WO2024084842A1 - 光学素子および照明装置 - Google Patents

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WO2024084842A1
WO2024084842A1 PCT/JP2023/032101 JP2023032101W WO2024084842A1 WO 2024084842 A1 WO2024084842 A1 WO 2024084842A1 JP 2023032101 W JP2023032101 W JP 2023032101W WO 2024084842 A1 WO2024084842 A1 WO 2024084842A1
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crystal cell
cell
connection pad
inter
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幸次朗 池田
健夫 小糸
佳克 今関
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株式会社ジャパンディスプレイ
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1345Conductors connecting electrodes to cell terminals

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to an optical element that uses liquid crystal to control the distribution of light emitted from a light source.
  • Another embodiment of the present invention relates to an illumination device that includes the optical element.
  • an FPC is connected to each of the multiple liquid crystal cells.
  • optical elements can have a complex mounting process due to the large number of wirings, which can increase manufacturing costs.
  • one embodiment of the present invention aims to provide an optical element having electrical connections that enable multiple liquid crystal cells to be driven simultaneously by inputting a single signal.
  • Another embodiment of the present invention relates to an illumination device that includes the optical element.
  • An optical element includes a first liquid crystal cell, a second liquid crystal cell, a third liquid crystal cell, and a fourth liquid crystal cell, which are sequentially stacked, and each of the first liquid crystal cell, the second liquid crystal cell, the third liquid crystal cell, and the fourth liquid crystal cell includes a first substrate having a first electrode, a second electrode, a first connection pad electrically connected to the first electrode, and a second connection pad electrically connected to the second electrode, and a third electrode, a fourth electrode, a third connection pad electrically connected to the third electrode, and a fourth connection pad electrically connected to the fourth electrode.
  • a second substrate provided with a fourth connection pad electrically connected to the first substrate, and a liquid crystal layer between the first substrate and the second substrate, the second substrate of the second liquid crystal cell facing the second substrate of the first liquid crystal cell, the first substrate of the third liquid crystal cell facing the first substrate of the second liquid crystal cell, the second substrate of the fourth liquid crystal cell facing the second substrate of the third liquid crystal cell, and the first connection pad of the first liquid crystal cell electrically connected to the first connection pad of the third liquid crystal cell via a first inter-cell conducting electrode.
  • the second connection pad of the first liquid crystal cell is electrically connected to the second connection pad of the third liquid crystal cell via a second inter-cell conductive electrode
  • the third connection pad of the first liquid crystal cell is electrically connected to the third connection pad of the third liquid crystal cell via a third inter-cell conductive electrode
  • the fourth connection pad of the first liquid crystal cell is electrically connected to the fourth connection pad of the third liquid crystal cell via a fourth inter-cell conductive electrode
  • the first connection pad of the second liquid crystal cell is electrically connected to the fifth inter-cell conductive electrode.
  • the second connection pad of the second liquid crystal cell is electrically connected to the first connection pad of the fourth liquid crystal cell via a sixth inter-cell conductive electrode
  • the second connection pad of the second liquid crystal cell is electrically connected to the second connection pad of the fourth liquid crystal cell via a seventh inter-cell conductive electrode
  • the fourth connection pad of the second liquid crystal cell is electrically connected to the fourth connection pad of the fourth liquid crystal cell via an eighth inter-cell conductive electrode.
  • An optical element includes a first liquid crystal cell, a second liquid crystal cell, a third liquid crystal cell, and a fourth liquid crystal cell, which are sequentially stacked, and each of the first liquid crystal cell, the second liquid crystal cell, the third liquid crystal cell, and the fourth liquid crystal cell includes a first substrate having a first electrode, a second electrode, a first connection pad electrically connected to the first electrode, and a second connection pad electrically connected to the second electrode, and a third electrode, a fourth electrode, a third connection pad electrically connected to the third electrode, and a fourth connection pad electrically connected to the fourth electrode.
  • the second substrate of the second liquid crystal cell faces the second substrate of the first liquid crystal cell
  • the first substrate of the third liquid crystal cell faces the first substrate of the second liquid crystal cell
  • the second substrate of the fourth liquid crystal cell faces the second substrate of the third liquid crystal cell
  • the third substrate of the second liquid crystal cell is electrically connected to the first substrate of the third liquid crystal cell via a first inter-cell conducting electrode.
  • the fourth connection pad of the second liquid crystal cell is electrically connected to the second connection pad of the third liquid crystal cell via a second inter-cell conductive electrode
  • the first connection pad of the second liquid crystal cell is electrically connected to the third connection pad of the third liquid crystal cell via a third inter-cell conductive electrode
  • the second connection pad of the second liquid crystal cell is electrically connected to the fourth connection pad of the third liquid crystal cell via a fourth inter-cell conductive electrode
  • the second connection pad of the first liquid crystal cell is electrically connected to the fifth inter-cell conductive electrode.
  • the first connection pad of the first liquid crystal cell is electrically connected to the first connection pad of the fourth liquid crystal cell via a sixth inter-cell conductive electrode
  • the first connection pad of the first liquid crystal cell is electrically connected to the second connection pad of the fourth liquid crystal cell via a sixth inter-cell conductive electrode
  • the fourth connection pad of the first liquid crystal cell is electrically connected to the third connection pad of the fourth liquid crystal cell via a seventh inter-cell conductive electrode
  • the third connection pad of the first liquid crystal cell is electrically connected to the fourth connection pad of the fourth liquid crystal cell via an eighth inter-cell conductive electrode.
  • An illumination device includes the optical element and a light source disposed adjacent to the first liquid crystal cell.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing a configuration of a lighting device in a first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic exploded perspective view showing the configuration of an optical element in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing a configuration of a liquid crystal cell included in the optical element in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal cell included in the optical element in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal cell included in the optical element in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view illustrating an electrode pattern of a liquid crystal cell included in the optical element in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view illustrating an electrode pattern of a liquid crystal cell included in the optical element in the first embodiment.
  • 3A to 3C are schematic diagrams illustrating optical characteristics of a liquid crystal cell in the first embodiment.
  • 3A to 3C are schematic diagrams illustrating optical characteristics of a liquid crystal cell in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view (top view) illustrating the configuration of electrical connections of optical elements in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view (bottom view) illustrating the configuration of electrical connections of optical elements in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view (front view) illustrating the configuration of electrical connections of optical elements in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a plan view (right side view) illustrating the configuration of electrical connections of optical elements in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view (left side view) illustrating the configuration of electrical connections of optical elements in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view (rear view) illustrating the configuration of electrical connections of optical elements in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating a configuration of electrical connections of optical elements in the first embodiment.
  • 5 is a timing chart showing signals input to an optical element for controlling a light distribution having a linear shape in the x-axis direction in the first embodiment.
  • 5 is a timing chart showing signals input to an optical element for controlling a light distribution having a linear shape in the y-axis direction in the first embodiment.
  • 5 is a timing chart showing signals input to an optical element for controlling a circular light distribution in the first embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view showing a configuration of an illumination device in a second embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic plan view (top view) showing the configuration of an optical element in a second embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view showing a configuration of an illumination device in a third embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic plan view (top view) showing the configuration of an optical element in a third embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic plan view (bottom view) showing the configuration of an optical element in a third embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic plan view (front view) showing the configuration of an optical element in a third embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic plan view (right side view) showing the configuration of an optical element in a third embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic plan view (left side view) showing the configuration of an optical element in a third embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic plan view (rear view) showing the configuration of an optical element in a third embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view showing a configuration of an illumination device in a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic exploded perspective view showing a configuration of an optical element in a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic exploded perspective view showing a configuration of an optical element in a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic plan view (top view) showing the configuration of an optical element in a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic plan view (bottom view) showing the configuration of an optical element in a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic plan view (front view) showing the configuration of an optical element in a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic plan view (right side view) showing the configuration of an optical element in a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic plan view (left side view) showing the configuration of an optical element in a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic plan view (rear view) showing the configuration of an optical element in a fourth embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating a configuration of electrical connections of optical elements in the first embodiment.
  • 5 is a timing chart showing signals input to an optical element for controlling a light distribution having a linear shape in the x-axis direction in the first embodiment.
  • 5 is a timing chart showing signals input to an optical element for controlling a light distribution having a linear shape in the y-axis direction in the first embodiment.
  • 5 is a timing chart showing signals input to an optical element for controlling a circular light distribution in the first embodiment.
  • 5 is a timing chart showing signals input to an optical element for controlling a light distribution having an elliptical shape in the first embodiment.
  • 5 is a timing chart showing signals input to an optical element for controlling a light distribution having a cross shape in the first embodiment.
  • 6 is another timing chart showing signals input to the optical element for controlling the light distribution having a cross shape in the first embodiment.
  • drawings may show the width, thickness, shape, etc. of each part in a schematic manner compared to the actual embodiment, but these are merely examples, and the illustrated shapes themselves do not limit the interpretation of the present invention.
  • elements with similar functions to those explained in relation to previous drawings in the specification may be given the same reference numerals, even if they are in different drawings, and duplicate explanations may be omitted.
  • each structure When a film is processed to form multiple structures, each structure may have a different function or role, and each structure may be formed on a different base.
  • these multiple structures originate from a film formed as the same layer in the same process, and are made of the same material. Therefore, these multiple films are defined as existing in the same layer.
  • an illumination device 1 and an optical element 10 included in the illumination device 1 will be described with reference to FIGS.
  • Fig. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of an illumination device 1 in this embodiment.
  • Fig. 2 is a schematic exploded perspective view showing the configuration of an optical element 10 in this embodiment.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis are coordinate axes based on the optical element 10. Note that, in the following, the direction indicated by the arrows on the coordinate axes represents the + direction, and the opposite direction represents the - direction, but when the direction on the axis is not particularly limited, the + or - sign may not be added.
  • the lighting device 1 includes an optical element 10 and a light source 20.
  • the optical element 10 includes a first liquid crystal cell 100-1, a second liquid crystal cell 100-2, a third liquid crystal cell 100-3, and a fourth liquid crystal cell 100-4, a first terminal connection substrate 200-1, and a second terminal connection substrate 200-2.
  • the configuration of the optical element 10 will be described in detail later, but the optical element 10 can change the shape of the light passing through the optical element 10, i.e., the light distribution, by controlling the diffusion of the light emitted from the light source 20.
  • the light source 20 for example, light-emitting diodes (Light Emitting Diodes: LEDs) can be used, but are not limited to this.
  • the light source 20 may be any element or device that can emit light.
  • the first terminal connection substrate 200-1, the first liquid crystal cell 100-1, the second liquid crystal cell 100-2, the third liquid crystal cell 100-3, the fourth liquid crystal cell 100-4, and the second terminal connection substrate 200-2 are stacked in the z-axis direction in order from the side closest to the light source 20. That is, the optical element 10 includes four liquid crystal cells 100 between the two terminal connection substrates 200. The four liquid crystal cells 100 overlap each other. Note that the number of liquid crystal cells 100 included in the optical element 10 is not limited to four. It is sufficient that the optical element 10 includes at least two liquid crystal cells 100.
  • An optically elastic resin layer 300 is provided between the first terminal connection substrate 200-1 and the first liquid crystal cell 100-1, between the first liquid crystal cell 100-1 and the second liquid crystal cell 100-2, between the third liquid crystal cell 100-3 and the fourth liquid crystal cell 100-4, and between the fourth liquid crystal cell 100-4 and the second terminal connection substrate 200-2.
  • the optically elastic resin layer 300 can bond and fix two adjacent liquid crystal cells 100, or the terminal connection substrate 200 and the liquid crystal cell 100.
  • an adhesive containing a light-transmitting acrylic resin can be used as the optically elastic resin layer 300.
  • Each of the first terminal connection substrate 200-1 and the second terminal connection substrate 200-2 is a substrate having optical transparency.
  • each of the first terminal connection substrate 200-1 and the second terminal connection substrate 200-2 is a glass substrate, but is not limited to this.
  • a plurality of terminals 210 are provided on each of the first terminal connection substrate 200-1 and the second terminal connection substrate 200-2.
  • Each of the plurality of terminals 210 is provided on a side surface of the optical element 10 and is electrically connected to an inter-cell conductive electrode 400 extending in the z-axis direction.
  • the inter-cell conductive electrode 400 may be, for example, a conductive adhesive containing a conductive filler.
  • the conductive filler may be, for example, silver or carbon.
  • the inter-cell conductive electrode 400 may be formed using a dispenser. Specifically, the inter-cell conductive electrode 400 may be formed on the side surface of the optical element 10, extending in the z-axis direction, by discharging the conductive adhesive from the nozzle of the dispenser while moving the dispenser in the z-axis direction.
  • the conductive adhesive may also be injected into a step formed on the side surface of the optical element 10 by utilizing the capillary phenomenon.
  • the first liquid crystal cell 100-1 to the fourth liquid crystal cell 100-4 all have the same configuration. That is, in the optical element 10, four liquid crystal cells 100 having the same configuration are stacked with their orientations changed from one another.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view showing the configuration of the liquid crystal cell 100 included in the optical element 10 in this embodiment.
  • Fig. 4A and Fig. 4B are each a schematic cross-sectional view showing the configuration of the liquid crystal cell 100 included in the optical element 10 in this embodiment.
  • Fig. 4A is a cross-sectional view of the liquid crystal cell 100 in the ca plane cut along the line A1-A2 in Fig. 3
  • Fig. 4B is a cross-sectional view of the liquid crystal cell 100 in the bc plane cut along the line B1-B2 in Fig. 3.
  • the a-axis, b-axis, and c-axis are coordinate axes based on the liquid crystal cell 100.
  • the liquid crystal cell 100 is constructed by bonding a first substrate 110-1 and a second substrate 110-2 together.
  • the first substrate 110-1 and the second substrate 110-2 do not completely overlap, but are bonded together so that a portion of the surface of the first substrate 110-1 and a portion of the surface of the second substrate 110-2 are exposed.
  • the exposed surface of the first substrate 110-1 and the exposed surface of the second substrate 110-2 are provided with connection pads that are electrically connected to the inter-cell conductive electrodes 400.
  • a first substrate 110-1 is provided with a plurality of first transparent electrodes 120-1, a plurality of second transparent electrodes 120-2, and a first alignment film 130-1 covering the plurality of first transparent electrodes 120-1 and the plurality of second transparent electrodes 120-2.
  • the first transparent electrodes 120-1 and the second transparent electrodes 120-2 are arranged alternately.
  • a second substrate 110-2 is provided with a plurality of third transparent electrodes 120-3, a plurality of fourth transparent electrodes 120-4, and a second alignment film 130-2 covering the plurality of third transparent electrodes and the plurality of fourth transparent electrodes 120-4.
  • the third transparent electrodes 120-3 and the fourth transparent electrodes 120-4 are arranged alternately.
  • the first substrate 110-1 and the second substrate 110-2 are arranged so that the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 face the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4, and are bonded via a sealant 140 provided on the periphery of the first substrate 110-1 and the second substrate 110-2.
  • Liquid crystal is sealed in the space surrounded by the first substrate 110-1 (more specifically, the first alignment film 130-1), the second substrate 110-2 (more specifically, the second alignment film 130-2), and the sealant 140, and a liquid crystal layer 150 is provided between the first substrate 110-1 and the second substrate 110-2.
  • Each of the first substrate 110-1 and the second substrate 110-2 may be a rigid substrate having optical transparency, such as a glass substrate, a quartz substrate, or a sapphire substrate. Also, each of the first substrate 110-1 and the second substrate 110-2 may be a flexible substrate having optical transparency, such as a polyimide resin substrate, an acrylic resin substrate, a siloxane resin substrate, or a fluororesin substrate.
  • Each of the first transparent electrode 120-1, the second transparent electrode 120-2, the third transparent electrode 120-3, and the fourth transparent electrode 120-4 functions as an electrode for forming an electric field in the liquid crystal layer 150.
  • Each of the first transparent electrode 120-1, the second transparent electrode 120-2, the third transparent electrode 120-3, and the fourth transparent electrode 120-4 is made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO).
  • the liquid crystal layer 150 can refract the light passing through it or change the polarization state of the light passing through it depending on the orientation state of the liquid crystal molecules.
  • Nematic liquid crystals or the like are used as the liquid crystal for the liquid crystal layer 150.
  • the liquid crystal described in this embodiment is of the positive type, but it is also possible to apply a negative type by changing the orientation direction of the liquid crystal molecules when no voltage is applied to the transparent electrode 120.
  • the liquid crystal contains a chiral agent that imparts a twist to the liquid crystal molecules.
  • the first alignment film 130-1 and the second alignment film 130-2 each align the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 150 in a predetermined direction.
  • a polyimide resin or the like is used as each of the first alignment film 130-1 and the second alignment film 130-2.
  • each of the first alignment film 130-1 and the second alignment film 130-2 may be given alignment characteristics by an alignment treatment such as a rubbing method or a photo-alignment method.
  • the rubbing method is a method in which the surface of the alignment film is rubbed in one direction.
  • the photo-alignment method is a method in which the alignment film is irradiated with linearly polarized ultraviolet light.
  • the first alignment film 130-1 is rubbed in the a-axis direction, and has an alignment characteristic that aligns the long axes of the liquid crystal molecules on the first substrate 110-1 side of the liquid crystal layer 150 in the a-axis direction.
  • the second alignment film 130-2 is rubbed in the b-axis direction, and has an alignment characteristic that aligns the long axes of the liquid crystal molecules on the second substrate 110-2 side of the liquid crystal layer 150 in the b-axis direction.
  • an adhesive containing epoxy resin or acrylic resin is used as the sealing material 140.
  • the adhesive may be of the ultraviolet curing type or the heat curing type.
  • Electrode Pattern of Liquid Crystal Cell 100 are schematic plan views illustrating the electrode patterns of the liquid crystal cell 100 included in the optical element 10 in this embodiment. Specifically, Fig. 5A is a plan view showing an electrode pattern A formed on a first substrate 110-1, and Fig. 5B is a plan view showing an electrode pattern B formed on a second substrate 110-2.
  • the electrode pattern A includes a plurality of first transparent electrodes 120-1 and a plurality of second transparent electrodes 120-2 extending in the b-axis direction.
  • the plurality of first transparent electrodes 120-1 and the plurality of second transparent electrodes 120-2 are arranged in a comb-tooth shape.
  • the electrode pattern A also includes a first connection pad 160-1 and a second connection pad 160-2 provided on the periphery of the first substrate 110-1.
  • the plurality of first transparent electrodes 120-1 are electrically connected to the first connection pad 160-1 via wiring WL1.
  • the plurality of second transparent electrodes 120-2 are electrically connected to the second connection pad 160-2 via wiring WL2.
  • electrode pattern B includes a plurality of third transparent electrodes 120-3 and a plurality of fourth transparent electrodes 120-4 extending in the a-axis direction.
  • the plurality of third transparent electrodes 120-3 and the plurality of fourth transparent electrodes 120-4 are arranged in a comb-tooth shape.
  • Electrode pattern B also includes a third connection pad 160-3 and a fourth connection pad 160-4 provided on the periphery of the second substrate 110-2.
  • the plurality of third transparent electrodes 120-3 are electrically connected to the third connection pad 160-3 via wiring WL3.
  • the plurality of fourth transparent electrodes 120-4 are electrically connected to the fourth connection pad 160-4 via wiring WL4.
  • the first substrate 110-1 and the second substrate 110-2 are bonded together with a shift in the a-axis direction (see FIG. 3).
  • a shift in the a-axis direction see FIG. 3
  • at least a portion of the first connection pad 160-1 and at least a portion of the second connection pad 160-2 on the first substrate 110-1 are exposed from the second substrate 110-2.
  • at least a portion of the third connection pad 160-3 and at least a portion of the fourth connection pad 160-4 on the second substrate 110-2 are exposed from the first substrate 110-1.
  • An inter-cell conductive electrode 400 is connected to each of the exposed first connection pad 160-1 to fourth connection pad 160-4.
  • a voltage can be supplied to the first transparent electrode 120-1, the second transparent electrode 120-2, the third transparent electrode 120-3, and the fourth transparent electrode 120-4 via the four inter-cell conductive electrodes 400, thereby controlling the liquid crystal in the liquid crystal layer 150.
  • FIG. 6A shows the liquid crystal cell 100 in a state where no voltage is applied to the transparent electrode 120
  • Fig. 6B shows the liquid crystal cell 100 in a state where a voltage is applied to the transparent electrode 120.
  • the liquid crystal molecules on the first substrate 110-1 side of the liquid crystal layer 150 are aligned in the a-axis direction (i.e., the initial alignment direction of the liquid crystal molecules is the a-axis), and the liquid crystal molecules on the second substrate 110-2 side of the liquid crystal layer 150 are aligned in the b-axis direction (i.e., the initial alignment direction of the liquid crystal molecules is the b-axis). Therefore, when no voltage is applied to any of the first transparent electrode 120-1 to the fourth transparent electrode 120-4, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 150 are aligned so as to be twisted 90° in the c-axis direction as they move from the first substrate 110-1 to the second substrate 110-2.
  • the polarization plane (the direction of the polarization axis or polarization component) of the light passing through the liquid crystal layer 150 is rotated 90° according to the alignment direction of the liquid crystal molecules. In other words, the light passing through the liquid crystal layer 150 is rotated.
  • the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 150 are oriented so as to be twisted 90° in the c-axis direction as they move from the first substrate 110-1 to the second substrate 110-2, while the liquid crystal molecules near the first substrate 110-1 side are oriented in a convex arc shape relative to the first substrate 110-1 due to the transverse electric field between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2, and the liquid crystal molecules near the second substrate 110-2 side are oriented in a convex arc shape relative to the second substrate 110-2 due to the transverse electric field between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4.
  • the liquid crystal molecules oriented on the convex arc have a refractive index distribution, and light having the same polarization direction as the orientation direction of the liquid crystal molecules is diffused.
  • the cell gap d which is the distance between the first substrate 110-1 and the second substrate 110-2, is sufficiently larger than the distance between the two adjacent transparent electrodes (for example, 10 ⁇ m ⁇ d ⁇ 30 ⁇ m), so the alignment of the liquid crystal molecules located near the center between the first substrate 110-1 and the second substrate 110-2 hardly changes.
  • the light emitted from the light source 20 shown in FIG. 1 includes a polarized component in the x-axis direction (hereinafter referred to as the "P-polarized component”) and a polarized component in the y-axis direction (hereinafter referred to as the "S-polarized component").
  • P-polarized component a polarized component in the x-axis direction
  • S-polarized component a polarized component in the y-axis direction
  • the light emitted from the light source 20 will be described below as being divided into a first light 1000-1 having a P-polarized component and a second light 1000-2 having an S-polarized component.
  • the x-axis and y-axis directions will be described as corresponding to the a-axis and b-axis directions, respectively.
  • the P-polarized component of the first light 1000-1 incident from the first substrate 110-1 side is the same as the orientation direction of the liquid crystal molecules on the first substrate 110-1 side, so the first light 1000-1 is diffused in the a-axis direction in accordance with the refractive index distribution of the liquid crystal molecules (see FIG. 6B (1)).
  • the first light 1000-1 is rotated while passing through the liquid crystal layer 150, and the polarization component changes from a P-polarized component to an S-polarized component.
  • the S-polarized component of the first light 1000-1 is the same as the orientation direction of the liquid crystal molecules on the second substrate 110-2 side, so the first light 1000-1 is diffused in the b-axis direction in accordance with the refractive index distribution of the liquid crystal molecules.
  • the S-polarized component of the second light 1000-2 incident from the first substrate 110-1 side is different from the orientation direction of the liquid crystal molecules on the first substrate 110-1 side, so the second light 1000-2 is not diffused (see FIG. 6B (2)).
  • the second light 1000-2 is rotated while passing through the liquid crystal layer 150, and the polarization component changes from the S-polarized component to the P-polarized component.
  • the P-polarized component of the second light 1000-2 is different from the orientation direction of the liquid crystal molecules on the second substrate 110-2 side, so the second light 1000-2 is not diffused.
  • the P-polarized component of the first light 1000-1 incident from the second substrate 110-2 side is different from the orientation direction of the liquid crystal molecules on the second substrate 110-2 side, so the first light 1000-1 is not diffused (see FIG. 6B (3)).
  • the second light 1000-2 is rotated while passing through the liquid crystal layer 150, and the polarization component changes from a P-polarized component to an S-polarized component.
  • the S-polarized component of the first light 1000-1 is different from the orientation direction of the liquid crystal molecules on the first substrate 110-1 side, so the first light 1000-1 is not diffused.
  • the S-polarized component of the second light 1000-2 incident from the second substrate 110-2 side is the same as the orientation direction of the liquid crystal molecules on the second substrate 110-2 side, so the second light 1000-2 is diffused in the b-axis direction in accordance with the refractive index distribution of the liquid crystal molecules (see FIG. 6B (4)).
  • the second light 1000-2 is rotated while passing through the liquid crystal layer 150, and the polarization component changes from an S-polarized component to a P-polarized component.
  • the S-polarized component of the first light 1000-1 is the same as the orientation direction of the liquid crystal molecules on the second substrate 110-2 side, so the first light 1000-1 is diffused in the b-axis direction in accordance with the refractive index distribution of the liquid crystal molecules.
  • Figures 7A to 7F are plan views illustrating the configuration of electrical connections of the optical element 10 in this embodiment. Specifically, Figures 7A to 7F respectively show a top view, a bottom view, a front view, a right side view, a left side view, and a rear view of the optical element 10. Also, Figure 7G is a schematic perspective view illustrating the configuration of electrical connections of the optical element 10 in this embodiment. Specifically, Figure 7G illustrates the electrical connections of the transparent electrodes 120 of each liquid crystal cell 100 in the optical element 10.
  • the first liquid crystal cell 100-1 is arranged so that the +a-axis direction, +b-axis direction, and +c-axis direction of the liquid crystal cell 100 correspond to the +x-axis direction, +y-axis direction, and +z-axis direction of the optical element 10, respectively.
  • the second liquid crystal cell 100-2 is arranged so that the +a-axis direction, +b-axis direction, and +c-axis direction of the liquid crystal cell 100 correspond to the -y-axis direction, -x-axis direction, and -z-axis direction of the optical element 10, respectively.
  • the third liquid crystal cell 100-3 is arranged so that the +a-axis direction, +b-axis direction, and +c-axis direction of the liquid crystal cell 100 correspond to the +x-axis direction, +y-axis direction, and +z-axis direction of the optical element 10, respectively.
  • the fourth liquid crystal cell 100-4 is disposed so that the +a-axis direction, +b-axis direction, and +c-axis direction of the liquid crystal cell 100 correspond to the -y-axis direction, -x-axis direction, and -z-axis direction of the optical element 10, respectively.
  • the second substrate 110-2 of the first liquid crystal cell 100-1 and the second substrate 110-2 of the second liquid crystal cell 100-2 face each other
  • the first substrate 110-1 of the second liquid crystal cell 100-2 and the first substrate 110-1 of the third liquid crystal cell 100-3 face each other
  • the second substrate 110-2 of the third liquid crystal cell 100-3 and the second substrate 110-2 of the fourth liquid crystal cell 100-4 face each other.
  • the arrangement direction of the third liquid crystal cell 100-3 and the fourth liquid crystal cell 100-4 is the same as the arrangement direction of the first liquid crystal cell 100-1 and the second liquid crystal cell 100-2, respectively.
  • the arrangement direction of the second liquid crystal cell 100-2 is the same as the arrangement direction of the first liquid crystal cell 100-1 flipped upside down and rotated 90 degrees.
  • the arrangement direction of the fourth liquid crystal cell is the same as the arrangement direction of the third liquid crystal cell 100-3 flipped upside down and rotated 90 degrees.
  • the planar shape of the liquid crystal cell 100 is approximately square, and the corners of the first liquid crystal cell 100-1 to the fourth liquid crystal cell 100-4 are approximately aligned in a planar view.
  • the first liquid crystal cell 100-1 and the third liquid crystal cell 100-3 can control the diffusion of the P-polarized component of the light
  • the second liquid crystal cell 100-2 and the fourth liquid crystal cell 100-4 can control the diffusion of the S-polarized component of the light.
  • a third inter-cell conductive electrode 400-3 and a fourth inter-cell conductive electrode 400-4 are provided on the first side (front side) of the optical element 10.
  • a fifth inter-cell conductive electrode 400-5 and a sixth inter-cell conductive electrode 400-6 are provided on the second side (right side) of the optical element 10.
  • a seventh inter-cell conductive electrode 400-7 and an eighth inter-cell conductive electrode 400-8 are provided on the third side (left side) of the optical element 10.
  • a first inter-cell conductive electrode 400-1 and a second inter-cell conductive electrode 400-2 are provided on the fourth side (rear side) of the optical element 10.
  • the first inter-cell conductive electrode 400-1 is electrically connected to the first terminal 210-1 on the first terminal connection substrate 200-1.
  • the first inter-cell conductive electrode 400-1 is also electrically connected to the first connection pad 160-1 of the first liquid crystal cell 100-1 and the first connection pad 160-1 of the third liquid crystal cell 100-3. Therefore, the first terminal 210-1 is electrically connected to the first transparent electrode 120-1 of the first liquid crystal cell 100-1 and the first transparent electrode 120-1 of the third liquid crystal cell 100-3 via the first inter-cell conductive electrode 400-1.
  • the second inter-cell conductive electrode 400-2 is electrically connected to the second terminal 210-2 on the first terminal connection substrate 200-1.
  • the second inter-cell conductive electrode 400-2 is also electrically connected to the second connection pad 160-2 of the first liquid crystal cell 100-1 and the second connection pad 160-2 of the third liquid crystal cell 100-3. Therefore, the second terminal 210-2 is electrically connected to the second transparent electrode 120-2 of the first liquid crystal cell 100-1 and the second transparent electrode 120-2 of the third liquid crystal cell 100-3 via the second inter-cell conductive electrode 400-2.
  • the third inter-cell conductive electrode 400-3 is electrically connected to the third terminal 210-3 on the first terminal connection substrate 200-1.
  • the third inter-cell conductive electrode 400-3 is also electrically connected to the third connection pad 160-3 of the first liquid crystal cell 100-1 and the third connection pad 160-3 of the third liquid crystal cell 100-3. Therefore, the third terminal 210-3 is electrically connected to the third transparent electrode 120-3 of the first liquid crystal cell 100-1 and the third transparent electrode 120-3 of the third liquid crystal cell 100-3 via the third inter-cell conductive electrode 400-3.
  • the fourth inter-cell conductive electrode 400-4 is electrically connected to the fourth terminal 210-4 on the first terminal connection substrate 200-1.
  • the fourth inter-cell conductive electrode 400-4 is also electrically connected to the fourth connection pad 160-4 of the first liquid crystal cell 100-1 and the fourth connection pad 160-4 of the third liquid crystal cell 100-3. Therefore, the fourth terminal 210-4 is electrically connected to the fourth transparent electrode 120-4 of the first liquid crystal cell 100-1 and the fourth transparent electrode 120-4 of the third liquid crystal cell 100-3 via the fourth inter-cell conductive electrode 400-4.
  • the fifth inter-cell conductive electrode 400-5 is electrically connected to the fifth terminal 210-5 on the second terminal connection substrate 200-2.
  • the fifth inter-cell conductive electrode 400-5 is also electrically connected to the first connection pad 160-1 of the second liquid crystal cell 100-2 and the first connection pad 160-1 of the fourth liquid crystal cell 100-4. Therefore, the fifth terminal 210-5 is electrically connected to the first transparent electrode 120-1 of the second liquid crystal cell 100-2 and the first transparent electrode 120-1 of the fourth liquid crystal cell 100-4 via the fifth inter-cell conductive electrode 400-5.
  • the sixth inter-cell conductive electrode 400-6 is electrically connected to the sixth terminal 210-6 on the second terminal connection substrate 200-2.
  • the sixth inter-cell conductive electrode 400-6 is also electrically connected to the second connection pad 160-2 of the second liquid crystal cell 100-2 and the second connection pad 160-2 of the fourth liquid crystal cell 100-4. Therefore, the sixth terminal 210-6 is electrically connected to the second transparent electrode 120-2 of the second liquid crystal cell 100-2 and the second transparent electrode 120-2 of the fourth liquid crystal cell 100-4 via the sixth inter-cell conductive electrode 400-6.
  • the seventh inter-cell conductive electrode 400-7 is electrically connected to the seventh terminal 210-7 on the second terminal connection substrate 200-2.
  • the seventh inter-cell conductive electrode 400-7 is also electrically connected to the third connection pad 160-3 of the second liquid crystal cell 100-2 and the third connection pad 160-3 of the fourth liquid crystal cell 100-4. Therefore, the seventh terminal 210-7 is electrically connected to the third transparent electrode 120-3 of the second liquid crystal cell 100-2 and the third transparent electrode 120-3 of the fourth liquid crystal cell 100-4 via the seventh inter-cell conductive electrode 400-7.
  • the eighth inter-cell conductive electrode 400-8 is electrically connected to the eighth terminal 210-8 on the second terminal connection substrate 200-2.
  • the eighth inter-cell conductive electrode 400-8 is also electrically connected to the fourth connection pad 160-4 of the second liquid crystal cell 100-2 and the fourth connection pad 160-4 of the fourth liquid crystal cell 100-4. Therefore, the eighth terminal 210-8 is electrically connected to the fourth transparent electrode 120-4 of the second liquid crystal cell 100-2 and the fourth transparent electrode 120-4 of the fourth liquid crystal cell 100-4 via the eighth inter-cell conductive electrode 400-8.
  • the inter-cell conductive electrode 400 electrically connects two connection pads 160 included in two different liquid crystal cells 100, and also electrically connects the two connection pads 160 to the terminal 210. This makes it possible to simultaneously apply a voltage corresponding to a signal to two transparent electrodes 120 included in two different liquid crystal cells 100 by simply inputting a signal to one terminal 210.
  • the first signal S1 input to the first terminal 210-1 is input to the first transparent electrode 120-1 of each of the first liquid crystal cell 100-1 and the third liquid crystal cell 100-3 via the first inter-cell conductive electrode 400-1.
  • the second signal S2 input to the second terminal 210-2 is input to the second transparent electrode 120-2 of each of the first liquid crystal cell 100-1 and the third liquid crystal cell 100-3 via the second inter-cell conductive electrode 400-2.
  • the third signal S3 input to the third terminal 210-3 is input to the third transparent electrode 120-3 of each of the first liquid crystal cell 100-1 and the third liquid crystal cell 100-3 via the third inter-cell conductive electrode 400-3.
  • the fourth signal S4 input to the fourth terminal 210-4 is input to the fourth transparent electrodes 120-4 of the first liquid crystal cell 100-1 and the third liquid crystal cell 100-3 via the fourth inter-cell conductive electrode 400-4.
  • the fifth signal S5 input to the fifth terminal 210-5 is input to the first transparent electrodes 120-1 of the second liquid crystal cell 100-2 and the fourth liquid crystal cell 100-4 via the fifth inter-cell conductive electrode 400-5.
  • the sixth signal S6 input to the sixth terminal 210-6 is input to the second transparent electrodes 120-2 of the second liquid crystal cell 100-2 and the fourth liquid crystal cell 100-4 via the sixth inter-cell conductive electrode 400-6.
  • the seventh signal S7 input to the seventh terminal 210-7 is input to the third transparent electrode 120-3 of each of the second liquid crystal cell 100-2 and the fourth liquid crystal cell 100-4 via the seventh inter-cell conductive electrode 400-7.
  • the eighth signal S8 input to the eighth terminal 210-8 is input to the fourth transparent electrode 120-4 of each of the second liquid crystal cell 100-2 and the fourth liquid crystal cell 100-4 via the eighth inter-cell conductive electrode 400-8.
  • the optical element 10 can control the light distribution to have various shapes by inputting a signal to the terminal 210.
  • the first signal S1 to the eighth signal S8 input to the first terminal 210-1 to the eighth terminal 210-8, respectively, will be described below.
  • the intermediate voltage between the High voltage and the Low voltage will be described as 0V below, but the value of the intermediate voltage is not limited to 0V.
  • the High voltage and the Low voltage are 30V and 0V, respectively, the intermediate potential may be 15V.
  • FIG. 8 is a timing chart showing signals input to the optical element 10 to control the light distribution having a linear shape in the x-axis direction in this embodiment.
  • each of the first signal S1, the second signal S2, the seventh signal S7, and the eighth signal S8 has an AC rectangular wave in which a high voltage and a low voltage are alternately repeated.
  • the first signal S1 and the second signal S2 are in phase with each other, and the seventh signal S7 and the eighth signal S8 are in phase with each other.
  • each of the third signal S3 to the sixth signal S6 is 0V.
  • the first signal S1 and the second signal S2 generate a transverse electric field in the x-axis direction between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of each of the first liquid crystal cell 100-1 and the third liquid crystal cell 100-3.
  • the P-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused only in the x-axis direction in the first liquid crystal cell 100-1 and the third liquid crystal cell 100-3.
  • the seventh signal S7 and the eighth signal S8 generate a transverse electric field in the x-axis direction between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of each of the second liquid crystal cell 100-2 and the fourth liquid crystal cell 100-4. Therefore, the S-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused only in the x-axis direction in the second liquid crystal cell 100-2 and the fourth liquid crystal cell 100-4.
  • the light transmitted through the optical element 10 has a linear shape that spreads in the x-axis direction.
  • the diffusion width in the x-axis direction (light distribution angle in the x-axis direction) can be controlled by adjusting the potential difference between the High potential and the Low potential. For example, as the potential difference increases, the diffusion width in the x-axis direction increases.
  • FIG. 9 is a timing chart showing signals input to the optical element 10 to control the light distribution having a linear shape in the y-axis direction in this embodiment.
  • each of the third signal S3 to the sixth signal S6 has an AC rectangular wave in which a high voltage and a low voltage are alternately repeated.
  • the third signal S3 and the fourth signal S4 have inverted phases
  • the fifth signal S5 and the sixth signal S6 have inverted phases.
  • each of the first signal S1, the second signal S2, the seventh signal S7, and the eighth signal S8 is 0V.
  • the third signal S3 and the fourth signal S4 generate a transverse electric field in the y-axis direction between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of each of the first liquid crystal cell 100-1 and the third liquid crystal cell 100-3.
  • the P-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused only in the y-axis direction in the first liquid crystal cell 100-1 and the third liquid crystal cell 100-3.
  • the fifth signal S5 and the sixth signal S6 generate a transverse electric field in the y-axis direction between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of each of the second liquid crystal cell 100-2 and the fourth liquid crystal cell 100-4. Therefore, the S-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused only in the y-axis direction in the second liquid crystal cell 100-2 and the fourth liquid crystal cell 100-4.
  • the light transmitted through the optical element 10 has a linear shape that spreads in the y-axis direction.
  • the diffusion width in the y-axis direction (light distribution angle in the y-axis direction) can be controlled by adjusting the potential difference between the High potential and the Low potential. For example, as the potential difference increases, the diffusion width in the y-axis direction increases.
  • FIG. 10 is a timing chart showing signals input to the optical element 10 to control the circular light distribution in this embodiment.
  • each of the first signal S1 to the eighth signal S8 has an AC rectangular wave in which high voltages and low voltages are alternately repeated.
  • the first signal S1 and the second signal have inverted phases
  • the third signal S3 and the fourth signal S4 have inverted phases
  • the fifth signal S5 and the sixth signal S6 have inverted phases
  • the seventh signal S7 and the eighth signal S8 have inverted phases.
  • the first signal S1 and the second signal S2 generate a transverse electric field in the x-axis direction between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of each of the first liquid crystal cell 100-1 and the third liquid crystal cell 100-3.
  • the third signal S3 and the fourth signal S4 generate a transverse electric field in the y-axis direction between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of each of the first liquid crystal cell 100-1 and the third liquid crystal cell 100-3. Therefore, the P-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused not only in the x-axis direction but also in the y-axis direction in the first liquid crystal cell 100-1 and the third liquid crystal cell 100-3. Furthermore, the fifth signal S5 and the sixth signal S6 generate a transverse electric field in the y-axis direction between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of each of the second liquid crystal cell 100-2 and the fourth liquid crystal cell 100-4.
  • the seventh signal S7 and the eighth signal S8 generate a transverse electric field in the x-axis direction between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of each of the second liquid crystal cell 100-2 and the fourth liquid crystal cell 100-4. Therefore, the S-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused not only in the x-axis direction but also in the y-axis direction in the second liquid crystal cell 100-2 and the fourth liquid crystal cell 100-4.
  • the light transmitted through the optical element 10 has a circular shape that spreads in the x-axis direction and the y-axis direction.
  • FIG. 11 is a timing chart showing signals input to the optical element 10 to control the light distribution having an elliptical shape in this embodiment.
  • the timing chart shown in FIG. 11 is almost the same as the timing chart shown in FIG. 10, but the amplitudes of the voltages of the first signal S1 to the eighth signal S8 are different. As shown in FIG. 11, the amplitude a of the first signal S1, the second signal S2, the seventh signal S7, and the eighth signal S8 is different from the amplitude b of the third signal S3 to the sixth signal S6.
  • the diffusion in the x-axis direction and the y-axis direction correspond to the amplitude a and the amplitude b, respectively.
  • the light transmitted through the optical element 10 is diffused more in the x-axis direction than in the y-axis direction, and has an elliptical shape with the major axis in the x-axis direction.
  • the light transmitted through the optical element 10 is diffused more in the y-axis direction than in the x-axis direction, and has an elliptical shape with the major axis in the y-axis direction.
  • FIG. 12 is a timing chart showing signals input to the optical element 10 to control the light distribution having a cross shape in this embodiment.
  • each of the third signal S3, the fourth signal S4, the seventh signal S7, and the eighth signal S8 has an AC rectangular wave in which a high voltage and a low voltage are alternately repeated.
  • the third signal S3 and the fourth signal S4 have inverted phases
  • the seventh signal S7 and the eighth signal S8 have inverted phases.
  • each of the first signal S1, the second signal S2, the fifth signal S5, and the sixth signal S6 is 0V.
  • the third signal S3 and the fourth signal S4 generate a transverse electric field in the y-axis direction between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of each of the first liquid crystal cell 100-1 and the third liquid crystal cell 100-3.
  • the P-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused only in the y-axis direction in the first liquid crystal cell 100-1 and the third liquid crystal cell 100-3.
  • a transverse electric field in the x-axis direction is generated between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of each of the second liquid crystal cell 100-2 and the fourth liquid crystal cell 100-4 by the seventh signal S7 and the eighth signal S8. Therefore, the S-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused only in the x-axis direction in the second liquid crystal cell 100-2 and the fourth liquid crystal cell 100-4.
  • the light transmitted through the optical element 10 has a cross shape that selectively spreads in the x-axis direction and the y-axis direction.
  • the diffusion width in the x-axis direction (light distribution angle in the x-axis direction) and the diffusion width in the y-axis direction (light distribution angle in the y-axis direction) can be controlled by adjusting the amplitude a and the amplitude b, respectively.
  • timing chart for controlling the light distribution having a cross shape is not limited to the timing chart shown in FIG. 12. Below, a modified example of the timing chart for controlling the light distribution having a cross shape will be described with reference to FIG. 13.
  • FIG. 13 is another timing chart showing the signals input to the optical element 10 to control the cross-shaped light distribution in this embodiment.
  • each of the first signal S1, the second signal S2, the fifth signal S5, and the sixth signal S6 has an AC rectangular wave in which a high voltage and a low voltage are alternately repeated.
  • the first signal S1 and the second signal S2 are in phase with each other
  • the fifth signal S5 and the sixth signal S6 are in phase with each other.
  • each of the third signal S3, the fourth signal S4, the seventh signal S7, and the eighth signal S8 is 0V.
  • the first signal S1 and the second signal S2 generate a transverse electric field in the x-axis direction between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of each of the first liquid crystal cell 100-1 and the third liquid crystal cell 100-3.
  • the P-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused only in the x-axis direction in the first liquid crystal cell 100-1 and the third liquid crystal cell 100-3.
  • a transverse electric field in the y-axis direction is generated between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of each of the second liquid crystal cell 100-2 and the fourth liquid crystal cell 100-4 by the fifth signal S5 and the sixth signal S6. Therefore, the S-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused only in the y-axis direction in the second liquid crystal cell 100-2 and the fourth liquid crystal cell 100-4.
  • the light transmitted through the optical element 10 has a cross shape that selectively spreads in the x-axis direction and the y-axis direction.
  • the diffusion width in the x-axis direction (light distribution angle in the x-axis direction) and the diffusion width in the y-axis direction (light distribution angle in the y-axis direction) can be controlled by adjusting the amplitude b and the amplitude a, respectively.
  • a voltage can be simultaneously applied to the multiple transparent electrodes 120 included in the multiple liquid crystal cells 100 through the inter-cell conductive electrodes 400 provided on the side of the optical element 10 to control the light distribution.
  • This allows the number of signals input to the optical element 10 to be reduced, simplifying the control of the light distribution of the optical element 10.
  • the number of terminals 210 electrically connected to the transparent electrodes 120 is reduced, wiring connections in the mounting process (for example, connections of FPC or wire bonding to the terminals 210 or inter-cell conductive electrodes 400) are simplified, improving the manufacturing yield of the optical element 10.
  • the lighting device 1 including the optical element 10 also has excellent light distribution control and improves the manufacturing yield.
  • the illumination device 1A and the optical element 10A included in the illumination device 1A will be described with reference to Fig. 14 and Fig. 15. Note that when the configurations of the illumination device 1A and the optical element 10A are similar to the configurations of the illumination device 1 and the optical element 10 described in the first embodiment, the description of the configurations of the illumination device 1A and the optical element 10A may be omitted.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view showing the configuration of the illumination device 1A in this embodiment.
  • FIG. 15 is a schematic plan view showing the configuration of the optical element 10A in this embodiment. Specifically, FIG. 15 shows a top view of the optical element 10A.
  • the lighting device 1A includes an optical element 10A and a light source 20.
  • the optical element 10A includes a first liquid crystal cell 100-1, a second liquid crystal cell 100-2, a third liquid crystal cell 100-3, a fourth liquid crystal cell 100-4, and a terminal connection substrate 200A.
  • the terminal connection substrate 200A, the first liquid crystal cell 100-1, the second liquid crystal cell 100-2, the third liquid crystal cell 100-3, and the fourth liquid crystal cell 100-4 are stacked in the z-axis direction in order from the side closest to the light source 20.
  • the configuration and arrangement direction of the four liquid crystal cells 100 included in the optical element 10A are the same as the configuration and arrangement direction of the four liquid crystal cells 100 described in the first embodiment.
  • a third inter-cell conductive electrode 400A-3 and a fourth inter-cell conductive electrode 400A-4 are provided on a first side of the optical element 10A.
  • a fifth inter-cell conductive electrode 400A-5 and a sixth inter-cell conductive electrode 400A-6 are provided on a second side of the optical element 10A.
  • a seventh inter-cell conductive electrode 400A-7 and an eighth inter-cell conductive electrode 400A-8 are provided on a third side of the optical element 10A.
  • a first inter-cell conductive electrode 400A-1 and a second inter-cell conductive electrode 400A-2 are provided on a fourth side of the optical element 10A.
  • the first terminal 210A-1 to the eighth terminal 210A-8 are provided on the terminal connection substrate 200A.
  • the first terminal 210A-1 to the eighth terminal 210A-8 are electrically connected to the first inter-cell conductive electrode 400A-1 to the eighth inter-cell conductive electrode 400A-8, respectively. That is, in the optical element 10A, the terminals 210A electrically connected to the inter-cell conductive electrodes 400A are concentrated on one terminal connection substrate 200A.
  • the terminal connection substrate 200A may be disposed adjacent to the fourth liquid crystal cell 100-4.
  • the optical element 10A has a configuration in which one terminal connection substrate 200A is disposed on only one of the top surface or the bottom surface of the optical element 10A.
  • a voltage can be simultaneously applied to multiple transparent electrodes 120 included in multiple liquid crystal cells 100 through the inter-cell conductive electrode 400A provided on the side of the optical element 10A, thereby controlling the light distribution.
  • the inter-cell conductive electrode 400A is electrically connected to a terminal 210A on one terminal connection substrate 200A arranged on the top or bottom surface of the optical element 10A. This reduces the number of terminal connection substrates 200A, which further simplifies the wiring connection in the mounting process and improves the manufacturing yield of the optical element 10A.
  • the lighting device 1A including the optical element 10A also has excellent light distribution control and improves the manufacturing yield.
  • the illumination device 1B and the optical element 10B included in the illumination device 1B will be described with reference to Figures 16 to 17F. Note that when the configurations of the illumination device 1B and the optical element 10B are similar to those of the illumination device 1 and the optical element 10 described in the first embodiment, the description of the configurations of the illumination device 1B and the optical element 10B may be omitted.
  • FIG. 16 is a schematic perspective view showing the configuration of illumination device 1B in this embodiment.
  • FIGS. 17A to 17F are schematic plan views showing the configuration of optical element 10B in this embodiment. Specifically, FIGS. 17A to 17F respectively show a top view, a bottom view, a front view, a right side view, a left side view, and a rear view of optical element 10B.
  • the lighting device 1B includes an optical element 10B and a light source 20.
  • the optical element 10B includes a first liquid crystal cell 100B-1, a second liquid crystal cell 100B-2, a third liquid crystal cell 100B-3, a fourth liquid crystal cell 100B-4, a first terminal connection substrate 200B-1, and a second terminal connection substrate 200B-2.
  • the first terminal connection substrate 200B-1, the first liquid crystal cell 100B-1, the second liquid crystal cell 100B-2, the third liquid crystal cell 100B-3, the fourth liquid crystal cell 100B-4, and the second terminal connection substrate 200B-2 are stacked in the z-axis direction in order from the side closest to the light source 20.
  • the planar shape of the liquid crystal cell 100B is different from the planar shape of the liquid crystal cell 100 described in the first embodiment.
  • the configuration of the liquid crystal cell 100B other than the planar shape is the same as the configuration of the liquid crystal cell 100.
  • the arrangement direction of the four liquid crystal cells included in the optical element 10B is the same as the arrangement direction of the four liquid crystal cells 100 described in the first embodiment.
  • the planar shape of the liquid crystal cell 100B is a substantially rectangular shape having short and long sides. Therefore, the corners of the first liquid crystal cell 100-1 to the fourth liquid crystal cell do not coincide with each other. Also, in the optical element 10B, the connection pad 160 is provided on the short side of the liquid crystal cell 100B and is exposed on the side surface of the optical element 10B.
  • the inter-cell conductive electrodes 400B extend in the z-axis direction on the side surface of the optical element 10B, and electrically connect the connection pads 160 (first connection pad 160-1 to fourth connection pad 160-4) exposed on the side surface of the optical element 10B to the terminal 210 on the terminal connection substrate 200B.
  • the first inter-cell conductive electrode 400B-1 is provided on the fourth side surface (rear surface), and electrically connects the first connection pad 160-1 of the first liquid crystal cell 100B-1 and the first connection pad 160-1 of the third liquid crystal cell 100B-3 to the first terminal 210-1 on the first terminal connection substrate 200B-1.
  • the second inter-cell conductive electrode 400B-2 is provided on the fourth side surface (rear surface) and electrically connects the second connection pad 160-2 of the first liquid crystal cell 100B-1 and the second connection pad 160-2 of the third liquid crystal cell 100B-3 to the second terminal 210-2 on the first terminal connection substrate 200B-1.
  • the third inter-cell conductive electrode 400B-3 is provided on the first side surface (front surface) and electrically connects the third connection pad 160-3 of the first liquid crystal cell 100B-1 and the third connection pad 160-3 of the third liquid crystal cell 100B-3 to the third terminal 210-3 on the first terminal connection substrate 200B-1.
  • the fourth inter-cell conductive electrode 400B-4 is provided on the first side (front) and electrically connects the fourth connection pad 160-4 of the first liquid crystal cell 100B-1 and the fourth connection pad 160-4 of the third liquid crystal cell 100B-3 to the fourth terminal 210-4 on the first terminal connection substrate 200B-1.
  • the fifth inter-cell conductive electrode 400B-5 is provided on the second side (right side) and electrically connects the first connection pad 160-1 of the second liquid crystal cell 100B-2 and the first connection pad 160-1 of the fourth liquid crystal cell 100B-4 to the fifth terminal 210-5 on the second terminal connection substrate 200B-2.
  • the sixth inter-cell conductive electrode 400B-6 is provided on the second side (right side) and electrically connects the second connection pad 160-2 of the second liquid crystal cell 100B-2 and the second connection pad 160-2 of the fourth liquid crystal cell 100B-4 to the sixth terminal 210-6 on the second terminal connection substrate 200B-2.
  • the seventh inter-cell conductive electrode 400B-7 is provided on the third side (left side) and electrically connects the third connection pad 160-3 of the second liquid crystal cell 100B-2 and the third connection pad 160-3 of the fourth liquid crystal cell 100B-4 to the seventh terminal 210-7 on the second terminal connection substrate 200B-2.
  • the eighth inter-cell conductive electrode 400B-8 is provided on the third side (left side) and electrically connects the fourth connection pad 160-4 of the second liquid crystal cell 100B-2 and the fourth connection pad 160-4 of the fourth liquid crystal cell 100B-4 to the eighth terminal 210-8 on the second terminal connection substrate 200B-2.
  • optical element 10B because the planar shape of liquid crystal cell 100B is approximately rectangular, only substrate 110 on which connection pad 160 is provided protrudes from the side of optical element 10B. This makes it possible to increase the distance between two substrates 110 on which connection pads 160 are provided to electrically connect with inter-cell conductive electrodes 400B. In other words, a large step is formed on the side of optical element 10B. Therefore, more conductive adhesive is injected into the step formed between the two substrates 110, making it possible to prevent breakage of inter-cell conductive electrodes 400B.
  • a voltage can be simultaneously applied to multiple transparent electrodes 120 contained in multiple liquid crystal cells 100B through the inter-cell conductive electrode 400B provided on the side of the optical element 10B, thereby controlling the light distribution.
  • the conductive adhesive constituting the inter-cell conductive electrode 400B is injected in greater amounts into the large step formed on the side of the optical element 10B, preventing breaks in the inter-cell conductive electrode 400B and improving the manufacturing yield of the optical element 10B.
  • the lighting device 1B including the optical element 10B also has excellent light distribution control and improves the manufacturing yield.
  • the illumination device 1C and the optical element 10C included in the illumination device 1C will be described with reference to Figures 18 to 20G. Note that when the configurations of the illumination device 1C and the optical element 10C are similar to those of the illumination device 1 and the optical element 10 described in the first embodiment, the description of the configurations of the illumination device 1C and the optical element 10C may be omitted.
  • FIG. 18 is a schematic perspective view showing the configuration of an illumination device 1C in this embodiment.
  • FIG. 19 is a schematic exploded perspective view showing the configuration of an optical element 10C in this embodiment.
  • FIGS. 20A to 20F are plan views explaining the configuration of electrical connections of the optical element 10C in this embodiment. Specifically, FIGS. 20A to 20F respectively show a top view, a bottom view, a front view, a right side view, and a rear view of the optical element 10C.
  • FIG. 20G is a schematic perspective view explaining the configuration of electrical connections of the optical element 10C in this embodiment. Specifically, FIG. 20G illustrates the electrical connections of the transparent electrodes 120 of each liquid crystal cell 100C in the optical element 10C.
  • the lighting device 1C includes an optical element 10C and a light source 20.
  • the optical element 10C includes a first liquid crystal cell 100C-1, a second liquid crystal cell 100C-2, a third liquid crystal cell 100C-3, a fourth liquid crystal cell 100C-4, a first terminal connection substrate 200C-1, and a second terminal connection substrate 200C-2.
  • the first terminal connection substrate 200C-1, the first liquid crystal cell 100C-1, the second liquid crystal cell 100C-2, the third liquid crystal cell 100C-3, the fourth liquid crystal cell 100C-4, and the second terminal connection substrate 200C-2 are stacked in the z-axis direction in order from the side closest to the light source 20.
  • each of the first liquid crystal cell 100C-1 to the fourth liquid crystal cell 100C-4 is the same as the configuration of the liquid crystal cell 100 described in the first embodiment.
  • the arrangement direction of the first liquid crystal cell 100C-1 to the fourth liquid crystal cell 100C-4 is different from the arrangement direction of the first liquid crystal cell 100-1 to the fourth liquid crystal cell 100-4 described in the first embodiment. Therefore, the arrangement direction of each of the first liquid crystal cell 100C-1 to the fourth liquid crystal cell 100C-4 will be described with reference to Figures 20A to 20G.
  • the first liquid crystal cell 100C-1 is arranged so that the +a-axis direction, +b-axis direction, and +c-axis direction of the liquid crystal cell 100 correspond to the +y-axis direction, -x-axis direction, and +z-axis direction of the optical element 10C, respectively.
  • the second liquid crystal cell 100C-2 is arranged so that the +a-axis direction, +b-axis direction, and +c-axis direction of the liquid crystal cell 100 correspond to the -x-axis direction, +y-axis direction, and -z-axis direction of the optical element 10C, respectively.
  • the third liquid crystal cell 100C-3 is arranged so that the +a-axis direction, +b-axis direction, and +c-axis direction of the liquid crystal cell 100 correspond to the +x-axis direction, -y-axis direction, and -z-axis direction of the optical element 10C, respectively.
  • the fourth liquid crystal cell 100C-4 is arranged so that the +a-axis direction, +b-axis direction, and +c-axis direction of the liquid crystal cell 100 correspond to the -y-axis direction, -x-axis direction, and -z-axis direction of the optical element 10C, respectively.
  • the first connection pad 160-1 and the second connection pad 160-2 of the second liquid crystal cell 100C-2 and the first connection pad 160-1 and the second connection pad 160-2 of the third liquid crystal cell 100C-3 are exposed.
  • the first connection pad 160-1 and the second connection pad 160-2 of the first liquid crystal cell 100C-1 and the first connection pad 160-1 and the second connection pad 160-2 of the fourth liquid crystal cell 100C-4 are exposed.
  • the third connection pad 160-3 and the fourth connection pad 160-4 of the first liquid crystal cell 100C-1 and the third connection pad 160-3 and the fourth connection pad 160-4 of the fourth liquid crystal cell 100C-4 are exposed.
  • the third connection pad 160-3 and the fourth connection pad 160-4 of the second liquid crystal cell 100C-2 and the third connection pad 160-3 and the fourth connection pad 160-4 of the third liquid crystal cell 100C-3 are exposed.
  • the inter-cell conductive electrode 400C extends in the z-axis direction on the side of the optical element 10C and electrically connects the connection pad 160 exposed on the side of the optical element 10C to the terminal 210 on the terminal connection substrate 200C.
  • the first inter-cell conductive electrode 400C-1 is provided on the fourth side (rear surface) and electrically connects the third connection pad 160-3 of the second liquid crystal cell 100C-2 and the fourth connection pad 160-4 of the third liquid crystal cell 100C-3 to the first terminal 210-1 on the first terminal connection substrate 200C-1.
  • the second inter-cell conductive electrode 400C-2 is provided on the fourth side surface (rear surface) and electrically connects the fourth connection pad 160-4 of the second liquid crystal cell 100C-2 and the third connection pad 160-3 of the third liquid crystal cell 100C-3 to the second terminal 210-2 on the first terminal connection substrate 200C-1.
  • the third inter-cell conductive electrode 400C-3 is provided on the first side surface (front surface) and electrically connects the first connection pad 160-1 of the second liquid crystal cell 100C-2 and the second connection pad 160-2 of the third liquid crystal cell 100C-3 to the third terminal 210-3 on the first terminal connection substrate 200C-1.
  • the fourth inter-cell conductive electrode 400C-4 is provided on the first side surface (front surface) and electrically connects the second connection pad 160-2 of the second liquid crystal cell 100C-2 and the first connection pad 160-1 of the third liquid crystal cell 100C-3 to the fourth terminal 210-4 on the first terminal connection substrate 200C-1.
  • the fifth inter-cell conductive electrode 400C-5 is provided on the second side surface (right side surface) and electrically connects the second connection pad 160-2 of the first liquid crystal cell 100C-1 and the first connection pad 160-1 of the fourth liquid crystal cell 100C-4 to the fifth terminal 210-5 on the second terminal connection substrate 200C-2.
  • the sixth inter-cell conductive electrode 400C-6 is provided on the second side (right side) and electrically connects the first connection pad 160-1 of the first liquid crystal cell 100C-1 and the second connection pad 160-2 of the fourth liquid crystal cell 100C-4 to the sixth terminal 210-6 on the second terminal connection substrate 200C-2.
  • the seventh inter-cell conductive electrode 400C-7 is provided on the third side (left side) and electrically connects the fourth connection pad 160-4 of the first liquid crystal cell 100C-1 and the third connection pad 160-3 of the fourth liquid crystal cell 100C-4 to the seventh terminal 210-7 on the second terminal connection substrate 200C-2.
  • the eighth inter-cell conductive electrode 400C-8 is provided on the third side (left side) and electrically connects the third connection pad 160-3 of the first liquid crystal cell 100C-1 and the fourth connection pad 160-4 of the fourth liquid crystal cell 100C-4 to the eighth terminal 210-8 on the second terminal connection substrate 200C-2.
  • the first liquid crystal cell 100C-1 and the fourth liquid crystal cell 100C-4 can control the diffusion of the S-polarized component of the light
  • the second liquid crystal cell 100C-2 and the third liquid crystal cell 100C-3 can control the diffusion of the P-polarized component of the light.
  • the optical element 10C by simply inputting a signal to one terminal 210, a voltage corresponding to the signal can be simultaneously applied to two transparent electrodes 120 contained in two different liquid crystal cells 100C.
  • the first signal S1 input to the first terminal 210-1 is input to the third transparent electrode 120-3 of the second liquid crystal cell 100C-2 and the fourth transparent electrode 120-4 of the third liquid crystal cell 100C-3 via the first inter-cell conductive electrode 400C-1.
  • the second signal S2 input to the second terminal 210-2 is input to the fourth transparent electrode 120-4 of the second liquid crystal cell 100C-2 and the third transparent electrode 120-3 of the third liquid crystal cell 100C-3 via the second inter-cell conductive electrode 400C-2.
  • the third signal S3 input to the third terminal 210-3 is input to the first transparent electrode 120-1 of the second liquid crystal cell 100C-2 and the second transparent electrode 120-2 of the third liquid crystal cell 100C-3 through the third inter-cell conductive electrode 400C-3.
  • the fourth signal S4 input to the fourth terminal 210-4 is input to the second transparent electrode 120-2 of the second liquid crystal cell 100C-2 and the first transparent electrode 120-1 of the third liquid crystal cell 100C-3 through the fourth inter-cell conductive electrode 400C-4.
  • the fifth signal S5 input to the fifth terminal 210-5 is input to the second transparent electrode 120-2 of the first liquid crystal cell 100C-1 and the first transparent electrode 120-1 of the fourth liquid crystal cell 100C-4 through the fifth inter-cell conductive electrode 400C-5.
  • the sixth signal S6 input to the sixth terminal 210-6 is input to the first transparent electrode 120-1 of the first liquid crystal cell 100C-1 and the second transparent electrode 120-2 of the fourth liquid crystal cell 100C-4 via the sixth inter-cell conductive electrode 400C-6.
  • the seventh signal S7 input to the seventh terminal 210-7 is input to the fourth transparent electrode 120-4 of the first liquid crystal cell 100C-1 and the third transparent electrode 120-3 of the fourth liquid crystal cell 100C-4 via the seventh inter-cell conductive electrode 400C-7.
  • the eighth signal S8 input to the eighth terminal 210-8 is input to the third transparent electrode 120-3 of the first liquid crystal cell 100C-1 and the fourth transparent electrode 120-4 of the fourth liquid crystal cell 100C-4 via the eighth inter-cell conductive electrode 400C-8.
  • FIG. 21 is a timing chart showing signals input to the optical element 10C for controlling the light distribution having a linear shape in the x-axis direction in this embodiment.
  • each of the third signal S3, the fourth signal S4, the seventh signal S7, and the eighth signal S8 has an AC rectangular wave in which a high voltage and a low voltage are alternately repeated.
  • the third signal S3 and the fourth signal S4 have inverted phases
  • the seventh signal S7 and the eighth signal S8 have inverted phases.
  • each of the first signal S1, the second signal S2, the fifth signal S5, and the sixth signal S6 is 0V.
  • the third signal S3 and the fourth signal S4 generate a transverse electric field in the x-axis direction between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of each of the second liquid crystal cell 100C-2 and the third liquid crystal cell 100C-3.
  • the P-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused only in the x-axis direction in the second liquid crystal cell 100C-2 and the third liquid crystal cell 100C-3.
  • a transverse electric field in the x-axis direction is generated between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of each of the first liquid crystal cell 100C-1 and the fourth liquid crystal cell 100C-4 by the seventh signal S7 and the eighth signal S8. Therefore, the S-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused only in the x-axis direction in the first liquid crystal cell 100C-1 and the fourth liquid crystal cell 100C-4.
  • the light transmitted through the optical element 10C has a linear shape expanding in the x-axis direction.
  • the diffusion width in the x-axis direction (light distribution angle in the x-axis direction) can be controlled by adjusting the potential difference between the high potential and the low potential. For example, as the potential difference increases, the diffusion width in the x-axis direction increases.
  • FIG. 22 is a timing chart showing signals input to the optical element 10C for controlling the light distribution having a linear shape in the y-axis direction in this embodiment.
  • each of the first signal S1, the second signal S2, the fifth signal S5, and the sixth signal S6 has an AC rectangular wave in which a high voltage and a low voltage are alternately repeated.
  • the first signal S1 and the second signal S2 are in phase with each other
  • the fifth signal S5 and the sixth signal S6 are in phase with each other.
  • each of the third signal S3, the fourth signal S4, the seventh signal S7, and the eighth signal S8 is 0V.
  • the first signal S1 and the second signal S2 generate a transverse electric field in the y-axis direction between the third transparent electrode 120C-3 and the fourth transparent electrode 120C-4 of each of the second liquid crystal cell 100C-2 and the third liquid crystal cell 100C-3.
  • the P-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused only in the y-axis direction in the second liquid crystal cell 100C-2 and the third liquid crystal cell 100C-3.
  • a transverse electric field in the y-axis direction is generated between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of each of the first liquid crystal cell 100C-1 and the fourth liquid crystal cell 100C-4 by the fifth signal S5 and the sixth signal S6. Therefore, the S-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused only in the y-axis direction in the first liquid crystal cell 100C-1 and the fourth liquid crystal cell 100C-4.
  • the light transmitted through the optical element 10C has a linear shape expanding in the y-axis direction.
  • the diffusion width in the y-axis direction (light distribution angle in the y-axis direction) can be controlled by adjusting the potential difference between the high potential and the low potential. For example, as the potential difference increases, the diffusion width in the y-axis direction increases.
  • FIG. 23 is a timing chart showing signals input to the optical element 10C for controlling the circular light distribution in this embodiment.
  • each of the first signal S1 to the eighth signal S8 has an AC rectangular wave in which high voltages and low voltages are alternately repeated.
  • the first signal S1 and the second signal have inverted phases
  • the third signal S3 and the fourth signal S4 have inverted phases
  • the fifth signal S5 and the sixth signal S6 have inverted phases
  • the seventh signal S7 and the eighth signal S8 have inverted phases.
  • the first signal S1 and the second signal S2 generate a transverse electric field in the y-axis direction between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of each of the second liquid crystal cell 100C-2 and the third liquid crystal cell 100C-3.
  • the third signal S3 and the fourth signal S4 generate a transverse electric field in the x-axis direction between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of each of the second liquid crystal cell 100C-2 and the third liquid crystal cell 100C-3. Therefore, the P-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused not only in the x-axis direction but also in the y-axis direction in the second liquid crystal cell 100C-2 and the third liquid crystal cell 100C-3. Furthermore, the fifth signal S5 and the sixth signal S6 generate a transverse electric field in the y-axis direction between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of each of the first liquid crystal cell 100C-1 and the fourth liquid crystal cell 100C-4.
  • the seventh signal S7 and the eighth signal S8 generate a transverse electric field in the x-axis direction between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of each of the first liquid crystal cell 100C-1 and the fourth liquid crystal cell 100C-4. Therefore, the S-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused not only in the x-axis direction but also in the y-axis direction in the first liquid crystal cell 100C-1 and the fourth liquid crystal cell 100C-4.
  • the light transmitted through the optical element 10 has a circular shape that spreads in the x-axis direction and the y-axis direction.
  • FIG. 24 is a timing chart showing signals input to the optical element 10C for controlling the light distribution having an elliptical shape in this embodiment.
  • the timing chart shown in FIG. 24 is almost the same as the timing chart shown in FIG. 23, but the amplitudes of the voltages of the first signal S1 to the eighth signal S8 are different. As shown in FIG. 24, the amplitude a of the third signal S3, the fourth signal S4, the seventh signal S7, and the eighth signal S8 is different from the amplitude b of the first signal S1, the second signal S2, the fifth signal S5, and the sixth signal S6.
  • the diffusion in the x-axis direction and the y-axis direction correspond to the amplitude a and the amplitude b, respectively.
  • the light transmitted through the optical element 10 is diffused more in the x-axis direction than in the y-axis direction, and has an elliptical shape with the major axis in the x-axis direction.
  • the light transmitted through the optical element 10 is diffused more in the y-axis direction than in the x-axis direction, and has an elliptical shape with the major axis in the y-axis direction.
  • FIG. 25 is a timing chart showing signals input to the optical element 10C for controlling the light distribution having a cross shape in this embodiment.
  • each of the first signal S1, the second signal S2, the seventh signal S7, and the eighth signal S8 has an AC rectangular wave in which a high voltage and a low voltage are alternately repeated.
  • the first signal S1 and the second signal S2 are in phase with each other
  • the seventh signal S7 and the eighth signal S8 are in phase with each other.
  • each of the third signal S3 to the sixth signal S6 is 0V.
  • the first signal S1 and the second signal S2 generate a transverse electric field in the y-axis direction between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of each of the second liquid crystal cell 100C-2 and the third liquid crystal cell 100C-3.
  • the P-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused only in the y-axis direction in the second liquid crystal cell 100C-2 and the third liquid crystal cell 100C-3.
  • the seventh signal S7 and the eighth signal S8 generate a transverse electric field in the x-axis direction between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of each of the first liquid crystal cell 100C-1 and the fourth liquid crystal cell 100C-4. Therefore, the S-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused only in the x-axis direction in the first liquid crystal cell 100C-1 and the fourth liquid crystal cell 100C-4.
  • the light transmitted through the optical element 10 has a cross shape that selectively spreads in the x-axis direction and the y-axis direction.
  • the diffusion width in the x-axis direction (light distribution angle in the x-axis direction) and the diffusion width in the y-axis direction (light distribution angle in the y-axis direction) can be controlled by adjusting the amplitude a and the amplitude b, respectively.
  • timing chart for controlling the light distribution having a cross shape is not limited to the timing chart shown in FIG. 25.
  • a modified example of the timing chart for controlling the light distribution having a cross shape will be described with reference to FIG. 26.
  • FIG. 26 is another timing chart showing the signals input to optical element 10C to control the cross-shaped light distribution in this embodiment.
  • each of the third signal S3 to the sixth signal S6 has an AC rectangular wave in which a high voltage and a low voltage are alternately repeated.
  • the third signal S3 and the fourth signal S4 have inverted phases
  • the fifth signal S5 and the sixth signal S6 have inverted phases.
  • each of the first signal S1, the second signal S2, the seventh signal S7, and the eighth signal S8 is 0V.
  • the third signal S3 and the fourth signal S4 generate a transverse electric field in the x-axis direction between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of each of the second liquid crystal cell 100C-2 and the third liquid crystal cell 100C-3.
  • the P-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused only in the x-axis direction in the second liquid crystal cell 100C-2 and the third liquid crystal cell 100C-3.
  • the fifth signal S5 and the sixth signal S6 generate a transverse electric field in the y-axis direction between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of each of the first liquid crystal cell 100C-1 and the fourth liquid crystal cell 100C-4. Therefore, the S-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused only in the y-axis direction in the first liquid crystal cell 100C-1 and the fourth liquid crystal cell 100C-4.
  • the light transmitted through the optical element 10C has a cross shape that selectively spreads in the x-axis direction and the y-axis direction.
  • the diffusion width in the x-axis direction (light distribution angle in the x-axis direction) and the diffusion width in the y-axis direction (light distribution angle in the y-axis direction) can be controlled by adjusting the amplitude b and the amplitude a, respectively.
  • the arrangement direction of the liquid crystal cell 100 described in the first embodiment can be changed to manufacture an optical element 10C different from the optical element 10.
  • a voltage can be simultaneously applied to the multiple transparent electrodes 120 included in the multiple liquid crystal cells 100C through the inter-cell conductive electrodes 400C provided on the side of the optical element 10C to control the light distribution. Therefore, the number of signals input to the optical element 10C can be reduced, and the control of the light distribution of the optical element 10C is simplified. Furthermore, since the number of terminals 210 electrically connected to the transparent electrodes 120 is reduced, the wiring connection in the mounting process is simplified, and the manufacturing yield of the optical element 10C is improved. In addition, the lighting device 1C including the optical element 10C also has excellent light distribution control and improves the manufacturing yield.
  • 1, 1A, 1B, 1C lighting device, 10, 10A, 10B, 10C: optical element, 20: light source, 100, 100B, 100C: liquid crystal cell, 110: substrate, 120: transparent electrode, 130: alignment film, 140: sealant, 150: liquid crystal layer, 160: connection pad, 200, 200A, 200B, 200C: terminal connection substrate, 210, 210A: terminal, 300: optical elastic resin layer, 400, 400A, 400B, 400C: inter-cell conductive electrode, 1000-1: first light, 1000-2: second light

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Abstract

光学素子は、少なくとも2以上の液晶セルが積層され、少なくとも2以上の液晶セルの各々は、第1の電極と電気的に接続される第1の接続パッドおよび第2の電極と電気的に接続される第2の接続パッドが設けられた第1の基板と、第3の電極と電気的に接続される第3の接続パッドおよび第4の電極と電気的に接続される第4の接続パッドが設けられた第2の基板と、を含み、少なくとも2以上の液晶セルの第1の接続パッド同士、第2の接続パッド同士、第3の接続パッド同士、第4の接続パッド同士は、それぞれ、セル間導通電極を介して電気的に接続される。

Description

光学素子および照明装置
 本発明の一実施形態は、液晶を利用し、光源から出射された光の配光を制御する光学素子に関する。また、本発明の一実施形態は、光学素子を含む照明装置に関する。
 従来より、液晶に印加する電位を調整し、液晶の屈折率が変化することを利用した光学素子、いわゆる液晶レンズが知られている。また、光源および液晶レンズを用いた照明装置の開発が進められている(例えば、特許文献1参照)。
特開2021-117344号公報
 一般的に、複数の液晶セルを含む光学素子では、複数の液晶セルの各々にFPCを接続している。すなわち、複数のFPCを用いて、光学素子を駆動することが一般的である。しかしながら、このような光学素子は、配線数が多いために実装工程が複雑化し、製造コストが上昇する場合があった。
 本発明の一実施形態は、上記問題に鑑み、1つの信号の入力によって複数の液晶セルを同時に駆動可能な電気的接続を有する光学素子を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一実施形態は、上記光学素子を含む照明装置に関する。
 本発明の一実施形態に係る光学素子は、第1の液晶セル、第2の液晶セル、第3の液晶セル、および第4の液晶セルが順次積層され、前記第1の液晶セル、前記第2の液晶セル、前記第3の液晶セル、および前記第4の液晶セルの各々は、第1の電極、第2の電極、前記第1の電極と電気的に接続される第1の接続パッド、および前記第2の電極と電気的に接続される第2の接続パッドが設けられた第1の基板と、第3の電極、第4の電極、前記第3の電極と電気的に接続される第3の接続パッド、および前記第4の電極と電気的に接続される第4の接続パッドが設けられた第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板との間の液晶層と、を含み、前記第2の液晶セルの前記第2の基板は、前記第1の液晶セルの前記第2の基板と対向し、前記第3の液晶セルの前記第1の基板は、前記第2の液晶セルの前記第1の基板と対向し、前記第4の液晶セルの前記第2の基板は、前記第3の液晶セルの前記第2の基板と対向し、前記第1の液晶セルの前記第1の接続パッドは、第1のセル間導通電極を介して、前記第3の液晶セルの前記第1の接続パッドと電気的に接続され、前記第1の液晶セルの前記第2の接続パッドは、第2のセル間導通電極を介して、前記第3の液晶セルの前記第2の接続パッドと電気的に接続され、前記第1の液晶セルの前記第3の接続パッドは、第3のセル間導通電極を介して、前記第3の液晶セルの前記第3の接続パッドと電気的に接続され、前記第1の液晶セルの前記第4の接続パッドは、第4のセル間導通電極を介して、前記第3の液晶セルの前記第4の接続パッドと電気的に接続され、前記第2の液晶セルの前記第1の接続パッドは、第5のセル間導通電極を介して、前記第4の液晶セルの前記第1の接続パッドと電気的に接続され、前記第2の液晶セルの前記第2の接続パッドは、第6のセル間導通電極を介して、前記第4の液晶セルの前記第2の接続パッドと電気的に接続され、前記第2の液晶セルの前記第3の接続パッドは、第7のセル間導通電極を介して、前記第4の液晶セルの前記第3の接続パッドと電気的に接続され、前記第2の液晶セルの前記第4の接続パッドは、第8のセル間導通電極を介して、前記第4の液晶セルの前記第4の接続パッドと電気的に接続される。
 本発明の一実施形態に係る光学素子は、第1の液晶セル、第2の液晶セル、第3の液晶セル、および第4の液晶セルが順次積層され、前記第1の液晶セル、前記第2の液晶セル、前記第3の液晶セル、および前記第4の液晶セルの各々は、第1の電極、第2の電極、前記第1の電極と電気的に接続される第1の接続パッド、および前記第2の電極と電気的に接続される第2の接続パッドが設けられた第1の基板と、第3の電極、第4の電極、前記第3の電極と電気的に接続される第3の接続パッド、および前記第4の電極と電気的に接続される第4の接続パッドが設けられた第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板との間の液晶層と、を含み、前記第2の液晶セルの前記第2の基板は、前記第1の液晶セルの前記第2の基板と対向し、前記第3の液晶セルの前記第1の基板は、前記第2の液晶セルの前記第1の基板と対向し、前記第4の液晶セルの前記第2の基板は、前記第3の液晶セルの前記第2の基板と対向し、前記第2の液晶セルの前記第3の接続パッドは、第1のセル間導通電極を介して、前記第3の液晶セルの前記第1の接続パッドと電気的に接続され、前記第2の液晶セルの前記第4の接続パッドは、第2のセル間導通電極を介して、前記第3の液晶セルの前記第2の接続パッドと電気的に接続され、前記第2の液晶セルの前記第1の接続パッドは、第3のセル間導通電極を介して、前記第3の液晶セルの前記第3の接続パッドと電気的に接続され、前記第2の液晶セルの前記第2の接続パッドは、第4のセル間導通電極を介して、前記第3の液晶セルの前記第4の接続パッドと電気的に接続され、前記第1の液晶セルの前記第2の接続パッドは、第5のセル間導通電極を介して、前記第4の液晶セルの前記第1の接続パッドと電気的に接続され、前記第1の液晶セルの前記第1の接続パッドは、第6のセル間導通電極を介して、前記第4の液晶セルの前記第2の接続パッドと電気的に接続され、前記第1の液晶セルの前記第4の接続パッドは、第7のセル間導通電極を介して、前記第4の液晶セルの前記第3の接続パッドと電気的に接続され、前記第1の液晶セルの前記第3の接続パッドは、第8のセル間導通電極を介して、前記第4の液晶セルの前記第4の接続パッドと電気的に接続される。
 本発明の一実施形態に係る照明装置は、前記光学素子と、前記第1の液晶セルに隣接して配置される光源と、を含む。
第1実施形態において、照明装置の構成を示す模式的な斜視図である。 第1実施形態において、光学素子の構成を示す模式的な分解斜視図である。 第1実施形態において、光学素子に含まれる液晶セルの構成を示す模式的な斜視図である。 第1実施形態において、光学素子に含まれる液晶セルの構成を示す模式的な断面図である。 第1実施形態において、光学素子に含まれる液晶セルの構成を示す模式的な断面図である。 第1実施形態において、光学素子に含まれる液晶セルの電極パターンを説明する模式的な平面図である。 第1実施形態において、光学素子に含まれる液晶セルの電極パターンを説明する模式的な平面図である。 第1実施形態において、液晶セルの光学特性を説明する模式図である。 第1実施形態において、液晶セルの光学特性を説明する模式図である。 第1実施形態において、光学素子の電気的接続の構成を説明する平面図(上面図)である。 第1実施形態において、光学素子の電気的接続の構成を説明する平面図(底面図)である。 第1実施形態において、光学素子の電気的接続の構成を説明する平面図(正面図)である。 第1実施形態において、光学素子の電気的接続の構成を説明する平面図(右側面図)である。 第1実施形態において、光学素子の電気的接続の構成を説明する平面図(左側面図)である。 第1実施形態において、光学素子の電気的接続の構成を説明する平面図(背面図)である。 第1実施形態において、光学素子の電気的接続の構成を説明する模式的な斜視図である。 第1実施形態において、x軸方向への線形状を有する配光を制御するために光学素子に入力される信号を示すタイミングチャートである。 第1実施形態において、y軸方向への線形状を有する配光を制御するために光学素子に入力される信号を示すタイミングチャートである。 第1実施形態において、円形状を有する配光を制御するために光学素子に入力される信号を示すタイミングチャートである。 第1実施形態において、楕円形状を有する配光を制御するために光学素子に入力される信号を示すタイミングチャートである。 第1実施形態において、十字形状を有する配光を制御するために光学素子に入力される信号を示すタイミングチャートである。 第1実施形態において、十字形状を有する配光を制御するために光学素子に入力される信号を示す別のタイミングチャートである。 第2実施形態において、照明装置の構成を示す模式的な斜視図である。 第2実施形態において、光学素子の構成を示す模式的な平面図(上面図)である。 第3実施形態において、照明装置の構成を示す模式的な斜視図である。 第3実施形態において、光学素子の構成を示す模式的な平面図(上面図)である。 第3実施形態において、光学素子の構成を示す模式的な平面図(底面図)である。 第3実施形態において、光学素子の構成を示す模式的な平面図(正面図)である。 第3実施形態において、光学素子の構成を示す模式的な平面図(右側面図)である。 第3実施形態において、光学素子の構成を示す模式的な平面図(左側面図)である。 第3実施形態において、光学素子の構成を示す模式的な平面図(背面図)である。 第4実施形態において、照明装置の構成を示す模式的な斜視図である。 第4実施形態において、光学素子の構成を示す模式的な分解斜視図である。 第4実施形態において、光学素子の構成を示す模式的な平面図(上面図)である。 第4実施形態において、光学素子の構成を示す模式的な平面図(底面図)である。 第4実施形態において、光学素子の構成を示す模式的な平面図(正面図)である。 第4実施形態において、光学素子の構成を示す模式的な平面図(右側面図)である。 第4実施形態において、光学素子の構成を示す模式的な平面図(左側面図)である。 第4実施形態において、光学素子の構成を示す模式的な平面図(背面図)である。 第1実施形態において、光学素子の電気的接続の構成を説明する模式的な斜視図である。 第1実施形態において、x軸方向への線形状を有する配光を制御するために光学素子に入力される信号を示すタイミングチャートである。 第1実施形態において、y軸方向への線形状を有する配光を制御するために光学素子に入力される信号を示すタイミングチャートである。 第1実施形態において、円形状を有する配光を制御するために光学素子に入力される信号を示すタイミングチャートである。 第1実施形態において、楕円形状を有する配光を制御するために光学素子に入力される信号を示すタイミングチャートである。 第1実施形態において、十字形状を有する配光を制御するために光学素子に入力される信号を示すタイミングチャートである。 第1実施形態において、十字形状を有する配光を制御するために光学素子に入力される信号を示す別のタイミングチャートである。
 以下、本発明の各実施形態において、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その技術的思想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、図示の形状そのものが本発明の解釈を限定するものではない。また、図面において、明細書中で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、別図であっても同一の符号を付して、重複する説明を省略する場合がある。
 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。
 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」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接して、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。
<第1実施形態>
 本実施形態では、図1~図13を参照して、照明装置1および照明装置1に含まれる光学素子10について説明する。
[1.照明装置1の構成]
 図1は、本実施形態において、照明装置1の構成を示す模式的な斜視図である。また、図2は、本実施形態において、光学素子10の構成を示す模式的な分解斜視図である。ここで、x軸、y軸、およびz軸は、光学素子10を基準とする座標軸である。なお、以下では、座標軸の矢印の指し示す方向が+方向を表し、その反対方向が-方向を表すが、軸上における方向を特に限定しないときは+または-の符号が付されない場合がある。
 図1に示すように、照明装置1は、光学素子10および光源20を含む。光学素子10は、第1の液晶セル100-1、第2の液晶セル100-2、第3の液晶セル100-3、および第4の液晶セル100-4、第1の端子接続基板200-1、および第2の端子接続基板200-2を含む。光学素子10の構成の詳細は後述するが、光学素子10は、光源20から出射された光の拡散を制御することにより、光学素子10を透過する光の形状、すなわち、配光を変化させることができる。光源20として、例えば、発光ダイオード(Light Emitting Diodes:LEDs)を用いることができるが、これに限定されない。光源20は、光を出射することができる素子または装置であればよい。
 光学素子10では、光源20に近い方から順に、第1の端子接続基板200-1、第1の液晶セル100-1、第2の液晶セル100-2、第3の液晶セル100-3、第4の液晶セル100-4、および第2の端子接続基板200-2がz軸方向に積層されている。すなわち、光学素子10は、2つの端子接続基板200の間に、4つの液晶セル100を含む。また、4つの液晶セル100は、互いに重畳している。なお、光学素子10に含まれる液晶セル100の数は、4つに限られない。光学素子10には、少なくとも2つの液晶セル100が含まれていればよい。
 第1の端子接続基板200-1と第1の液晶セル100-1との間、第1の液晶セル100-1と第2の液晶セル100-2との間、第3の液晶セル100-3と第4の液晶セル100-4との間、および第4の液晶セル100-4と第2の端子接続基板200-2との間には、光学弾性樹脂層300が設けられている。光学弾性樹脂層300は、隣接する2つの液晶セル100、または端子接続基板200および液晶セル100を接着し、固定することができる。光学弾性樹脂層300として、例えば透光性を有するアクリル樹脂を含む接着剤を用いることができる。
 第1の端子接続基板200-1および第2の端子接続基板200-2の各々は、透光性を有する基板である。例えば、第1の端子接続基板200-1および第2の端子接続基板200-2の各々は、ガラス基板であるが、これに限られない。また、第1の端子接続基板200-1および第2の端子接続基板200-2の各々の上には、複数の端子210が設けられている。複数の端子210の各々は、光学素子10の側面に設けられ、z軸方向に延在するセル間導通電極400と電気的に接続されている。
 セル間導通電極400として、例えば、導電性フィラーを含む導電性接着剤を用いることができる。導電性フィラーとして、例えば、銀またはカーボンなどを用いることができる。セル間導通電極400は、ディスペンサーを用いて形成することができる。具体的には、ディスペンサーのノズルから導電性接着剤を吐出しながらディスペンサーをz軸方向に移動させることにより、光学素子10の側面においてz軸方向に延在するセル間導通電極400を形成することができる。なお、毛細管現象を利用することにより、光学素子10の側面に形成される段差内に導電性接着剤を注入することもできる。
 第1の液晶セル100-1~第4の液晶セル100-4は、いずれも同一の構成を有する。すなわち、光学素子10では、同一の構成を有する4つの液晶セル100が互いに配置方向を変えて積層されている。
[2.液晶セル100の構成]
 図3は、本実施形態において、光学素子10に含まれる液晶セル100の構成を示す模式的な斜視図である。図4Aおよび図4Bの各々は、本実施形態において、光学素子10に含まれる液晶セル100の構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図4Aは、図3のA1-A2線で切断されたca面内における液晶セル100の断面図であり、図4Bは、図3のB1-B2線で切断されたbc面内における液晶セル100の断面図である。ここで、a軸、b軸、およびc軸は、液晶セル100を基準とする座標軸である。
 図3に示すように、液晶セル100は、第1の基板110-1と第2の基板110-2とが貼り合わされて構成されている。第1の基板110-1と第2の基板110-2とは完全に重畳しておらず、第1の基板110-1の表面の一部および第2の基板110-2の表面の一部が露出されるように貼り合わされている。詳細な説明は後述するが、第1の基板110-1の露出した表面および第2の基板110-2の露出した表面には、セル間導通電極400と電気的に接続される接続パッドが設けられている。
 図4Aおよび図4Bに示すように、第1の基板110-1上には、複数の第1の透明電極120-1、複数の第2の透明電極120-2、ならびに複数の第1の透明電極120-1および複数の第2の透明電極120-2を覆う第1の配向膜130-1が設けられている。第1の透明電極120-1と第2の透明電極120-2とは、交互に配置されている。また、第2の基板110-2上には、複数の第3の透明電極120-3、複数の第4の透明電極120-4、ならびに複数の第3の透明電極および複数の第4の透明電極120-4を覆う第2の配向膜130-2が設けられている。第3の透明電極120-3と第4の透明電極120-4とは、交互に配置されている。第1の基板110-1と第2の基板110-2とは、第1の透明電極120-1および第2の透明電極120-2と、第3の透明電極120-3および第4の透明電極120-4とが対向するように配置され、第1の基板110-1および第2の基板110-2の周辺部に設けられたシール材140を介して、接着されている。第1の基板110-1(より具体的には、第1の配向膜130-1)、第2の基板110-2(より具体的には、第2の配向膜130-2)、およびシール材140で囲まれた空間には液晶が封入され、第1の基板110-1と第2の基板110-2との間に液晶層150が設けられている。
 第1の基板110-1および第2の基板110-2の各々として、例えば、ガラス基板、石英基板、またはサファイア基板などの透光性を有する剛性基板が用いられる。また、第1の基板110-1および第2の基板110-2の各々として、例えば、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、またはフッ素樹脂基板などの透光性を有する可撓性基板を用いることもできる。
 第1の透明電極120-1、第2の透明電極120-2、第3の透明電極120-3、および第4の透明電極120-4の各々は、液晶層150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120-1、第2の透明電極120-2、第3の透明電極120-3、および第4の透明電極120-4の各々として、例えば、インジウム・スズ酸化物(ITO)またはインジウム・亜鉛酸化物(IZO)などの透明導電材料が用いられる。
 液晶層150は、液晶分子の配向状態に応じて、透過する光を屈折し、また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150の液晶として、ネマティック液晶などが用いられる。本実施形態で説明する液晶はポジ型であるが、透明電極120に電圧を印加しない状態における液晶分子の配向方向などを変更することによりネガ型を適用する構成も可能である。また、液晶には、液晶分子にねじれを付与するカイラル剤が含まれていることが好ましい。
 第1の配向膜130-1および第2の配向膜130-2の各々は、液晶層150内の液晶分子を所定の方向に配向させる。第1の配向膜130-1および第2の配向膜130-2の各々として、ポリイミド樹脂などが用いられる。なお、第1の配向膜130-1および第2の配向膜130-2の各々は、ラビング法または光配向法などの配向処理によって配向特性が付与されてもよい。ラビング法は、配向膜の表面を一方向に擦る方法である。また、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。
 第1の配向膜130-1は、a軸方向にラビング処理が行われ、液晶層150の第1の基板110-1側の液晶分子の長軸をa軸方向に配向させる配向特性を有する。また、第2の配向膜130-2は、b軸方向にラビング処理が行われ、液晶層150の第2の基板110-2側の液晶分子の長軸をb軸方向に配向させる配向特性を有する。
 シール材140として、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂を含む接着材などが用いられる。なお、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。
[3.液晶セル100の電極パターン]
 図5Aおよび図5Bは、本実施形態において、光学素子10に含まれる液晶セル100の電極パターンを説明する模式的な平面図である。具体的には、図5Aは、第1の基板110-1上に形成される電極パターンAが示された平面図であり、図5Bは、第2の基板110-2上に形成される電極パターンBが示された平面図である。
 図5Aに示すように、電極パターンAは、b軸方向に延在する複数の第1の透明電極120-1および複数の第2の透明電極120-2を含む。複数の第1の透明電極120-1および複数の第2の透明電極120-2は、櫛歯形状に配置されている。また、電極パターンAは、第1の基板110-1の周辺部に設けられた第1の接続パッド160-1および第2の接続パッド160-2を含む。複数の第1の透明電極120-1は、配線WL1を介して第1の接続パッド160-1と電気的に接続されている。また、複数の第2の透明電極120-2は、配線WL2を介して第2の接続パッド160-2と電気的に接続されている。
 図5Bに示すように、電極パターンBは、a軸方向に延在する複数の第3の透明電極120-3および複数の第4の透明電極120-4を含む。複数の第3の透明電極120-3および複数の第4の透明電極120-4は、櫛歯形状に配置されている。また、電極パターンBは、第2の基板110-2の周辺部に設けられた第3の接続パッド160-3および第4の接続パッド160-4を含む。複数の第3の透明電極120-3は、配線WL3を介して第3の接続パッド160-3と電気的に接続されている。また、複数の第4の透明電極120-4は、配線WL4を介して第4の接続パッド160-4と電気的に接続されている。
 第1の基板110-1と第2の基板110-2とは、a軸方向にずらして貼り合わせられる(図3参照)。これにより、第1の基板110-1上の第1の接続パッド160-1の少なくとも一部および第2の接続パッド160-2の少なくとも一部が、第2の基板110-2から露出される。同様に、第2の基板110-2上の第3の接続パッド160-3の少なくとも一部および第4の接続パッド160-4の少なくとも一部が、第1の基板110-1から露出される。露出された第1の接続パッド160-1~第4の接続パッド160-4の各々には、セル間導通電極400が接続される。そのため、第1の液晶セル100-1~第4の液晶セル100-4の各々において、4つのセル間導通電極400を介して、第1の透明電極120-1、第2の透明電極120-2、第3の透明電極120-3、および第4の透明電極120-4に電圧を供給し、液晶層150の液晶を制御することができる。
[4.液晶セル100の光学特性]
 図6Aおよび図6Bは、本実施形態において、液晶セル100の光学特性を説明する模式図である。具体的には、図6Aは、透明電極120に電圧が印加されていない状態の液晶セル100を示し、図6Bは、透明電極120に電圧が印加されている状態の液晶セル100を示す。
 図6Aに示すように、液晶層150の第1の基板110-1側の液晶分子はa軸方向に配向し(すなわち、液晶分子の初期配向方向がa軸である。)、液晶層150の第2の基板110-2側の液晶分子はb軸方向に配向している(すなわち、液晶分子の初期配向方向がb軸である。)。そのため、第1の透明電極120-1~第4の透明電極120-4のいずれにも電圧が印加されていない状態では、液晶層150内の液晶分子は、第1の基板110-1から第2の基板110-2に向かうにつれてc軸方向に90°ねじれるように配向する。また、液晶層150を透過する光は、液晶分子の配向方向に従って、偏光面(偏光軸または偏光成分の向き)が90°回転される。すなわち、液晶層150を透過する光は、旋光する。
 一方、隣接する2つの透明電極120間で電位差が生じるように電圧が印加されると、隣接する2つの透明電極120間に電界(以下、「横電界」という。)が発生し、液晶分子の配向が変化する。図6Bに示すように、液晶層150内の液晶分子は、第1の基板110-1から第2の基板110-2に向かうにつれてc軸方向に90°ねじれるように配向しながら、第1の基板110-1側近傍の液晶分子は、第1の透明電極120-1と第2の透明電極120-2との間の横電界によって第1の基板110-1に対して凸円弧状に配向し、第2の基板110-2側近傍の液晶分子は、第3の透明電極120-3と第4の透明電極120-4との間の横電界によって第2の基板110-2に対して凸円弧状に配向する。凸円弧上に配向した液晶分子は屈折率分布を有し、液晶分子の配向方向と同じ偏光方向を有する光が拡散される。なお、第1の基板110-1と第2の基板110-2の間の間隔であるセルギャップdは、隣接する2つの透明電極間の距離よりも十分に大きい(例えば、10μm≦d≦30μm)ため、第1の基板110-1と第2の基板110-2との間の中央近傍に位置する液晶分子の配向はほとんど変化しない。
 図1に示す光源20から出射された光は、x軸方向の偏光成分(以下、「P偏光成分」という。)およびy軸方向の偏光成分(以下、「S偏光成分」という。)を含むが、以下では、便宜上、光源20から出射された光を、P偏光成分を有する第1の光1000-1とS偏光成分を有する第2の光1000-2とに分けて説明する。また、便宜上、x軸方向およびy軸方向が、それぞれ、a軸方向およびb軸方向に対応するものとして説明する。
 第1の基板110-1側から入射した第1の光1000-1のP偏光成分は、第1の基板110-1側の液晶分子の配向方向と同じであるため、第1の光1000-1は、液晶分子の屈折率分布に従ってa軸方向に拡散される(図6B(1)参照)。また、第1の光1000-1は、液晶層150を通過する過程で旋光し、偏光成分がP偏光成分からS偏光成分に変化する。第1の光1000-1のS偏光成分は、第2の基板110-2側の液晶分子の配向方向と同じであるため、第1の光1000-1は、液晶分子の屈折率分布に従ってb軸方向に拡散される。
 第1の基板110-1側から入射した第2の光1000-2のS偏光成分は、第1の基板110-1側の液晶分子の配向方向と異なるため、第2の光1000-2は拡散されない(図6B(2)参照)。また、第2の光1000-2は、液晶層150を通過する過程で旋光し、偏光成分がS偏光成分からP偏光成分に変化する。第2の光1000-2のP偏光成分は、第2の基板110-2側の液晶分子の配向方向と異なるため、第2の光1000-2は拡散されない。
 第2の基板110-2側から入射した第1の光1000-1のP偏光成分は、第2の基板110-2側の液晶分子の配向方向と異なるため、第1の光1000-1は拡散されない(図6B(3)参照)。また、第2の光1000-2は、液晶層150を通過する過程で旋光し、偏光成分がP偏光成分からS偏光成分に変化する。第1の光1000-1のS偏光成分は、第1の基板110-1側の液晶分子の配向方向と異なるため、第1の光1000-1は拡散されない。
 第2の基板110-2側から入射した第2の光1000-2のS偏光成分は、第2の基板110-2側の液晶分子の配向方向と同じであるため、第2の光1000-2は、液晶分子の屈折率分布に従ってb軸方向に拡散される(図6B(4)参照)。また、第2の光1000-2は、液晶層150を通過する過程で旋光し、偏光成分がS偏光成分からP偏光成分に変化する。第1の光1000-1のS偏光成分は、第2の基板110-2側の液晶分子の配向方向と同じであるため、第1の光1000-1は、液晶分子の屈折率分布に従ってb軸方向に拡散される。
 なお、上記では、第1の基板110-1側および第2の基板110-2側の両方で光が拡散される例について説明したが、一方の基板110上の透明電極120に電圧を印加し、他方の基板110上の透明電極120に電圧を印加しない場合には、一方の基板110側のみで光を拡散することもできる。
[5.光学素子10の電気的接続の構成]
 図7A~図7Fは、本実施形態において、光学素子10の電気的接続の構成を説明する平面図である。具体的には、図7A~図7Fは、それぞれ、光学素子10の上面図、底面図、正面図、右側面図、左側面図、および背面図を示す。また、図7Gは、本実施形態において、光学素子10の電気的接続の構成を説明する模式的な斜視図である。具体的には、図7Gには、光学素子10における各液晶セル100の透明電極120の電気的接続が図示されている。
 始めに、図7A~図7Gを参照して、第1の液晶セル100-1~第4の液晶セル100-4の各々の配置方向について説明する。第1の液晶セル100-1は、液晶セル100の+a軸方向、+b軸方向、および+c軸方向が、それぞれ、光学素子10の+x軸方向、+y軸方向、および+z軸方向と対応するように配置されている。第2の液晶セル100-2は、液晶セル100の+a軸方向、+b軸方向、および+c軸方向が、それぞれ、光学素子10の-y軸方向、-x軸方向、および-z軸方向と対応するように配置されている。第3の液晶セル100-3は、液晶セル100の+a軸方向、+b軸方向、および+c軸方向が、それぞれ、光学素子10の+x軸方向、+y軸方向、および+z軸方向と対応するように配置されている。第4の液晶セル100-4は、液晶セル100の+a軸方向、+b軸方向、および+c軸方向が、それぞれ、光学素子10の-y軸方向、-x軸方向、および-z軸方向と対応するように配置されている。この場合、第1の液晶セル100-1の第2の基板110-2と第2の液晶セル100-2の第2の基板110-2とが対向し、第2の液晶セル100-2の第1の基板110-1と第3の液晶セル100-3の第1の基板110-1とが対向し、および第3の液晶セル100-3の第2の基板110-2と第4の液晶セル100-4の第2の基板110-2とが対向する。
 言い換えると、第3の液晶セル100-3および第4の液晶セル100-4の配置方向は、それぞれ、第1の液晶セル100-1および第2の液晶セル100-2の配置方向と同一である。第2の液晶セル100-2の配置方向は、第1の液晶セル100-1を上下反転し、90°回転した配置方向と同一である。同様に、第4の液晶セルの配置方向は、第3の液晶セル100-3を上下反転し、90°回転した配置方向と同一である。なお、図7Aおよび図7Bに示すように、液晶セル100の平面形状は略正方形であり、平面視において、第1の液晶セル100-1~第4の液晶セル100-4は、それぞれの角部は略一致している。
 詳細は後述するが、上述した配置方向を有する第1の液晶セル100-1~第4の液晶セル100-4を含む光学素子10では、第1の液晶セル100-1および第3の液晶セル100-3によって光のP偏光成分の拡散を制御し、第2の液晶セル100-2および第4の液晶セル100-4によって光のS偏光成分の拡散を制御することができる。
 引き続き、図7A~図7Gを参照して、光学素子10の電気的接続の構成について説明する。
 光学素子10の第1の側面(正面)には、第3のセル間導通電極400-3および第4のセル間導通電極400-4が設けられている。光学素子10の第2の側面(右側面)には、第5のセル間導通電極400-5および第6のセル間導通電極400-6が設けられている。光学素子10の第3の側面(左側面)には、第7のセル間導通電極400-7および第8のセル間導通電極400-8が設けられている。光学素子10の第4の側面(背面)には、第1のセル間導通電極400-1および第2のセル間導通電極400-2が設けられている。
 第1のセル間導通電極400-1は、第1の端子接続基板200-1上の第1の端子210-1と電気的に接続されている。また、第1のセル間導通電極400-1は、第1の液晶セル100-1の第1の接続パッド160-1および第3の液晶セル100-3の第1の接続パッド160-1と電気的に接続されている。そのため、第1の端子210-1は、第1のセル間導通電極400-1を介して、第1の液晶セル100-1の第1の透明電極120-1および第3の液晶セル100-3の第1の透明電極120-1と電気的に接続されている。
 第2のセル間導通電極400-2は、第1の端子接続基板200-1上の第2の端子210-2と電気的に接続されている。また、第2のセル間導通電極400-2は、第1の液晶セル100-1の第2の接続パッド160-2および第3の液晶セル100-3の第2の接続パッド160-2と電気的に接続されている。そのため、第2の端子210-2は、第2のセル間導通電極400-2を介して、第1の液晶セル100-1の第2の透明電極120-2および第3の液晶セル100-3の第2の透明電極120-2と電気的に接続されている。
 第3のセル間導通電極400-3は、第1の端子接続基板200-1上の第3の端子210-3と電気的に接続されている。また、第3のセル間導通電極400-3は、第1の液晶セル100-1の第3の接続パッド160-3および第3の液晶セル100-3の第3の接続パッド160-3と電気的に接続されている。そのため、第3の端子210-3は、第3のセル間導通電極400-3を介して、第1の液晶セル100-1の第3の透明電極120-3および第3の液晶セル100-3の第3の透明電極120-3と電気的に接続されている。
 第4のセル間導通電極400-4は、第1の端子接続基板200-1上の第4の端子210-4と電気的に接続されている。また、第4のセル間導通電極400-4は、第1の液晶セル100-1の第4の接続パッド160-4および第3の液晶セル100-3の第4の接続パッド160-4と電気的に接続されている。そのため、第4の端子210-4は、第4のセル間導通電極400-4を介して、第1の液晶セル100-1の第4の透明電極120-4および第3の液晶セル100-3の第4の透明電極120-4と電気的に接続されている。
 第5のセル間導通電極400-5は、第2の端子接続基板200-2上の第5の端子210-5と電気的に接続されている。また、第5のセル間導通電極400-5は、第2の液晶セル100-2の第1の接続パッド160-1および第4の液晶セル100-4の第1の接続パッド160-1と電気的に接続されている。そのため、第5の端子210-5は、第5のセル間導通電極400-5を介して、第2の液晶セル100-2の第1の透明電極120-1および第4の液晶セル100-4の第1の透明電極120-1と電気的に接続されている。
 第6のセル間導通電極400-6は、第2の端子接続基板200-2上の第6の端子210-6と電気的に接続されている。また、第6のセル間導通電極400-6は、第2の液晶セル100-2の第2の接続パッド160-2および第4の液晶セル100-4の第2の接続パッド160-2と電気的に接続されている。そのため、第6の端子210-6は、第6のセル間導通電極400-6を介して、第2の液晶セル100-2の第2の透明電極120-2および第4の液晶セル100-4の第2の透明電極120-2と電気的に接続されている。
 第7のセル間導通電極400-7は、第2の端子接続基板200-2上の第7の端子210-7と電気的に接続されている。また、第7のセル間導通電極400-7は、第2の液晶セル100-2の第3の接続パッド160-3および第4の液晶セル100-4の第3の接続パッド160-3と電気的に接続されている。そのため、第7の端子210-7は、第7のセル間導通電極400-7を介して、第2の液晶セル100-2の第3の透明電極120-3および第4の液晶セル100-4の第3の透明電極120-3と電気的に接続されている。
 第8のセル間導通電極400-8は、第2の端子接続基板200-2上の第8の端子210-8と電気的に接続されている。また、第8のセル間導通電極400-8は、第2の液晶セル100-2の第4の接続パッド160-4および第4の液晶セル100-4の第4の接続パッド160-4と電気的に接続されている。そのため、第8の端子210-8は、第8のセル間導通電極400-8を介して、第2の液晶セル100-2の第4の透明電極120-4および第4の液晶セル100-4の第4の透明電極120-4と電気的に接続されている。
 以上のように、セル間導通電極400は、異なる2つの液晶セル100に含まれる2つの接続パッド160を電気的に接続するとともに、当該2つの接続パッド160と端子210とを電気的に接続する。これにより、1つの端子210に信号を入力するだけで、異なる2つの液晶セル100に含まれる2つの透明電極120に、信号に対応する電圧を同時に印加することができる。
 具体的には、図7Gに示すように、第1の端子210-1に入力された第1の信号S1は、第1のセル間導通電極400-1を介して、第1の液晶セル100-1および第3の液晶セル100-3の各々の第1の透明電極120-1に入力される。第2の端子210-2に入力された第2の信号S2は、第2のセル間導通電極400-2を介して、第1の液晶セル100-1および第3の液晶セル100-3の各々の第2の透明電極120-2に入力される。第3の端子210-3に入力された第3の信号S3は、第3のセル間導通電極400-3を介して、第1の液晶セル100-1および第3の液晶セル100-3の各々の第3の透明電極120-3に入力される。第4の端子210-4に入力された第4の信号S4は、第4のセル間導通電極400-4を介して、第1の液晶セル100-1および第3の液晶セル100-3の各々の第4の透明電極120-4に入力される。第5の端子210-5に入力された第5の信号S5は、第5のセル間導通電極400-5を介して、第2の液晶セル100-2および第4の液晶セル100-4の各々の第1の透明電極120-1に入力される。第6の端子210-6に入力された第6の信号S6は、第6のセル間導通電極400-6を介して、第2の液晶セル100-2および第4の液晶セル100-4の各々の第2の透明電極120-2に入力される。第7の端子210-7に入力された第7の信号S7は、第7のセル間導通電極400-7を介して、第2の液晶セル100-2および第4の液晶セル100-4の各々の第3の透明電極120-3に入力される。第8の端子210-8に入力された第8の信号S8は、第8のセル間導通電極400-8を介して、第2の液晶セル100-2および第4の液晶セル100-4の各々の第4の透明電極120-4に入力される。
[6.光学素子10の配光制御]
 光学素子10は、端子210に信号を入力することにより、様々な形状を有する配光制御が可能である。以下では、第1の端子210-1~第8の端子210-8のそれぞれに入力する第1の信号S1~第8の信号S8について説明する。なお、以下では、便宜上、High電圧とLow電圧との間の中間電圧を0Vとして説明するが、中間電圧の値は0Vに限られない。例えば、High電圧およびLow電圧が、それぞれ、30Vおよび0Vであるとき、中間電位は15Vであってもよい。
[6-1.x軸方向へ拡がる線形状]
 図8は、本実施形態において、x軸方向への線形状を有する配光を制御するために光学素子10に入力される信号を示すタイミングチャートである。
 図8に示すように、第1の信号S1、第2の信号S2、第7の信号S7、および第8の信号S8の各々は、High電圧とLow電圧とが交互に繰り返される交流矩形波を有する。但し、第1の信号S1と第2の信号S2とは位相が反転し、第7の信号S7と第8の信号S8とは位相が反転している。また、第3の信号S3~第6の信号S6の各々は、0Vである。この場合、第1の信号S1および第2の信号S2によって、第1の液晶セル100-1および第3の液晶セル100-3の各々の第1の透明電極120-1と第2の透明電極120-2との間でx軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のP偏光成分は、第1の液晶セル100-1および第3の液晶セル100-3において、x軸方向にのみ拡散される。また、第7の信号S7および第8の信号S8によって、第2の液晶セル100-2および第4の液晶セル100-4の各々の第3の透明電極120-3と第4の透明電極120-4との間でx軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のS偏光成分は、第2の液晶セル100-2および第4の液晶セル100-4において、x軸方向にのみ拡散される。したがって、第1の液晶セル100-1~第4の液晶セル100-4のいずれにおいても光がx軸方向に拡散されるため、光学素子10を透過した光は、x軸方向へ拡がる線形状を有する。なお、x軸方向の拡散幅(x軸方向の配光角)は、High電位とLow電位との電位差を調整することによって制御することができる。例えば、電位差が大きくなると、x軸方向の拡散幅が大きくなる。
[6-2.y軸方向へ拡がる線形状]
 図9は、本実施形態において、y軸方向への線形状を有する配光を制御するために光学素子10に入力される信号を示すタイミングチャートである。
 図9に示すように、第3の信号S3~第6の信号S6の各々は、High電圧とLow電圧とが交互に繰り返される交流矩形波を有する。但し、第3の信号S3と第4の信号S4とは位相が反転し、第5の信号S5と第6の信号S6とは位相が反転している。また、第1の信号S1、第2の信号S2、第7の信号S7、および第8の信号S8の各々は、0Vである。この場合、第3の信号S3および第4の信号S4によって、第1の液晶セル100-1および第3の液晶セル100-3の各々の第3の透明電極120-3と第4の透明電極120-4との間でy軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のP偏光成分は、第1の液晶セル100-1および第3の液晶セル100-3において、y軸方向にのみ拡散される。また、第5の信号S5および第6の信号S6によって、第2の液晶セル100-2および第4の液晶セル100-4の各々の第1の透明電極120-1と第2の透明電極120-2との間でy軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のS偏光成分は、第2の液晶セル100-2および第4の液晶セル100-4において、y軸方向にのみ拡散される。したがって、第1の液晶セル100-1~第4の液晶セル100-4のいずれにおいても光がy軸方向に拡散されるため、光学素子10を透過した光は、y軸方向へ拡がる線形状を有する。なお、y軸方向の拡散幅(y軸方向の配光角)は、High電位とLow電位との電位差を調整することによって制御することができる。例えば、電位差が大きくなると、y軸方向の拡散幅が大きくなる。
[6-3.円形状]
 図10は、本実施形態において、円形状を有する配光を制御するために光学素子10に入力される信号を示すタイミングチャートである。
 図10に示すように、第1の信号S1~第8の信号S8の各々は、High電圧とLow電圧とが交互に繰り返される交流矩形波を有する。但し、第1の信号S1と第2の信号とは位相が反転し、第3の信号S3と第4の信号S4とは位相が反転し、第5の信号S5と第6の信号S6とは位相が反転し、第7の信号S7と第8の信号S8とは位相が反転している。この場合、第1の信号S1および第2の信号S2によって、第1の液晶セル100-1および第3の液晶セル100-3の各々の第1の透明電極120-1と第2の透明電極120-2との間でx軸方向の横電界が発生する。さらに、第3の信号S3および第4の信号S4によって、第1の液晶セル100-1および第3の液晶セル100-3の各々の第3の透明電極120-3と第4の透明電極120-4との間でy軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のP偏光成分は、第1の液晶セル100-1および第3の液晶セル100-3において、x軸方向だけでなく、y軸方向にも拡散される。また、第5の信号S5および第6の信号S6によって、第2の液晶セル100-2および第4の液晶セル100-4の各々の第1の透明電極120-1と第2の透明電極120-2との間でy軸方向の横電界が発生する。さらに、第7の信号S7および第8の信号S8によって、第2の液晶セル100-2および第4の液晶セル100-4の各々の第3の透明電極120-3と第4の透明電極120-4との間でx軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のS偏光成分は、第2の液晶セル100-2および第4の液晶セル100-4において、x軸方向だけでなく、y軸方向にも拡散される。したがって、第1の液晶セル100-1~第4の液晶セル100-4のいずれにおいても光がx軸方向およびy軸方向に拡散されるため、光学素子10を透過した光は、x軸方向およびy軸方向に拡がる円形状を有する。
[6-4.楕円形状]
 図11は、本実施形態において、楕円形状を有する配光を制御するために光学素子10に入力される信号を示すタイミングチャートである。
 図11に示すタイミングチャートは、図10に示すタイミングチャートとほぼ同様であるが、第1の信号S1~第8の信号S8の各々の電圧の振幅が異なる。図11に示すように、第1の信号S1、第2の信号S2、第7の信号S7、および第8の信号S8の振幅aと第3の信号S3~第6の信号S6の振幅bとが異なる。x軸方向およびy軸方向における拡散は、それぞれ、振幅aおよび振幅bに対応している。そのため、a>bの場合、光学素子10を透過した光は、y軸方向よりもx軸方向に拡散され、x軸方向に長軸を有する楕円形状を有する。一方、a<bの場合、光学素子10を透過した光は、x軸方向よりもy軸方向に拡散され、y軸方向に長軸を有する楕円形状を有する。
[6-5.十字形状]
 図12は、本実施形態において、十字形状を有する配光を制御するために光学素子10に入力される信号を示すタイミングチャートである。
 図12に示すように、第3の信号S3、第4の信号S4、第7の信号S7、および第8の信号S8の各々は、High電圧とLow電圧とが交互に繰り返される交流矩形波を有する。但し、第3の信号S3と第4の信号S4とは位相が反転し、第7の信号S7と第8の信号S8とは位相が反転している。また、第1の信号S1、第2の信号S2、第5の信号S5、および第6の信号S6の各々は0Vである。この場合、第3の信号S3および第4の信号S4によって、第1の液晶セル100-1および第3の液晶セル100-3の各々の第3の透明電極120-3と第4の透明電極120-4との間でy軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のP偏光成分は、第1の液晶セル100-1および第3の液晶セル100-3において、y軸方向にのみ拡散される。また、第7の信号S7および第8の信号S8によって、第2の液晶セル100-2および第4の液晶セル100-4の各々の第3の透明電極120-3と第4の透明電極120-4との間でx軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のS偏光成分は、第2の液晶セル100-2および第4の液晶セル100-4において、x軸方向にのみ拡散される。したがって、P偏光成分およびS偏光成分の各々が、x軸方向およびy軸方向の一方向にのみ拡散されるため、光学素子10を透過した光は、x軸方向およびy軸方向に選択的に拡がる十字形状を有する。なお、x軸方向の拡散幅(x軸方向の配光角)とy軸方向の拡散幅(y軸方向の配光角)は、それぞれ、振幅aおよび振幅bを調整することによって制御することができる。
 なお、十字形状を有する配光を制御するタイミングチャートは、図12に示すタイミングチャートに限られない。以下では、図13を参照して、十字形状を有する配光を制御するタイミングチャートの一変形例について説明する。
 図13は、本実施形態において、十字形状を有する配光を制御するために光学素子10に入力される信号を示す別のタイミングチャートである。
 図13に示すように、第1の信号S1、第2の信号S2、第5の信号S5、および第6の信号S6の各々は、High電圧とLow電圧とが交互に繰り返される交流矩形波を有する。但し、第1の信号S1と第2の信号S2とは位相が反転し、第5の信号S5と第6の信号S6とは位相が反転している。また、第3の信号S3、第4の信号S4、第7の信号S7、および第8の信号S8の各々は0Vである。この場合、第1の信号S1および第2の信号S2によって、第1の液晶セル100-1および第3の液晶セル100-3の各々の第1の透明電極120-1と第2の透明電極120-2との間でx軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のP偏光成分は、第1の液晶セル100-1および第3の液晶セル100-3において、x軸方向にのみ拡散される。また、第5の信号S5および第6の信号S6によって、第2の液晶セル100-2および第4の液晶セル100-4の各々の第1の透明電極120-1と第2の透明電極120-2との間でy軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のS偏光成分は、第2の液晶セル100-2および第4の液晶セル100-4において、y軸方向にのみ拡散される。したがって、P偏光成分およびS偏光成分の各々が、x軸方向およびy軸方向の一方向にのみ拡散されるため、光学素子10を透過した光は、x軸方向およびy軸方向に選択的に拡がる十字形状を有する。なお、x軸方向の拡散幅(x軸方向の配光角)とy軸方向の拡散幅(y軸方向の配光角)は、それぞれ、振幅bおよび振幅aを調整することによって制御することができる。
 以上説明したように、本実施形態では、光学素子10の側面に設けられたセル間導通電極400を通じて、複数の液晶セル100に含まれる複数の透明電極120に同時に電圧を印加し、配光を制御することができる。そのため、光学素子10に入力される信号の数を減少することができるため、光学素子10の配光の制御が簡易化される。さらに、透明電極120と電気的に接続される端子210の数が削減されるため、実装工程における配線接続(例えば、端子210またはセル間導通電極400へのFPCやワイヤーボンディングの接続)が簡易化され、光学素子10の製造歩留まりが向上する。また、光学素子10を含む照明装置1も、配光の制御に優れるとともに、製造歩留まりが向上する。
<第2実施形態>
 本実施形態では、図14および図15を参照して、照明装置1Aおよび照明装置1Aに含まれる光学素子10Aについて説明する。なお、照明装置1Aおよび光学素子10Aの構成が、第1実施形態で説明した照明装置1および光学素子10の構成と同様であるとき、照明装置1Aおよび光学素子10Aの構成の説明を省略する場合がある。
 図14は、本実施形態において、照明装置1Aの構成を示す模式的な斜視図である。また、図15は、本実施形態において、光学素子10Aの構成を示す模式的な平面図である。具体的には、図15は、光学素子10Aの上面図を示す。
 図14に示すように、照明装置1Aは、光学素子10Aおよび光源20を含む。光学素子10Aは、第1の液晶セル100-1、第2の液晶セル100-2、第3の液晶セル100-3、第4の液晶セル100-4、および端子接続基板200Aを含む。光学素子10Aでは、光源20に近い方から順に、端子接続基板200A、第1の液晶セル100-1、第2の液晶セル100-2、第3の液晶セル100-3、および第4の液晶セル100-4がz軸方向に積層されている。光学素子10Aに含まれる4つの液晶セル100の構成および配置方向は、第1実施形態で説明した4つの液晶セル100の構成および配置方向と同一である。
 光学素子10Aの第1の側面には、第3のセル間導通電極400A-3および第4のセル間導通電極400A-4が設けられている。光学素子10Aの第2の側面には、第5のセル間導通電極400A-5および第6のセル間導通電極400A-6が設けられている。光学素子10Aの第3の側面には、第7のセル間導通電極400A-7および第8のセル間導通電極400A-8が設けられている。光学素子10Aの第4の側面には、第1のセル間導通電極400A-1および第2のセル間導通電極400A-2が設けられている。
 図15に示すように、端子接続基板200A上には、第1の端子210A-1~第8の端子210A-8が設けられている。また、第1の端子210A-1~第8の端子210A-8は、それぞれ、第1のセル間導通電極400A-1~第8のセル間導通電極400A-8と電気的に接続されている。すなわち、光学素子10Aでは、1つの端子接続基板200A上にセル間導通電極400Aと電気的に接続される端子210Aが集約されている。なお、端子接続基板200Aは、第4の液晶セル100-4に隣接して配置されていてもよい。光学素子10Aでは、光学素子10Aの上面または底面の一方にのみ1つの端子接続基板200Aが配置される構成を有する。
 以上説明したように、本実施形態では、光学素子10Aの側面に設けられたセル間導通電極400Aを通じて、複数の液晶セル100に含まれる複数の透明電極120に同時に電圧を印加し、配光を制御することができる。セル間導通電極400Aは、光学素子10Aの上面または底面に配置された1つの端子接続基板200A上の端子210Aと電気的に接続される。そのため、端子接続基板200Aの数が削減されるため、実装工程における配線接続をさらに簡易化することができ、光学素子10Aの製造歩留まりが向上する。また、光学素子10Aを含む照明装置1Aも、配光の制御に優れるとともに、製造歩留まりが向上する。
<第3実施形態>
 本実施形態では、図16~図17Fを参照して、照明装置1Bおよび照明装置1Bに含まれる光学素子10Bについて説明する。なお、照明装置1Bおよび光学素子10Bの構成が、第1実施形態で説明した照明装置1および光学素子10の構成と同様であるとき、照明装置1Bおよび光学素子10Bの構成の説明を省略する場合がある。
 図16は、本実施形態において、照明装置1Bの構成を示す模式的な斜視図である。また、図17A~図17Fは、本実施形態において、光学素子10Bの構成を示す模式的な平面図である。具体的には、図17A~図17Fは、それぞれ、光学素子10Bの上面図、底面図、正面図、右側面図、左側面図、および背面図を示す。
 図16に示すように、照明装置1Bは、光学素子10Bおよび光源20を含む。光学素子10Bは、第1の液晶セル100B-1、第2の液晶セル100B-2、第3の液晶セル100B-3、第4の液晶セル100B-4、第1の端子接続基板200B-1、および第2の端子接続基板200B-2を含む。光学素子10Bでは、光源20に近い方から順に、第1の端子接続基板200B-1、第1の液晶セル100B-1、第2の液晶セル100B-2、第3の液晶セル100B-3、第4の液晶セル100B-4、および第2の端子接続基板200B-2がz軸方向に積層されている。液晶セル100Bの平面形状は、第1実施形態で説明した液晶セル100の平面形状と異なる。しかしながら、液晶セル100Bの平面形状以外の構成は、液晶セル100の構成と同一である。また、光学素子10Bに含まれる4つの液晶セルの配置方向は、第1実施形態で説明した4つの液晶セル100の配置方向と同一である。
 図17Aおよび図17Bに示すように、液晶セル100Bの平面形状は短辺および長辺を有する略長方形である。そのため、第1の液晶セル100-1~第4の液晶セルは、それぞれの角部が一致していない。また、光学素子10Bでは、接続パッド160が液晶セル100Bの短辺側に設けられ、光学素子10Bの側面において露出されている。
 セル間導通電極400B(第1のセル間導通電極400B-1~第8のセル間導通電極400B-8)は、光学素子10Bの側面においてz軸方向に延在し、光学素子10Bの側面において露出された接続パッド160(第1の接続パッド160-1~第4の接続パッド160-4)を、端子接続基板200B上の端子210と電気的に接続する。第1のセル間導通電極400B-1は、第4の側面(背面)に設けられ、第1の液晶セル100B-1の第1の接続パッド160-1および第3の液晶セル100B-3の第1の接続パッド160-1を、第1の端子接続基板200B-1上の第1の端子210-1と電気的に接続している。第2のセル間導通電極400B-2は、第4の側面(背面)に設けられ、第1の液晶セル100B-1の第2の接続パッド160-2および第3の液晶セル100B-3の第2の接続パッド160-2を、第1の端子接続基板200B-1上の第2の端子210-2と電気的に接続している。第3のセル間導通電極400B-3は、第1の側面(正面)に設けられ、第1の液晶セル100B-1の第3の接続パッド160-3および第3の液晶セル100B-3の第3の接続パッド160-3を、第1の端子接続基板200B-1上の第3の端子210-3と電気的に接続している。第4のセル間導通電極400B-4は、第1の側面(正面)に設けられ、第1の液晶セル100B-1の第4の接続パッド160-4および第3の液晶セル100B-3の第4の接続パッド160-4を、第1の端子接続基板200B-1上の第4の端子210-4と電気的に接続している。第5のセル間導通電極400B-5は、第2の側面(右側面)に設けられ、第2の液晶セル100B-2の第1の接続パッド160-1および第4の液晶セル100B-4の第1の接続パッド160-1を、第2の端子接続基板200B-2上の第5の端子210-5と電気的に接続している。第6のセル間導通電極400B-6は、第2の側面(右側面)に設けられ、第2の液晶セル100B-2の第2の接続パッド160-2および第4の液晶セル100B-4の第2の接続パッド160-2を、第2の端子接続基板200B-2上の第6の端子210-6と電気的に接続している。第7のセル間導通電極400B-7は、第3の側面(左側面)に設けられ、第2の液晶セル100B-2の第3の接続パッド160-3および第4の液晶セル100B-4の第3の接続パッド160-3を、第2の端子接続基板200B-2上の第7の端子210-7と電気的に接続している。第8のセル間導通電極400B-8は、第3の側面(左側面)に設けられ、第2の液晶セル100B-2の第4の接続パッド160-4および第4の液晶セル100B-4の第4の接続パッド160-4を、第2の端子接続基板200B-2上の第8の端子210-8と電気的に接続している。
 光学素子10Bでは、液晶セル100Bの平面形状が略長方形であるため、光学素子10Bの側面において、接続パッド160が設けられた基板110のみが突出する。そのため、セル間導通電極400Bが電気的に接続する接続パッド160が設けられた2つの基板110間の距離を大きくすることができる。換言すると、光学素子10Bの側面に大きな段差が形成される。したがって、2つの基板110間に形成された段差内に導電性接着剤がより多く注入されるため、セル間導通電極400Bの断線を防止することができる。
 以上説明したように、本実施形態では、光学素子10Bの側面に設けられたセル間導通電極400Bを通じて、複数の液晶セル100Bに含まれる複数の透明電極120に同時に電圧を印加し、配光を制御することができる。セル間導通電極400Bを構成する導電性接着剤は、光学素子10Bの側面に形成された大きな段差内により多く注入されるため、セル間導通電極400Bの断線が防止されるとともに、光学素子10Bの製造歩留まりが向上する。また、光学素子10Bを含む照明装置1Bも、配光の制御に優れるとともに、製造歩留まりが向上する。
<第4実施形態>
 本実施形態では、図18~図20Gを参照して、照明装置1Cおよび照明装置1Cに含まれる光学素子10Cについて説明する。なお、照明装置1Cおよび光学素子10Cの構成が、第1実施形態で説明した照明装置1および光学素子10の構成と同様であるとき、照明装置1Cおよび光学素子10Cの構成の説明を省略する場合がある。
[1.照明装置1Cの構成]
 図18は、本実施形態において、照明装置1Cの構成を示す模式的な斜視図である。図19は、本実施形態において、光学素子10Cの構成を示す模式的な分解斜視図である。図20A~図20Fは、本実施形態において、光学素子10Cの電気的接続の構成を説明する平面図である。具体的には、図20A~図20Fは、それぞれ、光学素子10Cの上面図、底面図、正面図、右側面図、および背面図を示す。また、図20Gは、本実施形態において、光学素子10Cの電気的接続の構成を説明する模式的な斜視図である。具体的には、図20Gには、光学素子10Cにおける各液晶セル100Cの透明電極120の電気的接続が図示されている。
 図18に示すように、照明装置1Cは、光学素子10Cおよび光源20を含む。光学素子10Cは、第1の液晶セル100C-1、第2の液晶セル100C-2、第3の液晶セル100C-3、および第4の液晶セル100C-4、第1の端子接続基板200C-1、および第2の端子接続基板200C-2を含む。また、光学素子10Cでは、光源20に近い方から順に、第1の端子接続基板200C-1、第1の液晶セル100C-1、第2の液晶セル100C-2、第3の液晶セル100C-3、第4の液晶セル100C-4、および第2の端子接続基板200C-2がz軸方向に積層されている。
 第1の液晶セル100C-1~第4の液晶セル100C-4の各々の構成は、第1実施形態で説明した液晶セル100の構成と同じである。しかしながら、第1の液晶セル100C-1~第4の液晶セル100C-4の配置方向は、第1実施形態で説明した第1の液晶セル100-1~第4の液晶セル100-4の配置方向と異なる。そこで、図20A~図20Gを参照して、第1の液晶セル100C-1~第4の液晶セル100C-4の各々の配置方向について説明する。第1の液晶セル100C-1は、液晶セル100の+a軸方向、+b軸方向、および+c軸方向が、それぞれ、光学素子10Cの+y軸方向、-x軸方向、および+z軸方向と対応するように配置されている。第2の液晶セル100C-2は、液晶セル100の+a軸方向、+b軸方向、および+c軸方向が、それぞれ、光学素子10Cの-x軸方向、+y軸方向、および-z軸方向と対応するように配置されている。第3の液晶セル100C-3は、液晶セル100の+a軸方向、+b軸方向、および+c軸方向が、それぞれ、光学素子10Cの+x軸方向、-y軸方向、および-z軸方向と対応するように配置されている。第4の液晶セル100C-4は、液晶セル100の+a軸方向、+b軸方向、および+c軸方向が、それぞれ、光学素子10Cの-y軸方向、-x軸方向、および-z軸方向と対応するように配置されている。
 そのため、光学素子10Cの第1の側面(正面)では、第2の液晶セル100C-2の第1の接続パッド160-1および第2の接続パッド160-2ならびに第3の液晶セル100C-3の第1の接続パッド160-1および第2の接続パッド160-2が露出されている。また、光学素子10Cの第2の側面(右側面)では、第1の液晶セル100C-1の第1の接続パッド160-1および第2の接続パッド160-2ならびに第4の液晶セル100C-4の第1の接続パッド160-1および第2の接続パッド160-2が露出されている。また、光学素子10Cの第3の側面(左側面)では、第1の液晶セル100C-1の第3の接続パッド160-3および第4の接続パッド160-4ならびに第4の液晶セル100C-4の第3の接続パッド160-3および第4の接続パッド160-4が露出されている。また、光学素子10Cの第4の側面(背面)では、第2の液晶セル100C-2の第3の接続パッド160-3および第4の接続パッド160-4ならびに第3の液晶セル100C-3の第3の接続パッド160-3および第4の接続パッド160-4が露出されている。
 セル間導通電極400Cは、光学素子10Cの側面においてz軸方向に延在し、光学素子10Cの側面において露出された接続パッド160を、端子接続基板200C上の端子210と電気的に接続する。第1のセル間導通電極400C-1は、第4の側面(背面)に設けられ、第2の液晶セル100C-2の第3の接続パッド160-3および第3の液晶セル100C-3の第4の接続パッド160-4を、第1の端子接続基板200C-1上の第1の端子210-1と電気的に接続している。第2のセル間導通電極400C-2は、第4の側面(背面)に設けられ、第2の液晶セル100C-2の第4の接続パッド160-4および第3の液晶セル100C-3の第3の接続パッド160-3を、第1の端子接続基板200C-1上の第2の端子210-2と電気的に接続している。第3のセル間導通電極400C-3は、第1の側面(正面)に設けられ、第2の液晶セル100C-2の第1の接続パッド160-1および第3の液晶セル100C-3の第2の接続パッド160-2を、第1の端子接続基板200C-1上の第3の端子210-3と電気的に接続している。第4のセル間導通電極400C-4は、第1の側面(正面)に設けられ、第2の液晶セル100C-2の第2の接続パッド160-2および第3の液晶セル100C-3の第1の接続パッド160-1を、第1の端子接続基板200C-1上の第4の端子210-4と電気的に接続している。第5のセル間導通電極400C-5は、第2の側面(右側面)に設けられ、第1の液晶セル100C-1の第2の接続パッド160-2および第4の液晶セル100C-4の第1の接続パッド160-1を、第2の端子接続基板200C-2上の第5の端子210-5と電気的に接続している。第6のセル間導通電極400C-6は、第2の側面(右側面)に設けられ、第1の液晶セル100C-1の第1の接続パッド160-1および第4の液晶セル100C-4の第2の接続パッド160-2を、第2の端子接続基板200C-2上の第6の端子210-6と電気的に接続している。第7のセル間導通電極400C-7は、第3の側面(左側面)に設けられ、第1の液晶セル100C-1の第4の接続パッド160-4および第4の液晶セル100C-4の第3の接続パッド160-3を、第2の端子接続基板200C-2上の第7の端子210-7と電気的に接続している。第8のセル間導通電極400C-8は、第3の側面(左側面)に設けられ、第1の液晶セル100C-1の第3の接続パッド160-3および第4の液晶セル100C-4の第4の接続パッド160-4を、第2の端子接続基板200C-2上の第8の端子210-8と電気的に接続している。
 上述した配向方向を有する第1の液晶セル100C-1~第4の液晶セル100C-4を含む光学素子10Cでは、第1の液晶セル100C-1および第4の液晶セル100C-4によって光のS偏光成分の拡散を制御し、第2の液晶セル100C-2および第3の液晶セル100C-3によって光のP偏光成分の拡散を制御することができる。
 したがって、光学素子10Cにおいても、1つの端子210に信号を入力するだけで、異なる2つの液晶セル100Cに含まれる2つの透明電極120に、信号に対応する電圧を同時に印加することができる。
 具体的には、図20Gに示すように、第1の端子210-1に入力された第1の信号S1は、第1のセル間導通電極400C-1を介して、第2の液晶セル100C-2の第3の透明電極120-3および第3の液晶セル100C-3の第4の透明電極120-4に入力される。第2の端子210-2に入力された第2の信号S2は、第2のセル間導通電極400C-2を介して、第2の液晶セル100C-2の第4の透明電極120-4および第3の液晶セル100C-3の第3の透明電極120-3に入力される。第3の端子210-3に入力された第3の信号S3は、第3のセル間導通電極400C-3を介して、第2の液晶セル100C-2の第1の透明電極120-1および第3の液晶セル100C-3の第2の透明電極120-2に入力される。第4の端子210-4に入力された第4の信号S4は、第4のセル間導通電極400C-4を介して、第2の液晶セル100C-2の第2の透明電極120-2および第3の液晶セル100C-3の第1の透明電極120-1に入力される。第5の端子210-5に入力された第5の信号S5は、第5のセル間導通電極400C-5を介して、第1の液晶セル100C-1の第2の透明電極120-2および第4の液晶セル100C-4の第1の透明電極120-1に入力される。第6の端子210-6に入力された第6の信号S6は、第6のセル間導通電極400C-6を介して、第1の液晶セル100C-1の第1の透明電極120-1および第4の液晶セル100C-4の第2の透明電極120-2に入力される。第7の端子210-7に入力された第7の信号S7は、第7のセル間導通電極400C-7を介して、第1の液晶セル100C-1の第4の透明電極120-4および第4の液晶セル100C-4の第3の透明電極120-3に入力される。第8の端子210-8に入力された第8の信号S8は、第8のセル間導通電極400C-8を介して、第1の液晶セル100C-1の第3の透明電極120-3および第4の液晶セル100C-4の第4の透明電極120-4に入力される。
[2.光学素子10Cの配光制御]
 光学素子10Cにおける電気的接続においても、異なる形状を有する配光の制御が可能である。以下では、光学素子10Cにおける配光の制御について説明する。
[2-1.x軸方向へ拡がる線形状]
 図21は、本実施形態において、x軸方向への線形状を有する配光を制御するために光学素子10Cに入力される信号を示すタイミングチャートである。
 図21に示すように、第3の信号S3、第4の信号S4、第7の信号S7、および第8の信号S8の各々は、High電圧とLow電圧とが交互に繰り返される交流矩形波を有する。但し、第3の信号S3と第4の信号S4とは位相が反転し、第7の信号S7と第8の信号S8とは位相が反転している。また、第1の信号S1、第2の信号S2、第5の信号S5、および第6の信号S6の各々は、0Vである。この場合、第3の信号S3および第4の信号S4によって、第2の液晶セル100C-2および第3の液晶セル100C-3の各々の第1の透明電極120-1と第2の透明電極120-2との間でx軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のP偏光成分は、第2の液晶セル100C-2および第3の液晶セル100C-3において、x軸方向にのみ拡散される。また、第7の信号S7および第8の信号S8によって、第1の液晶セル100C-1および第4の液晶セル100C-4の各々の第3の透明電極120-3と第4の透明電極120-4との間でx軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のS偏光成分は、第1の液晶セル100C-1および第4の液晶セル100C-4において、x軸方向にのみ拡散される。したがって、第1の液晶セル100C-1~第4の液晶セル100C-4のいずれにおいても光がx軸方向に拡散されるため、光学素子10Cを透過した光は、x軸方向へ拡がる線形状を有する。なお、x軸方向の拡散幅(x軸方向の配光角)は、High電位とLow電位との電位差を調整することによって制御することができる。例えば、電位差が大きくなると、x軸方向の拡散幅が大きくなる。
[2-2.y軸方向へ拡がる線形状]
 図22は、本実施形態において、y軸方向への線形状を有する配光を制御するために光学素子10Cに入力される信号を示すタイミングチャートである。
 図22に示すように、第1の信号S1、第2の信号S2、第5の信号S5、および第6の信号S6の各々は、High電圧とLow電圧とが交互に繰り返される交流矩形波を有する。但し、第1の信号S1と第2の信号S2とは位相が反転し、第5の信号S5と第6の信号S6とは位相が反転している。また、第3の信号S3、第4の信号S4、第7の信号S7、および第8の信号S8の各々は、0Vである。この場合、第1の信号S1および第2の信号S2によって、第2の液晶セル100C-2および第3の液晶セル100C-3の各々の第3の透明電極120C-3と第4の透明電極120C-4との間でy軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のP偏光成分は、第2の液晶セル100C-2および第3の液晶セル100C-3において、y軸方向にのみ拡散される。また、第5の信号S5および第6の信号S6によって、第1の液晶セル100C-1および第4の液晶セル100C-4の各々の第1の透明電極120-1と第2の透明電極120-2との間でy軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のS偏光成分は、第1の液晶セル100C-1および第4の液晶セル100C-4において、y軸方向にのみ拡散される。したがって、第1の液晶セル100C-1~第4の液晶セル100C-4のいずれにおいても光がy軸方向に拡散されるため、光学素子10Cを透過した光は、y軸方向へ拡がる線形状を有する。なお、y軸方向の拡散幅(y軸方向の配光角)は、High電位とLow電位との電位差を調整することによって制御することができる。例えば、電位差が大きくなると、y軸方向の拡散幅が大きくなる。
[2-3.円形状]
 図23は、本実施形態において、円形状を有する配光を制御するために光学素子10Cに入力される信号を示すタイミングチャートである。
 図23に示すように、第1の信号S1~第8の信号S8の各々は、High電圧とLow電圧とが交互に繰り返される交流矩形波を有する。但し、第1の信号S1と第2の信号とは位相が反転し、第3の信号S3と第4の信号S4とは位相が反転し、第5の信号S5と第6の信号S6とは位相が反転し、第7の信号S7と第8の信号S8とは位相が反転している。この場合、第1の信号S1および第2の信号S2によって、第2の液晶セル100C-2および第3の液晶セル100C-3の各々の第3の透明電極120-3と第4の透明電極120-4との間でy軸方向の横電界が発生する。さらに、第3の信号S3および第4の信号S4によって、第2の液晶セル100C-2および第3の液晶セル100C-3の各々の第1の透明電極120-1と第2の透明電極120-2との間でx軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のP偏光成分は、第2の液晶セル100C-2および第3の液晶セル100C-3において、x軸方向だけでなく、y軸方向にも拡散される。また、第5の信号S5および第6の信号S6によって、第1の液晶セル100C-1および第4の液晶セル100C-4の各々の第1の透明電極120-1と第2の透明電極120-2との間でy軸方向の横電界が発生する。さらに、第7の信号S7および第8の信号S8によって、第1の液晶セル100C-1および第4の液晶セル100C-4の各々の第3の透明電極120-3と第4の透明電極120-4との間でx軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のS偏光成分は、第1の液晶セル100C-1および第4の液晶セル100C-4において、x軸方向だけでなく、y軸方向にも拡散される。したがって、第1の液晶セル100C-1~第4の液晶セル100C-4のいずれにおいても光がx軸方向およびy軸方向に拡散されるため、光学素子10を透過した光は、x軸方向およびy軸方向に拡がる円形状を有する。
[2-4.楕円形状]
 図24は、本実施形態において、楕円形状を有する配光を制御するために光学素子10Cに入力される信号を示すタイミングチャートである。
 図24に示すタイミングチャートは、図23に示すタイミングチャートとほぼ同様であるが、第1の信号S1~第8の信号S8の各々の電圧の振幅が異なる。図24に示すように、第3の信号S3、第4の信号S4、第7の信号S7、および第8の信号S8の振幅aと第1の信号S1、第2の信号S2、第5の信号S5、および第6の信号S6の振幅bとが異なる。x軸方向およびy軸方向における拡散は、それぞれ、振幅aおよび振幅bに対応している。そのため、a>bの場合、光学素子10を透過した光は、y軸方向よりもx軸方向に拡散され、x軸方向に長軸を有する楕円形状を有する。一方、a<bの場合、光学素子10を透過した光は、x軸方向よりもy軸方向に拡散され、y軸方向に長軸を有する楕円形状を有する。
[2-5.十字形状]
 図25は、本実施形態において、十字形状を有する配光を制御するために光学素子10Cに入力される信号を示すタイミングチャートである。
 図25に示すように、第1の信号S1、第2の信号S2、第7の信号S7、および第8の信号S8の各々は、High電圧とLow電圧とが交互に繰り返される交流矩形波を有する。但し、第1の信号S1と第2の信号S2とは位相が反転し、第7の信号S7と第8の信号S8とは位相が反転している。また、第3の信号S3~第6の信号S6の各々は0Vである。この場合、第1の信号S1および第2の信号S2によって、第2の液晶セル100C-2および第3の液晶セル100C-3の各々の第3の透明電極120-3と第4の透明電極120-4との間でy軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のP偏光成分は、第2の液晶セル100C-2および第3の液晶セル100C-3において、y軸方向にのみ拡散される。また、第7の信号S7および第8の信号S8によって、第1の液晶セル100C-1および第4の液晶セル100C-4の各々の第3の透明電極120-3と第4の透明電極120-4との間でx軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のS偏光成分は、第1の液晶セル100C-1および第4の液晶セル100C-4において、x軸方向にのみ拡散される。したがって、P偏光成分およびS偏光成分の各々が、x軸方向およびy軸方向の一方向にのみ拡散されるため、光学素子10を透過した光は、x軸方向およびy軸方向に選択的に拡がる十字形状を有する。なお、x軸方向の拡散幅(x軸方向の配光角)とy軸方向の拡散幅(y軸方向の配光角)は、それぞれ、振幅aおよび振幅bを調整することによって制御することができる。
 なお、十字形状を有する配光を制御するタイミングチャートは、図25に示すタイミングチャートに限られない。以下では、図26を参照して、十字形状を有する配光を制御するタイミングチャートの一変形例について説明する。
 図26は、本実施形態において、十字形状を有する配光を制御するために光学素子10Cに入力される信号を示す別のタイミングチャートである。
 図26に示すように、第3の信号S3~第6の信号S6の各々は、High電圧とLow電圧とが交互に繰り返される交流矩形波を有する。但し、第3の信号S3と第4の信号S4とは位相が反転し、第5の信号S5と第6の信号S6とは位相が反転している。また、第1の信号S1、第2の信号S2、第7の信号S7、および第8の信号S8の各々は0Vである。この場合、第3の信号S3および第4の信号S4によって、第2の液晶セル100C-2および第3の液晶セル100C-3の各々の第1の透明電極120-1と第2の透明電極120-2との間でx軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のP偏光成分は、第2の液晶セル100C-2および第3の液晶セル100C-3において、x軸方向にのみ拡散される。また、第5の信号S5および第6の信号S6によって、第1の液晶セル100C-1および第4の液晶セル100C-4の各々の第1の透明電極120-1と第2の透明電極120-2との間でy軸方向の横電界が発生する。そのため、光源20から出射された光のS偏光成分は、第1の液晶セル100C-1および第4の液晶セル100C-4において、y軸方向にのみ拡散される。したがって、P偏光成分およびS偏光成分の各々が、x軸方向およびy軸方向の一方向にのみ拡散されるため、光学素子10Cを透過した光は、x軸方向およびy軸方向に選択的に拡がる十字形状を有する。なお、x軸方向の拡散幅(x軸方向の配光角)とy軸方向の拡散幅(y軸方向の配光角)は、それぞれ、振幅bおよび振幅aを調整することによって制御することができる。
 以上説明したように、本実施形態では、第1実施形態で説明した液晶セル100の配置方向を変更し、光学素子10と異なる光学素子10Cを製造することができる。光学素子10Cにおいても、光学素子10Cの側面に設けられたセル間導通電極400Cを通じて、複数の液晶セル100Cに含まれる複数の透明電極120に同時に電圧を印加し、配光を制御することができる。そのため、光学素子10Cに入力される信号の数を減少することができるため、光学素子10Cの配光の制御が簡易化される。さらに、透明電極120と電気的に接続される端子210の数が削減されるため、実装工程における配線接続が簡易化され、光学素子10Cの製造歩留まりが向上する。また、光学素子10Cを含む照明装置1Cも、配光の制御に優れるとともに、製造歩留まりが向上する。
 本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に相当し得るものであり、それら変更例および修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、上述の各実施形態に対して、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、または、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、本実施形態において態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書の記載から明らかなもの、または当業者において適宜想到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。
1、1A、1B、1C:照明装置、 10、10A、10B、10C:光学素子、 20:光源、 100、100B、100C:液晶セル、 110:基板、 120:透明電極、 130:配向膜、 140:シール材、 150:液晶層、 160:接続パッド、 200、200A、200B、200C:端子接続基板、 210、210A:端子、 300:光学弾性樹脂層、 400、400A、400B、400C:セル間導通電極、 1000-1:第1の光、 1000-2:第2の光

Claims (7)

  1.  第1の液晶セル、第2の液晶セル、第3の液晶セル、および第4の液晶セルが順次積層され、
     前記第1の液晶セル、前記第2の液晶セル、前記第3の液晶セル、および前記第4の液晶セルの各々は、
      第1の電極、第2の電極、前記第1の電極と電気的に接続される第1の接続パッド、および前記第2の電極と電気的に接続される第2の接続パッドが設けられた第1の基板と、
      第3の電極、第4の電極、前記第3の電極と電気的に接続される第3の接続パッド、および前記第4の電極と電気的に接続される第4の接続パッドが設けられた第2の基板と、
      前記第1の基板と前記第2の基板との間の液晶層と、を含み、
     前記第2の液晶セルの前記第2の基板は、前記第1の液晶セルの前記第2の基板と対向し、
     前記第3の液晶セルの前記第1の基板は、前記第2の液晶セルの前記第1の基板と対向し、
     前記第4の液晶セルの前記第2の基板は、前記第3の液晶セルの前記第2の基板と対向し、
     前記第1の液晶セルの前記第1の接続パッドは、第1のセル間導通電極を介して、前記第3の液晶セルの前記第1の接続パッドと電気的に接続され、
     前記第1の液晶セルの前記第2の接続パッドは、第2のセル間導通電極を介して、前記第3の液晶セルの前記第2の接続パッドと電気的に接続され、
     前記第1の液晶セルの前記第3の接続パッドは、第3のセル間導通電極を介して、前記第3の液晶セルの前記第3の接続パッドと電気的に接続され、
     前記第1の液晶セルの前記第4の接続パッドは、第4のセル間導通電極を介して、前記第3の液晶セルの前記第4の接続パッドと電気的に接続され、
     前記第2の液晶セルの前記第1の接続パッドは、第5のセル間導通電極を介して、前記第4の液晶セルの前記第1の接続パッドと電気的に接続され、
     前記第2の液晶セルの前記第2の接続パッドは、第6のセル間導通電極を介して、前記第4の液晶セルの前記第2の接続パッドと電気的に接続され、
     前記第2の液晶セルの前記第3の接続パッドは、第7のセル間導通電極を介して、前記第4の液晶セルの前記第3の接続パッドと電気的に接続され、
     前記第2の液晶セルの前記第4の接続パッドは、第8のセル間導通電極を介して、前記第4の液晶セルの前記第4の接続パッドと電気的に接続される、光学素子。
  2.  第1の液晶セル、第2の液晶セル、第3の液晶セル、および第4の液晶セルが順次積層され、
     前記第1の液晶セル、前記第2の液晶セル、前記第3の液晶セル、および前記第4の液晶セルの各々は、
      第1の電極、第2の電極、前記第1の電極と電気的に接続される第1の接続パッド、および前記第2の電極と電気的に接続される第2の接続パッドが設けられた第1の基板と、
      第3の電極、第4の電極、前記第3の電極と電気的に接続される第3の接続パッド、および前記第4の電極と電気的に接続される第4の接続パッドが設けられた第2の基板と、
      前記第1の基板と前記第2の基板との間の液晶層と、を含み、
     前記第2の液晶セルの前記第2の基板は、前記第1の液晶セルの前記第2の基板と対向し、
     前記第3の液晶セルの前記第1の基板は、前記第2の液晶セルの前記第1の基板と対向し、
     前記第4の液晶セルの前記第2の基板は、前記第3の液晶セルの前記第2の基板と対向し、
     前記第2の液晶セルの前記第3の接続パッドは、第1のセル間導通電極を介して、前記第3の液晶セルの前記第1の接続パッドと電気的に接続され、
     前記第2の液晶セルの前記第4の接続パッドは、第2のセル間導通電極を介して、前記第3の液晶セルの前記第2の接続パッドと電気的に接続され、
     前記第2の液晶セルの前記第1の接続パッドは、第3のセル間導通電極を介して、前記第3の液晶セルの前記第3の接続パッドと電気的に接続され、
     前記第2の液晶セルの前記第2の接続パッドは、第4のセル間導通電極を介して、前記第3の液晶セルの前記第4の接続パッドと電気的に接続され、
     前記第1の液晶セルの前記第2の接続パッドは、第5のセル間導通電極を介して、前記第4の液晶セルの前記第1の接続パッドと電気的に接続され、
     前記第1の液晶セルの前記第1の接続パッドは、第6のセル間導通電極を介して、前記第4の液晶セルの前記第2の接続パッドと電気的に接続され、
     前記第1の液晶セルの前記第4の接続パッドは、第7のセル間導通電極を介して、前記第4の液晶セルの前記第3の接続パッドと電気的に接続され、
     前記第1の液晶セルの前記第3の接続パッドは、第8のセル間導通電極を介して、前記第4の液晶セルの前記第4の接続パッドと電気的に接続される、光学素子。
  3.  平面視において、前記第1の接続パッドの少なくとも一部および前記第2の接続パッドの少なくとも一部は、前記第2の基板から露出され、
     前記平面視において、前記第3の接続パッドの少なくとも一部および前記第4の接続パッドの少なくとも一部は、前記第1の基板から露出されている、請求項1または請求項2に記載の光学素子。
  4.  平面視において、前記第1の液晶セル、前記第2の液晶セル、前記第3の液晶セル、および前記第4の液晶セルの各々は、略正方形または略長方形である、請求項1または請求項2に記載の光学素子。
  5.  さらに、
     前記第1の液晶セルと隣接して配置され、第1の端子、第2の端子、第3の端子、および第4の端子が設けられた第1の端子接続基板と、
     前記第4の液晶セルと隣接して配置され、第5の端子、第6の端子、第7の端子、および第8の端子が設けられた第2の端子接続基板と、を含み、
     前記第1のセル間導通電極、前記第2のセル間導通電極、前記第3のセル間導通電極、および前記第4のセル間導通電極は、それぞれ、前記第1の端子、前記第2の端子、前記第3の端子、および前記第4の端子と電気的に接続され、
     記第5のセル間導通電極、前記第6のセル間導通電極、前記第7のセル間導通電極、および前記第8のセル間導通電極は、それぞれ、前記第5の端子、前記第6の端子、前記第7の端子、および前記第8の端子と電気的に接続される、請求項1または請求項2に記載の光学素子。
  6.  さらに、前記第1の液晶セルおよび前記第4の液晶セルの一方と隣接して配置され、第1の端子、第2の端子、第3の端子、第4の端子、第5の端子、第6の端子、第7の端子、および第8の端子が設けられた端子接続基板を含み、
     前記第1のセル間導通電極、前記第2のセル間導通電極、前記第3のセル間導通電極、前記第4のセル間導通電極、前記第5のセル間導通電極、前記第6のセル間導通電極、前記第7のセル間導通電極、および前記第8のセル間導通電極は、それぞれ、前記第1の端子、前記第2の端子、前記第3の端子、前記第4の端子、前記第5の端子、前記第6の端子、前記第7の端子、および前記第8の端子と電気的に接続される、請求項1または請求項2に記載の光学素子。
  7.  請求項1または請求項2に記載の光学素子と、
     前記第1の液晶セルに隣接して配置される光源と、を含む照明装置。
     
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JPH04358126A (ja) * 1991-06-04 1992-12-11 Hokuriku Electric Power Co Inc:The 液晶シャッタ
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