CN115349101A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

实现能够易于改变白色色温以及光点的照度分布的显示装置。为此，本发明采取如下的这种构成：在导光板的第一侧面以及与所述第一侧面相对置的第二侧面等间隔地配置有第一白色LED、第二白色LED和第三白色LED，在所述导光板的主面，沿与所述第一侧面成直角的方向延伸且在与所述第一侧面平行的方向上排列形成有第一棱镜阵列，在所述导光板的背面，沿与所述第一侧面平行的方向延伸且在与其成直角的方向上排列形成有第二棱镜阵列，在所述导光板的背面侧配置有反射片，在所述导光板的所述主面侧配置有第一棱镜片，在所述第一棱镜片的所述导光板侧的面形成有与所述导光板的所述第一侧面平行的方向延伸且在与其成直角的方向上排列的第三棱镜阵列。

Description

照明装置
技术领域
本发明涉及配光角度小、且能够易于改变白色色温的照明装置。
背景技术
越来越多地将发光二极管(LED：Light Emitting Diode)用作照明装置。LED的发光效率高，有利于减少耗电量。然而，LED为点光源，因此，需要转换成面光源来用作照明装置。
在专利文献1中记载了照明装置，该照明装置的射出面为平面，并将背面设为相对于射出面具有规定的角度的反射面，使从侧面入射的LED的光在所述反射面反射并从所述射出面射出，由此得到面光源。
在专利文献2中记载了如下的构成，即，在具有专利文献1所述的这种构成的照明装置中，在侧方排列配置中性白色的LED、发出白炽光的LED等，使各LED同时点亮，来得到期望的色温的面光源。另外，在专利文献2中记载了通过仅使一部分LED点亮得到色温不同的白色的构成。
在专利文献3中记载了使用液晶透镜控制光束形状的构成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2013/080903
专利文献2：WO2013/094481
专利文献3：US2019/0025657A1
发明内容
在室内照明中，通常使用白色。白色也存在各种色温的白色。例如有中性白色(色温5000K程度)、暖白色(色温3500K程度)、白炽灯色(色温2800K程度)等。在切换白色色温的情况下，需要改变光源自身。
另一方面，即使为照明装置，例如在想要用作聚光灯的情况等下，要求具有很高的指向性的光、即，要求配光角度很小的光源。以往，这种光源采用了使用抛物面镜来形成平行光的构成。然而，这种光源需要深度，难以将光源自身小型化、或者薄型化。
本发明的课题在于，实现薄型、能够易于切换色温、且配光角度小的照明。
本发明用来解决上述课题，主要的具体手段如下。
(1)一种照明装置，其特征在于，在导光板的第一侧面以及与所述第一侧面相对置的第二侧面间隔地配置第一白色LED、第二白色LED和第三白色LED等，在所述导光板的主面上，沿与所述第一侧面成直角的方向延伸且在与所述第一侧面平行的方向上排列地形成有第一棱镜阵列，在所述导光板的背面上，沿与所述第一侧面平行的方向延伸且在与所述第一侧面成直角的方向上排列地形成有第二棱镜阵列，在所述导光板的背面侧配置有反射片，在所述导光板的所述主面侧配置有第一棱镜片，在所述第一棱镜片的所述导光板侧的面形成有沿与所述导光板的所述第一侧面平行的方向延伸且在与所述第一侧面成直角的方向上排列的第三棱镜阵列。
(2)一种照明装置，其特征在于，在导光板的第一侧面等间隔地配置由第一白色LED，在与所述第一侧面相对置的第二侧面等间隔地配置有色温与所述第一白色LED不同的第二白色LED，在所述导光板的主面上，沿与所述第一侧面成直角的方向延伸且在与所述第一侧面平行的方向上排列地形成有第一棱镜阵列，在所述导光板的背面上，沿与所述第一侧面平行的方向延伸且在与所述第一侧面成直角的方向上排列地形成有第二棱镜阵列，在所述导光板的背面侧配置有反射片，在所述导光板的所述主面侧配置有第一棱镜片，在所述第一棱镜片的所述导光板侧的面形成有沿与所述导光板的所述第一侧面平行的方向延伸且在与所述第一侧面成直角的方向上排列的第三棱镜阵列。
(3)根据(1)或者(2)所述的液晶显示装置，其特征在于，在所述第一棱镜片的上方配置有沿第一方向延伸且在第二方向上排列的多个第一液晶透镜。
(4)根据(3)所述的液晶显示装置，其特征在于，在所述第一液晶透镜的上方配置有沿所述第二方向延伸且在所述第一方向上排列的第二液晶透镜。
附图说明
图1是照明装置的立体图。
图2是示出配光角度的定义的图。
图3是示出使用抛物面镜照射准直光的照明装置的俯视图。
图4是图3的A-A剖视图。
图5是实施例1的照明装置的俯视图。
图6是图5的B-B剖视图。
图7是图5的C-C剖视图。
图8是实施例1的照明装置的立体图。
图9是下棱镜片的俯视图以及剖视图。
图10是上棱镜片的俯视图以及剖视图。
图11是示出实施例1的实施方式1的俯视图。
图12是示出实施例1的实施方式2的俯视图。
图13是示出实施例1的实施方式3的俯视图。
图14是示出实施例1的实施方式4的俯视图。
图15是示出实施例2的照明装置的俯视图。
图16是示出实施例2的实施方式1的俯视图。
图17是示出实施例2的实施方式2的俯视图。
图18是示出实施例2的实施方式3的俯视图。
图19是示出实施例3的实施方式1的俯视图。
图20是示出实施例3的实施方式2的俯视图。
图21是示出实施例4的实施方式1的俯视图。
图22是示出实施例4的实施方式2的俯视图。
图23A是在使用了液晶透镜的情况下的照度分布的例子。
图23B是在对射出面进行划分后的区域配置了液晶透镜的情况下的与各区域对应的照度分布的例子。
图23C是表示为了示出本发明的液晶透镜的作用而将射出面划分为区域的概念的剖视图。
图24是示出实施例5的照明装置的俯视图。
图25是图24的D-D剖视图。
图26是第1液晶透镜以及第2液晶透镜的剖视图。
图27A是示出液晶透镜的动作的剖视图。
图27B是示出液晶透镜的动作的剖视图。
图27C是示出液晶透镜的动作的剖视图。
图28是示出液晶透镜的动作的曲线图。
图29A是示出第1液晶透镜的第2电极的形状的俯视图。
图29B是示出第1液晶透镜的第1电极的形状的俯视图。
图30是示出第2液晶透镜的第3电极的形状的俯视图。
图31是示出第1液晶透镜的作用的示意图。
图32是示出第2液晶透镜的作用的示意图。
图33是示出液晶透镜的形状的例中的剖视图。
图34是示出液晶透镜的其他方式的剖视图。
图35是与图34的液晶透镜对应的第1电极的俯视图。
图36是示出液晶透镜的作用的剖面示意图。
图37是示出向产生图36的效果的第1电极施加的施加电压的例子的俯视图。
图38A是示出在使用TN液晶构成液晶透镜的情况下的动作的剖视图。
图38B是示出在使用TN液晶构成液晶透镜的情况下的动作的剖视图。
图39A是示出向齿梳电极间施加电压来构成液晶透镜的动作的剖视图。
图39B是示出向齿梳电极间施加电压来构成液晶透镜的动作的剖视图。
图39C是示出向齿梳电极间施加电压来构成液晶透镜的动作的剖视图。
图40是示出向齿梳电极间施加电压来构成液晶透镜的情况下的第1电极的形状的俯视图
图41是示出液晶透镜对照度分布的作用的示意剖视图。
具体实施方式
图1是聚光灯所使用的照明装置10的例子。来自该照明装置10的光被准直化，从射出面110向被照射面120照射点状的光130。为了得到点状的光130，射出光的配光角度例如为12度左右。
图2是示出配光角度的定义的图。图2例如是在从配置于顶部的射出面110朝向地面照射了光点的情况下的图。射出面110的法线方向的光强度最大，随着极角变大，光的强度变小。将法线方向的光的强度设为100％，在将光强度为50％时的极角设为θ的情况下，取向角为2θ。通常的准直光要求的配光角度为12度以下。
为了得到这种准直光，以往使用所谓的抛物面镜200。图3是使用了抛物面镜200的照明装置的俯视图，图4是该照明装置的剖视图。在图3中，在抛物面镜200的中央配置有LED20。LED20例如配置在LED用PCB基板30。LED20由于使用高亮度LED，所以变为高温，从而配置在散热器300之上。在图3中，在抛物面镜200的背面可看到散热器300的一部分。
图4是图3的A-A剖视图。在图4中，在抛物面镜200的底面配置有LED20。从LED20射出的光除了趋向正上方的光以外在抛物面镜200发生反射，成为与光轴平行的光。然而，为了使抛物面镜200充分发挥功能，需要设置抛物面镜200的高度h1。为了得到配光角度12度左右，抛物面镜的高度h1需要为60mm左右。实际上，这加上散热器的高度h2(例如20mm左右)，使得照明装置整体的厚度需要80mm以上。
通常，照明使用白色照明，但白色照明也存在各种色温。例如中性白色(色温5000K程度)、暖白色(色温3500K程度)、白炽灯色(色温2800K)等。有想要根据喜好改变白色色温的情况。为了利用图3以及图4示出的这种具有抛物线镜的照明装置满足这种要求，需要改变照明装置自身。
本发明的课题在于，在射出准直光的照明装置中，能够实现能够易于改变色温、且薄型的照明装置。以下使用实施例来详细说明本发明。
【实施例1】
图5是实施例1的照明装置10的俯视图，图6是图5的B-B剖视图，图7是图5的C-C剖视图。在图5中，作为光源的LED21、22、23配置在导光板13的侧面。在导光板13之上，为了减小射出光的配光角度而配置有棱镜片15。在图6中，LED21、22、23全部为白色LED，但色温不同。LED21发出中性白色(色温5000K程度)的光，LED22发出暖白色(色温3500K程度)的光，LED23发出白炽灯色(色温2800K程度)的光。
图5的特征在于，以均等的间距在导光板13的侧面配置这些色温不同的LED21、22、23。在图5的构成中，通过使用三种LED的一种而能够切换为期望的色温。在显示装置的背光源中，有时将红、绿、蓝这3色的LED同时点亮得到白色光，但为此，需要尽量靠近配置红、绿、蓝这3色的LED。即，在显示装置的背光源中，3色组的间隔比3色组内的各LED的间隔大很多。就这一点而言，本发明与以往的背光源大不相同。
图6是图5的B-B剖视图。在图6中，在构成照明装置的框架的基板11之上配置有反射片12。在反射片12之上配置有导光板13，为了在导光板13之上使光的配光角度变小而配置有下棱镜片14和上棱镜片15。此外，根据不同的照明装置，也有仅用一张棱镜片的情况。
图7是图5的C-C剖视图。在图7中，在导光板13的侧面配置有LED21、22、23。如在图5中说明的那样，在导光板13的侧面等间隔地配置有色温不同的白色LED21、22、23。其他图7的构成如在图6中说明中的那样。
图8是图5示出的照明装置的立体图。但由于不想使附图变复杂，在图8中，省略了上棱镜片。在图8中，在导光板13的两个侧面等间隔地配置有LED21、22、23。在导光板13的下表面配置有反射片12。反射片12对从导光板13趋向下方的光进行反射而趋向作为射出面侧的上侧。反射片12例如能够使用3M制的ESR(Enhanced Specular Reflector：增强型镜面反射镜)。厚度例如为70μm左右。
在图8中，在反射片12之上配置有导光板13。导光板13的厚度为2mm左右。导光板13具有使来自从侧面入射来的LED21、22、23的光趋向作为射出面的上方的作用。趋向导光板13的下表面方向的光通过反射片12而向作为射出面的上方向反射。
导光板13为了有效地将从侧方入射来的光从主面射出而成为面光源，而在上表面以及下表面形成有棱镜阵列。形成于导光板13的上表面以及下表面的棱镜阵列与形成于以后说明的下棱镜片14、上棱镜片15的棱镜阵列、或者有时形成于在显示装置等使用的导光板的棱镜阵列非常不同。即，本实施例中的形成于导光板13的棱镜阵列的突起(或者槽)和间距与形成于棱镜片14等的突起或间距极端小。此外，图8为示意图，因此，没有反映出棱镜阵列的这种尺寸差异。
在图8中，导光板13的下表面的棱镜阵列沿y方向延伸，且在x方向上排列。棱镜阵列的突起的高度hb例如为0.002μm，间距px例如为0.1μm。棱镜的顶角θb例如为90度。导光板13的上表面的棱镜阵列的突起沿x方向延伸，在y方向上排列。突起的高度ht例如为0.1μm，间距py例如为0.2μm。棱镜的顶角θt例如为90度。像这样，形成于导光板13的上表面的棱镜阵列的高度、间距均比形成于导光板13的下表面的棱镜阵列的高度、间距大。此外，形成于导光板13的上表面以及下表面的棱镜阵列不形成突起，通过在导光板13的表面形成V槽来形成也能够得到同样的效果。
在导光板13之上配置有下棱镜片14。下棱镜片14为棱镜面位于下侧的、所谓的反向棱镜片。在图8中，剖面为3角形的棱镜阵列沿y方向延伸，在x方向上以间距px排列。即，下棱镜片14的棱镜阵列的延伸方向与形成于导光板13的上表面的棱镜阵列的延伸方向呈直角方向，与形成于导光板13的下表面的棱镜阵列为相同方向。
图9是在利用V槽在棱镜片14形成了棱镜阵列的情况下的下棱镜片的图。在图9中，棱镜阵列沿y方向延伸，在x方向上排列。在图9中，下棱镜片14的厚度tp例如为125微米，V槽的深度Vd例如为75微米，顶角θp例如为66度，间距pp例如为100微米。图9的下棱镜片14发挥使向x方向扩散的光聚集至射出面方向、即聚集至z方向的作用。
图10是配置在下棱镜片14之上的上棱镜片15的图。此外，在图8中省略上棱镜片15。上棱镜片15的棱镜阵列沿x方向延伸，在y方向上排列。上棱镜片15也与下棱镜片14同样地成为反向棱镜，上棱镜片15的厚度tp例如为125微米，V槽的深度Vd例如为75微米，顶角θp例如为66度，间距pp例如为100微米。上棱镜片发挥使向y方向扩散的光聚集至射出面方向、即聚集至z方向的作用。
像这样，形成于导光板13的上表面和下表面的棱镜阵列的高度(或者V槽的深度)以及间距比形成于下棱镜片14、上棱镜片15的棱镜阵列的高度(或者V槽的深度)以及间距小两个数量级以上，根据情况小于三个数量级以上。像这样通过组合导光板13和下棱镜片14、上棱镜片15，能够得到光的利用效率高、且配光角小的照明。
图11是示出图5示出的实施例1的第1实施方式的俯视图。在图11中，仅点亮配置于导光板13的侧面的三种白色LED21、22、23中的、中性白色LED21，从射出面(在该情况下从上棱镜片15)射出中性白色光。
图12是示出图5示出的实施例1的第2实施方式的俯视图。在图12中，仅点亮配置于导光板13的侧面的三种白色LED21、22、23中的、暖白色LED22，从射出面(在该情况下从上棱镜片15)射出暖白色光。
图13是示出图5示出的实施例1的第3实施方式的俯视图。在图13中，仅点亮配置于导光板13的侧面的三种白色LED21、22、23中的、白炽灯色LED23从射出面(在该情况下从上棱镜片15)射出白炽灯色光。
图14是示出图5示出的实施例1的第4实施方式的俯视图。在图14中，点亮配置于导光板13的侧面的三种白色LED21、22、23全部，射出中性白色、暖白色、白炽灯色的混合白色光。
此外，混合白色不限于图14的情况，还能够组合三种白色中的两种。像这样，使用实施例1，例如能够利用一个遥控开关得到色温不同的白色照明。
【实施例2】
图15是实施例2的照明装置10的俯视图。图15的剖面构成与图6相同。图15与实施例1的图5不同点在于，配置于导光板13的1边的LED为相同颜色的白色光。例如，在图15中，仅在1边配置有中性白色LED21，在相对置的边仅配置有暖白色LED22。LED与实施例1同样地，全部以相同间距p1来配置。
图16是示出实施例2的第1实施方式的俯视图。在图16中，仅点亮配置于导光板13的一方的侧面的中性白色LED21，从射出面(在该情况下从上棱镜片15)射出中性白色光。在图16的情况下，与实施例1的实施方式1的情况相比，正在点亮的中性白色LED21的数量很多，因此，能够设为更明亮的光源。
图17是示出实施例2的第2实施方式的俯视图。在图17中，仅点亮配置于导光板13的另一侧面的暖白色LED22，从射出面(在该情况下从上棱镜片15)射出暖白色光。在图17的情况下，与实施例1的实施方式2的情况相比，正在点亮的中性白色LED22的数量很多，因此，能够设为更明亮的光源。
图18是示出实施例2的第3实施方式的俯视图。在图18中，配置于导光板13的一侧面的中性白色LED21和配置于另一侧面的暖白色LED22均点亮，因此，射出中性白色和暖白色的混合白色。图15～图18是将中性白色LED21和暖白色LED22组合的例子，但也可以将某一个LED替换成其他白色LED，例如替换成白炽灯色LED23。
【实施例3】
实施例3是在导光板13的3边配置了不同的白色LED21、22、23的情况的例子。图19是示出实施例3的第1方式的俯视图。在图19中，在导光板13的各侧面以相同间距配置有中性白色LED21、暖白色LED22、白炽灯色LED23。通过将某一个LED点亮，能够得到具有必要色温的白色光。
图20是示出实施例3的第2方式的俯视图。在图20中，在导光板13的3边中的各边仅配置有中性白色LED21、暖白色LED22、白炽灯色LED23的某一个LED。通过点亮某一边的LED，能够得到具有必要色温的白色光。
根据需要，点亮多种LED，由此，能够得到必要色温的白色。实施例3能够得到与实施例1以及实施例2的情况亮的照明。
【实施例4】
实施例4是在导光板13的4边配置了不同的白色LED21、22、23的情况的例子。图21是示出实施例4的第1方式的俯视图。在图21中，在导光板13的各侧面以相同间距配置有中性白色LED21、暖白色LED22、白炽灯色LED23。通过点亮某一个LED，能够得到具有必要色温的白色光。实施例4能够得到与实施例1～3的构成更亮的照明。
图22是示出实施例4的第2方式的俯视图。在图22中，在导光板的4边的各边仅配置有中性白色LED21、暖白色LED22、白炽灯色LED23、以及其他色温的LED的某一个LED。通过点亮某一边的LED，能够得到具有必要的色温的白色光。根据需要，点亮多种LED，由此，能够得到必要色温的白色与实施例2、实施例3的情况相同。
【实施例5】
实施例5涉及在棱镜片的前表面配置液晶透镜来控制照明装置10的射出光的构成。图23A～图23C是示出用于使液晶透镜发挥作用的概念的图。图23C是照明装置10的剖视图。在图23C中，将射出面110划分为各区域A、B、C等。光以规定的配光角从各区域射出。
图23B示出图23C中的与射出面相距dz的场所的照度的例子。图23B的纵轴为来自各区域A、B、C等的光的照度。Ad、Bd、Cd为照度分布，例如，呈接近正态分布的形状。图23A是将图23B示出的来自各区域的光量合计后的情况下的照度。图23A的纵轴是来自射出面110的各区域的照度的合计值。在图23A中，照明装置的与射出面110相距dz的位置，即，示出了被照射面120中的整体的照度分布为梯形。
实施例5是通过在射出面110配置液晶透镜，使从处于规定的距离dz的各区域A、B、C等照射来的光的照度分布、即，图23B中的照度分布Ad、Bd、Cd等变化，由此，控制被照射面120整个面的照度分布。
图24是实施例5的照明装置10的俯视图。图24除了在照明装置10的最外表面存在液晶透镜用的上偏振片70以外，与实施例1的图5相同。图25是图24的D-D剖视图。在图25中，基板11到上棱镜片15的构成与图6相同。在图25中，在上棱镜片15之上配置有液晶透镜用的下偏振片60，在其上配置有下液晶透镜40，在其上配置有上液晶透镜50，在其上配置有上偏振片70。
图26是下液晶透镜40和上液晶透镜50的剖视图。在下液晶透镜40中，第1基板41和第2基板42在周边利用密封材料45来粘接，在内部封固有液晶43。在上液晶透镜50中，第3基板51和第4基板52在周边利用密封材料55来粘接，在内部封固有液晶53。
图27A～图27C是说明液晶透镜的动作的剖视图。图27A～图27C是以第1液晶透镜40为例进行了说明，但第2液晶透镜50的情况也相同。在图27A中，在第1基板41形成有齿梳状的电极411，在第2基板42形成有平面状的电极421。若没有对这些电极间施加电压，则液晶分子431被取向为与基板平行。
图27B是在第1基板41的齿梳电极411与第2基板42的平面电极421之间施加了电压的情况下的电力线LF的例子。在图27C中，液晶分子431沿着电力线LF取向，在液晶层内，在折射率产生分布，形成有液晶透镜。这种透镜被称为折射率分布型GRIN(Gradient Index：梯度折射率)透镜。
图28是示出折射率分布型透镜的例子的图。图28的纵轴为折射率。折射率在作为第1电极411的齿梳电极上最小，在齿梳电极411与齿梳电极411的中间地点最大。图28为漂亮的2次曲线，但折射率的分布能够根据第1电极411与第2电极412间的施加电压、作为第1电极411的齿梳电极的间隔、液晶43的层厚等而大幅度变化。以上的动作在第2液晶透镜50的情况下也相同。
图29A是示出在第1液晶透镜40的第2基板42形成的作为平面电极的第2电极421的俯视图。图29B是示出在第1液晶透镜40的第1基板41形成的作为齿梳电极的第1电极411的例子。第1电极411和第2电极411均由ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)等的透明导电膜形成。在图29B中，齿梳电极411在y方向上延伸且在x方向上排列。图30是示出在作为上液晶透镜50的第2液晶透镜的第3基板51形成的第3电极511的俯视图。第4基板52中的第4电极与图29A为相同形状。第3电极511中的齿梳电极在与第1电极411呈直角方向即x方向上延伸，且在y方向上排列。
图31是示出像这样形成的下液晶透镜40的示意图。在图31中，沿y方向延伸的圆筒状的液晶透镜在x方向上排列。在图31中，液晶透镜的x方向上的间距为p1，在该情况下，照明装置的射出面被划分成9个区域。液晶透镜40的间距p1能够设定为易于制造液晶透镜40的尺寸。另外，图31是各液晶透镜为凸透镜，但能够利用液晶透镜的电极配置、电压施加方向设为各种各样的透镜形状。此外，液晶透镜的间距p1大多比形成于上棱镜片15或者下棱镜片14的棱镜阵列的间距大。
图32是示出上液晶透镜50的构成的示意图。在上液晶透镜50中，沿x方向延伸的圆筒状的液晶透镜在y方向上排列。液晶透镜的y方向上的间距为p2。图32的液晶透镜50的作用与基于透镜的集光方向如图31的情况相比，除了直角方向这一点以外，与在图31中说明的内容相同。此外，液晶透镜的间距p2大多比形成于上棱镜片15或者下棱镜片14的棱镜阵列的间距大。图31、图32示出的圆筒状的液晶透镜阵列形成于一张液晶透镜中。
液晶透镜的间距p1或者p2大多根据射出面的划分数量来决定。另一方面，液晶透镜中的液晶的层厚g受制的情况很多。图33是示出齿梳电极411的间隔s与液晶的层厚g相比非常大的情况下的液晶分子431的取向方向和折射率分布的图。在图33中，纵轴为液晶透镜内的各位置中的平均折射率，Δneff为液晶透镜中的折射率的差。在图33的透镜中，在齿梳电极411的附近形成有曲率半径小的透镜，在齿梳电极411与齿梳电极411之间附近形成有具有比较大的曲率半径的透镜。
也有使用图33示出的这种具有曲率的透镜的情况，但也有需要透镜的曲率呈2次曲线这种分布的液晶透镜的情况。图34是示出不改变透镜的间距或者液晶的层厚地将透镜形状设为2次曲线或者平滑的曲线的构成的例子的剖视图。在图34中为如下的例子，即，利用7个电极411形成一个透镜，向各电极411施加不同的电压，由此，以使折射率呈近似2次曲线的形状的方式控制液晶分子413的取向。在图34中，施加了V1＞V2＞V3＞V4这样的电压。图35是与图34对应的齿梳电极411的俯视图。图35中的区域B例如与图23C中的区域B对应。
有时并不想要使来自照明装置10的射出光朝向与射出面110垂直的方向，而是想要朝向某一方向射出。图36是从各区域A、B、C相对于射出面110不向垂直方向而向角度
Figure BDA0003869536740000131
的方向射出光的情况的例子。这种作用能够通过将在各区域配置的液晶透镜的形状设为非对称来实现。
图37是示出为了将透镜设为非对称而将施加电压设为非对称的情况下的齿梳电极411的俯视图。如图37所示，施加电压为V1＞V2＞V3＞V4、且V1＞V5≠V3以及V1＞V6≠V2。由此，在图34示出的这种液晶透镜的剖视图中，能够以形成非对称的液晶透镜的方式使液晶分子431取向。
液晶透镜不仅能够用在图27A或者图34等中示出的那样平行取向的情况的液晶实现，还能够用各种方式的液晶装置来实现。图38A以及图38B是通过TN(Twisted Nematic：扭曲向列)方式的液晶构成了液晶透镜的例子。TN方式在第1基板41与第2基板42之间，使液晶分子431的取向方向旋转90度。
图38A是没有向第1电极411与第2电极421之间施加电压的情况。在该情况下，液晶分子431取向为与第1基板41或者第2基板42平行的方向，但在第1基板41附近和第2基板42附近，液晶分子的取向方向旋转90度。图38B是向第1电极411与第2电极421之间施加了电压的情况。在该情况下，在作为第1电极411的齿梳电极的正上方，液晶分子431相对于基板41取向为垂直方向，因此，光被遮断。然而，在齿梳电极411与齿梳电极411的中间地点，液晶分子431不受电场的影响，在与基板41平行的方向上维持90度的旋转，因此，透射率不变化。
当将图38B的构成作为透镜来评价时，齿梳电极411的正上方的折射率最小，齿梳电极411与齿梳电极411的中间的折射率最大。因此，形成有折射率分布型GRIN(GradientIndex：梯度指数)透镜。在由TN型液晶构成液晶透镜的情况下，也能够通过设为图34或者图37这种的电极配置，构成各种各样的透镜形状。
图39A～图39C是示出通过在齿梳状的第1电极411间施加电压构成液晶透镜的情况的例子的剖视图。在图39A中，在第1基板41形成有齿梳状电极411。另一方面，在第2基板42不存在电极。即，通过向作为第1电极411的齿梳电极间对液晶分子施加电压来构成液晶透镜，因此，第2电极421并非必要。第2电极421由ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)等的透明导电膜来形成，但即使时透明导电膜也在某一程度上反射或吸收光，因此，从透镜的透射率这一点来看，不存在第2电极421是有利的。但在想要使透镜形状变化的情况下，也可以在第2基板42形成第2电极421。
图39B示出在齿梳电极411间施加了电压的情况下产生的电力线LF。即，电力线LF在齿梳电极411的正上方相对于基板41朝向垂直方向，在齿梳电极411与齿梳电极411之间，朝向与基板41平行的方向。液晶分子431沿着该电力线LF取向。
图39C是示出沿着图39B这种电场使液晶分子431取向的状态的剖视图。在图39C中，齿梳电极411的正上方的折射率最小，齿梳电极411与齿梳电极411的中间的折射率最大。因此，在该情况下，也形成折射率分布型GRIN(Gradient Index)透镜。
图40是形成于第1基板41的第1电极411的俯视图。在图40中，第一齿梳电极411和第二齿梳电极411嵌套配置。通过向第一齿梳电极411与第二齿梳电极411之间施加电压，来形成图39示出的这种液晶透镜。在该情况下，也通过使液晶层的厚度g、齿梳电极间的距离s、齿梳电极间的电压V变化，能够形成各种各样的形状的液晶透镜。
像这样，液晶透镜不仅能够根据构成透镜的电极间距离、液晶层的层厚、施加电压，还能够根据液晶透镜的方式，形成具有各种各样的作用的透镜。图41示出使用液晶透镜使照度分布变化的情况的例子。图41为与图23B、图23C相同的构成，但仅记载了来自区域A的射出光。图41示出了能够利用配置于区域A的液晶透镜将来自区域A的射出光的分布改变为各种形状的情形。
Ad1为照度分布接近正态分布的形状，Ad2虽接近正态分布但成为更聚光的形状。Ad3为通过将液晶透镜设为发散透镜而成为接近梯形的照度分布的情况，Ad3为将液晶透镜设为非对称使照度分布的中心偏移的情况。
如在图23A～图23C中说明的那样，屏幕中的光的照度分布聚集了来自照明装置的射出面的各区域的光。也就是说，投射至被照射面120的光的照度分布能够通过改变来自射出面的区域A、B、C等的照度分布而任意改变。
也有为了防止莫尔条纹的产生而是图31、图32中示意性示出的圆柱形的液晶透镜的延伸方向与形成于导光板13的主面、背面、或者形成于下棱镜片14、上棱镜片15的棱镜阵列的延伸方向最好具有小角度的情况。该情况下的角度例如为5度～15度左右。另外，在形成于导光板13的主面、背面、或者形成于下棱镜片14、上棱镜片15的棱镜阵列彼此之间也有为了防止莫尔条纹的产生而使棱镜阵列的延伸方向例如最好偏移5度～15度左右的情况。
附图标记说明
10照明装置、11基板、12反射片、13导光板、14下棱镜片、15上棱镜片、16TFT、17蓄积电容、20LED、21中性白色LED、22暖白色LED、23白炽灯色LED、24第四白色LED、30LED用基板、40下液晶透镜、41第1基板、42第2基板、43液晶、45密封材料、50上液晶透镜、51第3基板、52第4基板、53液晶、55密封材料、60下偏光板、70上偏光板、110射出面、120被照射面、130照射光点、200放物线鏡、300散热器、411第1电极、412第2电极、413液晶分子、511第3电极、521第4电极。

Claims (19)

1.一种照明装置，其特征在于，
在导光板的第一侧面以及与所述第一侧面相对置的第二侧面等间隔地配置有第一白色LED、第二白色LED和第三白色LED，
在所述导光板的主面上，沿与所述第一侧面成直角的方向延伸且在与所述第一侧面平行的方向上排列地形成有第一棱镜阵列，
在所述导光板的背面上，沿与所述第一侧面平行的方向延伸且在与所述第一侧面成直角的方向上排列地形成有第二棱镜阵列，
在所述导光板的背面侧配置有反射片，
在所述导光板的所述主面侧配置有第一棱镜片，
在所述第一棱镜片的所述导光板一侧的面形成有沿与所述导光板的所述第一侧面平行的方向延伸且在与所述第一侧面成直角的方向上排列的第三棱镜阵列。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
在所述第一棱镜片之上配置有第二棱镜片，
在所述第二棱镜片的所述导光板一侧的面形成有沿与所述导光板的所述第一侧面成直角的方向延伸且在与所述第一侧面平行的方向上排列的第四棱镜阵列。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
所述第一白色LED的色温为5000K程度，所述第二白色LED的色温为3500K程度，所述第三白色LED的色温为2800K程度。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
所述第一棱镜阵列以及所述第二棱镜阵列的间距比所述第三棱镜阵列以及所述第四棱镜阵列的间距小。
5.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
所述第一棱镜阵列以及所述第二棱镜阵列的高度比所述第三棱镜阵列以及所述第四棱镜阵列的高度小。
6.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
所述第一棱镜阵列以及所述第二棱镜阵列的间距比所述第三棱镜阵列以及所述第四棱镜阵列的间距小两个数量级。
7.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
所述第一棱镜阵列以及所述第二棱镜阵列的高度比所述第三棱镜阵列以及所述第四棱镜阵列的高度小两个数量级。
8.一种照明装置，其特征在于，
在导光板的第一侧面等间隔地配置有第一白色LED，在与所述第一侧面相对置的第二侧面等间隔地配置有色温与所述第一白色LED不同的第二白色LED，
在所述导光板的主面上，沿与所述第一侧面成直角的方向延伸且在与所述第一侧面平行的方向上排列地形成有第一棱镜阵列，
在所述导光板的背面上，沿与所述第一侧面平行的方向延伸且在与所述第一侧面成直角的方向上排列地形成有第二棱镜阵列，
在所述导光板的背面侧配置有反射片，
在所述导光板的所述主面侧配置有第一棱镜片，
在所述第一棱镜片的所述导光板一侧的面形成有沿与所述导光板的所述第一侧面平行的方向延伸且在与所述第一侧面成直角的方向上排列的第三棱镜阵列。
9.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于，
在所述第一棱镜片之上配置有第二棱镜片，
在所述第二棱镜片的所述导光板一侧的面形成有沿与所述导光板的所述第一侧面成直角的方向延伸且在与所述第一侧面平行的方向上排列的第四棱镜阵列。
10.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于，
所述第一白色LED是色温为5000K程度的白色LED、色温为3500K程度的白色LED、或者色温为2800K程度的白色LED的某一种，
所述第二白色LED是色温为5000K程度的白色LED、色温为3500K程度的白色LED、或者色温为2800K程度的白色LED的某一种。
11.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于，
所述第一棱镜阵列以及所述第二棱镜阵列的间距比所述第三棱镜阵列以及所述第四棱镜阵列的间距小。
12.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于，
所述第一棱镜阵列以及所述第二棱镜阵列的高度比所述第三棱镜阵列以及所述第四棱镜阵列的高度小。
13.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于，
所述第一棱镜阵列以及所述第二棱镜阵列的间距比所述第三棱镜阵列以及所述第四棱镜阵列的间距小两个数量级。
14.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于，
所述第一棱镜阵列以及所述第二棱镜阵列的高度比所述第三棱镜阵列以及所述第四棱镜阵列的高度小两个数量级。
15.根据权利要求1或者8所述的照明装置，其特征在于，
在所述第一棱镜片的上方配置有沿第一方向延伸且在第二方向上排列的多个第一液晶透镜。
16.根据权利要求2或者9所述的照明装置，其特征在于，
在所述第二棱镜片的上方配置有沿第一方向延伸且在第二方向上排列的多个第一液晶透镜。
17.根据权利要求15所述的照明装置，其特征在于，
在所述第一液晶透镜的上方配置有沿所述第二方向延伸且在所述第一方向上排列的第二液晶透镜。
18.根据权利要求16所述的照明装置，其特征在于，
在所述第一液晶透镜的上方配置有沿所述第二方向延伸且在所述第一方向上排列的第二液晶透镜。
19.根据权利要求15～18中任一项所述的照明装置，其特征在于，
所述第一液晶透镜的所述第二方向的间距以及所述第二液晶透镜的所述第一方向的间距比形成于所述导光板的第一棱镜阵列的间距大。
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