JP7496037B2 - 液晶光学素子及び照明装置 - Google Patents

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Description

本発明の一実施形態は、液晶の光学特性を利用し配光を制御する素子、及び液晶の光学特性を利用し配光を制御する素子を含む照明装置に関する。
液晶に電圧を供給し液晶の屈折率を変化させ、焦点距離を電気的に制御する液晶を用いた光学素子（液晶光学素子）として、液晶レンズが知られている。例えば、特許文献１、特許文献２、又は特許文献５には、同心円状に電極が設けられた液晶セルを用いて、光源から放射される光の広がりを制御する照明装置が開示されている。また、例えば、特許文献４には、液晶レンズの製造方法が開示されている。さらに、特許文献３には、液晶に電圧を供給するための電極の形状を変えて配光を制御するビーム成形デバイスパターンが開示されている。
特開２００５－３１７８７９号公報 特開２０１０－２３０８８７号公報 特開２０１４－１６０２７７号公報 特開２００８－０８９７８２号公報 特開２０１０－２７６６８５号公報
液晶レンズ又は照明装置では、光を照射する対象に対して、光の照射方向は変わらない場合が多い。液晶レンズ又は照明装置では、移動する対象或いは異なる複数位置にいる対象に向けて効率的に光を照射することが課題となっている。
本発明の一実施形態は、上記問題に鑑み、移動する対象又は異なる複数位置にいる対象に向けて光の照射する方向を変え、移動する対象に光を効率的に照射することを目的の一つとする。
本発明の一実施形態に係る液晶光学素子は、第１の液晶セル、前記第１の液晶セルに重なる第２の液晶セル、及び前記第２の液晶セルに重なり、光を屈折させる光学素子を有し、前記第１の液晶セル、及び前記第２の液晶セルのそれぞれは、第１の基板、前記第１の基板に対向して配置される第２の基板、及び前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置される液晶層を有し、前記第１の基板は、第１の透明電極、及び第２の透明電極が第１の方向に平行に交互に配置された第１の電極群、及び第５の透明電極、及び第６の透明電極が前記第１の方向に平行に交互に配置され、かつ、前記第１の電極群に隣接して配置された第２の電極群を有し、前記第２の基板は、第３の透明電極、及び第４の透明電極が前記第１の方向に交差する第２の方向に平行に交互に配置され、かつ、前記第１の電極群に対向して配置された第３の電極群、及び第７の透明電極、及び第８の透明電極が前記第２の方向に平行に交互に配置され、前記第３の電極群に隣接し、かつ、前記第２の電極群に対向して配置された第４の電極群を有する。
本発明の一実施形態に係る照明装置は、光源、及び前記液晶光学素子、を有する。
本発明の一実施形態に係る液晶光学素子の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子の断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子の断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子において、第２の液晶セル上のプリズムの平面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子において、第１の基板上の第１の透明電極、第２の透明電極、第５の透明電極、及び第６の透明電極の配置を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子において、第２の基板上の第３の透明電極、第４の透明電極、第７の透明電極、及び第８の透明電極の配置を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子において、液晶層の液晶の配向を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子において、液晶層の液晶の配向を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子からの出射光において、相対輝度と極角との関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子に含まれる各透明電極に供給する電圧を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子を含む照明装置の一例、及び、液晶光学素子からの出射光の一例を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子からの出射光において、相対輝度と極角との関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子に含まれる各透明電極に供給する電圧を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子を含む照明装置の一例、及び、液晶光学素子からの出射光の一例を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子において、各透明電極に図１３に示す電圧を供給して得られた光の配光パターンの写真である。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子からの出射光において、相対輝度と極角との関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子に含まれる各透明電極に供給する電圧を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子を含む照明装置の一例、及び、液晶光学素子からの出射光の一例を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子からの出射光において、相対輝度と極角との関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子に含まれる各透明電極に供給する電圧を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子において、第２の基板上の第３の透明電極、第４の透明電極、第７の透明電極、及び第８の透明電極の配置を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶光学素子において、第２の基板上の第９の透明電極の配置を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶光学素子を含む照明装置の一例を示す断面図である。 図２４（Ａ）は、本発明の第２実施形態に係る液晶光学素子を含む照明装置の一例を示す断面図である。図２４（Ｂ）は、本発明の第２実施形態に照明装置に含まれるフレネルレンズを示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶光学素子を含む照明装置の一例を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る液晶光学素子を含む照明装置の一例を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る液晶光学素子からの出射光において、相対輝度と極角との関係を示す模式的なグラフである。 本発明の第３実施形態に係る液晶光学素子において、第２の液晶セル上のプリズムを示す平面図である。 本発明の第４実施形態に係る液晶光学素子において、プリズムを示す平面図である。 本発明の第４実施形態に係る液晶光学素子において、プリズムを示す平面図である。 本発明の第５実施形態に係る液晶光学素子を含む照明装置の一例を示す断面図である。 図３２（Ａ）は本発明の第５実施形態に係る液晶光学素子に含まれる液晶レンズの形状が、断面において三角形である例を示す図であり、図３２（Ｂ）は本発明の第５実施形態に係る液晶光学素子に含まれる液晶レンズの形状が、断面において台形である例を示す図であり、図３２（Ｃ）は本発明の第５実施形態に係る液晶光学素子に含まれる液晶レンズの形状が、断面において凸型である例を示す図である。 本発明の第６実施形態に係る液晶光学素子の斜視図である。 本発明の第６実施形態に係る液晶光学素子において、第１の基板上の第１の透明電極、第２の透明電極、第５の透明電極、及び第６の透明電極の配置を示す平面図である。 本発明の第７実施形態に係る照明装置の構成を示す模式図である。 本発明の第７実施形態に係る液晶光学素子において、第１の基板上の第１の透明電極、第２の透明電極、第５の透明電極、及び第６の透明電極の配置を示す平面図である。 本発明の第７実施形態に係る液晶光学素子において、第２の基板上の第３の透明電極、第４の透明電極、第７の透明電極、及び第８の透明電極の配置を示す平面図である。 本発明の第７実施形態に係る液晶光学素子に含まれる各透明電極に供給する電圧を示すタイミングチャートである。 本発明の第８実施形態に係る液晶光学素子に含まれる各透明電極に供給する電圧を示すタイミングチャートである。
以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の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、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号、数字の後にａ、ｂ、Ａ、Ｂなどのアルファベット、又は、数字の後にハイフンと数字を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。さらに各要素に対する「第１」、「第２」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有しない。
本明細書において、ある部材又は領域が他の部材又は領域の「上に（又は下に）」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材又は領域の直上（又は直下）にある場合のみでなく他の部材又は領域の上方（又は下方）にある場合を含み、すなわち、他の部材又は領域の上方（又は下方）において間に別の構成要素が含まれている場合も含む。
また、本明細書において、ある一つの膜を加工して複数の構造体を形成した場合、各々の構造体は異なる機能、役割を有する場合があり、また、各々の構造体はそれが形成される下地が異なる場合がある。しかしながら、これら複数の構造体は、同一の工程で同一層として形成された膜に由来するものであり、同一の材料を有する。従って、これら複数の膜は同一層に存在しているものと定義する。
また、本明細書において「αはＡ、Ｂ又はＣを含む」、「αはＡ，Ｂ及びＣのいずれかを含む」、「αはＡ，Ｂ及びＣからなる群から選択される一つを含む」、といった表現は、特に明示が無い限り、αはＡ乃至Ｃの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の要素を含む場合も排除しない。
＜第１実施形態＞
＜１－１．液晶光学素子１０の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶光学素子１０の模式的な斜視図である。図１に示すように、液晶光学素子１０は、第１の液晶セル１１０、第２の液晶セル１２０、第１の透明接着層１３０、第２の透明接着層１４０、及び光学素子１５０を含む。液晶光学素子１０は、大きく分けて、第２の領域１７０と第１の領域１６０を有する。第１の透明接着層１３０は、第１の液晶セル１１０と第２の液晶セル１２０との間に設けられている。第２の透明接着層１４０は、第２の液晶セル１２０と光学素子１５０との間に設けられている。液晶光学素子１０は、第１の液晶セル１１０、第２の液晶セル１２０、第１の透明接着層１３０、第２の透明接着層１４０、及び光学素子１５０は、ｚ軸方向に積層されている。
第１の透明接着層１３０は、第１の液晶セル１１０と第２の液晶セル１２０とを接着すると共に固定することができる。第１の透明接着層１３０と同様に、第２の透明接着層１４０は、第２の液晶セル１２０と光学素子１５０とを接着すると共に固定することができる。
第１の透明接着層１３０及び第２の透明接着層１４０を形成する材料は、光学弾性樹脂を用いることができる。光学弾性樹脂は、例えば、透光性を有するアクリル樹脂を含む接着材である。
図２及び図３は、液晶光学素子１０の模式的な断面図である。具体的には、図２は、図１に示すＡ１－Ａ２線に沿って切断されたｚｘ面内の模式的な断面図であり、図３は、図１に示すＢ１－Ｂ２線に沿って切断されたｙｚ面内の模式的な断面図である。本実施形態では、ｘ軸方向、ｘ軸方向と交差するｙ軸方向、ｘ軸及びｙ軸と交差するｚ軸を、それぞれ、第１の方向、第２の方向、第３の方向と呼ぶ場合がある。また、ｘ軸はｙ軸と直交し、ｚ軸はｘｙ平面（ｘ軸及びy軸）に垂直である。
第１の液晶セル１１０は、第１の基板１１１－１、第２の基板１１１－２、第１の透明電極１１２－１、第２の透明電極１１２－２、第３の透明電極１１２－３（図６）、第４の透明電極１１２－４、第５の透明電極１１２－５、第６の透明電極１１２－６、第７の透明電極１１２－７（図６）、第８の透明電極１１２－８、液晶層１１３、第１の配向膜１１４－１、第２の配向膜１１４－２、及びシール材１１５を含む。
第２の液晶セル１２０は、第１の基板１２１－１、第２の基板１２１－２、第１の透明電極１２２－１、第２の透明電極１２２－２、第３の透明電極１２２－３（図６）、第４の透明電極１２２－４、第５の透明電極１２２－５、第６の透明電極１２２－６、第７の透明電極１２２－７（図６）、第８の透明電極１２２－８、液晶層１２３、第１の配向膜１２４－１、第２の配向膜１２４－２、及びシール材１２５を含む。
詳細は後述するが、光学素子１５０は、光学的平面を２つ以上有する透明体であり、少なくとも１組の光学的平面が平行でないプリズムを有する。プリズムは、例えは、三角柱を用いて構成される。本実施形態では、光学素子１５０は、例えば、ｘ軸方向に平行又は略平行、又は、ｙ軸方向に平行又は略平行に設けられた複数の三角柱（プリズム）を有する。
液晶光学素子１０は２つの液晶セルを有するが、２つの液晶セルの構成は同様である。以下の説明では、主に、第１の液晶セル１１０の構成を説明し、第２の液晶セル１２０の構成の説明を追加する場合がある。
第１の透明電極１１２－１、第２の透明電極１１２－２、第５の透明電極１１２－５、及び第６の透明電極１１２－６が、第１の基板１１１－１上に設けられている。第１の配向膜１１４－１が、第１の透明電極１１２－１、第２の透明電極１１２－２、第５の透明電極１１２－５、第６の透明電極１１２－６、第１の基板１１１－１のそれぞれの表面及び側面を覆うように設けられている。
第３の透明電極１１２－３、第４の透明電極１１２－４、第７の透明電極１１２－７及び第８の透明電極１１２－８が、第２の基板１１１－２上に設けられている。第２の配向膜１１４－２が、第３の透明電極１１２－３、第４の透明電極１１２－４、第７の透明電極１１２－７、第８の透明電極１１２－８のそれぞれの表面及び側面を覆うように設けられている。
詳細は後述するが、第１の透明電極１１２－１、第２の透明電極１１２－２、第３の透明電極１１２－３、及び第４の透明電極１１２－４は、第２の領域１７０に設けられており、第５の透明電極１１２－５、第６の透明電極１１２－６、第７の透明電極１１２－７及び第８の透明電極１１２－８は第１の領域１６０に設けられている。
第１の基板１１１－１及び第２の基板１１１－２では、第１の基板１１１－１上の第１の透明電極１１２－１、第２の透明電極１１２－２、第５の透明電極１１２－５、及び第６の透明電極１１２－６と、第２の基板１１１－２上の第３の透明電極１１２－３、第４の透明電極１１２－４、第７の透明電極１１２－７及び第８の透明電極１１２－８とが、液晶層１１３を間に挟んで、対向するように設けられている。
シール材１１５が、第１の基板１１１－１と第２の基板１１１－２とのそれぞれの周辺部に設けられ、第１の基板１１１－１と第２の基板１１１－２とを接着している。液晶を含む液晶層１１３が、第１の基板１１１－１（より具体的には、第１の配向膜１１４－１）、第２の基板１１１－２（より具体的には、第２の配向膜１１４－２）、及びシール材１１５で囲まれた空間に設けられている。
第１の基板１１１－１及び第２の基板１１１－２は、透光性を有する剛性基板、又は、透光性を有する可撓性基板を用いることができる。例えば、第１の基板１１１－１及び第２の基板１１１－２は、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、ポリイミド樹脂基板、アクリル樹脂基板、シロキサン樹脂基板、又はフッ素樹脂基板である。
第１の透明電極１１２－１、第２の透明電極１１２－２、第３の透明電極１１２－３、及び第４の透明電極１１２－４、第５の透明電極１２２－５、第６の透明電極１２２－６、第７の透明電極１１２－７、及び第８の透明電極１１２－８は、液晶層１１３に電界を形成するための電極として機能する。第１の透明電極１１２－１、第２の透明電極１１２－２、第３の透明電極１１２－３、及び第４の透明電極１１２－４、第５の透明電極１２２－５、第６の透明電極１２２－６、第７の透明電極１１２－７、及び第８の透明電極１１２－８を形成する材料は、例えば、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）又はインジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料を用いることができる。
液晶層１１３は、液晶分子の配向状態に応じて、透過する光を屈折するか、又は透過する光の偏光状態を変化させることができる。液晶層１１３に含まれる液晶は、例えば、ねじれネマティック液晶を用いることができる。本実施形態では、一例として、液晶はポジ型ねじれネマティック液晶を用いているが、液晶分子の初期の配向方向を変更することによりネガ型ねじれネマティック液晶であってもよい。また、液晶は、液晶分子にねじれを付与するカイラル剤を含むことが好ましい。
第１の配向膜１１４－１及び第２の配向膜１１４－２は、液晶層１１３内の液晶分子を所定の方向に配列する機能を有する。第１の配向膜１１４－１及び第２の配向膜１１４－２を形成する材料は、例えば、ポリイミド樹脂を用いることができる。第１の配向膜１１４－１及び第２の配向膜１１４－２は、配向処理によって配向特性を付与されてよい。配向処理は、例えば、ラビング法、又は光配向法を用いることができる。ラビング法は、配向膜の表面を一方向に擦る方法である。光配向法は、配向膜に直線偏光の紫外線を照射する方法である。
シール材１１５は、例えば、エポキシ樹脂接着材、又はアクリル樹脂接着材を用いることができる。接着材は、紫外線硬化型であってもよく、熱硬化型であってもよい。
詳細は後述するが、液晶光学素子１０は、２つの液晶セル（第１の液晶セル１１０及び第２の液晶セル１２０）を含むことにより、無偏光の光の配光を制御し、配光パターンを形成することができる。そのため、第１の基板１１１－１及び第２の基板１２１－２の外側表面には、例えば、液晶表示素子の表裏面に設けられるような一対の偏光板を設ける必要はない。
＜１－２．光学素子１５０の構成＞
図４は、液晶光学素子１０において、第２の液晶セル１２０上の光学素子１５０の平面図である。図４に示すＡ１－Ａ２線に沿って切断された光学素子１５０のｚｘ面内の模式的な断面図が、図２及び図３に示される光学素子１５０の断面図である。
上述のように、本実施形態では、光学素子１５０は、例えば、ｘ軸方向に平行又は略平行、又は、ｙ軸方向に平行又は略平行に設けられた複数の三角柱（プリズム）を有する。図４に示すｙ軸方向に平行な実線が、三角柱（プリズム）の頂角に相当する部分である。
光学素子１５０は、入射した光を屈曲、分散、又は全反射させる。すなわち、光学素子１５０は、入射光を入射方向と異なる方向に出射させる。例えば、光学素子１５０は、（入射）光を屈折させる。第２の領域１７０に設けられるプリズムと、第１の領域１６０に設けられるプリズムとは、ｘ軸方向に平行な辺の中心を結ぶ線１５１に対して、対称又は略対称に設けられる。その結果、第２の領域１７０に設けられるプリズム及び第１の領域１６０に設けられるプリズムのそれぞれに入射した光を独立に、屈曲、分散、又は全反射させることができる。
光学素子１５０を形成する材料は、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボーネート樹脂などの有機樹脂を用いることができる。
光学素子１５０は、用途に応じて頂角を変えることができるため、用途に応じて入射した光の屈曲、分散、又は全反射を変えることができる。本実施形態では、第２の領域１７０に設けられる第１の透明電極１１２－１及び第２の透明電極１１２－２に供給される電圧に応じて、第２の領域１７０に設けられるプリズムに入射した光を屈曲、分散、又は全反射させることができ、第１の領域１６０に設けられる第５の透明電極１１２－５及び第６の透明電極１１２－６に供給される電圧に応じて、第１の領域１６０に設けられるプリズムに入射した光を屈曲、分散、又は全反射させることができる。
本実施形態では、光学素子１５０において、第２の領域１７０に設けられるプリズムを第１の光学変換部と呼び、第１の領域１６０に設けられるプリズムを第２の光学変換部と呼ぶ場合がある。
＜１－３．透明電極の配置＞
図５は、液晶光学素子１０において、第１の基板１１１－１上の第１の透明電極１１２－１、第２の透明電極１１２－２、第５の透明電極１１２－５、及び第６の透明電極１１２－６の配置を示す平面図である。図６は、液晶光学素子１０において、第２の基板１１１－２上の第３の透明電極１１２－３、第４の透明電極１１２－４、第７の透明電極１１２－７、及び第８の透明電極１１２－８の配置を示す模式的な平面図である。なお、図５及び図６においては、第１の液晶セル１１０に含まれる透明電極などを示すが、第１の液晶セル１１０における透明電極１１２及び第１の基板１１１を、透明電極１２２及び第２の基板１２１に置き換えることで、第２の液晶セル１２０を説明することができる。
図５に示すように、第２の領域１７０に設けられた第１の電極群１１７－１は、第１の透明電極１１２－１、及び第２の透明電極１１２－２を含む。第１の透明電極１１２－１、及び第２の透明電極１１２－２は、ｘ軸方向に交互に配置され、ｙ軸方向に延在している。第１の透明電極１１２－１の電極の幅、及び第２の透明電極１１２－２の電極の幅は、ｘ軸方向に第１の幅ａ１である。第１の透明電極１１２－１と第２の透明電極１１２－２とのｘ軸方向の電極間距離（電極間隔）は、第１の電極間距離ｂ１である。第１の透明電極１１２－１と第２の透明電極１１２－２との電極間のピッチは第１のピッチｐ１であり、第１のピッチｐ１はｐ１＝ａ１＋ｂ１を満たす。また、第１の透明電極１１２－１及び第２の透明電極１１２－２は、それぞれ、第１の基板１１１－１上に形成された第１の配線１１６－１及び第２の配線１１６－２と電気的に接続されている。第１の配線１１６－１は、第１の透明電極１１２－１の下に形成されてよく、第１の透明電極１１２－１の上に形成されてもよい。また、第１の配線１１６－１は、第１の透明電極１１２－１と同じ層に形成されてよい。第２の配線１１６－２の構成は第１の配線１１６－１の構成と同様である。
図５に示すように、第１の領域１６０に設けられた第２の電極群１１７－２は、第５の透明電極１１２－５、及び第６の透明電極１１２－６を含む。第５の透明電極１１２－５の電極の幅、第６の透明電極１１２－６の電極の幅、第５の透明電極１１２－５と第６の透明電極１１２－６とのｘ軸方向の電極間距離（電極間隔）、及び第５の透明電極１１２－５と第６の透明電極１１２－６との電極間のピッチのそれぞれは、第１の透明電極１１２－１の電極の幅、第２の透明電極１１２－２の電極の幅、第１の透明電極１１２－１と第２の透明電極１１２－２とのｘ軸方向の電極間距離（電極間隔）、及び第１の透明電極１１２－１と第２の透明電極１１２－２との電極間のピッチと同じである。また、第５の透明電極１１２－５及び第６の透明電極１１２－６は、それぞれ、第１の基板１１１－１上に形成された第７の配線１１６－７及び第８の配線１１６－８と電気的に接続されている。第７の配線１１６－７は、第５の透明電極１１２－５の下に形成されてよく、第５の透明電極１１２－５の上に形成されてもよい。また、第７の配線１１６－７は、第５の透明電極１１２－５と同じ層に形成されてよい。第８の配線１１６－８の構成は第７の配線１１６－７の構成とも同様である。
第１の配向膜１１４－１は、ｘ軸方向に配向処理が行われている。この場合、液晶層１１３を構成する液晶分子のうち、第１の基板１１１－１側の液晶分子の長軸は、ｘ軸方向に沿って配向する。すなわち、第１の配向膜１１４－１の配向方向（ｘ軸方向）と第１の透明電極１１２－１、第２の透明電極１１２－２、第５の透明電極１１２－５及び第６の透明電極１１２－６の延在方向（ｙ軸方向）は、直交している。
図６に示すように、第２の領域１７０に設けられた第３の電極群１１７－３は、第３の透明電極１１２－３、及び第４の透明電極１１２－４を含む。第３の透明電極１１２－３、及び第４の透明電極１１２－４は、ｙ軸方向に交互に配置され、ｘ軸方向に延在している。第３の透明電極１１２－３の電極の幅、及び第４の透明電極１１２－４の電極の幅は、ｙ軸方向に第２の幅ａ２である。第３の透明電極１１２－３と第４の透明電極１１２－４とのｘ軸方向の電極間距離（電極間隔）は、第２の電極間距離ｂ２である。第３の透明電極１１２－３と第４の透明電極１１２－４との電極間のピッチは第２のピッチｐ２であり、第２のピッチｐ２はｐ２＝ａ２＋ｂ２を満たす。また、第３の透明電極１１２－３及び第４の透明電極１１２－４は、それぞれ、第２の基板１１１－２上に形成された第３の配線１１６－３及び第４の配線１１６－４と電気的に接続されている。第３の配線１１６－３は、第３の透明電極１１２－３の下に形成されてよく、第３の透明電極１１２－３の上に形成されてもよい。また、第３の配線１１６－３は、第３の透明電極１１２－３と同じ層に形成されてよい。第４の配線１１６－４の構成は第３の配線１１６－３の構成と同様である。
図６に示すように、第１の領域１６０に設けられた第４の電極群１１７－４は、第７の透明電極１１２－７、及び第８の透明電極１１２－８を含む。第７の透明電極１１２－７の電極の幅、第８の透明電極１１２－８の電極の幅、第７の透明電極１１２－７と第８の透明電極１１２－８とのｙ軸方向の電極間距離（電極間隔）、及び第７の透明電極１１２－７と第８の透明電極１１２－８との電極間のピッチのそれぞれは、第３の透明電極１１２－３の電極の幅、第４の透明電極１１２－４の電極の幅、第３の透明電極１１２－３と第４の透明電極１１２－４とのｙ軸方向の電極間距離（電極間隔）、及び第３の透明電極１１２－３と第４の透明電極１１２－４との電極間のピッチと同じである。また、第７の透明電極１１２－７及び第８の透明電極１１２－８は、それぞれ、第２の基板１１１－２上に形成された第９の配線１１６－９及び第１０の配線１１６－１０と電気的に接続されている。第９の配線１１６－９は、第７の透明電極１１２－７の下に形成されてよく、第７の透明電極１１２－７の上に形成されてもよい。また、第９の配線１１６－９は、第７の透明電極１１２－７と同じ層に形成されてよい。第１０の配線１１６－１０の構成は第９の配線１１６－９の構成と同様である。
第２の配向膜１１４－２は、ｙ軸方向に配向処理が行われている。この場合、液晶層１１３を構成する液晶分子のうち、第２の基板１１１－２側の液晶分子の長軸は、ｙ軸方向に沿って配向する。すなわち、第２の配向膜１１４－２の配向方向（ｙ軸方向）と第３の透明電極１１２－３、第４の透明電極１１２－４、第７の透明電極１１２－７及び第８の透明電極１１２－８の延在方向（ｘ軸方向）は、直交している。
第１の透明電極１１２－１と第２の透明電極１１２－２とは、第１の基板１１１－１上に、第１のピッチｐ１を有した櫛歯状パターンで形成されているということができ、第５の透明電極１１２－５と第６の透明電極１１２－６とは、第１の基板１１１－１上に、第１のピッチｐ１を有した櫛歯状パターンで形成されているということができる。同様に、第３の透明電極１１２－３と第４の透明電極１１２－４とは、第２の基板１１１－２上に、第２のピッチｐ２を有した櫛歯状パターンで形成されているということができ、第７の透明電極１１２－７と第８の透明電極１１２－８とは、第２の基板１１１－２上に、第２のピッチｐ２を有した櫛歯状パターンで形成されているということができる。
第１の液晶セル１１０において、第１の透明電極１１２－１及び第２の透明電極１１２－２と、第３の透明電極１１２－３及び第４の透明電極１１２－４とは、液晶層１１３を介して対向し、第５の透明電極１１２－５及び第６の透明電極１１２－６と、第７の透明電極１１２－７及び第８の透明電極１１２－８とは、液晶層１１３を介して対向している。
ここで、第１の透明電極１１２－１、第２の透明電極１１２－２、第５の透明電極１１２－５及び第６の透明電極１１２－６の延在する方向（ｙ軸方向）は、第３の透明電極１１２－３、第４の透明電極１１２－４、第７の透明電極１１２－７及び第８の透明電極１１２－８の延在する方向（ｘ軸方向）と直交している。換言すると、第１の基板１１１－１上に形成される櫛歯状の電極パターンと、第２の基板上に形成される櫛歯状の電極パターンとは、平面視で互いに直交している。
また、第１の基板１１１－１には、第５の配線１１６－５、第６の配線１１６－６、第１１の配線１１６－１１、及び第１２の配線１１６－１２が形成されている。第１の基板１１１－１が第２の基板１１１－２と貼り合わされると、第３の配線１１６－３及び第４の配線１１６－４は、それぞれ、第１の基板１１１－１に設けられる第５の配線１１６－５及び第６の配線１１６－６と電気的に接続される。同様に、第９の配線１１６－９及び第１０の配線１１６－１０は、それぞれ、第１の基板１１１－１に設けられる第１１の配線１１６－１１及び第１２の配線１１６－１２と電気的に接続される。
第３の配線１１６－３と第５の配線１１６－５、第４の配線１１６－４と第６の配線１１６－６、第９の配線１１６－９と第１１の配線１１６－１１、及び第１０の配線１１６－１０と第１２の配線１１６－１２は、例えば、銀ペースト又は導電粒子を用いて、電気的に接続することができる。なお、導電粒子は金属を被覆した粒子を含む。
本実施形態では、第１の透明電極１１２－１と第２の透明電極１１２－２とが交互に配置された第１の方向と、第３の透明電極１１２－３と第４の透明電極１１２－４とが交互に配置された第２の方向とは、直交しているが、僅かにずれて交差していてもよく、これらは交差していればよい。同様に、本実施形態では、第５の透明電極１１２－５と第６の透明電極１１２－６とが交互に配置された第１の方向と、第７の透明電極１１２－７と第８の透明電極１１２－８とが交互に配置された第２の方向とは、直交しているが、僅かにずれて交差していてもよく、これらは交差していればよい。なお、直交する角度、又は僅かにずれて交差する角度は０度であってよく、８０度以上１００度以下（９０±１０度）であってもよい。
詳細は後述するが、第２の領域１７０に設けられる第１の基板１１１－１の第１の透明電極１１２－１及び第２の透明電極１１２－２と、第２の基板の第３の透明電極１１２－３及び第４の透明電極１１２－４とが交差することで、各透明電極に供給する電圧を制御して液晶層１１３の液晶の配向を制御することができる。
また、本実施形態では、第１の領域１６０に設けられる第１の基板１１１－１の第５の透明電極１１２－５及び第６の透明電極１１２－６と、第２の基板の第７の透明電極１１２－７及び第８の透明電極１１２－８とが交差することで、各透明電極に供給する電圧を制御して液晶層１１３の液晶の配向を制御することができる。
その結果、液晶光学素子１０を用いることで、第１の領域１６０と第２の領域１７０とで、光の配光又は配光パターンを独立に制御することができる。
第１の基板１１１－１の第２の基板１１１－２に対向する側、又は、第２の基板１１１－２の第１の基板１１１－１に対向する側には、第１の基板１１１－１と第２の基板１１１－２との間隔を保持するためのフォトスペーサが形成されている（図示省略）。
第１の配線１１６－１、第２の配線１１６－２、第３の配線１１６－３、第４の配線１１６－４、第５の配線１１６－５、第６の配線１１６－６、第７の配線１１６－７、第８の配線１１６－８、第９の配線１１６－９、第１０の配線１１６－１０、第１１の配線１１６－１１、及び第１２の配線１１６－１２を形成する材料は、金属材料、又は透明導電材料を用いることができる。金属材料、又は透明導電材料は、例えば、アルミニウム、モリブデン、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、又はインジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）である。なお、第１の配線１１６－１、第２の配線１１６－２、第３の配線１１６－３、第４の配線１１６－４、第５の配線１１６－５、第６の配線１１６－６、第７の配線１１６－７、第８の配線１１６－８、第９の配線１１６－９、第１０の配線１１６－１０、第１１の配線１１６－１１、及び第１２の配線１１６－１２には、外部装置と接続するための端子が設けられてよく、第１の配線１１６－１、第２の配線１１６－２、第３の配線１１６－３、第４の配線１１６－４、第５の配線１１６－５、第６の配線１１６－６、第７の配線１１６－７、第８の配線１１６－８、第９の配線１１６－９、第１０の配線１１６－１０、第１１の配線１１６－１１、及び第１２の配線１１６－１２が、外部装置と接続するための端子であってもよい。
第１の配線１１６－１、第２の配線１１６－２、第５の配線１１６－５（又は第３の配線１１６－３）、第６の配線１１６－６（又は第４の配線１１６－４）、第７の配線１１６－７、第８の配線１１６－８、第１１の配線１１６－１１（又は第９の配線１１６－９）、及び第１２の配線１１６－１２（又は第１０の配線１１６－１０）は、互いに電気的に絶縁されている。したがって、第１の液晶セル１１０では、第１の透明電極１１２－１、第２の透明電極１１２－２、第３の透明電極１１２－３、第４の透明電極１１２－４、第５の透明電極１１２－５、第６の透明電極１１２－６、第７の透明電極１１２－７及び第８の透明電極１１２－８のそれぞれに異なる電圧を供給することができる。その結果、各透明電極を用いて、液晶層１１３の液晶分子の配向を制御することができる。
＜１－４．液晶光学素子１０による光の配光の制御＞
図７及び図８は、液晶光学素子１０において、液晶層１１３の液晶分子の配向を示す模式的な断面図である。図７及び図８は、それぞれ、図２及び図３に示す第２の領域１７０に含まれる第１の液晶セル１１０の断面図の一部に対応するものである。第２の領域１７０と第１の領域１６０とは同様の構成を有する。以下の説明では、主に、第２の領域１７０に含まれる第１の液晶セル１１０又は第２の液晶セル１２０の構成を説明し、第１の領域１６０に含まれる第１の液晶セル１１０又は第２の液晶セル１２０の構成を説明は省略される。
図７では、第１の透明電極１１２－１、第２の透明電極１１２－２、第３の透明電極１１２－３、第１の透明電極１２２－１、第２の透明電極１２２－２、及び第３の透明電極１２２－３に電圧が供給されていない状態の液晶光学素子１０が示されている。図８では、第１の透明電極１１２－１、第２の透明電極１１２－２、第３の透明電極１１２－３、第１の透明電極１２２－１、第２の透明電極１２２－２、及び第３の透明電極１２２－３に電圧が供給されている状態の液晶光学素子１０が示されている。具体的には、第１の液晶セル１１０の第１の透明電極１１２－１及び第３の透明電極１１２－３にＬｏｗ電位が供給され、第２の透明電極１１２－２及び第４の透明電極１１２－４（図示は省略）にＨｉｇｈ電位が供給されている。同様に、第２の液晶セル１２０の第１の透明電極１２２－１及び第３の透明電極１２２－３にＬｏｗ電位が供給され、第２の透明電極１２２－２及び第４の透明電極１２２－４（図示は省略）にＨｉｇｈ電位が供給されている。図８では、便宜上、Ｌｏｗ電位及びＨｉｇｈ電位を、それぞれ、「－」及び「＋」の記号を用いて図示している。本実施形態では、隣接する透明電極間に生じる電界を横電界と呼ぶ場合がある。
第１の配向膜１１４－１はｘ軸方向に配向処理されている。図７に示すように、液晶層１１３の第１の基板１１１－１側の液晶分子の長軸は、ｘ軸方向に配向する。すなわち、第１の基板１１１－１側の液晶分子の配向方向は、第１の透明電極１１２－１及び第２の透明電極１１２－２の延在方向（ｙ軸方向）に直交する方向である。また、第２の配向膜１１４－２はｙ軸方向に配向処理されている。また、液晶層１１３の第２の基板１１１－２側の液晶分子の長軸は、ｙ軸方向に配向する。すなわち、液晶層１１３の第２の基板１１１－２側の液晶分子の配向方向は、第３の透明電極１１２－３及び第４の透明電極１１２－４（図６）の延在方向（ｘ軸方向）に直交する方向である。したがって、液晶層１１３の液晶分子は、第１の基板１１１－１から第２の基板１１１－２に向かうにつれて徐々に長軸の向きをｘ軸方向からｙ軸方向に変化し、９０度ねじれた状態で配向している。
透明電極１１２に電位が供給されると、図８に示すように、液晶分子の配向方向が変化する。液晶層１１３の第１の透明電極１１２－１と第２の透明電極１１２－２との間の横電界の影響によって、液晶層１１３の第１の基板１１１－１側の液晶分子は、全体として、第１の基板１１１－１に対してｘ軸方向に凸の円弧状に配向する。同様に、液晶層１１３の第３の透明電極１１２－３と第４の透明電極１１２－４との間の横電界の影響によって、液晶層１１３の第２の基板１１１－２側の液晶分子は、全体として、第２の基板１１１－２に対してｙ軸方向に凸の円弧状に配向する。第１の透明電極１１２－１と第２の透明電極１１２－２との間のほぼ中央に位置する液晶層１１３の液晶分子は、いずれの横電界によっても配向がほとんど変化しない。よって、液晶層１１３に入射した光は、第１の基板１１１－１側のｘ軸方向に凸の円弧状に配向された液晶分子の屈折率分布にしたがってｘ軸方向に拡散され、第２の基板１１１－２側のｙ軸方向に凸の円弧状に配向された液晶分子の屈折率分布にしたがってｙ軸方向に拡散される。
なお、第１の基板１１１－１と第２の基板１１１－２とは、十分に離れた基板間距離を有しているため、第１の基板１１１－１の第１の透明電極１１２－１と第２の透明電極１１２－２との間の横電界は、第２の基板１１１－２側の液晶分子の配向に対して影響を及ぼさないか、又は、無視できるほどに小さい。同様に、第２の基板１１１－２の第３の透明電極１１２－３と第４の透明電極１１２－４との間の横電界は、第１の基板１１１－１側の液晶分子の配向に対して影響を及ぼさないか、又は、無視できるほどに小さい。
第１の透明電極１２２－１～第４の透明電極１２２－４に電位が供給された場合における液晶層１２３の液晶分子も、液晶層１１３の液晶分子と同様であるため、ここでは説明を省略する。
続いて、液晶光学素子１０を透過する光の配光について説明する。光源から出射された光は、ｘ軸方向の偏光成分（Ｐ偏光成分）及びｙ軸方向の偏光成分（Ｓ偏光成分）を有するが、以下では、便宜上、光をＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分けて説明する。すなわち、光源から出射された光（図７及び図８中の（１）参照）は、Ｐ偏光成分を有する第１の偏光３１０及びＳ偏光成分を有する第２の偏光３２０を含む。なお、図７及び図８中の矢印の記号及び丸印にバツを付した記号は、それぞれ、Ｐ偏光成分及びＳ偏光成分を表している。なお、光源から出射された光は、液晶光学素子１０に入射する光（入射光１８０）である。
第１の偏光３１０は、第１の基板１１１－１に入射した後、第２の基板１１１－２に向かうにつれて、液晶分子の配向のねじれにしたがってＰ偏光成分からＳ偏光成分に変化する（図７及び図８中の（２）～（４）参照）。より具体的には、第１の偏光３１０は、第１の基板１１１－１側ではｘ軸方向に偏光軸を有しているが、液晶層１１３の厚さ方向に通過する過程でその偏光軸を徐々に変化させる。また、第１の偏光３１０は、第２の基板１１１－２側ではｙ軸方向に偏光軸を有し、その後、第２の基板１１１－２側から出射される（図７及び図８中の（５）参照）。
ここで、第１の透明電極１１２－１と第２の透明電極１１２－２との間に横電界が発生すると、当該横電界の影響で第１の基板１１１－１側の液晶分子がｘ軸方向に凸の円弧状に配向し、屈折率分布が変化する。そのため、第１の偏光３１０は、当該液晶分子の屈折率分布にしたがって、ｘ軸方向に拡散する。また、第３の透明電極１１２－３と第４の透明電極１１２－４との間に横電界が発生すると、当該横電界の影響で第２の基板１１１－２側の液晶分子がｙ軸方向に凸の円弧状に配向し、屈折率分布が変化する。そのため、第１の偏光３１０は、当該液晶分子の屈折率分布の変化にしたがって、ｙ軸方向に拡散する。
したがって、横電界が発生していない場合（図７参照）、第１の液晶セル１１０－１を透過する第１の偏光３１０は、偏光成分がＰ偏光成分からＳ偏光成分に変化する。一方、横電界が発生している場合（図８参照）、第１の液晶セルを透過する第１の偏光３１０は、偏光成分がＰ偏光成分からＳ偏光成分に変化するとともに、ｘ軸方向及びｙ軸方向に拡散する。
第２の偏光３２０は、第１の基板１１１－１に入射した後、第２の基板１１１－２に向かうにつれて、液晶分子の配向のねじれにしたがってＳ偏光成分からＰ偏光成分に変化する（図７及び図８中の（２）～（４）参照）。より具体的には、第２の偏光３２０は、第１の基板１１１－１側ではｙ軸方向に偏光軸を有しているが、液晶層１１３の厚さ方向に通過する過程でその偏光軸を徐々に変化させる。また、第２の偏光３２０は、第２の基板１１１－２側ではｘ軸方向に偏光軸を有し、その後、第２の基板１１１－２側から出射される（図７及び図８中の（５）参照）。
ここで、第１の透明電極１１２－１と第２の透明電極１１２－２との間に横電界が発生すると、当該横電界の影響で第１の基板１１１－１側の液晶分子がｘ軸方向に凸の円弧状に配向し、屈折率分布が変化する。しかしながら、第２の偏光３２０の偏光軸は、第１の基板１１１－１側の液晶分子の配向と直交しているため、当該液晶分子の屈折率分布の影響を受けず、拡散せずにそのまま通過する。また、第３の透明電極１１２－３と第４の透明電極１１２－４との間に横電界が発生すると、当該横電界の影響で第２の基板１１１－２側の液晶分子がｙ軸方向に凸の円弧状に配向し、屈折率分布が変化する。しかしながら、第２の偏光３２０の偏光軸は、第２の基板１１１－２側の液晶分子の配向と直交しているため、当該液晶分子の屈折率分布の影響を受けず、拡散せずにそのまま通過する。
したがって、横電界が発生していない場合（図７参照）だけでなく、横電界が発生している場合（図８参照）も、第１の液晶セル１１０－１を透過する第２の偏光３２０は、偏光成分がＳ偏光成分からＰ偏光成分に変化するが、拡散しない。
第２の液晶セル１２０の液晶層１２３の液晶分子も、第１の液晶セル１１０－１の液晶層１１３の液晶分子と同様の屈折率分布を有する。但し、第１の偏光３１０及び第２の偏光３２０は、第１の液晶セル１１０－１を透過することで、偏光軸が変化しているため、液晶層１２３の液晶分子の屈折率分布の影響を受ける偏光は逆となる。すなわち、横電界が発生していない場合（図７参照）だけでなく、横電界が発生している場合（図８参照）も、第２の液晶セル１２０を透過する第１の偏光３１０は、偏光成分がＳ偏光成分からＰ偏光成分に変化するが、拡散しない（図７及び図８中の（６）～（８）参照）。一方、横電界が発生していない場合（図７参照）、第２の液晶セル１２０を透過する第２の偏光３２０は、偏光成分がＰ偏光成分からＳ偏光成分に変化するのみであるが、横電界が発生している場合（図８参照）、第２の液晶セル１２０を透過する第２の偏光３２０は、偏光成分がＰ偏光成分からＳ偏光成分に変化するとともに、ｘ軸方向及びｙ軸方向に拡散する。
以上からわかるように、液晶光学素子１０では、同一の構造を有する２つの液晶セル（第１の液晶セル１１０及び第２の液晶セル１２０）を積層させることにより、液晶光学素子１０に入射する光の偏光成分が２度にわたって変化する。その結果、液晶光学素子１０では、入射前の偏光成分と入射後の偏光成分とを変わらなくすることができる（図７及び図８中の（１）及び（９）参照）。すなわち、液晶光学素子１０では、入射光１８０の偏光成分と、出射光１９０の偏光成分とを変わらなくすることができる。
また、液晶光学素子１０は、透明電極１１２に電位を供給し、第１の液晶セル１１０の液晶層１１３の液晶分子が有する屈折率分布を変化させ、第１の液晶セル１１０を透過する光を屈折させることができる。具体的には、第１の液晶セル１１０－１が第１の偏光３１０（Ｐ偏光成分）の光をｘ軸方向、ｙ軸方向、又はｘ軸及びｙ軸の両軸方向に拡散させ、第２の液晶セル１２０が第２の偏光３２０（Ｓ偏光成分）の光をｘ軸方向、ｙ軸方向、又はｘ軸及びｙ軸の両軸方向に拡散させることができる。
＜１－５．液晶光学素子１０による出射光の出射方向の制御方法＞
液晶光学素子１０は、各透明電極に送信する制御信号により、光源２１０（図１１）から放射される光を制御することができる。以下では、図９～図１７を参照して、液晶光学素子１０を用いて制御された光の配光パターンのいくつかを例示する。但し、液晶光学素子１０によって制御される光の配光パターンは、ここで示す例に限定されるものではない。表１に示す第１の透明電極１１２－１に送信する制御信号Ｖ１１、第２の透明電極１１２－２に送信する制御信号Ｖ１２、第５の透明電極１１２－５に送信する制御信号Ｖ１５、第６の透明電極１１２－６に送信する制御信号Ｖ１６、第３の透明電極１１２－３に送信する制御信号Ｖ１３、第４の透明電極１１２－４に送信する制御信号Ｖ１４、第７の透明電極１１２－７に送信する制御信号Ｖ１７、第８の透明電極１１２－８に送信する制御信号Ｖ１８（ここまで第１液晶セルに属する）、第１の透明電極１２２－１に送信する制御信号Ｖ２１、第２の透明電極１２２－２に送信する制御信号Ｖ２２、第５の透明電極１２２－５に送信する制御信号Ｖ２５、第６の透明電極１２２－６に送信する制御信号Ｖ２６、第３の透明電極１２２－３に送信する制御信号Ｖ２３、第４の透明電極１２２－４に送信する制御信号Ｖ２４、第７の透明電極１２２－７に送信する制御信号Ｖ２７、及び第８の透明電極１２２－８に送信する制御信号Ｖ２８（ここまで第２液晶セルに属する）は、図１０、図１２、図１６、及び図１８に示す制御信号に対応するものである。
Figure 0007496037000001
また、以下の説明では、便宜上、各透明電極に供給する電圧を、第１の電位（変動電位、例えば、Ｌｏｗ電位が０Ｖ及びＨｉｇｈ電位が３０Ｖ）、第１の電位と位相が反転している第２の電位（変動電位、例えば、Ｌｏｗ電位が０Ｖ及びＨｉｇｈ電位が３０Ｖ）、及び第３の電位（中間電位、例えば、１５Ｖ）として説明する。第３の電位は、Ｌｏｗ電位とＨｉｇｈ電位との間の電位であり、固定電位であってよく、変動電位であってもよい。但し、液晶光学素子１０によって制御される光の配光パターンは、ここで示す例に限定されるものではない。なお、各透明電極に供給する電圧の値は、図１０、図１３、図１７、図２０及び図３８に記載された０Ｖ、１２Ｖ、１５Ｖ、１８Ｖ、及び３０Ｖに限定されるものではない。
＜１－５－１．出射光の出射方向がセンター方向＞
図９～図１１を用いて、光源２１０から放射される光（入射光１８０（図１１））を、液晶光学素子１０に対してセンター方向に出射するように制御する例を説明する。図９は、液晶光学素子１０において、出射光の出射方向がセンター方向の場合の相対輝度と極角との関係を示すグラフである。図１０は、液晶光学素子１０において、出射光の出射方向がセンター方向の場合の各透明電極に供給する電圧を示すタイミングチャートである。図１１は、液晶光学素子１０を含む照明装置の一例、及び、液晶光学素子１０からの出射光の一例を説明するための断面図である。
図１０に示すように、第１の液晶セル１１０では、第２の領域１７０に設けられた第１の透明電極１１２－１及び第２の透明電極１１２－２に、第３の電位が供給される。第２の領域１７０に設けられた第３の透明電極１１２－３及び第４の透明電極１１２－４に、第３の電位が供給される。第１の領域１６０に設けられた第５の透明電極１１２－５及び第６の透明電極１１２－６に、第３の電位が供給される。第１の領域１６０に設けられた第７の透明電極１１２－７及び第８の透明電極１１２－８に、第３の電位が供給される。
よって、各電極間に電位差は生じない。また、第１の液晶セル１１０内の液晶層１１３（図２及び図３）及び第２の液晶セル１２０内の液晶層１２３（図２及び図３）において電界は生じないため、液晶層１１３及び液晶層１２３の液晶分子の配向状態は、初期配向から変化しない。したがって、光源２１０（図１１）から放射される光（入射光１８０（図１１））は、第１の領域１６０（図１１）及び第２の領域１７０（図１１）に入射し、第１の液晶セル１１０、第１の透明接着層１３０、第２の液晶セル１２０、及び第２の透明接着層１４０を透過する光において、液晶層１１３及び液晶層１２３を通過する偏光成分は拡散することなく通過する。
その結果、図１１に示すように、第１の領域１６０に入射した入射光１８０は、光学素子１５０の第１の領域１６０のプリズムに入射し、屈折した光（出射光１９０－２）となる。光学素子１５０の第１の領域１６０のプリズムに入射した光と同様に、第２の領域１７０に入射した入射光１８０は、光学素子１５０の第２の領域１７０側のプリズムに入射し、第２の領域１７０から第１の領域１６０に屈折した光（出射光１９０－１）となる。
すなわち、第１の領域１６０に入射した入射光１８０は、液晶層１１３及び液晶層１２３を透過し、その状態で光学素子１５０の第１の領域１６０のプリズムに入射する。このため、当該第１の領域１６０からの出射光は、図９において、長破線で示される「第１の領域からの出射光」のように、屈折した光となる。当該屈折した光は、例えば、左方向から右方向に屈折した光（出射光１９０－２（図１１））である。また、第２の領域１７０に入射した入射光１８０は、液晶層１１３及び液晶層１２３を透過し、光学素子１５０の第２の領域１７０側のプリズムに入射する。このため、当該第２の領域１７０からの出射光は、図９において、短破線で示される「第２の領域からの出射光」のように、屈折した光（出射光１９０－１）となる。当該屈折した光は、例えば、右方向から左方向に屈折した光（出射光１９０－１（図１１））である。その結果、液晶光学素子１０は、「第２の領域からの出射光」と「第１の領域からの出射光」とを合成した光、すなわち、図９において、実線で示される出射光を、液晶光学素子１０のセンター又は略センターから出射することができる。
＜１－５－２．出射光の出射方向が右方向＞
図１２～図１５を用いて、光源２１０から放射される光（入射光１８０（図１４））を、液晶光学素子１０に対して右方向に出射するように制御する例を説明する。図１２は、液晶光学素子１０において、出射光の出射方向が右方向の場合の相対輝度と極角との関係を示すグラフである。図１３は、液晶光学素子１０において、出射光の出射方向が右方向の場合の各透明電極に供給する電圧を示すタイミングチャートである。図１４は、液晶光学素子１０を含む照明装置の一例、及び、液晶光学素子１０からの出射光の一例を説明するための断面図である。図１５は、液晶光学素子１０において、各透明電極に図１３に示す電圧を供給して得られた光の配光パターンの写真である。
図１３に示すように、第１の液晶セル１１０では、第１の領域１６０に設けられた第５の透明電極１１２－５及び第６の透明電極１１２－６、並びに、第７の透明電極１１２－７及び第８の透明電極１１２－８に、第３の電位が供給される。第２の領域１７０に設けられた第１の透明電極１１２－１及び第２の透明電極１１２－２、並びに、第３の透明電極１１２－３及び第４の透明電極１１２－４に、第１の電位又は第２の電位が供給される。
第１の領域１６０に設けられた第５の透明電極１１２－５及び第６の透明電極１１２－６の電極間、並びに、第１の領域１６０に設けられた第７の透明電極１１２－７及び第８の透明電極１１２－８の電極間に電位差は生じない。第１の領域１６０において、第１の液晶セル１１０内の液晶層１１３（図２及び図３）及び第２の液晶セル１２０内の液晶層１２３（図２及び図３）に電界は生じないため、第１の液晶セル１１０内の液晶層１１３及び第２の液晶セル１２０内の液晶層１２３の液晶分子の配向状態は、初期配向から変化しない。したがって、第１の領域１６０において、光源２１０（図１４）から放射される光（入射光１８０（図１４））は、第１の領域１６０（図１４）に入射し、第１の液晶セル１１０、第１の透明接着層１３０、第２の液晶セル１２０、及び第２の透明接着層１４０を透過する光において、液晶層１１３及び液晶層１２３を通過する偏光成分は拡散することなく通過する。
一方、図１３に示すように、第１の液晶セル１１０では、第２の領域１７０に設けられた第１の透明電極１１２－１及び第２の透明電極１１２－２、並びに、第３の透明電極１１２－３及び第４の透明電極１１２－４に、第１の電位又は第２の電位が供給される。第１の透明電極１１２－１及び第３の透明電極１１２－３に供給される第１の電位、並びに、第２の透明電極１１２－２及び第４の透明電極１１２－４に供給される第２の電位は、位相が反転している。また、第１の透明電極１１２－１及び第３の透明電極１１２－３に供給される第２の電位、並びに、第２の透明電極１１２－２及び第４の透明電極１１２－４に供給される第１の電位は、位相が反転している。
よって、第２の領域１７０に設けられた第１の透明電極１１２－１及び第２の透明電極１１２－２の電極間、並びに、第２の領域１７０に設けられた第３の透明電極１１２－３及び第４の透明電極１１２－４の電極間に、電位差（例えば、＋３０Ｖ又は－３０Ｖ）が生じている。したがって、第２の領域１７０において、第１の液晶セル１１０内の液晶層１１３及び第２の液晶セル１２０内の液晶層１２３の液晶分子の配向状態は、初期配向から変化し、光源２１０（図１４）から放射される光（入射光１８０（図１４））が第１の液晶セル１１０、第１の透明接着層１３０、第２の液晶セル１２０、及び第２の透明接着層１４０を透過する光１９０－４において、液晶層１１３及び液晶層１２３を通過する偏光成分は拡散する。
その結果、図１４に示すように、第１の領域１６０に入射した入射光１８０は、光学素子１５０の第１の領域１６０のプリズムに入射し、屈折した光（出射光１９０－２）となる。第２の領域１７０に入射した入射光１８０は、液晶層１１３及び液晶層１２３において拡散し、光学素子１５０の第２の領域１７０側のプリズムに入射し、拡散した光（出射光１９０－１）となる。
すなわち、第１の領域１６０に入射した入射光１８０は、液晶層１１３及び液晶層１２３を透過し、光学素子１５０の第１の領域１６０のプリズムに入射し、屈折した光（出射光１９０－２）となる。例えば、液晶光学素子１０は、図１２において長破線で示される「第１の領域からの出射光」のように、極角２０度をピークに持つ光を出射する。屈折した光（出射光１９０－２）は、例えば、左方向から右方向に屈折した光（出射光１９０－２（図１４））である。また、第２の領域１７０に入射した入射光１８０は、液晶層１１３及び液晶層１２３において十分に拡散され、その状態で光学素子１５０の第２の領域１７０側のプリズムに入射する。このため、当該第２の領域１７０からの出射光は、図１２において短破線で示される「第２の領域からの出射光」のように、左方向から右方向にわたって広く拡散した光（出射光１９０－１（図１４））となる。
その結果、液晶光学素子１０は、「第１の領域からの出射光」と「第２の領域からの出射光」とを合成した光、すなわち、図１２において実線で示される出射光を、液晶光学素子１０の右側又は略右側から出射することができる。例えば、図１５に示すように、液晶光学素子１０を用いることで、横方向に拡散する光（主に出射光１９０－２）と右側又は略右側に偏って集光する光（主に出射光１０９－１）を合成した配光パターンを形成することができる。
＜１－５－３．出射光の出射方向が左方向＞
図１６～図１８を用いて、光源２１０から放射される光（入射光１８０（図１８））を、液晶光学素子１０に対して左方向に出射するように制御する例を説明する。図１６は、液晶光学素子１０において、出射光の出射方向が左方向の場合の相対輝度と極角との関係を示すグラフである。図１７は、液晶光学素子１０において、出射光の出射方向が左方向の場合の各透明電極に供給する電圧を示すタイミングチャートである。図１８は、液晶光学素子１０を含む照明装置の一例、及び、液晶光学素子１０からの出射光の一例を説明するための断面図である。
図１７に示すように、第１の液晶セル１１０では、第１の領域１６０に設けられた第５の透明電極１１２－５及び第６の透明電極１１２－６、並びに、第１の領域１６０に設けられた第７の透明電極１１２－７及び第８の透明電極１１２－８に、第１の電位又は第２の電位が供給される。第５の透明電極１１２－５及び第７の透明電極１１２－７に供給される第１の電位、並びに、第６の透明電極１１２－６及び第８の透明電極１１２－８に供給される第２の電位は、位相が反転している。また、第５の透明電極１１２－５及び第７の透明電極１１２－７に供給される第２の電位、並びに、第６の透明電極１１２－６及び第８の透明電極１１２－８に供給される第１の電位は、位相が反転している。
よって、第１の領域１６０に設けられた第５の透明電極１１２－５及び第６の透明電極１１２－６の電極間、並びに、第１の領域１６０に設けられた第７の透明電極１１２－７及び第８の透明電極１１２－８の電極間に、電位差（例えば、＋３０Ｖ又は－３０Ｖ）が生じている。したがって、第１の領域１６０において、第１の液晶セル１１０内の液晶層１１３及び第２の液晶セル１２０内の液晶層１２３の液晶分子の配向状態は、初期配向から変化し、光源２１０（図１８）から放射される光（入射光１８０（図１８））が第１の液晶セル１１０、第１の透明接着層１３０、第２の液晶セル１２０、及び第２の透明接着層１４０を透過する光１９０－４（図１８）において、液晶層１１３及び液晶層１２３を通過する偏光成分は拡散する。
一方、第２の領域１７０に設けられた第１の透明電極１１２－１及び第２の透明電極１１２－２の電極間、並びに、第３の透明電極１１２－３及び第４の透明電極１１２－４の電極間に電位差は生じない。第２の領域１７０において、第１の液晶セル１１０内の液晶層１１３（図２及び図３）及び第２の液晶セル１２０内の液晶層１２３（図２及び図３）に電界は生じないため、第１の液晶セル１１０内の液晶層１１３及び第２の液晶セル１２０内の液晶層１２３の液晶分子の配向状態は、初期配向から変化しない。したがって、第２の領域１７０において、光源２１０（図１８）から放射される光（入射光１８０（図１８））は、第２の領域１７０（図１８）に入射し、第１の液晶セル１１０、第１の透明接着層１３０、第２の液晶セル１２０、及び第２の透明接着層１４０を透過する光において、液晶層１１３及び液晶層１２３を通過する偏光成分は拡散することなく通過する。
その結果、図１８に示すように、第１の領域１６０に入射した入射光１８０は、液晶層１１３及び液晶層１２３において拡散し、光学素子１５０の第１の領域１６０のプリズムに入射し、拡散した光（出射光１９０－２）となる。第２の領域１７０に入射した入射光１８０は、光学素子１５０の第２の領域１７０のプリズムに入射し、屈折した光（出射光１９０－１）となる。
すなわち、第１の領域１６０に入射した入射光１８０は、液晶層１１３及び液晶層１２３において十分に拡散され、その状態で光学素子１５０の第１の領域１６０側のプリズムに入射する。このため、当該第１の領域１６０からの出射光は、図１６において長破線で示される「第１の領域からの出射光」のように、左方向から右方向にわたって広く拡散した光（出射光１９０－２（図１８））となる。第２の領域１７０に入射した入射光１８０は、液晶層１１３及び液晶層１２３を透過し、光学素子１５０の第２の領域１７０のプリズムに入射し、屈折した光となる。例えば、液晶光学素子１０は、図１６において短破線で示される「第２の領域からの出射光」のように、極角－２０度をピークに持つ光を出射する。第２の領域１７０から第１の領域１６０に屈折した光は、例えば、右方向から左方向に屈折した光（出射光１９０－１（図１８））である。
その結果、液晶光学素子１０は、「第１の領域からの出射光」と「第２の領域からの出射光」とを合成した光、すなわち、図１６において実線で示される出射光を、液晶光学素子１０の左側又は略左側から出射することができる。例えば、図示は省略するが、液晶光学素子１０を用いることで、横方向に拡散する光（主に出射光１９０－１）と左側又は略左側に偏って集光する光（主に出射光１０９－２）を合成した配光パターンを形成することができる。
＜１－５－４．出射光の出射方向がセンターからやや左方向＞
図１９及び図２０を用いて、光源２１０から放射される光（入射光１８０（図２０））を、液晶光学素子１０に対してセンターからやや左方向に出射するように制御する例を説明する。図１９は、液晶光学素子１０において、出射光の出射方向がセンターよりの左方向の場合の相対輝度と極角との関係を示すグラフである。図２０は、液晶光学素子１０において、出射光の出射方向がセンターよりの左方向の場合の各透明電極に供給する電圧を示すタイミングチャートである。
図１９に示すグラフは図１６に示すグラフと比較して、出射光の出射方向がセンターからやや左方向である点において異なる。図２０に示すタイミングチャートは図１７に示すタイミングチャートと比較して、第１の電位及び第２の電位（変動電位）のＬｏｗ電位が１２Ｖ、及びＨｉｇｈ電位が１８Ｖ、すなわち、電位差が６Ｖである。第２の電位の位相は、第１の電位の位相に対して反転している点において異なる。それ以外の点は、図１９及び図２０に示す図と同様であるから、ここでは、主に、図１９及び図２０と異なる点を説明する。
図１９と図１６に示すグラフとを比較することで、液晶光学素子１０では、各透明電極に供給する電位を変えることによって、極角に対する光の相対強度を制御可能であることが、理解可能である。すなわち、液晶光学素子１０では、各透明電極に供給する電位を変えることによって、光の出射方向及び拡散の度合いを変えることができる。
例えば、液晶光学素子１０に図２０に示す電位を供給すると、第１の領域１６０に入射した入射光１８０は、第２の領域１７０の透明電極に供給された電位の影響を受けながら液晶層１１３及び液晶層１２３において透過され、かつ、その状態で光学素子１５０の第１の領域１６０側のプリズムに入射する。このため、当該第１の領域１６０からの出射光は、図１９において長破線で示される「第１の領域からの出射光」のように、極角２０度において相対強度の弱いピークを持ち、左方向から右方向に広範囲に拡散した光となる。また、第２の領域１７０に入射した入射光１８０は、第２の領域１７０の透明電極に供給された電位が小さいため、液晶層１１３及び液晶層１２３における拡散度合いは図１６に示される拡散度合いと比較して小さく、かつ、その状態で光学素子１５０の第１の領域１６０側のプリズムに入射する。このため、当該第２の領域１７０からの出射光は、図１９において短破線で示される「第２の領域からの出射光」のように、極角－２０度において「第１の領域からの出射光」より相対強度の強いピークを持ち、左方向から右方向に広範囲に拡散した光となる。
その結果、液晶光学素子１０は、「第１の領域からの出射光」と「第２の領域からの出射光」とを合成した光、すなわち、図１９において実線で示される出射光を、液晶光学素子１０のセンターからやや左方向に出射することができる。
＜１－６．透明電極の第１の変形例＞
図２１は、液晶光学素子１０において、第２の基板１１１－２上の第３の透明電極１１２－３、第４の透明電極１１２－４、第７の透明電極１１２－７、及び第８の透明電極１１２－８の配置を示す平面図である。図２１に示す各透明電極は、図６に示す各透明電極と比較して、電極の線幅、電極間距離（電極間隔）及び電極間のピッチが異なる。それ以外の点は、図６に示す図と同様であるから、ここでは、主に、図６と異なる点を説明する。なお、当該第１の変形例においては、第１の基板側の構成は第１実施例と同じ構成を採用している。
図２１に示すように、第３の透明電極１１２－３の電極の幅、及び第４の透明電極１１２－４の電極の幅は、ｙ軸方向に第２の幅ａ２／２である。第３の透明電極１１２－３と第４の透明電極１１２－４とのｘ軸方向の電極間距離（電極間隔）は、第２の電極間距離ｂ２／２である。第３の透明電極１１２－３と第４の透明電極１１２－４との電極間のピッチは第２のピッチｐ２／２であり、第２のピッチｐ２はｐ２／２＝ａ２／２＋ｂ２／２を満たす。また、第７の透明電極１１２－７の電極の幅、第８の透明電極１１２－８の電極の幅、第７の透明電極１１２－７と第８の透明電極１１２－８とのｙ軸方向の電極間距離（電極間隔）、及び第７の透明電極１１２－７と第８の透明電極１１２－８との電極間のピッチのそれぞれは、第３の透明電極１１２－３の電極の幅、第４の透明電極１１２－４の電極の幅、第３の透明電極１１２－３と第４の透明電極１１２－４とのｙ軸方向の電極間距離（電極間隔）、及び第３の透明電極１１２－３と第４の透明電極１１２－４との電極間のピッチと同じである。
第３の透明電極１１２－３と第４の透明電極１１２－４とは、第２の基板１１１－２上に、第２のピッチｐ２／２を有した櫛歯状パターンで形成されているということができ、第７の透明電極１１２－７と第８の透明電極１１２－８とは、第２の基板１１１－２上に、第２のピッチｐ２／２を有した櫛歯状パターンで形成されているということができる。
第１の変形例において、第２の基板１１１－２上の第３の透明電極１１２－３及び第４の透明電極１１２－４の電極の幅、電極間距離、及び電極間のピッチは、第１の基板１１１－１上の第１の透明電極１１２－１及び第２の透明電極１１２－２の電極の幅、電極間距離、及び電極間のピッチより狭い。また、第２の基板１１１－２上の第７の透明電極１１２－７及び第８の透明電極１１２－８の電極の幅、電極間距離、及び電極間のピッチは、第１の基板１１１－１上の第５の透明電極１１２－５及び第６の透明電極１１２－６の電極の幅、電極間距離、及び電極間のピッチより狭い。
電極の幅、電極間距離、及び電極間のピッチを狭くすることで、透明電極に電位を供給した際に、液晶が配向する範囲を狭い範囲で制御することができる。すなわち、光をｘ軸方向又はｙ軸方向へより拡散させることができる。本実施形態では、同様の透明電極配置を有する第１の液晶セル１１０と第２の液晶セル１２０とを積層し、光をｘ軸方向及びｙ軸方向へより拡散させることができる。
＜１－７．透明電極の第２の変形例＞
図２２は、液晶光学素子１０において、第２の基板１１１－２上の第９の透明電極１１２－９の配置を示す平面図である。図２２に示す第９の透明電極１１２－９は、図６及び図２１に示す各透明電極と比較して、第２の基板１１１－２上にわたって形成されている。それ以外の点は、図６及び図２１に示す図と同様であるから、ここでは、主に、図６及び図２１と異なる点を説明する。
第９の透明電極１１２－９を用いる場合、図１０、又は図１７に示すタイミングチャートを用いて、第９の透明電極１１２－９に電位を供給することができる。例えば、第９の透明電極１１２－９は、第３の透明電極１１２－３に送信する制御信号Ｖ１３、第４の透明電極１１２－４に送信する制御信号Ｖ１４と同様に、１５Ｖを供給される。
第９の透明電極が第２の基板１１１－２上にわたって形成される第２の変形例は、第２の基板１１１－２上に複数の透明電極を形成する例と比較して、複数の透明電極を形成する必要が無い。そのため、例えば、第２の変形例では、透明電極形成のパターニングに関連する製造工程を削減でき、第２の変形例を用いることで液晶セルの製造コストを低減することができる。
図１～図２２を用いて、液晶光学素子１０を説明した。図１～図２２に示す形態は一例であって、液晶光学素子１０の形態は、図１～図２２に示す形態に限定されない。
液晶光学素子１０を用いることで、第１の領域１６０内の透明電極及び第２の領域１７０内の透明電極に供給する電位を変えることができる。その結果、光を照射する対象に対して、光の照射方向を変えることができる。例えば、車、飛行機、電車などの移動手段において、座席に対して個々に設けられていた読書灯やスポットライトを、複数の領域を備える１つの液晶光学素子１０で置き換えることができる。液晶光学素子１０を用いることで、座席に応じて光の照射方向を変えることができるため、読書灯を座席に対して個々に設けるより電力消費を低減し、個々に効率的に光を照射することができる。
＜第２実施形態＞
第２実施形態では、液晶光学素子１０Ｂを備えた照明装置２０の形態について説明する。図２３は、本発明の第２実施形態に係る液晶光学素子１０Ｂを含む照明装置２０の一例を示す断面図である。図２４（Ａ）は、液晶光学素子１０Ｃを含む照明装置２０Ｂの一例を示す断面図である。図２４（Ｂ）は、照明装置２０Ｂに含まれるフレネルレンズ２４０を示す平面図である。図２５は、液晶光学素子１０を含む照明装置２０Ｃの一例を示す断面図である。図２３～図２５に示す形態は一例であって、第２実施形態に係る照明装置の形態は、図２３～図２５に示す形態に限定されない。第２実施形態の説明では、第1実施形態と同様の説明を省略する場合がある。
図２３に示す形態では、照明装置２０は、光源２１０、フレネルレンズ２４０、及び液晶光学素子１０Ｂを有する。
光源２１０は、液晶光学素子１０Ｂに光を照射することができる。光源２１０として、例えば、電球、蛍光灯、冷陰極管、発光ダイオード（ＬＥＤ）、又はレーザダイオード（ＬＤ）などを用いることができる。好ましくは、照明装置２０の光源２１０は、ＬＥＤである。光源２１０として高発光効率であるＬＥＤを用いた照明装置２０は、高輝度及び低消費電力となる。なお、ＬＥＤ及びＬＤは、それぞれ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）及び有機レーザダイオード（ＯＬＤ）を含む。
フレネルレンズ２４０は、液晶光学素子１０Ｂと光源２１０との間に配置されている。フレネルレンズ２４０は、例えば、図２３に示すように、のこぎり状の断面を有するレンズであり、図２４（Ｂ）に示すように、樹脂で形成されたレンズに同心円状の溝を刻むことでレンズを同心円状の領域に分割したレンズである。フレネルレンズ２４０は、光源２１０から照射された光を集光することができる。よって、フレネルレンズ２４０を用いることで、集光した光を液晶光学素子１０Ｂに入射させることができる。そのため、フレネルレンズ２４０を用いることで、光源２１０から液晶光学素子１０Ｂに入射する光のロスを低減することができる。
液晶光学素子１０Ｂの構成は、液晶光学素子１０の構成に対して、光学素子１５０を光学素子１５０Ｂに置き換えた構成である。それ以外の構成は、液晶光学素子１０の構成と同様であるから、ここでの説明は省略する。
光学素子１５０Ｂは、第２の透明接着層１４０を用いて第２の液晶セル１２０に接着され、固定される。光学素子１５０Ｂは、光学素子１５０と比較して、複数のプリズムをｘ軸方向に対して同じ向きに配置した構成を有する。
断面視において、光学素子１５０Ｂのプリズムの三角形の一辺の長さは長さＣであり、プリズムが積層される面に対する角度は角度αである。長さＣ、及び角度αを変えることで、照明装置２０の仕様、又は用途に応じた光学素子１５０Ｂを形成することができる。第２実施形態では、例えば、長さＣは０．９ｍｍ、角度αは４０度である。
照明装置２０では、光源２１０からの入射光１８０がフレネルレンズ２４０によって集光され、集光された光が液晶光学素子１０Ｂに入射する。液晶光学素子１０Ｂに入射した光は、第１の液晶セル１１０、第１の透明接着層１３０、第２の液晶セル１２０、及び第２の透明接着層１４０を透過し、光学素子１５０Ｂで屈折し、出射光１９０－３となって出射する。照明装置２０では、第１の領域１６０及び第２の領域１７０に設けられるプリズムのそれぞれに入射した光を同様の方向に、屈曲、分散、又は全反射させることができる。また、図２３に示す形態においても、第１の液晶セル１１０及び第２の液晶セル１２０の各透明電極に供給する電位を調整することで、光を照射する対象に対して、光の照射方向を変えることができる。
図２４（Ａ）に示す照明装置２０Ｂでは、図２３に示す照明装置２０に対して、光学素子１５０Ｂが、フレネルレンズ２４０と第１の液晶セル１１０との間に設けられる点において異なる。照明装置２０Ｂでは、光源２１０からの入射光１８０がフレネルレンズ２４０によって集光され、集光された光が光学素子１５０Ｂで屈折され、第２の透明接着層１４０、第１の液晶セル１１０、第１の透明接着層１３０、及び第２の液晶セル１２０を透過する。照明装置２０Ｂにおいても、第１の液晶セル１１０及び第２の液晶セル１２０の各透明電極に供給する電位を調整することで、光を照射する対象に対して、光の照射方向を変えることができる。
図２５に示す照明装置２０Ｃは、図２３に示す照明装置２０に対して、液晶光学素子１０Ｂが液晶光学素子１０に置き換わり、フレネルレンズ２４０が光学素子１５０のｚ軸方向の上方に設けられる点において異なる。照明装置２０Ｃでは、光源２１０からの入射光１８０が液晶光学素子１０に入射し、入射した光が第１の液晶セル１１０、第１の透明接着層１３０、第２の液晶セル１２０、及び第２の透明接着層１４０を透過し、第１の領域１６０のプリズム及び第２の領域１７０のプリズムによって屈折し、屈折した光がフレネルレンズ２４０によって集光され、出射される。照明装置２０Ｃにおいても、第１の液晶セル１１０及び第２の液晶セル１２０の各透明電極に供給する電位を調整することで、光を照射する対象に対して、光の照射方向を変えることができる。
＜第３実施形態＞
第３実施形態では、液晶光学素子１０Ｄを備えた照明装置２０Ｄの形態について説明する。図２６は、本発明の第３実施形態に係る液晶光学素子１０Ｄを含む照明装置２０Ｄの一例を示す断面図である。図２７は、液晶光学素子１０Ｄからの出射光において、相対輝度と極角との関係を示す模式的なグラフである。図２８は、液晶光学素子１０Ｄにおいて、第２の液晶セル１２０上の光学素子１５０のプリズムを示す平面図である。図２６～図２８に示す形態は一例であって、第３実施形態に係る照明装置の形態は、図２６～図２８に示す形態に限定されない。第３実施形態の説明では、第1実施形態及び第２実施形態と同様の説明を省略する場合がある。
図２６に示す形態では、照明装置２０Ｄは、光源２１０、及び液晶光学素子１０Ｄを有する。照明装置２０Ｄは、液晶光学素子１０Ｄを有する点において、第１実施形態の図１１に示す形態と異なる。また、第１の実施形態では、液晶光学素子１０が第１の領域１６０及び第２の領域１７０の２つの領域を有するのに対し、第３の実施形態では、液晶光学素子１０Ｄが、第１の領域１６０と第２の領域１７０の間に第３の領域２５０を有する３つの領域を有する点において異なる。
第３の領域２５０では、第１の液晶セル１１０において、第１の電極群１１７－１及び第２の電極群１１７－２と同様の透明電極の構成、又は、第３の電極群１１７－３及び第４の電極群１１７－４と同様の透明電極の構成を用いることができる。第２の液晶セル１２０においても、第１の液晶セル１１０と同様の構成を用いることができる。
光学素子１５０では、第１の領域１６０及び第２の領域１７０は複数のプリズムを有し、断面視において、のこぎり状の形状を有するのに対し、第３の領域２５０は、断面視において、平坦な面を有する。例えば、光学素子１５０では、図２８に示すような平面を有する。
液晶光学素子１０Ｄでは、第１の領域１６０、第２の領域１７０、又は第３の領域２５０の各透明電極に独立に電位を供給することができる。例えば、照明装置２０Ｄでは、第２の領域１７０、及び第３の領域２５０は拡散する光を出射するように制御し、第１の領域１６０の透明電極の電位を制御することによって、図２７の「第１の領域からの出射光」に示すような右側の出射光を調整した光を、液晶光学素子１０Ｄから出射することができる。また、照明装置２０Ｄでは、第１の領域１６０、及び第３の領域２５０は拡散する光を出射するように制御し、第２の領域１７０の透明電極の電位を制御することによって、図２７の「第２の領域からの出射光」に示すような左側の出射光を調整した光を、液晶光学素子１０Ｄから出射することができる。さらに、照明装置２０Ｄでは、第１の領域１６０、及び第２の領域１７０は拡散する光を出射するように制御し、第３の領域２５０の透明電極の電位を制御することによって、図２７の「第３の領域からの出射光」に示すようなセンターからの出射光を調整した光を、液晶光学素子１０Ｄから出射することができる。
なお、本発明の液晶光学素子では、第１の実施形態で示す第１の領域１６０及び第２の領域１７０の２つの領域、及び第３の実施形態で示す第１の領域１６０と第２の領域１７０の間に第３の領域２５０を有する３つの領域は一例であって、液晶光学素子の構成は第１の実施形態の構成、及び第３の実施形態の構成に限定されない。例えば、液晶光学素子の構成は４つの領域を有してよく、５つ以上の領域を有してもよい。本発明の液晶光学素子は複数の領域を備えることで、狭い範囲で透明電極に供給する電位を制御することができる。その結果、より狭い範囲で液晶の配向を制御することができるため、相対輝度のピークをよりより狭い範囲で制御することができ、光を照射する対象に対して、光の照射方向を細かく制御することができる。
＜第４実施形態＞
第４実施形態では、光学素子１５０が、複数の光学素子を有する形態について説明する。図２９及び図３０は本発明の第４実施形態に係る液晶光学素子１０において、方向の異なる複数のプリズムを備える平面図を示す。図２９及び図３０に示す形態は一例であって、光学素子１５０の形態は、図２９及び図３０に示す形態に限定されない。第４実施形態の説明では、第1実施形態～第３実施形態と同様の説明を省略する場合がある。
図２９に示す形態では、光学素子１５０は、ｙ軸方向に平行に配置された複数のプリズムを有する第１の光学素子１５０－１、ｙ軸方向に平行に配置された複数のプリズムを有する第２の光学素子１５０－２、ｘ軸方向に平行に配置された複数のプリズムを有する第３の光学素子１５０－３、及びｘ軸方向に平行に配置された複数のプリズムを有する第４の光学素子１５０－４を有する。
図３０に示す形態では、光学素子１５０は、ｘ軸とｙ軸とを含む平面において、４５度又は略４５度傾いた方向に平行に配置された複数のプリズムを有する第１の光学素子１５０－１、第２の光学素子１５０－２、第３の光学素子１５０－３、及び第４の光学素子１５０－４を有する。
第４実施形態に係る光学素子１５０を備えた液晶光学素子１０においても、第１の液晶セル１１０及び第２の液晶セル１２０の各透明電極に供給する電位を調整することで、相対輝度を変えてピーク角度を調整することができるため、光を照射する対象に対して、光の照射方向を変えることができる。
＜第５実施形態＞
第５実施形態では、光学素子１５０Ｃが、有機樹脂材料、又はガラスなど無機材料を用いて形成された形態について説明する。図３１は本発明の第５実施形態に係る液晶光学素子１０Ｅを含む照明装置２０Ｅの一例を示す断面図である。図３２（Ａ）は液晶光学素子１０Ｅに含まれる光学素子１５０Ｃの形状が、断面において三角形である例を示す図であり、図３２（Ｂ）は液晶光学素子１０Ｅに含まれる光学素子１５０Ｃの形状が、断面において台形である例を示す図であり、図３２（Ｃ）は液晶光学素子１０Ｅに含まれる光学素子１５０Ｃの形状が、断面において凸円弧状である例を示す図である。図３１～図３２（Ｃ）に示す形態は一例であって、第５実施形態に係る照明装置２０Ｅの形態は、図３１～図３２（Ｃ）に示す形態に限定されない。第５実施形態の説明では、第1実施形態～第４実施形態と同様の説明を省略する場合がある。
図３１に示すように、照明装置２０Ｅは、液晶光学素子１０Ｅ、光源２１０、凸レンズ２２０、及び反射器２３０を含む。凸レンズ２２０は、液晶光学素子１０と光源２１０との間に配置されている。また、反射器２３０は、光源２１０と凸レンズ２２０との間の空間を取り囲むように配置されている。光源２１０は第２実施形態と同様の光源を用いることができる。
凸レンズ２２０は、光源２１０から照射された光を集光し、集光した光を液晶光学素子１０に入射させることができる。
反射器２３０は、光源２１０から照射された光を反射し、反射した光を凸レンズに入射させることができる。反射器２３０の形状は、例えば、略円錐形であるが、これに限られない。また、反射器２３０の表面は平面であってもよく、曲面であってもよい。
さらに、照明装置２０Ｅは、透明電極に供給する電圧を制御する制御部を含み、様々な光の配光パターンを形成することができるようにしてもよい。
第５実施形態に係る照明装置２０Ｅでは、図３２（Ａ）、図３２（Ｂ）及び図３２（Ｃ）に示すような有機樹脂材料、又はガラスなど無機材料を用いて形成された光学素子１５０Ｃを備えることで、第１実施形態に係るプリズムを有する光学素子１５０を備える形態と同様に、第１の液晶セル１１０及び第２の液晶セル１２０の各透明電極に供給する電位を調整することで、相対輝度を変えてピーク角度を調整することができるため、光を照射する対象に対して、光の照射方向を変えることができる。
＜第６実施形態＞
第６実施形態では、第１の領域と第２の領域とを異なる素子で形成され、タイル状に並べられた液晶光学素子１０Ｆの形態について説明する。図３３は本発明の第６実施形態に係る液晶光学素子１０Ｆの斜視図である。図３４は、液晶光学素子１０Ｆにおいて、第１の基板１１１―３上の第１の透明電極１１２－１、第１の基板１１１―４上の第５の透明電極１１２－５、及び第６の透明電極１１２－６の配置を示す平面図である。図３３及び図３４に示す形態は一例であって、第６実施形態に係る液晶光学素子１０Ｆの形態は、図３３及び図３４に示す形態に限定されない。第６実施形態の説明では、第1実施形態～第５実施形態と同様の説明を省略する場合がある。
図３３に示すように、液晶光学素子１０Ｆは、第１の素子１６１及び第２の素子１７１を並べて構成された素子である。第１の素子１６１と第２の素子１７１とは、第１実施形態に係る液晶光学素子１０の第１の領域１６０を構成する素子と第２の領域１７０を構成する素子に対応する。それ以外の構成は、第１実施形態に係る液晶光学素子１０の第１の領域１６０を構成する素子と第２の領域１７０を構成する素子と同様であるから、ここでは、一例として、第１の液晶セル１１０－１の第１の基板１１１－３に形成される透明電極及び第１の液晶セル１１０－２の第１の基板１１１－４に形成される透明電極を説明し、その他の詳細な説明は省略する。
第１の素子１６１は、例えば、第１の液晶セル１１０－１、第２の液晶セル１２０－１、第１の透明接着層１３０－１、第２の透明接着層１４０－１、及び第１の光学素子１５０－１を含む。第１の素子１６１は、例えば、第１の液晶セル１１０－２、第２の液晶セル１２０－２、第１の透明接着層１３０－２、第２の透明接着層１４０－２、及び第２の光学素子１５０－２を含む。
図３４に示すように、第１の素子１６１に設けられた第１の液晶セル１１０－１の第１の基板１１１－４は、第５の透明電極１１２－５、及び第６の透明電極１１２－６を含む。また、第５の透明電極１１２－５及び第６の透明電極１１２－６は、それぞれ、第１の基板１１１－１上に形成された第７の配線１１６－７及び第８の配線１１６－８と電気的に接続されている。
第２の素子１７１に設けられた第１の液晶セル１１０－１の第１の基板１１１－３は、第１の透明電極１１２－１、及び第２の透明電極１１２－２を含む。また、第１の透明電極１１２－１及び第２の透明電極１１２－２は、それぞれ、第１の基板１１１－３上に形成された第１の配線１１６－１及び第２の配線１１６－２と電気的に接続されている。
また、第１の基板１１１－１には、第５の配線１１６－５、第６の配線１１６－６、第１１の配線１１６－１１、及び第１２の配線１１６－１２が形成されている。第１の基板１１１－１が第２の基板（図示は省略）と貼り合わされると、第２の基板上に形成された第３の透明電極（図示は省略）、及び第４の透明電極（図示は省略）は、それぞれ、第１の基板１１１－１に設けられる第５の配線１１６－５及び第６の配線１１６－６と電気的に接続される。同様に、第２の基板上に形成された第７の透明電極（図示は省略）、及び第８の透明電極（図示は省略）は、それぞれ、第１の基板１１１－１に設けられる第１１の配線１１６－１１及び第１２の配線１１６－１２と電気的に接続される。
第３の配線１１６－３と第５の配線１１６－５、第４の配線１１６－４と第６の配線１１６－６、第９の配線１１６－９と第１１の配線１１６－１１、及び第１０の配線１１６－１０と第１２の配線１１６－１２は、例えば、銀ペースト又は導電粒子を用いて、電気的に接続することができる。なお、導電粒子は金属を被覆した粒子を含む。
第６実施形態に示すように、液晶光学素子１０Ｆは第１の領域と第２の領域とを異なる素子で形成され、タイル状に並べられた形態を有する。液晶光学素子１０Ｆでは、複数の素子をタイル状に並べて形成することができるため、拡散光又はスポット光を照射したい対象に合わせて、液晶光学素子１０Ｆの大きさを適宜調整することができる。よって、第６実施形態に示す液晶光学素子１０Ｆは汎用性に優れている。
＜第７実施形態＞
第７実施形態では、本発明の照明装置３０の形態について説明する。図３５は、本発明の第７実施形態に係る照明装置３０の構成を示す模式図である。図３６は、本発明の第７実施形態に係る液晶光学素子１０において、第１の基板１１１－１上の第１の透明電極１１２－１、第２の透明電極１１２－２、第５の透明電極１１２－５、及び第６の透明電極１１２－６の配置を示す平面図である。図３７は、本発明の第７実施形態に係る液晶光学素子１０において、第２の基板１１１－２上の第３の透明電極１１２－３、第４の透明電極１１２－４、第７の透明電極１１２－７、及び第８の透明電極１１２－８の配置を示す平面図である。図３８は、本発明の第７実施形態に係る液晶光学素子１０に含まれる各透明電極に供給する電圧を示すタイミングチャートである。図３５～図３８に示す照明装置３０の形態は一例であって、第７実施形態に係る照明装置３０の形態は、図３５～図３８に示す形態に限定されない。第７実施形態の説明では、第1実施形態～第６実施形態と同様の説明を省略する場合がある。
図３５に示すように、照明装置３０は、センサ４００、制御回路４１０、光源２１０、及び液晶光学素子１０を含む。液晶光学素子１０及び光源２１０は第２実施形態と同様の光源を用いることができる。センサ４００は制御回路４１０に電気的に接続される。制御回路４１０は光源２１０、及び液晶光学素子１０に電気的に接続される。
センサ４００は、人体の温度を検知するセンサであり、例えば、赤外線センサである。センサ４００は、例えば、センサ付近の人、椅子に座った人などを検知し、検知信号を制御回路４１０に出力する。
制御回路４１０は、液晶光学素子１０及び光源２１０を駆動する回路を含む。例えば、制御回路４１０は、センサ４００から検知信号を受信すると、第１の液晶セル１１０（図１）及び第２の液晶セル１２０に対し、フレキシブル配線基板（図示は省略）を介して液晶の配向状態を制御する制御信号を出力する。また、制御回路４１０は、センサ４００から検知信号を受信すると、光源２１０に対し、フレキシブル配線基板（図示は省略）を介して光源２１０が有するＬＥＤのＯＮ又はＯＦＦを制御する制御信号を出力する。
図３６に示す第１の基板１１１－１は図５に示す第１の基板１１１－１に対して、第２の透明電極１１２－２及び第６の透明電極１１２－６が第２の配線１１６－２に電気的に接続されている点、また、第８の配線１１６－８及び第１２の配線１１６－１２を有していない点において異なる。それ以外の構成は、図５に示す第１の基板１１１－１と同様の構成であるから、ここでの説明は省略される。
図３７に示す第２の基板１１１－２は図６に示す第２の基板１１１－２に対して、第４の透明電極１１２－４及び第８の透明電極１１２－８が第４の配線１１６－４に電気的に接続されている点、また、第１０の配線１１６－１０を有していない点において異なる。それ以外の構成は、図６に示す第２の基板１１１－２と同様の構成であるから、ここでの説明は省略される。
図３８に示すように、第１の透明電極１１２－１、第３の透明電極１１２－３、第１の透明電極１２２－１、及び第３の透明電極１２２－３には、図１３に示す電位と同様の電位が供給される。第２の透明電極１１２－２、第４の透明電極１１２－４、第６の透明電極１１２－６、第８の透明電極１１２－８、第２の透明電極１２２－２、第４の透明電極１２２－４、第６の透明電極１２２－６、及び第８の透明電極１２２－８には、第３の電位が供給される。
また、図３８に示すように、第５の透明電極１１２－５、第７の透明電極１１２－７、第５の透明電極１２２－５、及び第７の透明電極１２２－７には、図２０に示すタイミングチャートと比較して、第１の電位及び第２の電位（変動電位）のＬｏｗ電位が８Ｖ、及びＨｉｇｈ電位が２２Ｖ、すなわち、電位差が１４Ｖである点、第２の電位の位相は、第１の電位の位相に対して反転している点において異なる。
第７実施形態に係る液晶光学素子１０では、第１実施形態に係る液晶光学素子１０に対し、第２の透明電極１１２－２、第６の透明電極１１２－６、第４の透明電極１１２－４、第８の透明電極１１２－８、第２の透明電極１２２－２、第４の透明電極１２２－４、第６の透明電極１２２－６、及び第８の透明電極１２２－８をまとめて1つの電極から電位を供給するようにしている。その結果、第１実施形態に係る液晶光学素子１０では４つの電極から電位を供給する構成を、第７実施形態に係る液晶光学素子１０では３つの電極から電位を供給する構成となっている。
第７実施形態に係る液晶光学素子１０では、電位を供給する電極を低減することで、より簡単な構成で、第１の領域１６０と第２の領域１７０から出射される光の拡散度合いを制御することができる。
＜第８実施形態＞
第８実施形態では、第７実施形態の変形例について説明する。図３５に示される照明装置３０、図３６及び図３７に示される電極及び電極配置は、図３９に示される本発明の第８実施形態に係るタイミングチャートに基づき、動作することができる。図３９に示されるタイミングチャートは一例であって、第８実施形態に係るタイミングチャートは、図３９に示す形態に限定されない。第８実施形態の説明では、第1実施形態～第７実施形態と同様の説明を省略する場合がある。
図３９に示されるタイミングチャートでは、図３５に示される照明装置３０の第１の期間における動作は、図３５に示される照明装置３０の第２の期間と、異なる。
第１の期間では、第１の透明電極１１２－１、第３の透明電極１１２－３、第１の透明電極１２２－１、第３の透明電極１２２－３、第５の透明電極１１２－５、第７の透明電極１１２－７、第５の透明電極１２２－５、第７の透明電極１２２－７、第２の透明電極１１２－２、第４の透明電極１１２－４、第６の透明電極１１２－６、第８の透明電極１１２－８、第２の透明電極１２２－２、第４の透明電極１２２－４、第６の透明電極１２２－６、及び第８の透明電極１２２－８には、図３８に示されるタイミングチャートで示される電位が供給される。
第２の期間では、第１の透明電極１１２－１、第３の透明電極１１２－３、第１の透明電極１２２－１、及び第３の透明電極１２２－３には、第１の期間において、第５の透明電極１１２－５、第７の透明電極１１２－７、第５の透明電極１２２－５、及び第７の透明電極１２２－７に供給される電位が供給される。また、第２の期間では、第５の透明電極１１２－５、第７の透明電極１１２－７、第５の透明電極１２２－５、及び第７の透明電極１２２－７には、第１の期間において、第１の透明電極１１２－１、第３の透明電極１１２－３、第１の透明電極１２２－１、及び第３の透明電極１２２－３に供給される電位が供給される。さらに、第２の透明電極１１２－２、第４の透明電極１１２－４、第６の透明電極１１２－６、第８の透明電極１１２－８、第２の透明電極１２２－２、第４の透明電極１２２－４、第６の透明電極１２２－６、及び第８の透明電極１２２－８には、第１の期間において供給された電位が供給される。
例えば、第１の期間において、ある人は第１の場所におり、第２の期間において、ある人は第１の場所から第２の場所に移動し、第２の場所にいるものとする。
第１の期間において、センサ４００は、第１の場所のある人を検知する。センサ４００は、第１の場所のある人を検知した第１の検知信号を制御回路４１０に送信する。制御回路４１０は、第１の検知信号を受信し、第１の液晶セル１１０（図１）及び第２の液晶セル１２０の各電極に対し、図３９の第１の期間に示される電位を供給する。また、制御回路４１０は、第１の検知信号を受信し、光源２１０に対し、フレキシブル配線基板（図示は省略）を介して光源２１０が有するＬＥＤをＯＮする制御信号を出力する。その結果、第１の期間において、センサ４００は、第１の場所のある人を照らすことができる。
続いて、第２の期間において、ある人は第１の場所から第２の場所に移動すると、センサ４００は、第２の場所のある人を検知する。センサ４００は、第２の場所のある人を検知した第２の検知信号を制御回路４１０に送信する。制御回路４１０は、第２の検知信号を受信し、第１の液晶セル１１０（図１）及び第２の液晶セル１２０の各電極に対し、図３９の第２の期間に示される電位を供給する。また、制御回路４１０は、第２の検知信号を受信し、光源２１０に対し、フレキシブル配線基板（図示は省略）を介して光源２１０が有するＬＥＤをＯＮする制御信号を出力する。その結果、第２の期間において、センサ４００は、第２の場所のある人を照らすことができる。
第８実施形態に示される照明装置３０は、センサ４００を用いて人の移動を検知し、制御回路４１０を用いて、第１の領域１６０に含まれる各電極に供給する電圧と、第２の領域１７０に含まれる各電極に供給する電圧とを、制御することができる。具体的には、照明装置３０は、制御回路４１０を用いて、人の移動に伴う第１の期間と第２の期間とで、第１の領域１６０に含まれる各電極に供給する電圧と、第２の領域１７０に含まれる各電極に供給する電圧とを変化させることができる。その結果、照明装置３０では、センサ４００が検知する人の移動に応じて、照射領域を移動させることができる。
本発明の実施形態として上述した液晶光学素子の構成、照明装置の構成は、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、液晶光学素子の構成、照明装置の構成を基にして、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。
また、上述した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。
１０：液晶光学素子、１０Ｂ：液晶光学素子、１０Ｃ：液晶光学素子、１０Ｄ：液晶光学素子、１０Ｅ：液晶光学素子、１０Ｆ：液晶光学素子、２０：照明装置、２０Ｂ：照明装置、２０Ｃ：照明装置、２０Ｄ：照明装置、２０Ｅ：照明装置、３０：照明装置、１０９－１：出射光、１０９－２：出射光、１１０：第１の液晶セル、１１０－１：第１の液晶セル、１１０－２：第１の液晶セル、１１１：第１の基板、１１１－１：第１の基板、１１１－２：第２の基板、１１１－３：第１の基板、１１１－４：第１の基板、１１２：透明電極、１１２－１：第１の透明電極、１１２－２：第２の透明電極、１１２－３：第３の透明電極、１１２－４：第４の透明電極、１１２－５：第５の透明電極、１１２－６：第６の透明電極、１１２－７：第７の透明電極、１１２－８：第８の透明電極、１１２－９：第９の透明電極、１１３：液晶層、１１４－１：第１の配向膜、１１４－２：第２の配向膜、１１５：シール材、１１６－１：第１の配線、１１６－１０：第１０の配線、１１６－１１：第１１の配線、１１６－１２：第１２の配線、１１６－２：第２の配線、１１６－３：第３の配線、１１６－４：第４の配線、１１６－５：第５の配線、１１６－６：第６の配線、１１６－７：第７の配線、１１６－８：第８の配線、１１６－９：第９の配線、１１７－１：第１の電極群、１１７－２：第２の電極群、１１７－３：第３の電極群、１１７－４：第４の電極群、１２０：第２の液晶セル、１２０－１：第２の液晶セル、１２０－２：第２の液晶セル、１２１：第２の基板、１２１－１：第１の基板、１２１－２：第２の基板、１２２：透明電極、１２２－１：第１の透明電極、１２２－２：第２の透明電極、１２２－３：第３の透明電極、１２２－４：第４の透明電極、１２２－５：第５の透明電極、１２２－６：第６の透明電極、１２２－７：第７の透明電極、１２２－８：第８の透明電極、１２３：液晶層、１２４－１：第１の配向膜、１２４－２：第２の配向膜、１２５：シール材、１３０：第１の透明接着層、１３０－１：第１の透明接着層、１３０－２：第１の透明接着層、１４０：第２の透明接着層、１４０－１：第２の透明接着層、１４０－２：第２の透明接着層、１５０：光学素子、１５０－１：第１の光学素子、１５０－２：第２の光学素子、１５０－３：第３の光学素子、１５０－４：第４の光学素子、１５０Ｂ：光学素子、１５０Ｃ：光学素子、１５１：線、１６０：第１の領域、１６１：第１の素子、１７０：第２の領域、１７１：第２の素子、１８０：入射光、１９０：出射光、１９０－１：出射光、１９０－２：出射光、１９０－３：出射光、１９０－４：光、２１０：光源、２２０：凸レンズ、２３０：反射器、２４０：フレネルレンズ、２５０：第３の領域、３１０：第１の偏光、３２０：第２の偏光、４００：センサ、４１０：制御回路

Claims (18)

  1. 第１の液晶セル、
    前記第１の液晶セルに重なる第２の液晶セル、及び、
    前記第２の液晶セルに重なり、光を屈折させる光学素子を有し、
    前記第１の液晶セル、及び前記第２の液晶セルのそれぞれは、第１の基板、前記第１の基板に対向して配置される第２の基板、及び前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置される液晶層を有し、
    前記第１の基板は、
    第１の透明電極、及び第２の透明電極が第１の方向に平行に交互に配置された第１の電極群、及び
    第５の透明電極、及び第６の透明電極が前記第１の方向に平行に交互に配置され、かつ、前記第１の電極群に隣接して配置された第２の電極群を有し、
    前記第２の基板は、
    第３の透明電極、及び第４の透明電極が前記第１の方向に交差する第２の方向に平行に交互に配置され、かつ、前記第１の電極群に対向して配置された第３の電極群、及び
    第７の透明電極、及び第８の透明電極が前記第２の方向に平行に交互に配置され、前記第３の電極群に隣接し、かつ、前記第２の電極群に対向して配置された第４の電極群を有する、液晶光学素子。
  2. 前記光学素子は、前記第１の電極群に重なる第１の光学変換部、及び前記第２の電極群に対向して重なる第２の光学変換部を有する、請求項１に記載の液晶光学素子。
  3. 前記第２の方向は、前記第１の方向と直交する、請求項１に記載の液晶光学素子。
  4. 前記第３の透明電極と前記第４の透明電極との第２のピッチは、前記第１の透明電極と前記第２の透明電極との第１のピッチより狭い、請求項１に記載の液晶光学素子。
  5. 前記第７の透明電極と前記第８の透明電極との第２のピッチは、前記第５の透明電極と前記第６の透明電極との第１のピッチより狭い、請求項１に記載の液晶光学素子。
  6. 前記第１の透明電極、前記第２の透明電極、前記第３の透明電極、前記第４の透明電極、前記第５の透明電極、前記第６の透明電極、前記第７の透明電極、及び前記第８の透明電極に、同じ電圧を供給する制御回路を有する、請求項１に記載の液晶光学素子。
  7. 前記第１の透明電極、前記第２の透明電極、前記第３の透明電極、及び前記第４の透明電極に、第１の電圧を供給し、
    前記第５の透明電極、及び前記第７の透明電極に、前記第１の電圧と異なる第２の電圧を供給し、
    前記第６の透明電極、及び前記第８の透明電極に、前記第１の電圧、及び前記第２の電圧と異なる第３の電圧を供給する制御回路を有する、請求項１に記載の液晶光学素子。
  8. 前記第５の透明電極、前記第６の透明電極、前記第７の透明電極、及び前記第８の透明電極に、第１の電圧を供給し、
    前記第１の透明電極、及び前記第３の透明電極に、前記第１の電圧と異なる第２の電圧を供給し、
    前記第２の透明電極、及び前記第４の透明電極に、前記第１の電圧、及び前記第２の電圧と異なる第３の電圧を供給する制御回路を有する、請求項１に記載の液晶光学素子。
  9. 前記第２の透明電極、前記第４の透明電極、前記第６の透明電極、及び前記第８の透明電極に、第１の電圧を供給し、
    前記第１の透明電極、及び前記第３の透明電極に、前記第１の電圧と異なる第２の電圧を供給し、
    前記第５の透明電極、及び前記第７の透明電極に、前記第１の電圧、及び前記第２の電圧と異なる第３の電圧を供給する制御回路を有する、請求項１に記載の液晶光学素子。
  10. 平面視において、
    前記第１の液晶セルの前記第１の透明電極と前記第２の液晶セルの前記第１の透明電極とが延在方向にわたって重なり、
    前記第１の液晶セルの前記第２の透明電極と前記第２の液晶セルの前記第２の透明電極とが延在方向にわたって重なり、
    前記第１の液晶セルの前記第３の透明電極と前記第２の液晶セルの前記第３の透明電極とが延在方向にわたって重なり、
    前記第１の液晶セルの前記第４の透明電極と前記第２の液晶セルの前記第４の透明電極とが延在方向にわたって重なり、
    前記第１の液晶セルの前記第５の透明電極と前記第２の液晶セルの前記第５の透明電極とが延在方向にわたって重なり、
    前記第１の液晶セルの前記第６の透明電極と前記第２の液晶セルの前記第６の透明電極とが延在方向にわたって重なり、
    前記第１の液晶セルの前記第７の透明電極と前記第２の液晶セルの前記第７の透明電極とが延在方向にわたって重なり、
    前記第１の液晶セルの前記第８の透明電極と前記第２の液晶セルの前記第８の透明電極とが延在方向にわたって重なる、請求項１に記載の液晶光学素子。
  11. 前記第１の電極群と前記第２の電極群との間に第３の電極群を有する、請求項１に記載の液晶光学素子。
  12. 前記光学素子は、プリズムである、請求項１に記載の液晶光学素子。
  13. 前記液晶層に含まれる液晶は、ねじれネマティック液晶である、請求項１に記載の液晶光学素子。
  14. 光源、及び
    請求項１に記載の液晶光学素子、を有する照明装置。
  15. 前記光源と前記液晶光学素子との間にフレネルレンズを有する、請求項１４に記載の照明装置。
  16. 前記液晶光学素子に対して前記光源が備えられる側と反対側にフレネルレンズを有する、請求項１４に記載の照明装置。
  17. 前記光源と前記液晶光学素子との間に凸レンズを有する、請求項１４に記載の照明装置。
  18. 前記光源から照射される光を前記液晶光学素子に入射させるように反射させる反射器を有する、請求項１４に記載の照明装置。
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