類似する構成については、割愛することがある。

【0053】

本変形例では、図９Ａと図９Ｂの模式的上面図に示すように、下部電極１３０と上部電極１３２がそれぞれ傾くように配置される。より具体的には、下部電極１３０が延伸する方向が第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２間で異なる。同様に、上部電極１３２が延伸する方向が第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２間で異なる。第１の液晶パネル１２０－１の下部電極１３０が延伸する方向と第２の液晶パネル１２０－２の下部電極１３０が延伸する方向がなす角度（第１の角度）は、０°よりも大きく、５°以下または３°以下とすればよい。本実施例においては第１の角度は２°に設定されており、第１の液晶パネル１２０－１の下部電極１３０が延伸する方向はｘ方向に対して－１°傾き、第２の液晶パネル１２０－２の下部電極１３０が延伸する方向はｘ方向に対して＋１°傾いている。各液晶パネル１２０において下部電極１３０と上部電極１３２は互いに直交するので、第１の液晶パネル１２０－１の上部電極１３２が延伸する方向と第２の液晶パネル１２０－２の上部電極１３２が延伸する方向がなす角度も第１の角度となる。なお、基板１２２と対向基板１２４が四角形である場合には、それぞれの液晶パネル１２０の下部電極１３０と上部電極１３２の少なくとも一方は基板１２２と対向基板１２４のいずれかの辺から傾く。

【0054】

このように、二つの液晶パネル１２０間において上部電極１３２の延伸方向が互いにずれ、かつ、下部電極１３０の延伸方向が互いにずれるように照明装置１００を構成することにより、液晶の屈折率分布の周期性が大幅に低減し、モアレの発生をより効果的に抑制することができる。

【0055】

＜第３実施形態＞
本実施形態では、照明装置１００とは異なる構造を有する照明装置１７０について述べる。第１、第２実施形態で述べた構成と同一または類似する構成については、割愛することがある。照明装置１７０が照明装置１００と異なる点の一つは、第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２に加え、これらと同一の構成を有する第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４をさらに有する点である（図１０）。第３の液晶パネル１２０－３は、第２の液晶パネル１２０－２と第４の液晶パネル１２０－４の間に配置される。

【0056】

第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４の間では、下部電極１３０の延伸方向は互いに平行であり、また、上部電極１３２の延伸方向も平行である。ただし、第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４の下部電極１３０の延伸方向は、第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２の下部電極１３０の延伸方向と直交する。同様に、第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４の上部電極１３２の延伸方向も、第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２の上部電極１３２の延伸方向と直交する。例えば、第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２に各々において下部電極１３０と上部電極１３２の延伸方向がそれぞれｘ方向とｙ方向である場合（図４Ａ、図４Ｂ）、第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４の各々において下部電極１３０と上部電極１３２の延伸方向は、それぞれｙ方向とｘ方向となる（図１１Ａ、図１１Ｂ）。さらに、第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４の第１の配向膜１３４の配向方向（図１１Ａの白抜き矢印参照。）も第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２の第１の配向膜１３４のそれ（図４Ａの白抜き矢印参照。）と直交する。また、第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４の第２の配向膜１３６の配向方向（図１１Ｂの白抜き矢印参照。）も第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２の第２の配向膜１３６のそれ（図４Ｂの白抜き矢印参照。）と直交する。

【0057】

このように四つの液晶パネル１２０を積層することで、二つの液晶パネル１２０を積層した照明装置１００と比較してさらに光を拡散することができるので、より広い範囲を照射可能な照明装置を提供することができる。また、詳細な説明は割愛するが、第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４も、各下部電極群１４０において、下部電極１３０の間隔Ｓ_Ｌ、下部電極１３０の幅Ｗ_Ｌ、および下部電極１３０のピッチＰ_Ｌの少なくとも一つがばらつくように構成される。また、各上部電極群１４２において、上部電極１３２の間隔Ｓ_Ｕ、上部電極１３２の幅Ｗ_Ｕ、および上部電極１３２のピッチＰ_Ｌの少なくとも一つがばらつく。したがって、モアレの発生や光の着色を効果的に抑制できるとともに、照射範囲を任意に制御することができる。

【0058】

図１２Ａは、第１の液晶パネル１２０－１から第４の液晶パネル１２０－４からそれぞれ選択される一つの下部電極１３０をｘ方向とｙ方向に平行移動させてｚ方向に積層した模式図である。第２実施形態の変形例と同様に、第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２の下部電極１３０の延伸方向Ｖ_Ｌ１とＶ_Ｌ２のなす角が第１の角度θ_１（図１２Ｂ参照。）となるように照明装置１７０を構成してもよい。さらに、照明装置１７０では、第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４の下部電極１３０も、これらの延伸方向Ｖ_Ｌ３とＶ_Ｌ４がずれるように配置してもよい。延伸方向Ｖ_Ｌ３とＶ_Ｌ４がなす角度を第２の角度θ_２とすると（図１２Ａ、図１２Ｃ参照。）、第１の角度θ_１と第２の角度θ_２は同一でもよく、異なってもよい。後者の場合、第２の角度θ_２は第１の角度θ_１よりも大きくてもよい。例えば、第２の角度θ_２は、０°よりも大きく１０°以下の範囲から選択することができる。説明は割愛するが、各液晶パネル１２０において下部電極１３０と直交する上部電極１３２についても同様である。本実施形態においては第１の角度θ_１は２°に設定されており、第１の液晶パネル１２０－１の下部電極１３０が延伸する方向はｘ方向に対して－１°傾き、第２の液晶パネル１２０－２の下部電極１３０が延伸する方向はｘ方向に対して＋１°傾いている。また、第２の角度θ_１は６°に設定されており、第３の液晶パネル１２０－３の下部電極１３０が延伸する方向はｙ方向に対して－３°傾き、第４の液晶パネル１２０－４の下部電極１３０が延伸する方向はｙ方向に対して＋３°傾いている。

【0059】

このように、第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４間においても下部電極１３０や上部電極１３２の延伸方向をずらすことにより、さらに効果的にモアレの発生を防止することができる。ここで、これら４枚の液晶パネルについて、第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２とによって主として互いに交差する偏光成分を旋光、拡散させる。さらに、拡散させた偏光成分を第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４によって補助的に再度旋光、拡散させて色づきを低減させ、かつ拡散性を向上させる。これらの点を踏まえると、第１の角度θ_１は入射光の最初の旋光と拡散に影響するため、上記第１の角度θ_１を大きな角度とすると旋光と拡散が十分になされず、結果的に出射光の品質が劣化する。一方、第２の角度θ_２をある程度の大きさに設定することにより、出射光の拡散性が増す。これらの点を踏まえ、特に第２の角度θ_２を第１の角度θ_１よりも大きくし、かつ、第２の角度θ_２を０°～１０°、より好ましくは３°～７°とすることにより、出射光の品質を維持しつつ、拡散性を向上させ、かつ色づきを抑制することができる。

【0060】

＜第４実施形態＞
本実施形態では、照明装置１００、１７０と異なる構成を有する照明装置１８０について説明する。第１から第３実施形態で述べた構成と同一または類似する構成については、説明を割愛することがある。照明装置１８０は、照明装置１７０と同様に、光源１１０上に順に積層される第１から第４の液晶パネル１２０－４を有するが、照明装置１７０と異なる点の一つとして、各液晶パネル１２０において、下部電極１３０と上部電極１３２の一方が単一の電極で構成される点が挙げられる。

【0061】

図１３に照明装置１８０の模式的斜視図を示す。この図では、見やすさを考慮し、各液晶パネル１２０の下部電極１３０と上部電極１３２の一部だけが模式的に示されている。図１３に示すように、照明装置１８０では、第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２のそれぞれの下部電極１３０が単一の下部電極１３０で構成される。第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２の各々において、単一の下部電極１３０は全ての上部電極１３２と重なってもよい。一方、第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４では、それぞれの上部電極１３２が単一の上部電極１３２で構成される。第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４の各々においても、単一の上部電極１３２は全ての下部電極１３０と重なってもよい。

【0062】

このような構成においても、第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２では、液晶層１３８の下部電極１３０側には屈折率分布は生じないが、上部電極１３２側に屈折率分布が生じる。このため、図１３に示すように、第１の液晶パネル１２０－１によって入射光の一方の成分（例えばＳ偏光成分）が拡散され、第２の液晶パネル１２０－２によって他方の成分（Ｐ偏光成分）が拡散する。同様に、第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４では液晶層１３８の上部電極１３２側には屈折率分布は生じないが、下部電極１３０側に屈折率分布が生じるので、第３の液晶パネル１２０－３によって入射光の一方の成分（Ｐ偏光成分）が拡散され、第４の液晶パネル１２０－４によって他方の成分（Ｓ偏光成分）が拡散する。

【0063】

なお、図１４に示すように、第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２のそれぞれの上部電極１３２を単一の上部電極１３２で構成し、第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４のそれぞれの下部電極１３０を単一の下部電極１３０で構成してもよい。この場合でも、第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２の各々において、単一の上部電極１３２は全ての下部電極１３０と重なってもよく、第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４の各々において、単一の下部電極１３０は全ての上部電極１３２と重なってもよい。このような構成でも、図１４に示すように、図１３で示された構成と同様の光拡散が生じる。

【0064】

あるいは、図１５の模式的端面図に示すように、第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２において上部電極１３２を設けず、第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４に下部電極１３０を設けなくてもよい。この場合、第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２において、第２の配向膜１３６は直接対向基板１２４と接してもよい。また、第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４において、第１の配向膜１３４は直接基板１２２と接してもよい。

【0065】

あるいは、図１６に示すように、第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２において下部電極１３０を設けず、第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４に上部電極１３２を設けなくてもよい。この場合、第１の液晶パネル１２０－１と第２の液晶パネル１２０－２において、第１の配向膜１３４は直接基板１２２と接してもよく、第３の液晶パネル１２０－３と第４の液晶パネル１２０－４において、第２の配向膜１３６は直接対向基板１２４と接してもよい。

【0066】

図１５、図１６に示す照明装置１８０においても、各液晶パネル１２０では、液晶層１３８の下部電極１３０側または上部電極１３２側で屈折率分布を発生させることができるので、照明装置１７０と同様に、入射光の両成分を拡散させることができる。また、各液晶パネル１２０では、下部電極１３０または上部電極１３２側のみを駆動すればよいため、液晶層１３８の厚さＴ_ＬＣを低減することができ、このことは照明装置の厚さの低減に寄与する。また、光源１１０からの光が透過する電極数が１／２となるので、各液晶パネル１２０の光透過率が向上する。さらに、電極数を削減することができるので、より短時間かつ低コストで照明装置を提供することが可能となる。

【0067】

また、詳細は割愛するが、照明装置１００と同様に、照明装置１８０においても、複数の下部電極１３０は、それぞれ各下部電極群１４０において間隔Ｓ_Ｌ、幅Ｗ_Ｌ、およびピッチＰ_Ｌの少なくとも一つがばらつくように配置され、複数の上部電極１３２もそれぞれ各上部電極群１４２において間隔Ｓ_Ｕ、幅Ｗ_Ｕ、およびピッチＰ_Ｕの少なくとも一つがばらつくように配置される。したがって、光の着色が防止されると同時に、拡散シートを用いることなくモアレの発生も防止することができる。

【実施例】

【0068】

本実施例では、照明装置１００において下部電極１３０や上部電極１３２の間隔、幅、またはピッチにばらつきを持たせることにより、モアレの発生や色付きを抑制できることを予備的に証明した結果を示す。

【0069】

１．実験
液晶パネルとして、図１４に示す第１の液晶パネル１２０－１を作製した。具体的には、酸化ケイ素を含むアンダーコート（厚さ：２００ｎｍ）が設けられた５ｃｍ×５ｃｍのガラス基板上に、ＩＴＯを含むストライプ状に配列した合計２５０本の下部電極（長さ：４０ｍｍ、厚さ：７７ｎｍ）をスパッタリング法により作製した。対向基板としては、酸化ケイ素を含むオーバーコート（厚さ：２００ｎｍ）が形成された５ｃｍ×５ｃｍのガラス基板を用いた。上部電極として、下部電極と重なる単一のＩＴＯ電極（４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さ：７７ｎｍ）を対向基板のオーバーコート上にスパッタリング法を用いて形成した。基板と対向基板を光硬化性樹脂を含む封止剤を用いて固定し、これらの間にＴＮ液
晶を注入した。液晶パネルにおける下部電極の幅を５μｍから１１μｍの範囲で、間隔を５μｍから１５μｍの範囲で、ピッチを１０μｍから２０μｍの範囲で変動させ、合計５つの液晶パネルを作製した。これらの液晶パネルの変動係数は表１の通りである。

【表1】

【0070】

作製した液晶パネルの隣接する下部電極間で位相が反転するように±１５Ｖの交流電圧（周波数：６０Ｈｚ）を印加し、この状態で白色光源を液晶パネルに照射した。光が液晶パネルを透過して白色紙上に形成する照射面を観察した。

【0071】

２．結果と考察
照射面の写真を図１７Ａから図１７Ｅに示す。これらの図に示すように、作製した液晶パネルでは横電界は下部電極側だけに発生するので、一方向だけに光が拡散する。しかしながら、下部電極の間隔、幅、およびピッチのばらつきの着色やモアレの発生に対する効果を検証することは十分に可能である。

【0072】

図１７Ａに示すように、下部電極の間隔、幅、およびピッチにばらつきのない比較例であるパネルＮｏ．１の場合には、光の着色が明確に観察され、かつ、モアレも明瞭に確認される。これに対し、幅を固定しつつ（変動係数が０．００）間隔とピッチにばらつきのあるパネルＮｏ．２では、わずかに着色が観察されるものの、モアレは殆ど確認できなかった。さらに、幅、間隔、ピッチの全てにばらつきを与えたパネルＮｏ．３から５では、着色とモアレのいずれも観察できなかった。以上の結果は、ストライプ状に配列される複数の下部電極の幅、間隔、ピッチの少なくとも一つにばらつきを持たせることにより、光の着色やモアレの発生を効果的に抑制できることを示している。上部電極の幅、間隔、ピッチのばらつきの影響は本実施例では検討されていないが、同様の結果が得られることが容易に予想される。

【0073】

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

【0074】

上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

【符号の説明】

【0075】

１００：照明装置、１１０：光源、１１２：反射板、１１２ａ：凹部、１１４：発光素子、１１６：駆動回路、１１８：端子、１２０：液晶パネル、１２０－１：第１の液晶パネル、１２０－２：第２の液晶パネル、１２０－３：第３の液晶パネル、１２０－４：第４の液晶パネル、１２２：基板、１２４：対向基板、１２６：アンダーコート、１２８：オーバーコート、１３０：下部電極、１３０－１：下部電極、１３０－２：下部電極、１３０ａ：下部電極、１３０ｂ：下部電極、１３０ｃ：下部電極、１３２：上部電極、１３２－１：上部電極、１３２－２：上部電極、１３２ａ：上部電極、１３２ｂ：上部電極、１３２ｃ：上部電極、１３４：第１の配向膜、１３６：第２の配向膜、１３８：液晶層、１４０：下部電極群、１４２：上部電極群、１４４：配線、１４４－１：配線、１４４－２：配線、１４６：配線、１４６－１：配線、１４６－２：配線、１４８：コンタクト、１５０：成分、１５２：成分、１５６：成分、１５８：成分、１６２：照射面、１６４：照射面、１７０：照明装置、１８０：照明装置

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17A】

【図17B】

【図17C】

【図17D】

【図17E】