JP7493103B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態の一つは、照明装置とその駆動方法に関する。例えば、本発明の実施形態の一つは、照射領域を任意に制御できる照明装置とその駆動方法に関する。

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が制御可能な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、液晶層と液晶層を挟持する電極を有する液晶セル、および液晶セ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セ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。

特開２０１０－２３０８８７号公報 特開２０１６－０５７５４１号公報 特開２０１９－１６９４３５号公報

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な照明装置とその駆動方法を提供することを課題の一つとする。

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の液晶セル、および第１の液晶セル上の第２の液晶セルを備える。光源は、ｍ行ｎ列のマトリクス状に配置された複数の発光素子を有する。第１の液晶セルと第２の液晶セルの各々は、第１の基板、第１の基板上に位置し、ｍ行ｎ列のマトリクス状に配置される複数の第１の電極群、複数の第１の電極群上の液晶層、および液晶層上の第２の基板を有する。第１の液晶セルと第２の液晶セルの各々においては、複数の第１の電極群の各々は、行方向に延伸する複数の第１の電極を有し、第ｊ行中第ｋ列に位置する発光素子は、第ｊ行中第ｋ列に位置する第１の電極群と重なる。第１の液晶セルの複数の第１の電極の長手方向は、第２の液晶セルの複数の第１の電極の長手方向と平行である。ｎとｍは１よりも大きい自然数であり、ｊは１以上ｎ以下の自然数から選択される変数であり、ｋは１以上ｍ以下の自然数から選択される変数である。

本発明の実施形態の一つは、光学素子である。光学素子は、第１の基板、複数の第１の電極群、複数の第１の電極群上の液晶層、および液晶層上の第２の基板を有する。複数の第１の電極群は、第１の基板上に位置し、ｍ行ｎ列のマトリクス状に配置される。複数の第１の電極群の各々は、行方向に延伸する複数の第１の電極を有する。第ｋ列に配置された複数の第１電極群では、列方向に数えて奇数番目の第１の電極が第１の配線に接続されると共に、隅数番目の第１の電極が第２の配線に接続される。第（ｋ＋１）列に配置された複数の第１電極群では、列方向に数えて奇数番目の第１の電極が第３の配線に接続されると共に、隅数番目の第１の電極が第４の配線に接続される。ｎとｍは１よりも大きい自然数であり、ｋは１以上ｎよりも小さい自然数から選択される変数である。

本発明の実施形態に係る照明装置の模式的斜視図。 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。 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。 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。 本発明の実施形態に係る照明装置の光源の一部の模式的斜視図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの模式的展開斜視図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの模式的端面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの模式的上面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの模式的上面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの一部の模式的上面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの一部の模式的上面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの一部の模式的端面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの一部の模式的端面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの一部の模式的端面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの一部の模式的端面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの動作原理を説明する模式的斜視図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの動作原理を説明する模式的斜視図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの一部の模式的上面図。 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 本発明の実施形態に係る照明装置の模式的斜視図。 本発明の実施形態に係る照明装置のタイミングチャート。 本発明の実施形態に係る照明装置からの光が照射される領域（以下、照射領域と記す）の模式的平面図。 本発明の実施形態に係る照明装置のタイミングチャート。 本発明の実施形態に係る照明装置の照射領域の模式的平面図。 本発明の実施形態に係る照明装置のタイミングチャート。 本発明の実施形態に係る照明装置の照射領域の模式的平面図。 本発明の実施形態に係る照明装置のタイミングチャート。 本発明の実施形態に係る照明装置の照射領域の模式的平面図。 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。 本発明の実施形態に係る照明装置の照射領域の模式的平面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の照射領域の模式的平面図。 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。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの一部の模式的上面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの一部の模式的上面図。 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と照射領域の模式的平面図。 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と照射領域の模式的平面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の照射領域の模式的平面図。 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。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの一部の模式的上面図。 本発明の実施形態に係る照明装置のタイミングチャート。 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。 本発明の実施形態に係る照明装置のタイミングチャート。 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。 本発明の実施形態に係る照明装置のタイミングチャート。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの一部の模式的上面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの一部の模式的上面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの一部の模式的上面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの一部の模式的上面図。 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。 本発明の実施形態に係る照明装置のタイミングチャート。 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。 本発明の実施形態に係る照明装置のタイミングチャート。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの一部の模式的上面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの一部の模式的上面図。 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。 本発明の実施形態に係る照明装置のタイミングチャート。 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。 本発明の実施形態に係る照明装置のタイミングチャート。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの模式的上面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの模式的端面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの模式的上面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの模式的端面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの模式的上面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの模式的上面図。 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。 本発明の実施形態に係る照明装置の照射領域の模式的平面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の照射領域の模式的平面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の照射領域の模式的平面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の照射領域の模式的平面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の照射領域の模式的平面図。 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。 本発明の実施形態に係る照明装置の照射領域の模式的平面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の照射領域の模式的平面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの模式的上面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの模式的上面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の模式的斜視図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの模式的上面図。 本発明の実施形態に係る照明装置の液晶セルの模式的上面図。 本発明の実施形態に係る照明装置のタイミングチャート。 本発明の実施形態に係る照明装置のタイミングチャート。

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。

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。また、一つの構造の一部を示す際には、符号の後に小文字のアルファベットを付すことがある。

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、特に断りの無い限りは、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。

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。

本明細書および請求項において、「ある構造体が他の構造体から露出する」という表現は、ある構造体の一部が他の構造体によって覆われていない態様を意味し、この他の構造体によって覆われていない部分は、さらに別の構造体によって覆われる態様も含む。また、この表現で表される態様は、ある構造体が他の構造体と接していない態様も含む。

＜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光学素子、および光学素子を備える照明装置１００とその駆動方法について説明する。

１．照明装置の全体構造
図１に照明装置１００の模式的斜視図を示す。図１に示すように、照明装置１００は、基本的な構成として、光源１１０、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の液晶セル１２０－１であり、他方は第１の液晶セル１２０－１と重なり、第１の液晶セル１２０－１上に設けられる第２の液晶セル１２０－２である。第１の液晶セル１２０－１と第２の液晶セル１２０－２は、直接接してもよく、あるいは接着層１０２を介して互いに固定されてもよい。図示しないが、照明装置１００は、さらに一つまたは複数の液晶セル１２０を第２の液晶セル１２０－２の上、下、または第１の液晶セル１２０－１と第２の液晶セル１２０－２の間に有していてもよい。液晶セル１２０の合計数に制約はなく、２以上１０以下、２以上６以下、または２以上４以下でもよく、奇数でもよい。

１－１．光源
図２Ａに光源１１０の模式的上面図を、図２Ａの鎖線Ａ－Ａ´に沿った端面の模式図を図２Ｂに示す。光源１１０は、反射板１１２と複数の発光素子１１４を備える。各凹部１１２ａには、一つまたは複数の発光素子１１４が設けられる。反射板１１２は、発光素子１１４から出射される光に指向性を付与して液晶セル１２０に照射させる機能を備える。具体的には、反射板１１２は、ｍ行ｎ列のマトリクス状に配置された複数の凹部１１２ａを備える。ここで、ｍとｎは１よりも大きい自然数であり、たとえばｍとｎは、独立に、６、８、１２、１４、１６でもよい。ｍとｎは同じでもよく、互いに異なってもよい。以下、図中ｘ方向が行方向であり、ｙ方向が列方向とする。ｘ方向とｙ方向のいずれに対しても垂直な方向をｚ方向とする。例えばｘ方向とｙ方向は、後述する第１の基板１２２または第２の基板１２４の辺と平行な方向である。

（１）反射板
反射板１１２を構成する材料は任意に選択することができ、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２Ｂの矢印で示すように、反射板１１２は、発光素子１１４からの光を凹部１１２ａ内で反射させて集光し、液晶セル１２０へ指向させる。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から指向性の高い光が得られるよう、適宜調整される。

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。反射板１１２の上面（液晶セル１２０に近い方の上面）における凹部１１２ａの平面形状（以下、単に凹部１１２ａの平面形状と記す）に制約はなく、図２Ａに示すように円でもよく、図３Ａに示すように、四角形に例示される多角形でもよい。

集光機能を有する凹部１１２ａを備える反射板１１２を用いることで、発光素子１１４からの光は高い指向性を有し、各凹部１１２ａからビーム内の光線が平行となった光（コリメート光とも称する）、または拡散性の低い光（直進性の強い光）を得ることができる。このため、凹部１１２ａの平面形状と同じまたはこれに近い形状の照射面１１６を液晶セル１２０に形成することができる（図３Ｂ）。換言すると、各発光素子１１４は、凹部１１２ａと重なる第１の液晶セル１２０－１の一部を選択的に照射し、凹部１１２ａの平面形状を反映させた照射面１１６に対して光を供給することができる。

（２）発光素子
各発光素子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、および電解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。

各凹部１１２ａには、単一の発光素子１１４が設けられていてもよく、複数の発光素子１１４が設けられていてもよい。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。あるいは各凹部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、各凹部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。

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。

１－２．液晶セル
上述したように、照明装置１００では、少なくとも二つの液晶セル１２０が光源１１０上に配置される。液晶セル１２０の構造は同一でもよく、異なってもよい。以下、液晶セル１２０の構造について説明する。

一つの液晶セル１２０の模式的展開斜視図を図４Ａに、図４Ａの鎖線Ｂ－Ｂ´に沿った端面の模式図を図４Ｂに示す。これらの図に示すように、液晶セル１２０は、第１の基板１２２と第１の基板１２２に対向する第２の基板１２４を備え、これらの間に液晶素子を構成する種々の要素（複数の第１の電極１２６、複数の第２の電極１２８、液晶層１３６、第１の配向膜１３２、第２の配向膜１３４など）が配置される。

（１）第１の基板と第２の基板
第１の基板１２２と第２の基板１２４は、それぞれ複数の第１の電極１２６と複数の第２の電極１２８を支持するための基材として機能するとともに、液晶層１３６が封止される空間を提供する。第１の基板１２２と第２の基板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第１の基板１２２と第２の基板１２４を構成することが好ましい。

（２）第１の電極
複数の第１の電極１２６は、第１の基板１２２と接するように、あるいは任意の構成であるアンダーコート（図示しない）を介して第１の基板１２２上に設けられる（図４Ｂ）。複数の第１の電極１２６は、第１の基板１２２の一つの辺と平行になるように配置される。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。第１の電極１２６に含まれる材料としては、液晶セル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。

液晶セル１２０においては、複数の第１の電極１２６によって一つの第１の電極群１２５が形成され、さらに複数の第１の電極群１２５がｍ行ｎ列のマトリクス状に配置される（図５Ａ）。このため、各第１の電極群１２５は少なくとも一つの発光素子１１４と重なり、複数の第１の電極群１２５の数と複数の凹部１１２ａの数は同一となる。

複数の第１の電極１２６の一部を図６の模式的上面図に示す。この図では、二つの行と二つの列に配置された四つの第１の電極群１２５が示されている。複数の第１の電極１２６は、全て列方向または行方向に延伸する。すなわち、複数の第１の電極１２６の全ての長手方向は互いに平行である。以下の説明では、便宜上、複数の第１の電極１２６が行方向（ｘ方向）に延伸する構成について説明する。各第１の電極群１２５においては、複数の第１の電極１２６はストライプ状に配置される。各第１の電極群１２５は複数の凹部１１２ａの一つと重なり、このため、対応する凹部１１２ａから出力される光の照射面１１６と重なる。換言すると、複数の凹部１１２ａから任意に選択される第ｊ行中第ｋ列に位置する凹部１１２ａは、第ｊ行中第ｋ列に位置する第１の電極群１２５と重なり、この凹部１１２ａに配置される発光素子１１４からの光は第ｊ行中第ｋ列に位置する第１の電極群１２５を選択的に照射する。その結果、第ｊ行中第ｋ列に位置する照射面１１６は、第ｊ行中第ｋ列に位置する第１の電極群１２５と重なる。したがって、一つの照射面１１６と重なる複数の第１の電極１２６によって一つの第１の電極群１２５が構成されると言える。ここで、ｊは１以上ｎ以下の自然数から選択される変数であり、ｋは１以上ｍ以下の自然数から選択される変数である。

なお、本実施形態においては、複数の第１の電極１２６が行方向（ｘ方向）にストライプ状に延伸するが、各第１の電極１２６は、全体としては行方向に延伸しているものの、１箇所または複数の個所でわずかに屈曲する構成を有することも可能である。また、第１の電極１２６の延伸方向も、ｘ方向に対して１～１０°程度の角度を有しても構わない。

各列では、一つ置きに選択される複数の第１の電極１２６（例えば、列方向に奇数番目の第１の電極）が配線１３８－１に接続され、互いに電気的に導通する。各列における残りの第１の電極１２６（例えば、列方向に偶数番目の第１の電極）も別の配線１３８－２に接続され、互いに電気的に導通する。したがって、各列において、複数の第１の電極１２６には、一つ置きに異なる電圧を供給することができる。配線１３８は凹部１１２ａと重ならないように配置される。すなわち、各配線１３８は隣り合う凹部１１２ａの間および隣り合う照射面１１６の間を延伸する。さらに、隣り合う凹部１１２ａの間および隣り合う照射面１１６の間には、隣り合う列の第１の電極１２６にそれぞれ接続される二つの配線１３８－１、１３８－２が延伸する。換言すると、隣り合う列の間に、当該隣り合う列の第１の電極１２６にそれぞれ接続される二つの配線１３８－１、１３８－２が延伸する。配線１３８はアルミニウムや銅、モリブデン、タンタル、タングステンなどの金属で構成してもよく、第１の電極１２６と同じ材料を含んでもよい。

第１の電極１２６の長さ（長手方向であるｘ方向の長さ）は、凹部１１２ａのｘｙ平面におけるｘ方向の長さよりも大きく、このため、各第１の電極１２６は凹部１１２ａを跨ぐ。第１の電極１２６の幅（ｘ方向と交差するｙ方向の長さ）は、例えば２μｍ以上１０μｍ以下の範囲から選択され、列方向で隣接する第１の電極１２６間の距離も例えば２μｍ以上１０μｍ以下の範囲から選択すればよい。典型的な例として、第１の電極１２６の幅と列方向におけるピッチは、それぞれ５μｍ、１０μｍとすることができる。

かかる構成により、本実施形態においては、各列に配置される複数の第１の電極群１２５では、列方向で一つ置きに選択される第１の電極１２６（例えば、列方向において奇数番目の第１の電極１２６）は、配線１３８－１と配線１３８－２の一方に接続され、残りの第１の電極１２６（例えば、列方向において偶数番目の第１の電極１２６）は、配線１３８－１と配線１３８－２の他方に接続される。また、これら配線１３８はそれぞれ後述する駆動回路１３０に接続されている。これにより、駆動回路１３０から供給される電位に応じ、第１の電極群１２５を列単位で独立して駆動することができる。もちろん、各列において配線１３８同士を接続したり、同電位を印加したりすることによって、複数列あるいは全ての列の第１の電極群１２５を同時に駆動することも可能である。これら各配線の接続や電位の印加方法については後述する。

（３）第２の電極
複数の第２の電極１２８も、第１の電極１２６と同様の構成を有するが、その延伸方向が異なる。具体的には、複数の第２の電極１２８は、第２の基板１２４と接するように、あるいは任意の構成であるアンダーコート（図示しない）を介して第２の基板１２４上に設けられる（図４Ｂ）。複数の第２の電極１２８も第２の基板１２４の一つの辺と平行になるように配置される。第１の電極１２６と第２の電極１２８は、第１の基板１２２と第２の基板１２４に挟まれるように配置される。

各液晶セル１２０においては、複数の第２の電極１２８によって一つの第２の電極群１２７が形成され、さらに複数の第２の電極群１２７がｍ行ｎ列のマトリクス状に配置される（図５Ｂ）。このため、各第２の電極群１２７は少なくとも一つの発光素子１１４と重なり、複数の第２の電極群の数と複数の凹部１１２ａの数は同一となる。

複数の第２の電極１２８の一部を図７の模式的上面図に示す。この図では、二つの行と二つの列に配置された四つの第２の電極群１２７が示されている。複数の第２の電極１２８は、全て列方向（ｙ方向）に延伸する。すなわち、複数の第２の電極１２８の全ての長手方向は互いに平行であり、複数の第１の電極１２６の長手方向と直交する。各第２の電極群１２７においては、複数の第２の電極１２８はストライプ状に配置される。各第２の電極群１２７は複数の凹部１１２ａの一つと重なり、このため、対応する照射面１１６と重なる。換言すると、複数の凹部１１２ａから任意に選択される第ｊ行中第ｋ列に位置する凹部１１２ａは、第ｊ行中第ｋ列に位置する第２の電極群１２７と重なり、この凹部１１２ａに配置される発光素子１１４からの光は、第１の電極１２６と液晶層１３６を介し、第ｊ行中第ｋ列に位置する第２の電極群１２７に選択的に照射される。その結果、第ｊ行中第ｋ列に位置する照射面１１６は、第ｊ行中第ｋ列に位置する第２の電極群１２７と重なる。したがって、一つの照射面１１６と重なる複数の第２の電極１２８によって一つの第２の電極群１２７が構成されると言える。

なお、本実施形態においては、複数の第２の電極１２８は列方向（ｙ方向）にストライプ状に延伸するが、各第２の電極１２８は、全体としては列方向に延伸しているものの、１箇所または複数の個所でわずかに屈曲する構成を有することも可能である。また、第２の電極１２８の延伸方向も、ｙ方向に対して１～１０°程度の角度を有しても構わない。

各行では、一つ置きに選択される複数の第２の電極１２８（例えば、行方向に奇数番目の第２の電極）が配線１４０－１に接続され、互いに電気的に導通する。各行における残りの第２の電極１２８（例えば、行方向に偶数番目の第２の電極）も別の配線１４０－２に接続され、互いに電気的に導通する。したがって、各行において、複数の第２の電極１２８には、一つ置きに異なる電圧を供給することができる。配線１３８と同様、配線１４０も凹部１１２ａと重ならないように配置される。すなわち、各配線１４０は隣り合う凹部１１２ａの間および隣り合う照射面１１６の間を延伸する。さらに、隣り合う凹部１１２ａの間および隣り合う照射面１１６の間には、隣り合う列の第２の電極１２８にそれぞれ接続される二つの配線１４０－１、１４０－２が延伸する。換言すると、隣り合う行の間に、当該隣り合う行の第２の電極１２８にそれぞれ接続される二つの配線１４０－１、１４０－２が延伸する。

第２の電極１２８の長さ（長手方向であるｙ方向の長さ）も凹部１１２ａのｘｙ平面におけるｙ方向の長さよりも大きく、このため、各第２の電極１２８も凹部１１２ａを跨ぐ。第２の電極１２８の幅（ｙ方向と交差するｘ方向の長さ）も例えば２μｍ以上１０μｍ以下の範囲から選択され、行方向で隣接する第２の電極１２８間の距離も例えば２μｍ以上１０μｍ以下の範囲から選択すればよい。典型的な例として、第２の電極１２８の幅とｘ方向におけるピッチは、それぞれ５μｍ、１０μｍとすることができる。

かかる構成により、本実施形態においては、各行に配置される複数の第２の電極群１２７では、行方向で一つ置きに選択される第２の電極１２８（例えば、行方向において奇数番目の第２の電極１２８）は、配線１４０－１と配線１４０－２の一方に接続され、残りの第２の電極１２８（例えば、行方向において偶数番目の第２の電極１２８）は、配線１４０－１と配線１４０－２の他方に接続される。また、これら配線１４０はそれぞれ後述する駆動回路１３０に接続されている。これにより、駆動回路１３０から供給される電位に応じ、第２の電極群１２７を行単位で独立して駆動することができる。もちろん、各行において配線１４０同士を接続したり、同電位を印加したりすることによって、複数行あるいは全ての行の第２の電極群１２７を同時に駆動することも可能である。これら各配線の接続や電位の印加方法については後述する。

上記の通り、第１の液晶セル１２０－１は、第１の基板１２２側に第１の電極群１２５をｍ行ｎ列のマトリクス状に備え、また、第２の基板１２４側に第２の電極群１２７をｍ行ｎ列のマトリクス状に備えており、第１の基板１２２側においては、第１の電極群１２５を列単位で独立して駆動可能であって、且つ、第２の基板１２４側においては、第２の電極群１２７を行単位で独立して駆動することが可能となっている。これら個別の駆動については後述する。

第１の液晶セル１２０－１と第２の液晶セル１２０－２は、互いの第１の電極１２６の長手方向が互いに平行となるように配置する。この場合、第１の液晶セル１２０－１と第２の液晶セル１２０－２では、第２の電極１２８の長手方向も互いに平行であり、第１の配向膜１３２が液晶分子を配向させる方向（以下、配向方向）もそれぞれ互いに平行となる。この場合、互いの第１の電極１２６が重畳する構成も採用可能である。逆に、第１の液晶セル１２０－１と第２の液晶セル１２０－２は、互いの第１の電極１２６の長手方向が互いに垂直となるように配置してもよい。この場合、第１の液晶セル１２０－１と第２の液晶セル１２０－２では、第２の電極１２８の長手方向も互いに垂直であり、第１の配向膜１３２の配向方向もそれぞれ互いに垂直となる。

（４）第１の配向膜、第２の配向膜、および液晶層
複数の第１の電極１２６上には第１の配向膜１３２が設けられ、複数の第２の電極１２８上（図４Ｂでは第２の電極１２８の下）には第２の配向膜１３４が設けられる。第１の基板１２２と第２の基板１２４は封止材１１８によって貼り合わされ、固定される。第１の基板１２２、第２の基板１２４、および封止材１１８によって形成される空間には液晶層１３６が充填される。

第１の配向膜１３２と第２の配向膜１３４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１３２の配向方向が第１の電極１２６が延伸する方向に対して垂直となり（図６の矢印参照）、第２の配向膜１３４の配向方向が第２の電極１２８が延伸する方向に垂直になるように行われる（図７の矢印参照）。したがって、第１の配向膜１３２の配向方向と第２の配向膜１３４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１３２と第２の配向膜１３４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。

液晶層１３６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。

液晶層１３６の厚さｄ（図４Ｂ参照）、すなわち、第１の配向膜１３２と第２の配向膜１３４との間の距離も任意であるが、第１の電極１２６や第２の電極１２８のピッチよりも大きいことが好ましい。例えば、液晶層１３６の厚さは、第１の電極１２６または第２の電極１２８のピッチに対して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１３６の厚さは、例えば２０μｍ以上６０μｍ以下または２０μｍ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１３６内に設けてもよい。なお、上述した液晶層１３６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困難となる。

（５）その他の構成
第１の基板１２２上には、照明用の信号を生成して第１の電極１２６や第２の電極１２８に供給するための駆動回路１３０が接続される（図４Ａ、図５Ａ）。駆動回路１３０は、第１の基板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チップを第１の基板１２２に搭載することで形成してもよい。あるいは、駆動回路１３０を第１の基板１２２上に設けず、第１の電極１２６と第２の電極１２８から延伸する配線１３８、１４０に接続されるフレキシブル印刷基板（ＦＰＣ）などのコネクタ上にＩＣチップを駆動回路１３０として設けてもよい。

２．動作原理
上述したように、反射板１１２の各凹部１１２ａに設けられる発光素子１１４から出射される光は、一つの第１の電極群１２５を選択的に照射し、この光は液晶層１３６を通過し、さらに一つの第２の電極群１２７を照射する。また、各第１の電極群１２５と各第２の電極群１２７には、ストライプ状に配置された複数の第１の電極１２６と第２の電極１２８がそれぞれ設けられる。このため、各第１の電極群１２５と各第２の電極群１２７にそれぞれ含まれる複数の第１の電極１２６と第２の電極１２８に印加される電圧を制御することにより、液晶層１３６がある種の液晶レンズとして機能する。その結果、各凹部１１２ａから出力される光の拡がりを個別に制御させることができるため、光源１１０から二つの液晶セル１２０を介して取り出される光の照射領域を多様に、かつ、任意に制御することができる。以下、照明装置１００の動作原理と駆動方法について説明する。ここで、「照射領域」とは、照明装置１００を駆動した際に対象物上に光が照射される領域を指す。ただし、光の進行方向と対象物上の面の角度や照明装置１００と対象物との距離により、照射領域は変化する。したがって、「照射領域」とは、液晶セル１２０の第２の基板１２４の主面の法線に対して垂直な平面に照明装置１００からの光が照射される領域と定義される。

２－１．非駆動時
図８Ａと図８Ｂに、非駆動時における液晶セル１２０の端面の模式図を示す。図８Ａは行方向（ｘ方向）から見た模式図であり、図８Ｂは列方向（ｙ方向）から見た模式図である。図８Ａと図８Ｂにおいて、液晶分子は楕円として模式的に描かれている。

上述したように、第１の配向膜１３２と第２の配向膜１３４の配向方向は、それぞれ複数の第１の電極１２６と複数の第２の電極１２８が延伸する方向に対して直交する。このため、液晶セル１２０を駆動しない場合、すなわち、複数の第１の電極１２６と複数の第２の電極１２８に電圧を印加しない場合には、液晶分子の配向は電界の影響を受けず、配向方向によって決定される。その結果、第１の電極１２６付近では、液晶分子は長軸が第１の電極１２６が延伸する方向（ｘ方向）に垂直な方向（ｙ方向）に沿って配向する。一方、第２の電極１２８付近では、液晶分子は長軸が第２の電極１２８が延伸する方向（ｙ方向）に垂直な方向（ｘ方向）に沿って配向する。このため、液晶分子の配向方向は、第１の基板１２２から第２の基板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。

２－２．駆動時
駆動時には、第１の液晶セル１２０－１と第２の液晶セル１２０－２のいずれか一方のセルまたは両セルの複数の第１の電極１２６に対し、隣り合う第１の電極１２６間で位相が反転するようにパルス状の交流電圧（交流矩形波）が印加される。同様に、第１の液晶セル１２０－１と第２の液晶セル１２０－２のいずれか一方のセルまたは両セルの複数の第２の電極１２８に対し、隣り合う第２の電極１２８間で位相が反転するようにパルス状の交流電圧（交流矩形波）が印加される。それぞれの液晶セル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５Ｖ以上５０Ｖ以下、または５Ｖ以上３０Ｖ以下の範囲から選択すればよい。交流電圧の印加により、隣接する第１の電極１２６間および隣接する第２の電極１２８間には、それぞれ図９Ａと図９Ｂの矢印に示すように電界（横電界）が発生する。一方、第１の電極１２６と第２の電極１２８間でも電界（縦電界）が発生するが、上述したように、液晶層１３６の厚さｄは、隣接する第１の電極１２６間や第２の電極１２８間の距離の距離と比較して大きい。このため、縦電界は横電界に対して著しく小さく、各液晶分子は横電界に従って配向する。

液晶層１３６内に横電界が発生すると、第１の基板１２２側では、隣り合う第１の電極１２６の間のほぼ中間に位置する液晶分子は、横電界の方向は第１の基板１２２とほぼ平行であるため、初期の配向状態を保つ。しかしながら、第１の電極１２６に近づくにつれて電界方向がｚ方向に傾くため、液晶分子もｚ方向に傾き、その角度（チルト角）が増大する。その結果、第１の基板１２２側の液晶層中の液晶分子は、上に凸の円弧状に配向する（図９Ａ）。第２の基板１２４側でも同様であり、隣接する第２の電極１２８の間のほぼ中間に位置する液晶分子は、横電界の方向は第２の基板１２４とほぼ平行であるため、初期の配向状態を保つ。しかしながら、第２の電極１２８に近づくにつれて電界方向がｚ方向に傾くため、液晶分子もｚ方向に傾き、その角度（チルト角）が増大する。その結果、第２の基板１２４側の液晶層中の液晶分子は、下に凸の円弧状に配向する（図９Ｂ）。

液晶分子の配向変化により、液晶層１３６に入射した光は、第１の基板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、さらに第２の基板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する。その結果、液晶セル１２０は光を拡散するレンズとして機能する。この光の拡散メカニズムについて、図１０と図１１を用いて詳細に説明する。図１０は図９Ａと図９Ｂに示す液晶分子の配向を示した模式的斜視図であり、図１１は二つの液晶セル１２０を透過する光の挙動を示す模式図である。ここでは、二つの液晶セル１２０の間で、第１の電極１２６が延伸する方向は互いに平行であり、第２の電極１２８が延伸する方向も互いに平行である例をモデルとして用いて説明する。

上述したように、複数の第１の電極１２６に対し、隣接する第１の電極１２６間で互いに位相が反転するようにパルス状の交流電圧を印加し、複数の第２の電極１２８に対し、隣接する第２の電極１２８間で互いに位相が反転するようにパルス状の交流電圧を印加すると、図１０に示すように、第１の電極１２６側と第２の電極１２８側に互いに直交する横電界が発生する。その結果、液晶層中の液晶分子は、第１の基板１２２側で隣接する第１の電極１２６間で上に凸に配向し、第２の基板１２４側で隣接する第２の電極１２８間で下に凸に配向する。また、液晶分子の配向は、第１の電極１２６から第２の電極１２８に向かうに従って９０°捻じれる。

図１１に示すように、光源１１０から出射した光は、最初に第１の液晶セル１２０－１に入射する。この光はｙ方向の偏光成分１５０（図中、直線矢印）とｘ方向の偏光成分１５２（図中、丸印にバツを付した記号）を有している。以下、便宜上、液晶セル１２０に入射する前の光のｙ方向の偏光成分をＳ成分、ｘ方向の偏光成分をＰ成分と呼び、偏光軸の変化に依存せず、この名称を使用する。

第１の電極１２６側では液晶分子はｙ方向に沿って配向しているため、液晶層１３６はｙ方向に屈折率分布を有する。このため、液晶層１３６に入射したＳ成分１５０は、第１の電極１２６側のｙ方向の屈折率分布によってｙ方向に拡散する。この光は、液晶層１３６を通過する際、液晶分子の配向の捻じれによって旋光し、偏光軸がｘ方向になる。すると、第２の電極１２８側では、液晶層１３６はｘ方向に屈折率分布を有するため、この光はさらにｘ方向に拡散する。その結果、Ｓ成分１５０は第１の液晶セル１２０－１の液晶層１３６を通過すると、ｘ方向とｙ方向に拡散したＳ成分１５２となる。

一方、第１の液晶セル１２０－１に入射したＰ成分１５６は、第１の電極１２６側においては屈折率分布はｙ方向に存在するため、屈折率分布の影響を受けず、拡散することなく液晶分子の配向の捻じれによって旋光し、偏光軸がｙ方向になる。また、第２の電極１２８側の屈折率分布はｘ方向に存在するため、偏光軸がｙ方向に変化したＰ成分１５６は屈折率分布の影響を受けない。その結果、Ｐ成分１５６は、第１の液晶セル１２０－１の液晶層１３６を通過すると、拡散せずに旋光したＰ成分１５８となる。

次に、第１の液晶セル１２０－１を通過した光を考える。上述したように、このモデルでは、第１の液晶セル１２０－１と第２の液晶セル１２０－２の間で第１の電極１２６の長手方向は互いに平行であり、第２の電極１２８の長手方向も互いに平行である。このため、第２の液晶セル１２０－２の液晶層１３６においても、第１の電極１２６側にはｙ方向に屈折率分が存在し、第２の電極１２８側にはｘ方向に屈折率分布が存在する。

上述したように、Ｓ成分１５０は、第１の液晶セル１２０－１を通過するとｘとｙ方向に拡散したＳ成分１５２となる。このＳ成分１５２は、第２の液晶セル１２０－２の第１の電極１２６側ではその偏光軸が屈折率分布の方向と直交するため、拡散しない。Ｓ成分１５２は、液晶層１３６を通過する間、液晶分子の配向の捻じれに応じて旋光し、偏光軸がｙ方向に変化する。しかしながら、第２の電極１２８側の屈折率分布はｘ方向であるため、屈折率分布の影響を受けない。その結果、Ｓ成分１５２は、第２の液晶セル１２０－２によって旋光するものの、拡散せずにＳ成分１５４となる。纏めると、光源１１０から出射するＳ成分１５０は、第１の液晶セル１２０－１によってｘとｙ方向に拡散すると同時に旋光してＳ成分１５２となり、第２の液晶セル１２０－２によって拡散せずに旋光し、最終的にｘとｙ方向に拡散したＳ成分１５４となる。

一方、第２の液晶セル１２０－２の液晶層１３６に入射したＰ成分１５８は、第１の電極１２６側のｙ方向の屈折率分布によってｙ方向に拡散する。この光は、液晶層１３６を通過する際、液晶分子の配向の捻じれによって旋光し、偏光軸がｘ方向になる。すると、第２の電極１２８側では、液晶層１３６はｘ方向に屈折率分布を有するため、この光はｘ方向に拡散する。その結果、Ｐ成分１５８は第２の液晶セル１２０－２を通過すると、旋光すると同時にｘ方向とｙ方向に拡散したＰ成分１６０となる。纏めると、光源１１０から出射するＰ成分１５６は、第１の液晶セル１２０－１によって拡散せずに旋光し、第２の液晶セル１２０－２によって旋光すると同時にｘとｙ方向に拡散し、最終的にｘとｙ方向に拡散したＰ成分１６０となる。

液晶分子の配向の程度は第１の電極１２６と第２の電極１２８に印加される電圧によってそれぞれ制御することができるため、光の拡散の程度も第１の電極１２６と第２の電極１２８に印加される電圧によって制御することが可能である。このため、上述したメカニズムに従い、第１の電極１２６と第２の電極１２８に印加される電圧によって各第１の電極群１２５と第２の電極群１２７に照射される光の拡散の程度を独立に制御することができる。

なお、光の拡散は隣接する第１の電極１２６間と隣接する第２の電極間１２８に発生する横電界によって制御される。したがって、光の拡散のためには、各液晶セルにおいて隣接する第１の電極１２６間および／または隣接する第２の電極１２８間に電位差が与えられれば良い。このため、複数の第１の電極１２６に対しては、隣接する第１の電極１２６に対して異なる電圧の一定電圧を印加してもよく、あるいは、一つ置きに選択される複数の第１の電極１２６に交流電圧を与え、残りの第１の電極１２６に一定電圧を与えてもよい。第２の電極１２８についても同様である。

３．配光制御
上述したメカニズムを利用することにより、光源１１０からの照射領域を任意に制御することができる。このことを以下説明する。

以下の説明では、図１２に示すように、第１の液晶セル１２０－１では、一つ置きに選択される複数の第１の電極１２６に対して交流電圧Ｖ_１が、残りの複数の第１の電極１２６に対して交流電圧Ｖ_２が印加されるものとする。また、第１の液晶セル１２０－１では、一つ置きに選択される複数の第２の電極１２８に対して交流電圧Ｖ_３が、残りの複数の第１の電極１２６に対して交流電圧Ｖ_４が印加されるものとする。第２の液晶セル１２０－２では、一つ置きに選択される複数の第１の電極１２６に対して交流電圧Ｖ_５が、残りの複数の第１の電極１２６に対して交流電圧Ｖ_６が印加されるものとする。また、第２の液晶セル１２０－２では、一つ置きに選択される複数の第２の電極１２８に対して交流電圧Ｖ_７が、残りの複数の第１の電極１２６に対して交流電圧Ｖ_８が印加されるものとする。このモデルにおいても、二つの液晶セル１２０の間で、第１の電極１２６は互いに平行であり、第２の電極１２８も互いに平行である。

３－１．液晶セルの非駆動時
液晶セル１２０が非駆動時の場合には、第１の電極１２６間や第２の電極間１２８の間には電界が発生しない。このため、液晶層１３６には屈折率分布が存在しないので、Ｓ成分１５０とＰ１５２は各液晶セル１２０によって旋光するもの拡散効果を受けない。したがって、例えば図１３Ａに示すように、複数の凹部１１２ａに設けられる発光素子１１４の全てを点灯した場合、光が二つの液晶セル１２０を通過しても大きく広がらず、各凹部１１２ａから出力される光の拡散を反映するに留まる。その結果、ｘｙ平面においては、光源１１０の照射領域Ａ_０は、ほぼ光源１１０のｘｙ平面における形状と相似の関係となる（図１３Ｂ）。

３－２．液晶セルの駆動時
（１）ｙ方向への選択的拡散
一例として、図１４Ａのタイミングチャートに示すように液晶セル１２０を駆動するケースを考える。ここでは、第１の液晶セル１２０－１と第２の液晶セルの各々において、複数の第１の電極１２６に対し、隣接する第１の電極１２６間で位相が反転するように交流電圧を与え、複数の第２の電極１２８に対して一定電圧を印加するまたは電圧を与えない。一定電圧は、０Ｖでもよく、上記交流電圧に対する中間電位でもよい。

このように液晶セル１２０を動作させると、図１１から理解されるように、光源１１０からの光のＳ成分１５０は、第１の液晶セル１２０－１においてｙ方向に拡散しつつ、液晶層１３６によって偏光軸をｘ方向に変化させる。この光は、第２の電極１２８間には電界が存在しないため、第２の電極１２８側では拡散することなく第１の液晶セル１２０－１から出射し、ｙ方向に拡散したＳ成分１５２となる。このＳ成分１５２は、第２の液晶セル１２０－２の第１の電極１２６間に発生する横電界に起因する屈折率分布はｙ方向であるため、第２の液晶セル１２０－２に入射しても屈折率分の影響を受けない。また、第２の電極１２８間には電界が存在しないので、このＳ成分１５２は拡散することなく旋光する。纏めると、Ｓ成分１５０は、二つの液晶セル１２０を通過することで、ｙ方向に拡散したＳ成分１５４となる。

一方、光源１１０からの光のＰ成分１５６は、第１の液晶セル１２０－１の第１の電極１２６側の横電界はｙ方向であるので、屈折率分布の影響を受けない。また、第２の電極１２８間には電界が存在しないので、第２の電極１２８側には屈折率分布が存在しない。このため、Ｐ成分１５６は、拡散せずに液晶層１３６中の液晶分子の配向の捻じれに従って旋光し、Ｐ成分１５８となる。このＰ成分１５８が第２の液晶セル１２０－２に入射すると、第１の電極１２６側のｙ方向の屈折率分布によってｙ方向に拡散しつつ、液晶層１３６によって偏光軸をｘ方向に変化させる。この光は、第２の電極１２８間には電界が存在しないため、第２の電極１２８側では拡散することなく第２の液晶セル１２０－２から出射する。纏めると、Ｐ成分１５６は、二つの液晶セル１２０を通過することで、ｙ方向に拡散したＰ成分１６０となる。

上記メカニズムにより、光源１１０からの光は、ｙ方向のみに拡散する。このため、照明装置１００は、二つの液晶セル１２０を駆動しない場合に形成される照射領域Ａ_０と比較し、ｙ方向に拡散した照射領域Ａ_１を与える（図１４Ｂ）。詳細な説明は割愛するが、ｘ方向に選択的に拡散した照射領域を得る場合には、第１の液晶セル１２０－１と第２の液晶セルの各々において、複数の第２の電極１２８に対し、隣接する第２の電極１２８間で位相が反転するように交流電圧を与え、複数の第１の電極１２６に対して一定電圧を印加するまたは電圧を与えないように液晶セル１２０を駆動すればよい。（図１５Ａ、図１５Ｂ）。

（２）ｘ方向とｙ方向への拡散
他の例として、図１６Ａのタイミングチャートに示すように液晶セル１２０を駆動するケースを考える。ここでは、第１の液晶セル１２０－１において、複数の第１の電極１２６に対し、隣接する第１の電極１２６間で位相が反転するように交流電圧を与え、複数の第２の電極１２８に対して一定電圧を印加するまたは電圧を与えない。一方、第２の液晶セル１２０－２においては、複数の第１の電極１２６に対して一定電圧を印加するまたは電圧を与えず、隣接する第２の電極１２８間で位相が反転するように交流電圧を与える。一定電圧は、０Ｖでもよく、上記交流電圧に対する中間電位でもよい。

このように液晶セル１２０を動作させると、図１１から理解されるように、光源１１０からの光のＳ成分１５０は、第１の液晶セル１２０－１において、第１の電極１２６側のｙ方向の屈折率分布に起因してｙ方向に拡散し、液晶層１３６によって旋光してＳ成分１５２となる。Ｓ成分１５２が第２の液晶セル１２０－２に入射すると、第１の電極１２６側には屈折率分布が存在しないので、Ｓ成分１５２は液晶層１３６によって旋光し、偏光軸がｙ方向となる。しかしながら、第２の基板１２４側の屈折率分布はｘ方向であるため、拡散しない。纏めると、Ｓ成分１５０は、二つの液晶セル１２０を通過することで、ｙ方向にのみ拡散したＳ成分１５４となる。

一方、光源１１０からの光のＰ成分１５６は、第１の液晶セル１２０－１の第１の電極１２６側の横電界はｙ方向であるので、屈折率分布の影響を受けない。また、第２の電極１２８間には電界が存在しないので、第２の電極１２８側には屈折率分布が存在しない。このため、Ｐ成分１５６は、拡散せずに液晶層１３６中の液晶分子の配向の捻じれに従って旋光し、偏光軸がｙ方向であるＰ成分１５８となる。このＰ成分１５８が第２の液晶セル１２０－２に入射すると、第１の電極１２６側には屈折率分布が存在しないものの、第２の電極１２８側にはｘ方向の屈折率分布が存在するので、Ｐ成分１５８は旋光するとともにｘ方向に拡散したＰ成分１６０となる。纏めると、Ｐ成分１５６は、二つの液晶セル１２０を通過することで、ｘ方向にのみ拡散したＰ成分１６０となる。

上記メカニズムにより、光源１１０からのＳ成分１５０とＰ成分１５６は、それぞれｙ方向とｘ方向に選択的に拡散する。このため、照明装置１００は、二つの液晶セル１２０を駆動しない場合に形成される照射領域Ａ_０とは異なり、十字状の照射領域Ａ_１を与える（図１６Ｂ）。

（３）ｘ方向とｙ方向への非対称な拡散
他の例として、図１７Ａのタイミングチャートに示すように液晶セル１２０を駆動するケースを考える。ここでは、二つの第１の液晶セル１２０－１において、複数の第１の電極１２６に対し、隣接する第１の電極１２６間で位相が反転するように交流電圧を与え、複数の第２の電極１２８に対し、隣接する第２の電極１２８間で位相が反転するように交流電圧を与える。ただし、複数の第１の電極１２６に与えられる電圧と複数の第２の電極１２８に与えられる電圧はその大きさが相違する。ここでは、前者が後者よりも大きい例を用いて説明する。

このように液晶セル１２０を動作させると、図１１から理解されるように、光源１１０からの光のＳ成分１５０は、第１の液晶セル１２０－１において、旋光すると同時に、第１の電極１２６側のｙ方向の屈折率分布に起因してｙ方向に拡散し、第２の電極１２８側のｘ方向の屈折率分布に起因してｘ方向にも拡散する。しかしながら、第１の電極１２６に印加される電圧は、第２の電極１２８に印加される電圧よりも大きいため、ｙ方向により大きく拡散したＳ成分１５２となる。このＳ成分１５２は第２の液晶セル１２０－２では拡散されずに旋光する。纏めると、Ｓ成分１５０は、ｘ方向よりもｙ方向により大きく拡散したＳ成分１５４となる。

一方、光源１１０からの光のＰ成分１５６は、第１の液晶セル１２０－１では拡散されずに旋光し、Ｐ成分１５８となる。このＰ成分１５８が第２の液晶セル１２０－２に入射すると、旋光すると同時に、第１の電極１２６側の屈折率分布に起因してｙ方向に拡散し、第２の電極１２８側の屈折率分布に起因してｘ方向にも拡散する。しかしながら、第１の電極１２６に印加される電圧は、第２の電極１２８に印加される電圧よりも大きいため、ｙ方向により大きく拡散したＰ成分１６０となる。纏めると、Ｐ成分１５６もｘ方向よりもｙ方向により大きく拡散したＰ成分１６０となる。

上記メカニズムにより、光源１１０からのＳ成分１５０とＰ成分１５６は、それぞれｘ方向よりもより大きくｙ方向に拡散する。このため、照明装置１００は、二つの液晶セル１２０を駆動しない場合に形成される照射領域Ａ_０と比較し、ｙ方向により大きく拡大した照射領域Ａ_１を与える（図１７Ｂ）。

上述したように、本発明の実施形態を適用することにより、光源１１０からの光を任意に配光し、様々な形状の照射領域を作り出すことが可能となる。

＜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の駆動方法とは異なる駆動方法について説明する。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説明を割愛することがある。

本実施形態に係る照明装置１００の駆動方法では、複数の発光素子１１４の一部を駆動させる（ローカルデミング）。これにより、さらに多様な形状に照射領域を変化させることができるとともに、消費電力の低減が可能となる。

一例として、図１８Ａに示すように、一部の発光素子１１４のみを駆動し、他の発光素子１１４を点灯させないモデルを考える。ここでは、８行８列のマトリクス状に配置される凹部１１２ａのうち、第４行（Ｌ_４）に位置する凹部１１２ａに設けられる発光素子１１４が点灯される。二つの液晶セル１２０を駆動しない場合には、ｘｙ平面においては、光源１１０の照射領域Ａ_０は、ほぼ光源１１０のｘｙ平面における形状と相似の関係となる。したがって、図１８Ｂに示すように、照射領域Ａ_０は直線状となる。

この状態で、ｘ方向に選択的に拡散するように液晶セル１２０を動作させる。具体的には、図１５Ａに示すタイミングチャートに従って液晶セル１２０を動作させることにより、光源１１０から出射される光はｘ方向、すなわち、行方向に選択的に拡散する。その結果、照射領域Ａ_０と比較してｘ方向に拡大した照射領域Ａ_１を与えることができる（図１８Ｃ）。図示しないが、液晶セル１２０を適宜動作させることで、光をｙ方向に拡散させることも可能であり、光源１１０からの光を用いて任意の形状を有する照射領域を提供することができる。

このように、ローカルデミングを行うことで、光源１１０の照射領域も制御できるため、より多様な形状を有する照射領域を作り出すことができる。また、発光素子１１４の一部だけを選択的に駆動させることができるため、消費電力を低減することが可能である。

＜第３実施形態＞
本実施形態では、第１、第２実施形態で述べた照明装置１００の駆動方法とは異なる駆動方法について説明する。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説明を割愛することがある。

本実施形態で述べる照明装置１００の駆動方法では、第２実施形態と同様、ローカルデミングが行われる。それと同時に、液晶セル１２０は部分的に駆動される。すなわち、液晶セル１２０に設けられる複数の第１の電極群１２５と第２の電極群１２７のうちの一部が選択的に駆動され、これにより、消費電力の更なる低減が可能になるとともに、より多様な配光制御が可能となる。

一例として、図１９Ａに示すように、８行８列のマトリクス状に配置される凹部１１２ａのうち、第５列Ｒ_５に位置する凹部１１２ａに設けられる発光素子１１４が点灯されるモデルを考える。図１９Ａの点線で囲まれた領域における複数の第１の電極群１２５と第２の電極群１２７の模式的拡大図を図１９Ｂと図２０にそれぞれ示す。図１９Ｂでは、一つの凹部１１２ａに設けられる発光素子１１４が与える照射面１１６と重なる複数の第１の電極１２６が一つの第１の電極群１２５を構成する（図６参照）。同様に、図２０では、一つの凹部１１２ａに設けられる発光素子１１４が与える照射面１１６と重なる複数の第２の電極１２８が一つの第２の電極群１２７を構成する（図６参照）。図１９Ｂと図２０に描かれた九つの照射面１１６－１から１１６－９のうち、発光素子１１４が点灯しているのは、ハッチングが施された第２列の三つの照射面１１６－２、１１６－５、１１６－８である。

この状態で、点灯している発光素子１１４が設けられる凹部１１２ａの一つが与える照射面１１６と重なる第１の電極１２６と第２の電極１２８を用いて二つの液晶セル１２０を駆動する。例えば、照射面１１６－５を選択し、この照射面１１６－５と重なる第１の電極１２６と第２の電極１２８を図１５Ａに示すタイミングチャートに従って駆動する。図１５Ａのタイミングチャートに従うと、二つの液晶セル１２０の第２の電極１２８に対し、配線１４０－１から１４０－６のうち配線１４０－３と１４０－４の間に設けられて互いに隣り合う第２の電極１２８の位相が互いに反転するように交流電圧が印加され、他の第２の電極１２８に対しては０Ｖの定電圧を与える。二つの液晶セル１２０の第１の電極１２６に対しても０Ｖの定電圧を与える。

このように液晶セル１２０を駆動することにより、図２１に示すように、液晶セル１２０の非駆動時にｙ方向に直線的に形成される照射領域Ａ_０は、一部がｘ方向に延伸し、十字状の照射領域Ａ_１が得られる。このような照射領域の変形は一部の第２の電極１２８のみを駆動すれば達成できるため、液晶セル１２０の消費電力も抑制することができる。

あるいは、図１５Ａのタイミングチャートに従って第２の電極１２８に印加される電圧を変化させることで、様々な形状へ照射領域を変化させることができる。例えば図２２Ａに示すように第５列Ｒ_５の凹部１１２ａに配置される発光素子１１４を全て点灯させ、第１行Ｌ_１からから第３行Ｌ_３の凹部１１２ａと重なる第２の電極１２８を図１５Ａのタイミングチャートに従って駆動させる。この時、第２の電極１２８に印加される電圧を第１行Ｌ_１からから第３行Ｌ_３の順で増大させることで、図２２Ｂに示すように、直線的に形成される照射領域Ａ_０を矢印形状の照射領域Ａ_１へ変形させることができる。

このように第１の電極群１２５と第２の電極群１２７に印加される電圧を行単位又は列単位で制御することで、消費電力を低減することができるとともに、照射領域を多様な形状に任意に変形することができる。

＜第４実施形態＞
本実施形態では、第１から第３実施形態で述べた照明装置１００の駆動方法とは異なる駆動方法について説明する。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。

本実施形態で述べる照明装置１００の駆動方法では、液晶セル１２０を部分駆動させる際、拡散対象となる光が出力される凹部１１２ａと重なる行（以下、駆動行）の第１の電極１２６と、当該駆動行に隣り合い、駆動させない発光素子１１４を備える凹部１１２ａまたは拡散対象ではない光を出力する凹部１１２ａと重なる行（以下、非駆動隣接行）の間に配置される二つの配線１３８間、あるいはこれら駆動行の第１の電極１２６と非駆動隣接行の第１の電極１２６間に電位差が存在しないように、非駆動隣接行を駆動行と同期させる。あるいは、拡散対象となる光が出力される凹部１１２ａと重なる列（以下、本実施形態で駆動列）の第２の電極１２８と、当該駆動列に隣り合い、駆動させない発光素子１１４を備える凹部１１２ａまたは拡散対象ではない光を出力する凹部１１２ａと重なる列（以下、本実施形態で非駆動隣接列）の間に配置される二つの配線１４０間、あるいはこれら駆動列の第２の電極１２８と非駆動隣接列の第２の電極１２８間に電位差が存在しなくなるように、非駆動隣接列を駆動列と同期させる。

一例として、図２３Ａに示すように、反射板１１２が８行８列に配置される凹部１１２ａを備え、第４行Ｌ_４の第４列Ｒ_４と第５列Ｒ_５、および第５行Ｌ_５の第４列Ｒ_４と第５列Ｒ_５の凹部１１２ａの発光素子１１４から光を出射する場合を想定する。この時、第４行Ｌ_４の二つの凹部１１２ａの発光素子１１４からの光のみを選択的にｘ方向に拡散することを考える。図２３Ａの点線で囲まれた領域の第２の電極１２８の模式的上面図を図２３Ｂに示す。ｘ方向へ光を拡散させるために図１５Ａに示すタイミングチャートに従うと、二つの液晶セル１２０の第２の電極１２８うち、駆動行である第４行Ｌ_４の第２の電極群１２７（図２３Ｂにおける照射面１１６－１と１１６－２に重なる第２の電極群１２７）に互いに位相が異なる交流電圧Ｖ_５、Ｖ_６が印加され、第１の電極１２６には一定電圧を与えるまたは電圧を印加しない。これにより、照射面１１６－１と１１６－２の光がｘ方向に拡散される。

しかしながら、非駆動隣接行である第５行Ｌ_５の第２の電極１２８に接続される配線１４０の電圧Ｖ_７とＶ_８を一定にすると、駆動行Ｌ_４と非駆動隣接行Ｌ_５の間に位置する二つの配線１４０（ここでは、配線１４０－２と配線１４０－３）の間にも電位差が発生する。同様に、第４行Ｌ_４の第２の電極１２８と第５行Ｌ_５の第２の電極１２８の間にも電位差が発生する。この電位差により、第４行Ｌ_４と第５行Ｌ_５の間の液晶層１３６の液晶分子はｙ方向に下に凸の屈折率分布を産み出す。その結果、第４行Ｌ_４と第５行Ｌ_５の間の液晶層１３６にもレンズ効果が生まれ、その屈折率分布の方向は、第４行Ｌ_４上の液晶層１３６のレンズ効果のそれに直交する。このため、駆動行に照射される光の一部が意図しないｙ方向へも拡散し、精密な配光制御が阻害される。

そこで本実施形態では、各液晶セル１２０において、駆動行と非駆動隣接行の間の配線１４０を互いに同期させる。図２３Ｃに示す例では、非駆動隣接行である第５行Ｌ_５の第２の電極１２８に接続され、駆動行Ｌ_４と非駆動隣接行Ｌ_５の間に位置する配線１４０－３と、駆動行である第４列Ｌ_４の第２の電極１２８に接続され、駆動行Ｌ_４と非駆動隣接行Ｌ_５の間に位置する配線１４０－２を互いに同期させる。これにより、駆動行と非駆動隣接行の間に配置される配線１４０－２と配線１４０－３間や駆動行の第２の電極１２８と非駆動隣接行の第２の電極１２８間に電位差が存在しなくなり、駆動行と非駆動隣接行の間の液晶層１３６に屈折率分布が発生することを抑制することができる。ただし、非駆動隣接行Ｌ_５では光を拡散させないため、非駆動隣接行Ｌ_５の第２の電極１２８は全て互いに同期させる。したがって、非駆動隣接行Ｌ_５の第２の電極１２８に接続される他方の配線１４０－４も配線１４０－３に同期させる。その結果、非駆動隣接行において屈折率分布の発生が抑制されるとともに、配線１４０－２または駆動行Ｌ_４の第２の電極１２８と非駆動隣接行Ｌ_５の第２の電極１２８との間でも屈折率分布の発生が抑制されるので、意図しない光の拡散が抑制され、精密な配光が可能となる。

他の例として、図２４Ａに示すように、第４行Ｌ_４の第４列Ｒ_４と第５列Ｌ_５の第４列Ｒ_４の凹部１１２ａの発光素子１１４から光を出射し、この光をｙ方向に拡散するケースを説明する。図２４Ａの点線四角形で囲まれた領域の第１の電極１２６と第２の電極１２８の配置をそれぞれ図２５、図２６に示す。図２５と図２６では、凹部１１２ａからの光は照射面１１６－２と１１６－５を与える。

この場合には、図２４Ｂに示すように、各液晶セル１２０において、非駆動隣接列である第３列Ｒ_３の全ての第１の電極１２６を駆動列である第４列Ｒ_４において一つ置きに選択される第１の電極１２６と同期させる。同様に、非駆動隣接列である第５列（Ｒ_５）の全ての第１の電極１２６を駆動列である第４列において一つ置きに選択される第１の電極１２６と同期させる。具体的には、第４列Ｒ_４においては、一つ置きに選択される第１の電極１２６に交流電圧Ｖ_３が印加され、他の第１の電極１２６には、交流電圧Ｖ_３に対して位相が反転した交流電圧Ｖ_４が印加される。第３列Ｒ_３においては、交流電圧Ｖ_３と同電圧同位相の交流電圧Ｖ_１とＶ_２が印加される。一方、第５列においては、交流電圧Ｖ_４と同電圧同位相の交流電圧Ｖ_５とＶ_６が印加される。なお、ｘ方向に光を拡散しないので、各液晶セル１２０では、全ての第２の電極１２８に対して一定電圧を印加する、あるいは電圧を与えない。これにより、第４列と第３列の間に配置される配線１３８間、および第４列と第５列の間に配置される配線１３８間に電位差が存在しないので、ｘ方向に光を拡散する屈折率分布が発生することを抑制することができる。その結果、意図しない光の拡散が防止され、精密な配光が可能となる。

他の例として、図２４Ｃに示すように、第５行Ｌ_５の第４列Ｒ_４から第６列Ｒ_６の凹部１１２ａの発光素子１１４から光を出射し、この光をｘ方向に拡散するケースを説明する。図２４Ｃの点線四角形で囲まれた領域の第１の電極１２６と第２の電極１２８の配置もそれぞれ図２５、図２６に示されており、このケースでは、図２５と図２６において凹部１１２ａからの光は照射面１１６－４から１１６－６を形成する。

この場合には、図２４Ｄに示すように、各液晶セル１２０において、非駆動隣接列である第４行Ｌ_４の全ての第２の電極１２８を駆動行である第５行Ｌ_５の第２の電極１２８と同期させる。具体的には、第５行Ｌ_５においては、一つ置きに選択される第２の電極１２８に交流電圧Ｖ_９が印加され、他の第２の電極１２８には、交流電圧Ｖ_９に対して位相が反転した交流電圧Ｖ_１０が印加される。また、第４行Ｌ_４においては、交流電圧Ｖ_９と同電圧同位相の交流電圧Ｖ_７とＶ_８が印加される。なお、ｙ方向に光を拡散しないので、各液晶セル１２０では、全ての第１の電極１２６に対して一定電圧を印加する、あるいは電圧を与えない。これにより、第４行Ｌ_４と第５行Ｌ_５の間に配置される配線１４０の間に電位差が存在しないので、ｙ方向に光を拡散する屈折率分布が発生することを抑制することができる。その結果、意図しない光の拡散が抑制され、精密な配光が可能となる。

＜第５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の二つの変形例１、２について説明する。第１から第４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。

１．変形例１
１－１．構成
第１実施形態で述べた照明装置１００では、一つの列の複数の第１の電極１２６は、他の列（例えば隣接する列）の第１の電極１２６とは導通せず、他の列の第１の電極１２６から独立して制御される（図６参照）。同様に、一つの行の複数の第２の電極１２８は、他の行（例えば隣接する行）の第２の電極１２８とは導通せず、他の行の第２の電極１２８から独立して制御される（図７参照）。

これに対して本変形例では、図２７に示すように、少なくとも一方の液晶セル１２０において、一つの列（例えば第４列Ｒ_４）において一つ置きに選択される複数の第１の電極１２６は、隣接する列（例えば第３列Ｒ_３）において一つ置きに選択される複数の第１の電極１２６と電気的に接続され、互いに導通する。この一つの列（すなわち、第４列Ｒ_４）の他の第１の電極１２６は、反対側に隣接する列（すなわち、第５列Ｒ_５）において一つ置きに選択される複数の第１の電極１２６と導通してもよい。

さらに、あるいは、図２８に示すように、少なくとも一方の液晶セル１２０において、一つの行（例えば第４行Ｌ_４）において一つ置きに選択される複数の第２の電極１２８は、隣接する行（例えば第５行Ｌ_５）において一つ置きに選択される複数の第２の電極１２８と電気的に接続され、互いに導通する。この一つの列（すなわち、第４行Ｌ_４）の他の第２の電極１２８は、反対側に隣接する行（すなわち、図示しない第３行Ｌ_３）において一つ置きに選択される複数の第２の電極１２８と導通してもよい。

このような接続を採用することで、配線１３８や１４０の数を低減することができ、液晶セル１２０の設計の自由度が向上する。また、隣接する行や列の間隔を低減することができるため、照明装置１００の小型化が可能である。

１－２．駆動方法
本変形例１での液晶セル１２０の駆動方法の一例を説明する。ここでは、図２９Ａに示すように、反射板１１２が８行８列に配置される凹部１１２ａを備え、第４行Ｌ_４の第４列Ｒ_４と第５列Ｌ_５の第４列Ｒ_４の凹部１１２ａの発光素子１１４から光を出射し、ｙ方向に拡散する場合を想定する。図２７は、図２９Ａの点線で囲まれた領域における第１の電極１２６とそれに接続される配線１３８の配置を模式的に示しており、発光素子１１４は照射面１１６－２と１１６－５を形成する。ｙ方向へ光を拡散させるため、図１４Ａに示すタイミングチャートに従うと、二つの液晶セル１２０の第１の電極１２６うち、駆動列である第４列Ｒ_４の第１の電極１２６に互いに位相が異なる交流電圧Ｖ_２、Ｖ_３が印加され、第２の電極１２８には一定電圧を与えるまたは電圧を印加しない（図２９Ｂ）。これにより、照射面１１６－２と１１６－５の光をｙ方向に拡散させることができる。

この時、意図しない光拡散を抑制するため、非駆動隣接列の一つである第３列Ｒ_３の全ての第１の電極１２６を第４列Ｒ_４において一つ置きに選択される複数の第１の電極１２６と同期させてもよい。同様に、他方の駆動隣接列である第５列Ｒ_５の全ての第１の電極１２６を第４列Ｒ_４において一つ置きに選択される他の複数の第１の電極１２６と同期させてもよい。この変形例１では、駆動列である第４列Ｒ_４において一つ置きに選択される複数の第１の電極１２６と非駆動隣接列の第３列Ｒ_４において一つ置きに選択される複数の第１の電極１２６は互いに導通しているので、第３列Ｒ_３の残りの第１の電極１２６に対して、交流電圧Ｖ_２と同電圧同位相の交流電圧Ｖ_１を印加すればよい。同様に、第４列Ｒ_４の残りの第１の電極１２６と非駆動隣接列の第５列Ｒ_５において一つ置きに選択される複数の第１の電極１２６は導通しているので、第５列Ｒ_５の残りの第１の電極１２６に対して、交流電圧Ｖ_３と同電圧同位相の交流電圧Ｖ_４を印加すればよい（図２９Ｂ）。このように液晶セル１２０を駆動すると、隣接する二つの列の第１の電極１２６間の屈折率分布による寄与が大きく低下する。その結果、意図しない光拡散を抑制することができる。

他の一例として、図２９Ｃに示すように、反射板１１２が８行８列に配置される凹部１１２ａを備え、第５行Ｌ_５の第３列Ｒ_３から第５列Ｒ_５の凹部１１２ａの発光素子１１４から光を出射し、ｘ方向に拡散する場合を想定する。図２８は、図２９Ｃの点線で囲まれた領域における第２の電極１２８とそれに接続される配線１４０の配置を模式的に示しており、発光素子１１４は照射面１１６－４から１１６－６を形成する。ｘ方向へ光を拡散させるため、図１５Ａに示すタイミングチャートに従うと、二つの液晶セル１２０の第２の電極１２８のうち、駆動行である第５行Ｌ_５の第２の電極１２８に互いに位相が異なる交流電圧Ｖ_６、Ｖ_７が印加され、第１の電極１２６には一定電圧を与えるまたは電圧を印加しない（図２９Ｄ）。これにより、照射面１１６－４から１１６－６の光がｘ方向に拡散される。

この時、意図しない拡散を抑制するため、非駆動隣接行の第４行Ｌ_４の第２の電極１２８を第５行Ｌ_５において一つ置きに選択される複数の第２の電極１２８と同期させてもよい。この変形例１では、駆動列である第５行Ｌ_５において一つ置きに選択される複数の第２の電極１２８と非駆動隣接列の第４行Ｌ_４において一つ置きに選択される複数の第２の電極１２８は導通しているので、第４行Ｌ_４の残りの第２の電極１２８に対して、交流電圧Ｖ_６と同電圧同位相の交流電圧Ｖ_５を印加すればよい（図２９Ｄ）。このように液晶セル１２０を駆動すると、隣接する二つの行の第２の電極１２８間の屈折率分布による寄与が大きく低下する。その結果、意図しない光拡散を抑制することができる。

２．変形例２
２－１．構成
本変形例２の照明装置１００では、図３０に示すように、二つの液晶セル１２０の少なくとも一方において、各列において一つ置きに選択される複数の第１の電極１２６が配線１３８を介して全て互いに電気的に接続され、互いに導通する。残りの第１の電極１２６は、各行で独立に制御される。さらに、あるいは、図３１に示すように、二つの液晶セル１２０の少なくとも一方において、各行において一つ置きに選択される複数の第２の電極１２８が配線１４０を介して全て互いに電気的に接続され、互いに導通する。残りの第２の電極１２８は、各行で独立に制御される。このような接続を採用することで、変形例１と同様、配線１３８や１４０の数を低減することができ、液晶セル１２０の設計の自由度が向上する。また、隣接する行や列の間隔を低減することができるため、照明装置１００の小型化が可能である。

２－２．駆動方法
本変形例２での液晶セル１２０の駆動方法の一例を説明する。ここでは、図３２Ａに示すように、反射板１１２が８行８列に配置される凹部１１２ａを備え、第４行Ｌ_４と第５行Ｌ_５の第４列Ｒ_４の凹部１１２ａの発光素子１１４から光を出射し、ｙ方向に拡散する場合を想定する。図３０は、図３２Ａの点線で囲まれた領域における第１の電極１２６とそれに接続される配線１３８の配置を模式的に示しており、発光素子１１４は照射面１１６－２と１１６－５を形成する。ｙ方向へ光を拡散させるため、二つの液晶セル１２０の第１の電極１２６のうち、駆動列である第４列Ｒ_４において一つ置きに選択される複数の第１の電極１２６に対して一定電圧Ｖ_１を印加し、残りの第１の電極１２６に対して交流電圧Ｖ_３を印加する。第２の電極１２８には一定電圧を与えるまたは電圧を印加しない（図３２Ｂ）。これにより、照射面１１６－２と１１６－５の光がｙ方向に拡散される。

この時、意図しない拡散を抑制するため、非駆動隣接列の第３列Ｒ_３と第５列Ｒ_５の第１の電極１２６を第４列Ｒ_４において一つ置きに選択される複数の第１の電極１２６と同期させてもよい。この変形例では、非駆動隣接列において一つ置きに選択される複数の第１の電極１２６は、駆動列である第４列Ｒ_４において一つ置きに選択され、一定電圧が印加される複数の第１の電極１２６と導通しているため、各非駆動隣接列における残りの第１の電極１２６に対し、一定電圧Ｖ_１と同電圧の一定電圧Ｖ_２またはＶ_４を印加すればよい（図３２Ｂ）。このように液晶セル１２０を駆動すると、隣接する二つの列の第１の電極１２６間の屈折率分布による寄与が大きく低下する。その結果、意図しない光拡散を抑制することができる。

他の一例として、図３２Ｃに示すように、反射板１１２が８行８列に配置される凹部１１２ａを備え、第５行Ｌ_５の第３列Ｒ_３から第５列Ｒ_５の凹部１１２ａの発光素子１１４から光を出射し、ｘ方向に拡散する場合を想定する。図３１は、図３２Ｃの点線で囲まれた領域における第２の電極１２８とそれに接続される配線１４０の配置を模式的に示しており、発光素子１１４は照射面１１６－４から１１６－６を形成する。ｘ方向へ光を拡散させるため、二つの液晶セル１２０の第２の電極１２８うち、駆動行である第５行Ｌ_５において一つ置きに選択される複数の第２の電極１２８に対して一定電圧Ｖ_５を印加し、残りの第２の電極１２８に対して交流電圧Ｖ_７を印加する。第１の電極１２６には一定電圧を与えるまたは電圧を印加しない（図３２Ｄ）。これにより、照射面１１６－４から１１６－６の光がｘ方向に拡散される。

この時、意図しない拡散を抑制するため、非駆動隣接行の第４行Ｌ_４の第２の電極１２８を第５行Ｌ_５において一つ置きに選択される複数の第２の電極１２８と同期させてもよい。この変形例では、非駆動隣接行において一つ置きに選択される複数の第２の電極１２８は、駆動列である第５行Ｌ_５において一つ置きに選択され、一定電圧が印加される複数の第２の電極１２８と導通しているため、非駆動隣接行における残りの第２の電極１２８に対し、一定電圧Ｖ_５と同電圧の一定電圧Ｖ_６を印加すればよい（図３２Ｄ）。このように液晶セル１２０を駆動すると、隣接する二つの行の第２の電極１２８間の屈折率分布による寄与が大きく低下する。その結果、意図しない光拡散を抑制することができる。

＜第６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３と４について説明する。第１から第５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。

１．変形例３
変形例３に係る照明装置１００は、図３３Ａとその鎖線Ｃ－Ｃ´に沿った端面の模式図（図３３Ｂ）に示されるように、少なくとも一方の液晶セル１２０において、全ての凹部１１２ａと重なる単一の第２の電極１２８が設けられる点で第１実施形態で述べた照明装置１００と異なる。単一の第２の電極１２８は、複数または全ての第１の電極群１２５と重なる。この場合、各液晶層１３６の第２の電極１２８側では屈折率分布を形成できないため、光の拡散は第１の電極１２６側だけで生じる。したがって、この変形例３では、第１の液晶セル１２０－１と第２の液晶セル１２０－２の間で、第１の電極１２６の延伸方向が互いに直交するように照明装置１００を構成することが好ましい。この変形例３を採用することで、第２の電極１２８のパターニングが不要となるため、製造工程が短くなり、より低コストで照明装置１００を提供することができる。

２．変形例４
変形例４に係る照明装置１００は、図３４Ａとその鎖線Ｄ－Ｄ´に沿った端面の模式図（図３４Ｂ）に示されるように、少なくとも一方の液晶セル１２０において、第２の電極１２８が設けられない点で第１実施形態で述べた照明装置１００と異なる。この場合も各液晶層１３６の第２の電極１２８側では屈折率分布を形成できないため、光の拡散は第１の電極１２６側だけで生じる。したがって、この変形例３では、第１の液晶セル１２０－１と第２の液晶セル１２０－２の間で、第１の電極１２６の延伸方向が互いに直交するように照明装置１００を構成することが好ましい。この変形例４を採用することで、第２の電極１２８の作製工程が不要となるため、製造工程が短くなり、より低コストで照明装置１００を提供することができる。また、第２の電極１２８による光の吸収が完全に排除されるため、照明装置１００の消費電力を低減することができる。

＜第７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５、６について説明する。第１から第６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。

１．変形例５
変形例５の照明装置１００の第１の液晶セル１２０－１の第１の基板１２２と第２の基板１２４の模式的平面図を図３５Ａに、第２の液晶セル１２０－２の第１の基板１２２と第２の基板１２４の模式的平面図を図３５Ｂに示す。これらの図に示すように、変形例５の照明装置１００では、少なくとも一つの液晶セル１２０において、複数の第１の電極１２６は、その長手方向が第１の基板１２２の少なくとも一つの辺から傾くように配置される。第１の電極１２６の長手方向と第１の基板１２２の一つの辺との間の角度（第１の角度）は任意に設定することができ、例えば５°以上８５°以下、３０°以上６０°以下であり、典型的には４５°である。第１の実施形態で述べた照明装置１００と同様、第１の配向膜１３２の配向方向は、第１の電極１２６の長手方向に対して垂直となる（白抜き矢印参照）。

同様に、各液晶セル１２０において、複数の第２の電極１２８は、その長手方向が第２の基板１２４の少なくとも一つの辺から傾くように配置される。第２の電極１２８の長手方向と第２の基板１２４の一つの辺との間の角度（第２の角度）も任意に設定することができ、例えば５°以上８５°以下、３０°以上６０°以下であり、典型的には４５°である。第１の配向膜１３２と同様、第２の配向膜１３４の配向方向は、第２の電極１２８の長手方向に対して垂直となる（白抜き矢印参照）。

各液晶セル１２０において、第１の電極１２６と第２の電極１２８は、互いに長手方向が直交するように配置される。なお、第１の液晶セル１２０－１と第２の液晶セル１２０－２の間で、第１の電極１２６の長手方向は互いに平行または垂直である。同様に、第１の液晶セル１２０－１と第２の液晶セル１２０－２の間で、第２の電極１２８の長手方向は互いに平行または垂直である。したがって、第１の基板１２２と第２の基板１２４がともに四角形である場合、ｘｙ平面において投影面積が最小となるよう、第１の角度と第２の角度をともに４５°に設定することが好ましい。

上述した配置を採用することで、各凹部１１２ａと重なる第１の電極群１２５と第２の電極群１２７においても、複数の第１の電極１２６と複数の第２の電極１２８は、いずれも凹部１１２ａの行方向（ｘ方向）と列方向（ｙ方向）から傾く。このため、凹部１１２ａに配置される発光素子１１４からの光を、行方向と列方向から傾く方向に拡散することができる。例えば図３６Ａに示すように、８行８列のマトリクス状に配置される凹部１１２ａの各々に配置される発光素子１１４の全てを発光させた場合、液晶セル１２０の非駆動時にはマトリクス形状を反映した四角形の照射領域Ａ_０が得られる。これに対し、液晶セル１２０を適宜駆動することによって光をｘ方向とｙ方向から傾いた方向（すなわち、第１の方向および／または第２の方向）に拡散させることができ、その結果、図３６Ｃから図３６Ｆに示すように、様々な形状の照射領域Ａ_１を形成することが可能となる。

また、第２実施形態で述べたローカルデミングを適用することも可能である。例えば、図３７Ａに示すように、８行８列のマトリクス状に配置される凹部１１２ａのうち対角線に沿った凹部１１２ａから光を出力させた場合、液晶セル１２０の非駆動時に得られる照射領域Ａ_０（図３６Ｂ）と比較し、ｘ方向とｙ方向から傾いた方向に拡大した照射領域Ａ_１を得ることができる（図３７Ｃ）。

２．変形例６
変形例６の照明装置１００の第１の液晶セル１２０－１の第１の基板１２２と第２の基板１２４の模式的平面図を図３８Ａに、第２の液晶セル１２０－２の第１の基板１２２と第２の基板１２４の模式的平面図を図３８Ｂに示す。これらの図に示すように、変形例６の照明装置１００では、少なくとも一つの液晶セル１２０において、第１の基板１２２が二つの領域に区分され、一方の領域（第１の領域）では、第１の電極１２６は、その長手方向が第１の基板１２２の少なくとも一つの辺と平行になるように配置され、他方の領域（第２の領域）では、変形例５のように、第１の電極１２６は、その長手方向が当該辺から傾くように配置される。

同様に、第２の基板１２４も二つの領域に区分され、一方の領域（第３の領域）では、第２の電極１２８は、その長手方向が第２の基板１２４の少なくとも一つの辺と平行になるように配置され、他方の領域（第４の領域）では、変形例５のように、第２の電極１２８は、その長手方向が当該辺から傾くように配置される。

各液晶セル１２０において、第１の領域と第３の領域が互いに重なり、第２の領域と第４の領域が互いに重なる。また、第１の電極１２６の長手方向は第２の電極１２８の長手方向と直交する。第１の液晶セル１２０－１と第２の液晶セル１２０－２の間において、第１の電極１２６の長手方向は互いに平行または垂直であり、第２の電極１２８の長手方向も互いに平行または垂直である。なお、配向方向は、第１の領域から第４の領域において、いずれも第１の電極１２６または第２の電極１２８の長手方向に対して垂直である（白抜き矢印参照）。

このような配置を採用することで、照明装置の一部（すなわち、第１の領域と第３の領域が互いに重なる部分）では、凹部１１２ａから出力される光をｘ方向とｙ方向に拡散することができ、他の部分（すなわち、第２の領域と第４の領域が互いに重なる部分）では、ｘ方向とｙ方向から傾いた方向に拡散することができる。このため、より多様な形状の照射領域を形成することが可能となる。

さらに、照明装置１００では、第１実施形態で述べた構造を有する液晶セル１２０と変形例５または変形例６に係る一対の液晶セル１２０を組み合わせてもよい。隣接する液晶セル１２０は、互いに直接接してもよく、接着層１０２を介して固定されてもよい。例えば図３９には、複数の第１の電極１２６と複数の第２の電極１２８がそれぞれ第１の基板１２２と第２の基板１２４の辺と平行に延伸する第１の液晶セル１２０－１と第２の液晶セル１２０－２の上に、複数の第１の電極１２６と複数の第２の電極１２８がそれぞれ第１の基板１２２と第２の基板１２４の辺から傾く第３の液晶セル１２０－３と第４の液晶セル１２０－４が設けられた例が示されている。このような構成では、第１から第４の液晶セル１２０を適宜駆動することで、ｘ方向とｙ方向に加え、ｘ方向とｙ方向から傾いた方向（例えば、４５°傾いた方向）にも光を拡散することができるため、照射領域を多様に変形することができる。

＜第８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の駆動方法の変形例について述べる。第１から第７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。

一例として、３行３列のマトリクス状に配置される第１の電極群１２５、第２の電極群１２７を有する照明装置１００の第１の電極１２６と第２の電極１２８の配置を図４０と図４１にそれぞれ示す。第１実施形態で述べたように、各列において、一つ置きに選択される第１の電極１２６と他の第１の電極１２６には、互いに位相の異なる交流電圧が印加される。同様に、各行において、一つ置きに選択される第２の電極１２８と他の第２の電極１２８には、互いに位相の異なる交流電圧が印加される。第１実施形態で述べた駆動方法では、図４２Ａに示すタイミングチャートに従って配線１３８、１４０に交流電圧が与えられるため、隣り合う列の間に存在する二つの配線１３８の位相は逆であり、隣り合う行の間に存在する二つの配線１４０の位相も逆である。このため、隣り合う行の間に配置される配線１４０間、および隣り合う列の間に配置される配線１３８間に電位差が生じるため、隣り合う液晶セル１２０の間、すなわち、隣り合う凹部１１２ａの間でも屈折率分布が発生してしまう。隣り合う凹部１１２ａの間には照射面１１６は形成されないので、このような意図しない屈折率分布は配光制御に大きな影響は与えないものの、上記電位差が増大すると、照射面１１６に重なる液晶層１３６の配向にも影響を与えることがある。

したがって、例えばより大きな横電界を発生させる場合には、隣り合う列の間に配置される二つの配線１３８の間に電位差を生じさせないよう、これらの配線に同電圧同位相の交流電圧を印加することが好ましい。同様に、隣り合う行の間に配置される二つの配線１４０の間にも電位差を生じさせないよう、これらの配線に同電圧同位相の交流電圧を印加することが好ましい。したがって、例えば図４２Ｂに示すタイミングチャートに従って配線１３８、１４０に交流電圧が与えることが好ましい。

本実施形態においても、ｘ方向とｙ方向への光の拡散を独立的に行うことができ、その場合には、第１実施形態で述べたように、各液晶セル１２０において第１の電極１２６と第２の電極１２８の電圧を適宜調節すればよい。また、第４実施形態のように、一部の凹部１１２ａの発光素子１１４だけを駆動させ、一部の列の第１の電極１２６または一部の行の第２の電極１２８を駆動させる場合、非駆動隣接列において、一つ置きに選択される第１の電極１２６と他の第１の電極１２６が互いに位相が異なるよう、配線１３８に位相の異なる交流電圧を印加してもよい。同様に、非駆動隣接行において、一つ置きに選択される第２の電極１２８と他の第２の電極１２８が互いに位相が異なるよう、配線１４０に位相の異なる交流電圧を印加してもよい。

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。

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。

１００：照明装置、１０２：接着層、１１０：光源、１１２：反射板、１１２ａ：凹部、１１４：発光素子、１１６：照射面、１１８：封止材、１２０：液晶セル、１２０－１：第１の液晶セル、１２０－２：第２の液晶セル、１２０－３：第３の液晶セル、１２０－４：第４の液晶セル、１２２：第１の基板、１２４：第２の基板、１２５：第１の電極群、１２６：第１の電極、１２７：第２の電極群、１２８：第２の電極、１３０：駆動回路、１３２：第１の配向膜、１３４：第２の配向膜、１３６：液晶層、１３８：配線、１３８－１：配線、１３８－２：配線、１４０：配線、１４０－１：配線、１４０－２：配線、１５０：Ｓ成分、１５２：Ｓ成分、１５４：Ｓ成分、１５６：Ｐ成分、１５８：Ｐ成分、１６０：Ｐ成分

Claims (15)

1. ｍ行ｎ列のマトリクス状に配置された複数の発光素子を有する光源、
   前記光源上の第１の液晶セル、および
   前記第１の液晶セル上の第２の液晶セルを備え、
   前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの各々は、
   第１の基板、
   前記第１の基板上に位置し、ｍ行ｎ列のマトリクス状に配置される複数の第１の電極群、
   前記複数の第１の電極群上の液晶層、および
   前記液晶層上の第２の基板を有し、
   前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの各々において、
   前記複数の第１の電極群の各々は、行方向に延伸する複数の第１の電極を有し、
   第ｊ行中第ｋ列に位置する前記発光素子は、第ｊ行中第ｋ列に位置する前記第１の電極群と重なり、
   前記第１の液晶セルの前記複数の第１の電極の長手方向は、前記第２の液晶セルの前記複数の第１の電極の長手方向と平行であり、
   ｎとｍは１よりも大きい自然数であり、ｊは１以上ｎ以下の自然数から選択される変数であり、ｋは１以上ｍ以下の自然数から選択される変数である、照明装置。
2. 前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの各々は、前記液晶層と前記第２の基板の間に単一の第２の電極をさらに備え、
   前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの各々において、前記第２の電極は前記複数の第１の電極群と重なる、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの各々は、前記液晶層と前記第２の基板の間にｍ行ｎ列のマトリクス状に配置した複数の第２の電極群をさらに備え、
   前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの各々において、
   前記複数の第２の電極群の各々は、列方向に延伸する複数の第２の電極を有し、
   前記第ｊ行中前記第ｋ列に位置する前記発光素子は、前記第ｊ行中前記第ｋ列に位置する前記第２の電極群と重なる、請求項１に記載の照明装置。
4. 前記光源は、ｍ行ｎ列のマトリクス状に配置された複数の凹部を有する反射板を有し、
   前記複数の発光素子は、対応する前記複数の凹部に配置され、
   前記複数の凹部は、前記第ｊ行中前記第ｋ列に位置する前記凹部に設けられる前記発光素子からの光が、前記第１の液晶セル中の前記第ｊ行中前記第ｋ列に位置する前記第１の電極群に選択的に照射されるように構成される、請求項１に記載の照明装置。
5. 前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの各々において、
   前記複数の第１の電極は、一定電圧または第１の交流電圧が印加されるように構成され、
   前記第１の交流電圧が印加される場合、前記第１の交流電圧の位相は、同一の前記列内で隣接する前記第１の電極間で反転し、
   前記一定電圧が印加される場合、前記一定電圧は、同一の前記列内で隣接する前記第１の電極間で異なる、請求項１に記載の照明装置。
6. 前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの各々において、前記複数の第２の電極は、一定電圧または第２の交流電圧が印加されるように構成され、
   前記第２の交流電圧が印加される場合、前記第２の交流電圧の位相は、同一の前記行で隣接する前記第２の電極間で反転し、
   前記一定電圧が印加される場合、前記一定電圧は、同一の前記行内で隣接する前記第２の電極間で異なる、請求項３に記載の照明装置。
7. 前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの各々において、前記液晶層の厚さは２０μｍ以上６０μｍ以下である、請求項１に記載の照明装置。
8. 前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの各々は、
   前記複数の第１の電極群と前記液晶層の間の第１の配向膜、および
   前記液晶層と前記第２の基板の間に位置し、前記液晶層に接する第２の配向膜をさらに備え、
   前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの各々において、
   前記第１の配向膜の配向方向は、前記複数の第１の電極の前記長手方向に垂直であり、
   前記第２の配向膜の配向方向は、前記第１の配向膜の前記配向方向に対して垂直である、請求項１に記載の照明装置。
9. 前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの各々において、前記第ｋ列において一つ置きに選択される前記複数の第１の電極は、前記第ｋ列に隣接する前記列において一つ置きに選択される前記複数の第１の電極と電気的に導通する、請求項１に記載の照明装置。
10. 前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの各々において、前記第ｊ行において一つ置きに選択される前記複数の第２の電極は、前記第ｊ行に隣接する前記行において一つ置きに選択される前記複数の第２の電極と電気的に導通する、請求項３に記載の照明装置。
11. 前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの各々において、前記各列において一つ置きに選択される前記複数の第１の電極は、互いに電気的に導通する、請求項１に記載の照明装置。
12. 前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの各々において、前記各行において一つ置きに選択される前記複数の第２の電極は、互いに電気的に導通する、請求項３に記載の照明装置。
13. 前記光源は、前記複数の発光素子が互いに独立して制御されるように構成される、請求項１に記載の照明装置。
14. 前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの各々において、
    前記第１の基板は第１の領域と第２の領域を有し、
    前記第２の基板は、前記第１の領域と前記第２の領域とそれぞれ重なる第３の領域と第４の領域を有し、
    前記第１の領域の領域において、前記複数の第１の電極は前記第１の基板の辺に平行であり、
    前記第２の領域の領域において、前記複数の第１の電極は前記第１の基板の前記辺から傾き、
    前記第３の領域の領域において、前記複数の第２の電極は前記第２の基板の辺に平行であり、
    前記第４の領域の領域において、前記複数の第１の電極は前記第２の基板の前記辺から傾く、請求項３に記載の照明装置。
15. 前記第１の液晶セルと同一の構造を有する第３の液晶セルを前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの間に有し、
    前記第２の液晶セルと同一の構造を有する第４の液晶セルを前記第２の液晶セル上に有し、
    前記第１の液晶セルと前記第３の液晶セルの間では、前記複数の第１の電極の前記長手方向は平行であり、
    前記第２の液晶セルと前記第４の液晶セルの間では、前記複数の第１の電極の前記長手方向は平行であり、
    前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの間では、前記複数の第１の電極の前記長手方向は交差する、請求項１に記載の照明装置。
    

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