CN117413142A - 照明装置 - Google Patents

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crystal cell
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小糸健夫
黑川多惠
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Abstract

照明装置包括：发光模块；以及光学元件，层叠有第一液晶单元和第二液晶单元，使来自发光模块的光透过，第一液晶单元和第二液晶单元包括：第一基板，在第一方向上交替配置有第一透明电极和第二透明电极；以及第二基板，在与第一方向交叉的第二方向上交替配置有第三透明电极和第四透明电极，发光模块包括：光源；导光板，包括来自光源的光所入射的端面以及将入射的光出射的第一面；以及棱镜片，与第一面对置地配置，第一液晶单元的第二基板与第二液晶单元的第一基板相邻，第一面包括在与第一方向以及第二方向交叉的第三方向上延伸的多个第一槽。

Description

照明装置
技术领域
本发明的一个实施方式涉及照明装置。
背景技术
以往，已知有调整施加于液晶的电压、利用了液晶的折射率变化的光学元件，即所谓的液晶透镜(例如，参照专利文献1、专利文献2或专利文献3)。例如，专利文献1以及专利文献2所记载的照明装置利用液晶透镜，将来自光源的光配光成圆形状。另外，在专利文献3所记载的光束成型器件中，改变对液晶施加的电极的图案而使光的配光形状变化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-317879号公报
专利文献2：日本特开2010-230887号公报
专利文献3：日本特开2014-160277号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
透过液晶透镜的光的配光形状也根据包括光源的发光模块的结构而变化。因此，需要一种与所有的发光模块对应的、包括光学元件的照明装置。
本发明的一个实施方式鉴于上述问题，其目的之一在于提供一种能够根据发光模块的结构校正配光形状的照明装置。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的一个实施方式所涉及的照明装置包括：光学元件，层叠有第一液晶单元和第二液晶单元，并且使从发光模块照射的光透过，第一液晶单元以及第二液晶单元分别包括：第一基板，在第一方向上交替配置有第一透明电极和第二透明电极；以及第二基板，在与第一方向交叉的第二方向上交替配置有第三透明电极和第四透明电极，发光模块包括：光源；导光板，包括从光源照射的光所入射的端面、以及将入射的光出射的第一面；以及棱镜片，与第一面对置地配置，第一液晶单元的第二基板与第二液晶单元的第一基板相邻，第一面包括在与第一方向以及第二方向交叉的第三方向上延伸的多个第一槽。
另外，本发明的一个实施方式所涉及的照明装置包括：发光模块；以及光学元件，层叠有第一液晶单元和第二液晶单元，并且使从发光模块照射的光透过，第一液晶单元以及第二液晶单元分别包括：第一基板，在第一方向上交替配置有第一透明电极和第二透明电极；以及第二基板，在与第一方向交叉的第二方向上交替配置有第三透明电极和第四透明电极，发光模块包括：光源；以及反射器，配置在光源的周围，并反射从光源照射的光，第一液晶单元的第二基板与第二液晶单元的第一基板相邻。
附图说明
图1A是本发明的一个实施方式所涉及的照明装置的示意性分解立体图。
图1B是说明本发明的一个实施方式所涉及的照明装置的发光模块的局部放大图。
图1C是说明本发明的一个实施方式所涉及的照明装置的框图。
图2A是本发明的一个实施方式所涉及的照明装置的光学元件的示意性立体图。
图2B是本发明的一个实施方式所涉及的照明装置的光学元件的示意性剖视图。
图2C是本发明的一个实施方式所涉及的照明装置的光学元件的示意性剖视图。
图3A是说明基于本发明的一个实施方式所涉及的照明装置的光学元件的配光控制的示意性剖视图。
图3B是说明基于本发明的一个实施方式所涉及的照明装置的光学元件的配光控制的示意性剖视图。
图4是说明本发明的一个实施方式所涉及的照明装置的光学元件和发光模块的关系的示意图。
图5是说明在本发明的一个实施方式所涉及的照明装置中，校正前后的配光形状的示意图。
图6是说明本发明的一个实施方式所涉及的照明装置的光学元件和发光模块的关系的示意图。
图7A是说明在本发明的一个实施方式所涉及的照明装置中校正前后的配光形状的示意图。
图7B是说明在本发明的一个实施方式所涉及的照明装置中校正前后的配光形状的示意图。
图7C是说明在本发明的一个实施方式所涉及的照明装置中校正前后的配光形状的示意图。
图8是本发明的一个实施方式所涉及的照明装置的示意性分解立体图。
图9A是测量从本发明的一个实施方式所涉及的照明装置10B照射的光的配光形状的测量结果。
图9B是测量从本发明的一个实施方式所涉及的照明装置10B照射的光的配光形状的测量结果。
图9C是测量从本发明的一个实施方式所涉及的照明装置10B照射的光的配光形状的测量结果。
具体实施方式
以下，在本发明的各实施方式中，参照附图等进行说明。但是，本发明在不脱离其技术思想的主旨的范围内能够以各种方式实施，并不限定地解释为以下例示的实施方式的记载内容。
为了使说明更明确，与实际的方式相比，附图有时示意性地表示各部分的宽度、厚度、形状等，但仅是一例，图示的形状本身并不限定本发明的解释。另外，在附图中，对具有与在说明书中关于已出现的图说明的要素相同的功能的要素，在其他图中也标注相同的附图标记，有时省略重复的说明。
在加工某一个膜而形成多个结构体的情况下，有时各个结构体具有不同的功能、作用，另外，有时形成各个结构体的基底不同。然而，这些多个结构体源自在同一工序中作为同一层形成的膜，具有同一材料。因此，定义为这些多个膜存在于同一层。
在表现在某一结构体上配置其他结构体的方式时，在仅表述为“上”的情况下，只要没有特别说明，则设为包括与某一结构体相接而在正上方配置其他结构体的情况、以及在某一结构体的上方进一步隔着其他结构体而配置其他结构体的情况这两种情况。
参照图1A～图5，对本发明的一个实施方式所涉及的照明装置10进行说明。
[1.照明装置10的结构]
图1A是本发明的一个实施方式所涉及的照明装置10的示意性分解立体图。如图1A所示，照明装置10包括光学元件100、发光模块200以及控制部300。发光模块200包括金属框架210、反射片220、树脂框架230、光源基板240、导光板250、棱镜片260、衬垫270以及遮光双面胶带280。反射片220、树脂框架230、光源基板240、导光板250以及棱镜片260配置在由金属框架210和衬垫270包围的空间内。在衬垫270设置有透过光的开口部。另外，在衬垫270上设置有遮光双面胶带280，并且衬垫270和光学元件100经由遮光双面胶带280粘接。控制部300可以设置在发光模块200外，也可以设置在发光模块200内。
图1B是说明本发明的一个实施方式所涉及的照明装置10的发光模块200的局部放大图。在导光板250的第一面设置有在x轴方向上延伸的多个第一槽252。在导光板250的第一面的相反的第二面形成有在y轴方向上延伸的多个第二槽254。第一槽252以及第二槽254各自的截面形状为等腰三角形。换言之，在导光板250的第一面以及第二面分别设置有截面形状为等腰三角形的凸部。第一面的凸部的顶角例如为98°，第二面的凸部的顶角例如为177°。其中，顶角的角度不限于此。另外，凸部的截面形状也不限于等腰三角形，也可以是半圆形状。
与导光板250的第一面对置地配置有棱镜片260。另外，与导光板250的第二面对置地配置有反射片220。此外，在导光板250的端面的位置配置有光源基板240。在光源基板240安装有LED(LightEmittingDiode：发光二极管)元件242作为光源。从LED元件242出射的光从导光板250的端面入射，通过基于反射片220的反射以及基于导光板250的折射，从导光板250的第一面出射。
在棱镜片260的与导光板250的第一面对置的面设置有在y轴方向上延伸的多个槽262。槽262的截面形状为等腰三角形。换言之，在棱镜片260的面设置有在y轴方向上延伸的三棱柱体(棱镜)。三棱柱体的截面形状的等腰三角形的顶角例如为68°。从导光板250的第一面出射的光从棱镜片260的形成有三棱柱体的面入射，并从其相反的面作为准直光出射。
发光模块200是所谓的边缘光。即，发光模块200能够将从LED元件242出射的光转换成准直光，并向光学元件100照射准直光。需要说明的是，该准直光能够通过导光板以及棱镜片的槽形状或组合来适当调整其配光的方式。具体而言，也能够采用遍及由遮光双面胶带280划分的出光区域整体地以面状照射光的方式。另外，也能够采用仅从该出光区域的中心部照射的方式。通过该发光模块，可以实现光源的薄型化。
图1C是说明本发明的一个实施方式所涉及的照明装置10的框图。如图1C所示，在照明装置10中，控制部300与光学元件100以及发光模块200电连接，能够控制光学元件100以及发光模块200。另外，控制部300包括信号处理部310以及存储部320。
信号处理部310是能够使用数据或信息进行运算处理的计算机。信号处理部310例如包括中央运算处理装置(CentralProcessingUnit：CPU)、微处理器(MicroProcessingUnit：MPU)，或随机存取存储器(RandomAccessMemory：RAM)等。具体而言，信号处理部310通过读入程序，能够执行预定的功能。
存储部320是能够存储数据或信息的存储器。作为存储部320，例如能够使用硬盘驱动器(HardDiskDrive：HDD)、固态驱动器(SolidState Drive：SSD)、只读存储器(ReadOnly Memory：ROM)、随机存取存储器(RAM)或闪存等。另外，存储部320包括一览表322，该一览表322存储有向光学元件100供给的电位的值，以校正从发光模块200照射的光的配光形状。需要说明的是，关于配光形状的校正，将在后面叙述。
控制部300能够经由网络NW与用户的信息终端900通信连接。网络NW可以是有线的，也可以是无线的。例如，网络NW是LAN(LocalAreaNetwork：局域网)或互联网等，但不限于此。另外，信息终端900例如是移动电话、智能手机、平板或个人计算机，但不限于此。
照明装置10能够通过信息终端900的操作进行控制。即，若照明装置10从信息终端900接收到请求信号，则控制部300的信号处理部310基于接收到的请求信号来控制光学元件100或发光模块200。请求信号例如是与照明装置10的亮度(发光模块200的亮度)的调整相关的信号、或与从照明装置10照射的光的配光形状相关的信号等。在接收到与照明装置10的亮度调整相关的信号作为请求信号的情况下，信号处理部310调整向LED元件242供给的电流。在接收到与从照明装置照射的光的配光形状相关的信号作为请求信号的情况下，信号处理部310控制向光学元件100供给的电位。
在照明装置10中，从发光模块200照射的光经由光学元件100向外部出射。因此，以下对光学元件100进行说明。
[2.光学元件100的结构]
图2A是本发明的一个实施方式所涉及的照明装置10的光学元件100的示意性立体图。如图2A所示，光学元件100包括第一液晶单元110-1、第二液晶单元110-2、第三液晶单元110-3以及第四液晶单元110-4。第一液晶单元110-1、第二液晶单元110-2、第三液晶单元110-3以及第四液晶单元110-4沿z轴方向层叠。第二液晶单元110-2设置在第一液晶单元110-1上。第三液晶单元110-3设置在第二液晶单元110-2上。第四液晶单元110-4设置在第三液晶单元110-3上。从发光模块200出射的光依次透过第一液晶单元110-1、第二液晶单元110-2、第三液晶单元110-3以及第四液晶单元110-4。
第一光学弹性树脂层170-1粘接并固定第一液晶单元110-1和第二液晶单元110-2。第二光学弹性树脂层170-2粘接并固定第二液晶单元110-2和第三液晶单元110-3。第三光学弹性树脂层170-3粘合并固定第三液晶单元110-3和第四液晶单元110-4。作为第一光学弹性树脂层170-1、第二光学弹性树脂层170-2以及第三光学弹性树脂层170-3的各个，能够使用包括具有透光性的丙烯酸树脂或环氧树脂等的粘接剂。
图2B以及图2C是本发明的一个实施方式所涉及的照明装置10的光学元件100的示意性剖视图。具体而言，图2B是沿着图2A所示的A1-A2线切断的光学元件100的示意性剖视图，图2C是沿着图2A所示的B1-B2线切断的光学元件100的示意性剖视图。需要说明的是，以下为了方便，将与A1-A2线平行的方向作为第一方向，将与B1-B2线平行的方向作为第二方向。第一方向以及第二方向相互以90°交叉，分别与x轴方向以及y轴方向以45°或135°交叉。需要说明的是，以下为了方便，将x轴方向以及y轴方向作为第三方向以及第四方向。即，第三方向以及第四方向相互以90°交叉。
第一方向与第二方向所成的角不限于90°，也可以是大致90°。大致90°例如是指90°±10°。另外，第一方向与第三方向或第四方向所成的角以及第二方向与第三方向或第四方向所成的角分别不限于45°或135°，也可以是大致45°或大致135°。大致45°例如是指45°±10°，大致135°例如是指135°±10°。
第一液晶单元110-1包括形成有第一透明电极130-1和第二透明电极130-2的第一基板120-1、以及形成有第三透明电极130-3和第四透明电极130-4的第二基板120-2。在第一基板120-1上形成有覆盖第一透明电极130-1以及第二透明电极130-2的第一取向膜140-1。另外，在第二基板120-2上形成有覆盖第三透明电极130-3以及第四透明电极130-4的第二取向膜140-2。第一基板120-1和第二基板120-2被配置为，第一基板120-1上的第一透明电极130-1及第二透明电极130-2与第二基板120-2上的第三透明电极130-3及第四透明电极130-4对置。另外，在第一基板120-1以及第二基板120-2各自的周边部形成有第一密封材料150-1。即，第一基板120-1和第二基板120-2经由第一密封材料150-1粘接。另外，在由第一基板120-1(更具体而言，第一取向膜140-1)、第二基板120-2(更具体而言，第二取向膜140-2)以及第一密封材料150-1包围的空间中封入液晶，形成第一液晶层160-1。
第二液晶单元110-2包括形成有第五透明电极130-5和第六透明电极130-6的第三基板120-3、以及形成有第七透明电极130-7和第八透明电极130-8的第四基板120-4。在第三基板120-3上形成有覆盖第五透明电极130-5以及第六透明电极130-6的第三取向膜140-3。另外，在第四基板120-4上形成有覆盖第七透明电极130-7以及第八透明电极130-8的第四取向膜140-4。第三基板120-3和第四基板120-4被配置成，第三基板120-3上的第五透明电极130-5及第六透明电极130-6与第四基板120-4上的第七透明电极130-7及第八透明电极130-8对置。另外，在第三基板120-3以及第四基板120-4各自的周边部形成有第二密封材料150-2。即，第三基板120-3和第四基板120-4经由第二密封材料150-2粘接。另外，在由第三基板120-3(更具体而言，第三取向膜140-3)、第四基板120-4(更具体而言，第四取向膜140-4)以及第二密封材料150-2包围的空间中封入液晶，形成第二液晶层160-2。
第三液晶单元110-3包括形成有第九透明电极130-9和第十透明电极130-10的第五基板120-5、以及形成有第十一透明电极130-11和第十二透明电极130-12的第六基板120-6。在第五基板120-5上形成有覆盖第九透明电极130-9以及第十透明电极130-10的第五取向膜140-5。另外，在第六基板120-6上形成有覆盖第十一透明电极130-11以及第十二透明电极130-12的第六取向膜140-6。第五基板120-5和第六基板120-6被配置成，第五基板120-5上的第九透明电极130-9及第十透明电极130-10与第六基板120-6上的第十一透明电极130-11及第十二透明电极130-12对置。另外，在第五基板120-5以及第六基板120-6各自的周边部形成有第三密封材料150-3。即，第五基板120-5和第六基板120-6经由第三密封材料150-3粘接。另外，在由第五基板120-5(更具体而言，第五取向膜140-5)、第六基板120-6(更具体而言，第六取向膜140-6)以及第三密封材料150-3包围的空间中封入液晶，形成第三液晶层160-3。
第四液晶单元110-4包括形成有第十三透明电极130-13和第十四透明电极130-14的第七基板120-7、以及形成有第十五透明电极130-15和第十六透明电极130-16的第八基板120-8。在第七基板120-7上形成有覆盖第十三透明电极130-13以及第十四透明电极130-14的第七取向膜140-7。另外，在第八基板120-8上形成有覆盖第十五透明电极130-15以及第十六透明电极130-16的第八取向膜140-8。第七基板120-7和第八基板120-8被配置成，第七基板120-7上的第十三透明电极130-13及第十四透明电极130-14与第八基板120-8上的第十五透明电极130-15及第十六透明电极130-16对置。另外，在第七基板120-7以及第八基板120-8各自的周边部形成有第四密封材料150-4。即，第七基板120-7和第八基板120-8经由第四密封材料150-4粘接。另外，在由第七基板120-7(更具体而言，第七取向膜140-7)、第八基板120-8(更具体而言，第八取向膜140-8)以及第四密封材料150-4包围的空间中封入液晶，形成第四液晶层160-4。
第一液晶单元110-1、第二液晶单元110-2、第三液晶单元110-3以及第四液晶单元110-4的基本结构相同。但是，透明电极130的配置不同。
在第一液晶单元110-1中，第一透明电极130-1以及第二透明电极130-2在第二方向上延伸，第三透明电极130-3以及第四透明电极130-4在第一方向上延伸。另外，第一透明电极130-1和第二透明电极130-2在第一方向上交替配置成梳齿状，第三透明电极130-3和第四透明电极130-4在第二方向上交替配置成梳齿状。在俯视观察下，第一透明电极130-1及第二透明电极130-2的延伸方向(第二方向)与第三透明电极130-3及第四透明电极130-4的延伸方向(第一方向)正交，但也可以稍微错开交叉(大致90°)。
在第二液晶单元110-2中，第五透明电极130-5以及第六透明电极130-6在第二方向上延伸，第七透明电极130-7以及第八透明电极130-8在第一方向上延伸。另外，第五透明电极130-5和第六透明电极130-6在第一方向上交替配置成梳齿状，第七透明电极130-7和第八透明电极130-8在第二方向上交替配置成梳齿状。在俯视观察下，第五透明电极130-5及第六透明电极130-6的延伸方向(第二方向)与第七透明电极130-7及第八透明电极130-8的延伸方向(第一方向)正交，但也可以稍微错开交叉(大致90°)。
在第三液晶单元110-3中，第九透明电极130-9以及第十透明电极130-10在第一方向上延伸，第十一透明电极130-11以及第十二透明电极130-12在第二方向上延伸。另外，第九透明电极130-9和第十透明电极130-10在第二方向上交替配置成梳齿状，第十一透明电极130-11和第十二透明电极130-12在第一方向上交替配置成梳齿状。在俯视观察下，第九透明电极130-9及第十透明电极130-10的延伸方向(第一方向)与第十一透明电极130-11及第十二透明电极130-12的延伸方向(第二方向)正交，但也可以稍微错开交叉(大致90°)。
在第四液晶单元110-4中，第十三透明电极130-13以及第十四透明电极130-14在第一方向上延伸，第十五透明电极130-15以及第十六透明电极130-16在第二方向上延伸。另外，第十三透明电极130-13和第十四透明电极130-14在第二方向上交替配置成梳齿状，第十五透明电极130-15和第十六透明电极130-16在第一方向上交替配置成梳齿状。在俯视观察下，第十三透明电极130-13及第十四透明电极130-14的延伸方向(第一方向)与第十五透明电极130-15及第十六透明电极130-16的延伸方向(第二方向)正交，但也可以稍微错开交叉(大致90°)。
在俯视观察下，第一透明电极130-1、第五透明电极130-5、第十一透明电极130-11以及第十五透明电极130-15以延伸方向(第二方向)相互大致一致的方式重叠。其他的透明电极130也是同样的。但是，也可以以第一透明电极130-1、第五透明电极130-5、第十一透明电极130-11以及第十五透明电极130-15稍微错开重叠的方式配置第一液晶单元110-1～第四液晶单元110-4。
作为第一基板120-1～第八基板120-8的各个，使用例如玻璃基板、石英基板、或者蓝宝石基板等具有透光性的刚性基板。另外，作为第一基板120-1～第八基板120-8的各个，也能够使用例如聚酰亚胺树脂基板、丙烯酸树脂基板、硅氧烷树脂基板、或者氟树脂基板等具有透光性的挠性基板。
第一透明电极130-1～第十六透明电极130-16分别作为用于在液晶层160中形成电场的电极发挥功能。作为第一透明电极130-1～第十六透明电极130-16的各个，使用例如铟·锡氧化物(ITO)或铟·锌氧化物(IZO)等透明导电材料。
第一液晶层160-1～第四液晶层160-4分别能够根据液晶分子的取向状态来折射透过的光或者改变透过的光的偏振状态。作为第一液晶层160-1～第四液晶层160-4各自的液晶，使用向列液晶等。在本实施方式中说明的液晶是正型，但也能够是通过变更液晶分子的初始取向方向等来应用负型的结构。另外，优选在液晶中含有对液晶分子赋予扭曲的手性剂。
第一取向膜140-1～第八取向膜140-8分别将液晶层160内的液晶分子排列在预定的方向上。作为第一取向膜140-1～第八取向膜140-8的各个，使用聚酰亚胺树脂等。需要说明的是，也可以是，第一取向膜140-1～第八取向膜140-8分别通过摩擦法或光取向法等取向处理来赋予取向特性。摩擦法是在一个方向上摩擦取向膜的表面的方法。另外，光取向法是对取向膜照射直线偏振光的紫外线的方法。
作为第一密封材料150-1～第四密封材料150-4的各个，使用包括环氧树脂或丙烯酸树脂的粘接材料等。需要说明的是，粘接材料可以是紫外线固化型，也可以是热固化型。
光学元件100包括至少两个液晶单元(例如，第一液晶单元110-1以及第二液晶单元110-2)，从而能够控制非偏振光的光的配光。因此，在第一液晶单元110-1的第一基板120-1以及第四液晶单元110-4的第八基板120-8的各表面，不需要设置例如设置于液晶显示元件的表背面的一对偏光板。
[3.基于光学元件100的配光的控制]
图3A以及图3B是说明基于本发明的一个实施方式所涉及的照明装置10的光学元件100的配光的控制的示意性剖视图。图3A以及图3B示出了图2B所示的第一液晶单元110-1以及第二液晶单元110-2的剖视图的一部分。图3A示出了未向透明电极130供给电位的状态的光学元件100，图3B示出了向透明电极130供给有电位的状态的光学元件100。
第一取向膜140-1在第一方向上进行取向处理。因此，如图3A所示，第一液晶层160-1的第一基板120-1侧的液晶分子的长轴沿着第一方向取向。即，第一基板120-1侧的液晶分子的取向方向与第一透明电极130-1及第二透明电极130-2的延伸方向(第二方向)交叉。另外，第二取向膜140-2在第二方向上进行取向处理。因此，如图3A所示，第一液晶层160-1的第二基板120-2侧的液晶分子的长轴沿着第二方向取向。即，第二基板120-2侧的液晶分子的取向方向与第三透明电极130-3及第四透明电极130-4的延伸方向(第一方向)交叉。因此，第一液晶层160-1的液晶分子随着从第一基板120-1朝向第二基板120-2而使长轴的朝向逐渐从第一方向变化为第二方向，以扭曲90度的状态取向。
第二液晶层160-2的液晶分子也与第一液晶层160-1的液晶分子相同，因此在此省略说明。
若向透明电极130供给电位，则如图3B所示，液晶分子的取向发生变化。在此，说明向第一透明电极130-1、第三透明电极130-3、第五透明电极130-5以及第七透明电极130-7供给Low电位，向第二透明电极130-2、第四透明电极130-4、第六透明电极130-6以及第八透明电极130-8供给High电位的情况。需要说明的是，在图3B中，为了方便，将Low电位以及High电位分别用“-”以及“+”的记号图示。需要说明的是，以下有时将相邻的透明电极间产生的电场称为横向电场。
如图3B所示，由于第一透明电极130-1和第二透明电极130-2之间的横向电场的影响，第一基板120-1侧的液晶分子整体相对于第一基板120-1取向为向第一方向凸起的圆弧状。同样地，由于第三透明电极130-3和第四透明电极130-4之间的横向电场的影响，第二基板120-2侧的液晶分子整体相对于第二基板120-2取向为向第二方向凸起的圆弧状。位于第一透明电极130-1和第二透明电极130-2之间的大致中央的液晶分子的取向几乎不会因任何横向电场而变化。因此，入射到第一液晶层160-1的光按照第一基板120-1侧的取向为向第一方向凸起的圆弧状的液晶分子的折射率分布向第一方向扩散，并按照第二基板120-2侧的取向为向第二方向凸起的圆弧状的液晶分子的折射率分布向第二方向扩散。
需要说明的是，由于第一基板120-1和第二基板120-2具有充分分离的基板间距离，因此第一基板120-1的第一透明电极130-1和第二透明电极130-2之间的横向电场不会对第二基板120-2侧的液晶分子的取向产生影响，或者小到可以忽略的程度。同样地，第二基板120-2的第三透明电极130-3和第四透明电极130-4之间的横向电场不会对第一基板120-1侧的液晶分子的取向产生影响，或者小到可以忽略的程度。
向第五透明电极130-5～第八透明电极130-8供给了电位的情况下的第二液晶层160-2的液晶分子也与第一液晶层160-1的液晶分子相同，因此在此省略说明。
接下来，对透过光学元件100的光的配光进行说明。从光源出射的光具有第一方向的偏振光成分(P偏振光成分)以及第二方向的偏振光成分(S偏振光成分)，但以下为了方便，将光分为P偏振光成分和S偏振光成分进行说明。即，从光源出射的光(参照图3A以及图3B中的(1))包括具有P偏振光成分的第一偏振光510以及具有S偏振光成分的第二偏振光520。需要说明的是，图3A以及图3B中的箭头的记号以及在圆圈中打叉的记号分别表示P偏振光成分以及S偏振光成分。
第一偏振光510入射到第一基板120-1后，随着朝向第二基板120-2，随着液晶分子的取向的扭曲而从P偏振光成分变化为S偏振光成分(参照图3A以及图3B中的(2)～(4))。更具体而言，第一偏振光510在第一基板120-1侧在x轴方向上具有偏振光轴，但在穿过第一液晶层160-1的厚度方向的过程中使其偏振光轴逐渐变化，在第二基板120-2侧在y轴方向上具有偏振光轴，然后，从第二基板120-2侧出射(参照图3A以及图3B中的(5))。
在此，若在第一透明电极130-1与第二透明电极130-2之间产生横向电场，则由于该横向电场的影响，第一基板120-1侧的液晶分子取向为向第一方向凸起的圆弧状，折射率分布发生变化。因此，第一偏振光510按照该液晶分子的折射率分布向第一方向扩散。另外，若在第三透明电极130-3与第四透明电极130-4之间产生横向电场，则由于该横向电场的影响，第二基板120-2侧的液晶分子取向为向第二方向凸起的圆弧状，折射率分布发生变化。因此，第一偏振光510随着该液晶分子的折射率分布的变化而向第二方向扩散。
因此，在未产生横向电场的情况下(参照图3A)，透过第一液晶单元110-1的第一偏振光510的偏振光成分从P偏振光成分变化为S偏振光成分。另一方面，在产生横向电场的情况下(参照图3B)，透过第一液晶单元的第一偏振光510的偏振光成分从P偏振光成分变化为S偏振光成分，并且向第一方向以及第二方向扩散。
第二偏振光520入射到第一基板120-1后，随着朝向第二基板120-2，随着液晶分子的取向的扭曲而从S偏振光成分变化为P偏振光成分(参照图3A以及图3B中的(2)～(4))。更具体而言，第二偏振光520在第一基板120-1侧在第二方向上具有偏振光轴，但在通过第一液晶层160-1的厚度方向的过程中使其偏振光轴逐渐变化，在第二基板120-2侧在第一方向上具有偏振光轴，然后，从第二基板120-2侧出射(参照图3A以及图3B中的(5))。
在此，若在第一透明电极130-1与第二透明电极130-2之间产生横向电场，则由于该横向电场的影响，第一基板120-1侧的液晶分子取向为向第一方向凸起的圆弧状，折射率分布发生变化。然而，由于第二偏振光520的偏振光轴与第一基板120-1侧的液晶分子的取向正交，因此不受该液晶分子的折射率分布的影响，不扩散而直接通过。另外，若在第三透明电极130-3与第四透明电极130-4之间产生横向电场，则由于该横向电场的影响，第二基板120-2侧的液晶分子取向为向第二方向凸起的圆弧状，折射率分布发生变化。然而，由于第二偏振光520的偏振光轴与第二基板120-2侧的液晶分子的取向正交，因此不受该液晶分子的折射率分布的影响，不扩散而直接通过。
因此，除了在未产生横向电场的情况下(参照图3A)以外，在产生横向电场的情况下(参照图3B)，透过第一液晶单元110-1的第二偏振光520的偏振光成分也从S偏振光成分变化为P偏振光成分，但不扩散。
第二液晶单元110-2的第二液晶层160-2的液晶分子也具有与第一液晶单元110-1的第一液晶层160-1的液晶分子相同的折射率分布。但是，由于第一偏振光510以及第二偏振光520透过第一液晶单元110-1，偏振光轴发生变化，因此受到第二液晶层160-2的液晶分子的折射率分布的影响的偏振光相反。即，除了在未产生横向电场的情况下(参照图3A)以外，在产生横向电场的情况下(参照图3B)，透过第二液晶单元110-2的第一偏振光510的偏振光成分也从S偏振光成分变化为P偏振光成分，但不扩散(参照图3A以及图3B中的(6)～(8))。另一方面，在未产生横向电场的情况下(参照图3A)，透过第二液晶单元110-2的第二偏振光520的偏振光成分仅从P偏振光成分变化为S偏振光成分，但在产生横向电场的情况下(参照图3B)，透过第二液晶单元110-2的第二偏振光520的偏振光成分从P偏振光成分变化为S偏振光成分，并且向第一方向以及第二方向扩散。
由以上可知，在光学元件100中，通过层叠具有相同结构的两个液晶单元110，使入射到光学元件100的光的偏振光成分经过两次变化，其结果是，能够使入射前和入射后的偏振光成分不变(参照图3A以及图3B中的(1)以及(9))。另一方面，光学元件100能够向透明电极130供给电位，使液晶单元110的液晶层160的液晶分子所具有的折射率分布变化，使透过液晶单元110的光折射。更具体而言，第一液晶单元110-1能够使第一偏振光510(P偏振光成分)的光向第一方向、第二方向、或者第一方向及第二方向扩散，第二液晶单元110-2能够使第二偏振光520(S偏振光成分)的光向第一方向、第二方向、或者第一方向及第二方向扩散。
在图3A以及图3B中仅图示出了第一液晶单元110-1以及第二液晶单元110-2，并且说明了透过第一液晶单元110-1以及第二液晶单元110-2的光的配光，透过第三液晶单元110-3以及第四液晶单元110-4的光的配光也是相同的。其中，由于第三液晶单元110-3以及第四液晶单元110-4以相对于第一液晶单元110-1以及第二液晶单元110-2旋转90°的状态配置，因此产生作用的偏振光成分与第一液晶单元110-1以及第二液晶单元110-2的110-2的情况互换。即，第三液晶单元110-3能够使第二偏振光520(S偏振光成分)的光向第一方向、第二方向、或者第一方向及第二方向扩散，第四液晶单元110-4能够使第一偏振光510(P偏振光成分)的光向第一方向、第二方向、或者第一方向及第二方向扩散。
如上所述，在光学元件100中，通过向预定的透明电极130供给电位，能够使透过的光向预定的方向扩散。另一方面，在照明装置10中，从发光模块200照射的光是准直光，在未向透明电极130供给电位时，存在透过光学元件100的光的配光形状为各向异性的情况。即使在这样的情况下，也能够使用光学元件100进行校正。以下，对基于光学元件100的配光形状的校正进行说明。
[4.基于光学元件100的配光形状的校正]
图4是说明本发明的一个实施方式所涉及的照明装置10的光学元件100与发光模块200的关系的示意图。需要说明的是，图4中示意性地示出了光学元件100的液晶单元110的透明电极130、发光模块200的导光板250以及棱镜片260。
在光学元件100中，第一透明电极130-1、第二透明电极130-2、第五透明电极130-5、第六透明电极130-6、第十一透明电极130-11、第十二透明电极130-12、第十五透明电极130-15以及第十六透明电极130-16在第二方向上延伸。另外，第三透明电极130-3、第四透明电极130-4、第七透明电极130-7、第八透明电极130-8、第九透明电极130-9、第十透明电极130-10、第十三透明电极130-13以及第十四透明电极130-14在第一方向上延伸。另一方面，在发光模块200中，导光板250的第一槽252在第三方向上延伸。另外，导光板250的第二槽254以及棱镜片260的槽262在第四方向上延伸。即，透明电极130的延伸方向与导光板250的第一槽252或第二槽254、或者棱镜片260的槽262的延伸方向以45°或135°交叉。
图5是说明在本发明的一个实施方式所涉及的照明装置10中校正前后的配光形状的示意图。图5中的虚线是未向透明电极130供给电位的情况下的配光形状。在本实施方式中，发光模块200从其射出区域的中央部出射光。在照明装置10中，发光模块200的导光板250的第一槽252和第二槽254、以及棱镜片260的槽262在第三方向或第四方向上延伸。因此，从发光模块200照射并透过光学元件100的光的配光形状有时在第三方向和第四方向上长度不同。例如，如图5中的虚线所示，有时示出为第四方向的长度比第三方向的长度小的十字形状。换言之，图5中的虚线所示的十字形状在第一方向以及第二方向上具有凹陷。在该情况下，通过调整向在第一方向或第二方向上延伸的透明电极130供给的电位，能够通过光学元件100使光向第一方向或第二方向扩散，校正为图5中的实线所示的配光形状。例如，能够以使得基板120上的相邻的透明电极130间的电位差成为2V的方式，对透明电极130供给电位。这样的校正所需要的电位的值能够预先存储在一览表322中。即，在照明装置10中，控制部300读出存储部320的一览表322，能够容易地校正配光形状。
需要说明的是，在上述中，以透明电极130的延伸方向与导光板250的第一槽252或第二槽254、或者棱镜片260的槽262的延伸方向以45°或135°交叉的照明装置10为例进行了说明，但该所成的角不限于此。所成的角只要在大致45°或大致135°的范围内即可。
以上，根据本发明的一个实施方式所涉及的照明装置10，能够通过光学元件100校正从发光模块200照射的光的配光形状。即，在照明装置10中，由于透明电极130的延伸方向与导光板250的第一槽252或第二槽254、或者棱镜片260的槽262的延伸方向不同，因此能够对透过光学元件100的、控制前的光的配光形状进行校正。
＜第二实施方式＞
参照图6～图7C，对照明装置10A进行说明。需要说明的是，以下，在照明装置10A的结构与照明装置10的结构相同时，有时省略其说明。
图6是说明本发明的一个实施方式所涉及的照明装置10A的光学元件100A与发光模块200A的关系的示意图。需要说明的是，图6中示意性地示出了光学元件100A的液晶单元110A的透明电极130A、发光模块200A的导光板250A以及棱镜片260A。
在光学元件100A中，第一透明电极130A-1、第二透明电极130A-2、第五透明电极130A-5、第六透明电极130A-6、第十一透明电极130A-11、第十二透明电极130A-12、第十五透明电极130A-15、以及第十六透明电极130A-16在第四方向上延伸。另外，第三透明电极130A-3、第四透明电极130A-4、第七透明电极130A-7、第八透明电极130A-8、第九透明电极130A-9、第十透明电极130A-10、第十三透明电极130A-13、以及第十四透明电极130A-14在第三方向上延伸。另一方面，在发光模块200A中，导光板250A的第一槽252A在第一方向上延伸。另外，导光板250A的第二槽254A以及棱镜片260A的槽262A在第二方向上延伸。即，透明电极130A的延伸方向与导光板250A的第一槽252A或第二槽254A、或者棱镜片260A的槽262A的延伸方向以45°或135°交叉。
图7A～图7C是说明在本发明的一个实施方式所涉及的照明装置10A中校正前后的配光形状的示意图。图7A～图7C中的虚线是未向透明电极130A供给电位的情况下的配光形状。在照明装置10A中，发光模块200A的导光板250A的第一槽252A、第二槽254A以及棱镜片260A的槽262A在第一方向或第二方向上延伸。因此，从发光模块200A照射并透过光学元件100A的光的配光形状有时在第一方向和第二方向上长度不同。例如，如图7A～图7C中的虚线所示，有时示出为第二方向的长度比第一方向的长度小的十字形状。换言之，图7A～图7C中的虚线所示的十字形状在第三方向以及第四方向上具有凹陷。在该情况下，通过调整向第三方向或第四方向延伸的透明电极130A供给的电位，能够通过光学元件100A使光在第三方向或第四方向上扩散，从而校正为图7A～图7C中的实线所示的配光形状。例如，相邻的透明电极130的电位差如表1所示，向各透明电极130供给电位。
[表1]
图7A～图7C中的实线所示的配光形状分别是以成为表1的电位差(1)、电位差(2)以及电位差(3)的方式向各透明电极130供给电位的情况。从表1以及图7A～图7C可知，通过调整向透明电极130供给的电位，不仅能够将配光形状校正为圆形，还能够校正为椭圆形。另外，在第一方向的长度与第二方向的长度之差较大的情况下，通过增大相邻的透明电极130间的电位差，能够进一步校正配光形状。
以上，根据本发明的一个实施方式所涉及的照明装置10A，能够通过光学元件100A校正从发光模块200A照射的光的配光形状。即，在照明装置10A中，由于透明电极130A的延伸方向、与导光板250A的第一槽252A或第二槽254A、或者棱镜片260的槽262A的延伸方向不同，因此能够对透过光学元件100A的、控制前的光的配光形状进行校正。
＜第三实施方式＞
参照图8～图9C，对照明装置10B进行说明。需要说明的是，以下，在照明装置10B的结构与照明装置10的结构相同时，有时省略其说明。
图8是本发明的一个实施方式所涉及的照明装置10B的示意性分解立体图。如图8所示，照明装置10B包括光学元件100A以及发光模块200B。发光模块200B包括LED元件242以及反射器290B。
反射器290B的形状是内部具有空洞的大致圆锥梯形。在反射器290B内设置有LED元件242。即，LED元件242配置在反射器290B的底面，被反射器290B的侧面包围。从LED元件242出射的光被反射器290B的底面或侧面反射，入射到光学元件100。需要说明的是，反射器290B的形状不限于大致圆锥梯形。反射器290B的形状例如可以是多棱柱形，反射器290B的底面或侧面可以是平面也可以是曲面。
根据反射器290B的形状或LED元件242的安装偏差，有时从发光模块200B照射的光的配光形状成为各向异性。在该情况下，从不对各透明电极130A施加电位的光学元件100A出射的光的配光形状也成为各向异性。例如，当从光学元件100A出射的光的配光形状是y轴方向的长度比x轴方向的长度小的椭圆形时，能够使用包括透明电极130A在x轴方向以及y轴方向上延伸的透明电极130A的光学元件100A使光向y轴方向扩散，将配光形状校正为各向同性。另外，通过预先将向透明电极130A供给的电位的值存储在一览表322中，能够始终供给能够校正配光形状的电位。
需要说明的是，当校正前的配光形状的长轴方向或短轴方向与光学元件100A的透明电极130A的延伸方向不一致时，以使得透明电极130A的延伸方向与校正前的长轴方向或短轴方向一致的方式，调整光学元件100A相对于发光模块200B的配置即可。另外，也能够使用光学元件100来代替光学元件100A。
另外，在照明装置10B中，使用光学元件100A，不仅能够进行配光形状的校正，还能够控制配光形状。
图9A～图9C是测量从本发明的一个实施方式所涉及的照明装置10B照射的光的配光形状的测量结果。具体而言，图9A～图9C分别是在对所制作的照明装置10B供给表2所示的电位差(4)～电位差(6)时，对从照明装置10B照射的光的方位角进行测量而得到的测量结果。
[表2]
如电位差(4)那样，若向各透明电极130供给电位以使得相邻的透明电极130间的电位差成为30V，则得到了如图9所示的光沿x轴方向以及y轴方向扩散的配光形状。另外，如电位差(5)所示，若向透明电极130供给电位以使得各液晶单元110使光沿y轴方向扩散时，则得到了光沿y轴方向扩散的配光形状。另外，如电位差(6)所示，若向透明电极130供给电位以使得各液晶单元110使光沿x轴方向扩散时，则得到了光沿x轴方向扩散的配光形状。
以上，根据本发明的一个实施方式所涉及的照明装置10B，能够通过光学元件100或光学元件100A校正从发光模块200B照射的光的配光形状，因此扩大了照明装置10B中的发光模块200B、特别是反射器290B的设计自由度。换言之，作为照明装置10B，能够使用各种发光模块200B。
应当了解，在本发明的思想范畴中，本领域技术人员能够想到各种变更例以及校正例，这些变更例以及校正例也属于本发明的范围。例如，本领域技术人员针对上述各实施方式而适当地进行了构成要素的追加、删除或设计变更后的内容、或者进行了工序的追加、省略或条件变更后的内容只要具备本发明的主旨，就也包括在本发明的范围内。
另外，关于在本实施方式中由实施方式带来的其他作用效果，针对根据本说明书的记载而明确的内容、或者本领域技术人员能够适当想到的内容，当然可以理解为是由本发明带来的。
附图标记说明
10、10A、10B：照明装置；100、100A：光学元件；110、110A：液晶单元；120：基板；130、130A：透明电极；140：取向膜；150：密封材料；160：液晶层；170：光学弹性树脂层；200、200A、200B：发光模块；210：金属框架；220：反射片；230：树脂框架；240：光源基板；242：LED元件；250、250A：导光板；252、252A：第一槽；254、254A：第二槽；260、260A：棱镜片；262、262A：槽；270：衬垫；280：遮光双面胶带；290B：反射器；300：控制部；310：信号处理部；320：存储部；322：一览表；510：第一偏振光；520：第二偏振光；900：信息终端。

Claims (13)

1.一种照明装置，包括：
发光模块；以及
光学元件，层叠有第一液晶单元和第二液晶单元，并且使从所述发光模块照射的光透过，
所述第一液晶单元以及所述第二液晶单元分别包括：
第一基板，在第一方向上交替配置有第一透明电极和第二透明电极；以及
第二基板，在与所述第一方向交叉的第二方向上交替配置有第三透明电极和第四透明电极，
所述发光模块包括：
光源；
导光板，包括从所述光源照射的光所入射的端面、以及将入射的所述光出射的第一面；以及
棱镜片，与所述第一面对置地配置，
所述第一液晶单元的所述第二基板与所述第二液晶单元的所述第一基板相邻，
所述第一面包括在与所述第一方向以及所述第二方向交叉的第三方向上延伸的多个第一槽。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，
所述发光模块照射准直光。
3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其中，
所述导光板的与所述第一面相反的第二面包括在与所述第三方向交叉的第四方向上延伸的多个第二槽。
4.根据权利要求3所述的照明装置，其中，
所述光学元件还层叠有第三液晶单元和第四液晶单元，
所述第三液晶单元以及所述第四液晶单元分别包括：
第三基板，在所述第二方向上交替地以梳齿状配置有第五透明电极和第六透明电极；以及
第四基板，在所述第一方向上交替地以梳齿状配置有第七透明电极和第八透明电极，
所述第二液晶单元的所述第二基板与所述第三液晶单元的所述第三基板相邻，
所述第三液晶单元的所述第四基板与所述第四液晶单元的所述第三基板相邻。
5.根据权利要求4所述的照明装置，其中，
所述第一方向与所述第二方向以90°±10°交叉，
所述第三方向与所述第四方向以90°±10°交叉。
6.根据权利要求5所述的照明装置，其中，
所述第一方向与所述第三方向所成的角为45°±10°。
7.根据权利要求6所述的照明装置，其中，
所述照明装置还包括一览表，所述一览表存储有对所述第一透明电极与第二透明电极之间的电位差、所述第三透明电极与所述第四透明电极之间的电位差、所述第五透明电极与所述第六透明电极之间的电位差、以及所述第七透明电极与所述第八透明电极之间的电位差分别为0V时的配光形状进行校正的电位的值。
8.一种照明装置，包括：
发光模块；以及
光学元件，层叠有第一液晶单元和第二液晶单元，并且使从所述发光模块照射的光透过，
所述第一液晶单元以及所述第二液晶单元分别包括：
第一基板，在第一方向上交替配置有第一透明电极和第二透明电极；以及
第二基板，在与所述第一方向交叉的第二方向上交替配置有第三透明电极和第四透明电极，
所述发光模块包括：
光源；以及
反射器，配置在所述光源的周围，并反射从所述光源照射的光，所述第一液晶单元的所述第二基板与所述第二液晶单元的所述第一基板相邻。
9.根据权利要求8所述的照明装置，其中，
所述光学元件还层叠有第三液晶单元和第四液晶单元，
所述第三液晶单元以及所述第四液晶单元分别包括：
第三基板，在所述第二方向上交替地以梳齿状配置有第五透明电极和第六透明电极；以及
第四基板，在所述第一方向上交替地以梳齿状配置有第七透明电极和第八透明电极，
所述第二液晶单元的所述第二基板与所述第三液晶单元的所述第三基板相邻，
所述第三液晶单元的所述第四基板与所述第四液晶单元的所述第三基板相邻。
10.根据权利要求9所述的照明装置，其中，
所述第一方向与所述第二方向以90°±10°交叉。
11.根据权利要求10所述的照明装置，其中，
所述照明装置还包括一览表，所述一览表存储有对所述第一透明电极与第二透明电极之间的电位差、所述第三透明电极与所述第四透明电极之间的电位差、所述第五透明电极与所述第六透明电极之间的电位差、以及所述第七透明电极与所述第八透明电极之间的电位差分别为0V时的配光形状进行校正的电位的值。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的照明装置，其中，
所述照明装置还包括与信息终端通信连接的控制部，
所述控制部的信号处理部基于来自所述信息终端的请求信号，控制所述发光模块的亮度。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的照明装置，其中
所述照明装置还包括与信息终端通信连接的控制部，
所述控制部的信号处理部基于来自所述信息终端的请求信号，控制向所述光学元件供给的电位。
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