WO2024089971A1 - 照明装置 - Google Patents

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WO2024089971A1
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output channel
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transparent electrode
voltage signal
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貴之 今井
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株式会社ジャパンディスプレイ
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    • G02F1/1347—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a lighting device that uses liquid crystal to control the distribution of light emitted from a light source.
  • liquid crystal lenses optical elements that utilize the change in refractive index of liquid crystals by adjusting the voltage applied to the liquid crystal, known as liquid crystal lenses.
  • development of lighting devices that use light sources and liquid crystal lenses is underway (see, for example, Patent Document 1).
  • the optical element of the lighting device is equipped with a control circuit for controlling the light distribution, which includes a digital-to-analog conversion circuit (DAC) and an amplification circuit (AMP) that occupy a large area.
  • DAC digital-to-analog conversion circuit
  • AMP amplification circuit
  • one embodiment of the present invention aims to provide a lighting device with reduced manufacturing costs.
  • An illumination device includes a light source, an optical element including a first liquid crystal cell and a second liquid crystal cell that transmit light emitted from the light source in a variably diffused manner, and a control device connected to the optical element and controls the optical element, each of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell including a first substrate having first transparent electrodes and second transparent electrodes arranged alternately extending in a first direction, a second substrate having third transparent electrodes and fourth transparent electrodes arranged alternately extending in a second direction intersecting the first direction, and a liquid crystal layer between the first substrate and the second substrate, and the control device includes a first output channel electrically connected to the first transparent electrode of the first liquid crystal cell, a second output channel electrically connected to the second transparent electrode of the first liquid crystal cell, a third output channel electrically connected to the third transparent electrode of the first liquid crystal cell, and a fourth output channel electrically connected to the fourth transparent electrode of the first liquid crystal cell.
  • a switch circuit section including an output channel of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell; a signal generating circuit section that generates a plurality of voltage signals to be input to the first transparent electrode, the second transparent electrode, the third transparent electrode, and the fourth transparent electrode of each of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell; and a first voltage signal line and a second voltage signal line that are connected to the switch circuit section and the signal generating circuit section and transmit one of the generated plurality of voltage signals, one frame period includes a first subframe period and a second subframe period, and in the first subframe period, the switch circuit section drives so that the first voltage signal line and the first output channel are conductive and the second voltage signal line and the second output channel are conductive, and in the second subframe period, the switch circuit section drives so that the first voltage signal line and the third output channel are conductive and the second voltage signal line and the fourth output channel are conductive.
  • An illumination device includes a light source, an optical element including a first liquid crystal cell and a second liquid crystal cell that transmit light emitted from the light source in a variably diffused manner, and a control device connected to the optical element and controlling the optical element, each of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell including a first substrate having first transparent electrodes and second transparent electrodes arranged alternately extending in a first direction, a second substrate having third transparent electrodes and fourth transparent electrodes arranged alternately extending in a second direction intersecting the first direction, and a liquid crystal layer between the first substrate and the second substrate, and the control device controls the first a first output channel electrically connected to the first transparent electrode of the liquid crystal cell, a second output channel electrically connected to the second transparent electrode of the first liquid crystal cell, a third output channel electrically connected to the third transparent electrode of the first liquid crystal cell, a fourth output channel electrically connected to the fourth transparent electrode of the first liquid crystal cell, a fifth output channel electrically connected to the first transparent electrode of
  • a switch circuit section including an eighth output channel electrically connected to the fourth transparent electrode of the cell; a signal generating circuit section generating a plurality of voltage signals to be input to the first transparent electrode, the second transparent electrode, the third transparent electrode, and the fourth transparent electrode of each of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell; and a first voltage signal line, a second voltage signal line, a third voltage signal line, and a fourth voltage signal line connected to the switch circuit section and the signal generating circuit section, each of which transmits one of the generated plurality of voltage signals, wherein one frame period includes a first sub-frame period and a second sub-frame period, In the first subframe period, the switch circuit unit drives the first voltage signal line, the second voltage signal line, the third voltage signal line, and the fourth voltage signal line so as to be conductive with the first output channel, the second output channel, the third output channel, and the fourth output channel, respectively, and in the second subframe period, the switch circuit unit drives the first voltage signal line, the second voltage signal line, the third voltage signal line,
  • 1 is a schematic diagram showing a configuration of an illumination device according to an embodiment of the present invention
  • 1 is a block diagram showing a configuration of a lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an illumination device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an illumination device according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a schematic plan view showing an electrode pattern of a liquid crystal cell included in an optical element of an illumination device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing an electrode pattern of a liquid crystal cell included in an optical element of an illumination device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an illumination device according to an embodiment of the present invention
  • 1 is a block diagram showing a configuration of a lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an illumination device
  • 5A and 5B are schematic diagrams illustrating optical characteristics of a liquid crystal cell included in an optical element of an illumination device according to one embodiment of the present invention.
  • 5A and 5B are schematic diagrams illustrating optical characteristics of a liquid crystal cell included in an optical element of an illumination device according to one embodiment of the present invention.
  • 4 is a timing chart showing voltage signals input to transparent electrodes of liquid crystal cells to control light distribution in an illumination device according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a timing chart showing voltage signals input to transparent electrodes of liquid crystal cells to control light distribution in an illumination device according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a timing chart showing voltage signals input to transparent electrodes of liquid crystal cells to control light distribution in an illumination device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a timing chart showing voltage signals input to transparent electrodes of liquid crystal cells to control light distribution in an illumination device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a block diagram showing a configuration of a lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • 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.
  • FIGS. 1 to 6C An illumination device 1 according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6C.
  • Configuration of lighting device 1] 1 is a schematic diagram showing the configuration of an illumination device 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the illumination device 1 includes an optical element 10, a light source 20, a control device 30, and a power source 40.
  • the optical element 10 includes four liquid crystal cells 100 (first liquid crystal cell 100-1, second liquid crystal cell 100-2, third liquid crystal cell 100-3, and fourth liquid crystal cell 100-4).
  • the first liquid crystal cell 100-1, second liquid crystal cell 100-2, third liquid crystal cell 100-3, and 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 optical element 10 includes four liquid crystal cells 100
  • 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. The configuration of the optical element 10 will be described in detail below.
  • the light source 20 can emit light to the optical element 10.
  • the light emitted from the light source 20 is incident on the first liquid crystal cell 100-1 and is emitted from the fourth liquid crystal cell 100-4.
  • the diffusion and polarization of light are controlled by the four liquid crystal cells 100 included in the optical element 10, and the light distribution of the light emitted from the fourth liquid crystal cell 100-4 can be changed.
  • the optical element 10 can transmit the light emitted from the light source 20 in a diffusible manner and control the light distribution.
  • LEDs light-emitting diodes
  • the light source 20 may be any element or device that can emit light.
  • the control device 30 is connected to the optical element 10 and can control the optical element 10.
  • the control device 30 includes, for example, a central processing unit (CPU), a microprocessor (MPU), an integrated circuit (IC), an application specific integrated circuit (ASIC), a field programmable gate array (FPGA), or a random access memory (RAM).
  • CPU central processing unit
  • MPU microprocessor
  • IC integrated circuit
  • ASIC application specific integrated circuit
  • FPGA field programmable gate array
  • RAM random access memory
  • the power supply 40 is connected to the control device 30 and can supply power to the control device 30. That is, the power supply 40 can generate a predetermined voltage. For example, the power supply 40 can generate two voltages (e.g., 3.3 V and 30 V), but is not limited to this.
  • the power supply 40 may also include a voltage that is GND (e.g., 0 V). For the sake of convenience, this specification may be described as generating a voltage even in the case of GND.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a lighting device 1 according to one embodiment of the present invention.
  • the control device 30 includes a signal generating circuit section 310, a switch circuit section 320, a first voltage signal line 330-1, a second voltage signal line 330-2, and a timing control signal line 340.
  • the signal generation circuit section 310 can perform arithmetic processing using data or information. Specifically, the signal generation circuit section 310 can generate a plurality of voltage signals to be input to the liquid crystal cell 100 based on a predetermined program. The signal generation circuit section 310 can also generate a timing control signal that controls the switch circuit section 320 according to the voltage signal output from the signal generation circuit section 310.
  • the signal generation circuit section 310 is, for example, an FPGA, but is not limited to this.
  • the signal generating circuit section 310 and the switch circuit section 320 are connected via a first voltage signal line 330-1 and a second voltage signal line 330-2. Therefore, two voltage signals out of the multiple voltage signals generated by the signal generating circuit section 310 are input to the switch circuit section 320 via the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2.
  • a digital-to-analog conversion circuit (DAC) 331 and an amplifier circuit (AMP) 332 are connected to each of the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2.
  • a voltage of 3.3 V and 30 V is supplied to the DAC 331 and the AMP 332, respectively, from the power supply 40.
  • the voltage signal output from the signal generating circuit section 310 is converted into a digital signal by the DAC 331, the voltage is amplified by the AMP 332, and is input to the switch circuit section 320.
  • the voltage signal output from the signal generating circuit unit 310 includes a voltage signal that has been converted into a digital signal by the DAC 331 and amplified by the AMP 332.
  • the switch circuit section 320 includes 16 output channels CH (first output channel CH1 to sixteenth output channel CH16).
  • a timing control signal is input to the switch circuit section 320 via a timing control signal line 340.
  • the timing control signal includes information about two output channels CH that are electrically connected to the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2.
  • the timing control signal includes information about the output channel CH that is selected according to two voltage signals input from the signal generation circuit section 310 to the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2.
  • the switch circuit section 320 can drive the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2 to be electrically connected to the first output channel CH1 to the sixteenth output channel CH16.
  • the switch circuit section 320 drives the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2 so that they are conductive with the first output channel CH1 and the second output channel CH2, respectively.
  • two voltage signals generated by the signal generating circuit section 310 are input to the switch circuit section 320 via the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2, and are output from the first output channel CH1 and the second output channel CH2.
  • the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2 are not conductive with the third output channel CH3 to the sixteenth output channel CH16.
  • the switch circuit section 320 is, for example, an analog switch circuit (ASW), but is not limited to this.
  • the first output channel CH1 to the fourth output channel CH4 are connected to the first liquid crystal cell 100-1 via flexible printed circuits (FPCs) 170 (see FIG. 1).
  • the fifth output channel CH5 to the eighth output channel CH8 are connected to the second liquid crystal cell 100-2 via the FPCs 170.
  • the ninth output channel CH9 to the twelfth output channel CH12 are connected to the third liquid crystal cell 100-3 via the FPCs 170.
  • the thirteenth output channel CH13 to the sixteenth output channel CH16 are connected to the fourth liquid crystal cell 100-4 via the FPCs 170.
  • Configuration of the optical element 10 3A and 3B are schematic cross-sectional views showing a configuration of an illumination device 1 according to an embodiment of the present invention. Specifically, Fig. 3A is a cross-sectional view of the optical element 10 taken along line A1-A2 in Fig. 1, and Fig. 3B is a cross-sectional view of the optical element 10 taken along line B1-B2 in Fig. 1.
  • each of the first liquid crystal cell 100-1 to the fourth liquid crystal cell 100-4 includes a first substrate 110-1, a second substrate 110-2, a plurality of first transparent electrodes 120-1, a plurality of second transparent electrodes 120-2, a plurality of third transparent electrodes 120-3, a plurality of fourth transparent electrodes 120-4, a first alignment film 130-1, a second alignment film 130-2, a sealant 140, and a liquid crystal layer 150.
  • the first transparent electrodes 120-1 and the second transparent electrodes 120-2 are alternately provided on the first substrate 110-1.
  • a first alignment film 130-1 is provided on the first substrate 110-1 so as to cover the first transparent electrodes 120-1 and the second transparent electrodes 120-2.
  • a third transparent electrode 120-3 and a fourth transparent electrode 120-4 are alternately provided on the second substrate 110-2.
  • a second alignment film 130-2 is provided so as to cover the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4.
  • the first substrate 110-1 and the second substrate 110-2 are disposed 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.
  • a 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.
  • An optically elastic resin layer 160 is provided between the first liquid crystal cell 100-1 and the second liquid crystal cell 100-2. Similarly, an optically elastic resin layer 160 is provided between the second liquid crystal cell 100-2 and the third liquid crystal cell 100-3, and between the third liquid crystal cell 100-3 and the fourth liquid crystal cell 100-4.
  • an adhesive containing a light-transmitting acrylic resin can be used as the optically elastic resin layer 160. In other words, the optically elastic resin layer 160 can bond and fix two adjacent liquid crystal cells 100 together.
  • 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 first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 extend in the x-axis direction
  • the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 extend in the y-axis direction
  • the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 extend in the y-axis direction
  • the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 extend in the x-axis direction.
  • first transparent electrode 120-1 to the fourth transparent electrode 120-4 may be described as transparent electrodes 120.
  • 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 subjected to an alignment treatment so that the liquid crystal molecules on the first substrate 110-1 side of the liquid crystal layer 150 are aligned in a direction perpendicular to the extension direction of the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2.
  • the second alignment film 130-2 is subjected to an alignment treatment so that the liquid crystal molecules on the second substrate 110-2 side of the liquid crystal layer 150 are aligned in a direction perpendicular to the extension direction of the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4.
  • the long axes of the liquid crystal molecules on the first substrate 110-1 side are aligned in the y-axis direction, and the long axes of the liquid crystal molecules on the second substrate 110-2 side are aligned in the x-axis direction.
  • the third liquid crystal cell 100-3 and the fourth liquid crystal cell 100-4 the long axes of the liquid crystal molecules on the first substrate 110-1 side are aligned in the x-axis direction, and the long axes of the liquid crystal molecules on the second substrate 110-2 side are aligned in the y-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.
  • 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.
  • FIG. 4A is a schematic plan view showing an electrode pattern of a liquid crystal cell 100 included in an optical element 10 of an illumination device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4A is a plan view showing an electrode pattern formed on a first substrate 110-1 of a first liquid crystal cell 100-1
  • Figure 4B is a plan view showing an electrode pattern formed on a second substrate 110-2 of the first liquid crystal cell 100-1.
  • the first substrate 110-1 and the second substrate 110-2 are bonded together such that the electrode pattern shown in Figure 4A and the electrode pattern shown in Figure 4B face each other.
  • a first connection pad 121-1 and a second connection pad 121-2 are provided on a first substrate 110-1.
  • a plurality of first transparent electrodes 120-1 are electrically connected to the first connection pad 121-1.
  • a plurality of second transparent electrodes 120-2 are electrically connected to the second connection pad 121-2.
  • the second substrate 110-2 is provided with a third connection pad 121-3, a fourth connection pad 121-4, a first terminal 122-1, a second terminal 122-2, a third terminal 122-3, and a fourth terminal 122-4.
  • the third transparent electrodes 120-3 are electrically connected to the third terminal 122-3.
  • the fourth transparent electrodes 120-4 are electrically connected to the fourth terminal 122-4.
  • the third connection pad 121-3 is electrically connected to the first terminal 122-1.
  • the fourth connection pad 121-4 is electrically connected to the second terminal 122-2.
  • the first connection pad 121-1 and the second connection pad 121-2 overlap with the third connection pad 121-3 and the fourth connection pad 121-4, respectively.
  • a conductive electrode is provided between the first connection pad 121-1 and the third connection pad 121-3, and the first connection pad 121-1 and the third connection pad 121-3 are electrically connected via the conductive electrode.
  • a conductive electrode is provided between the second connection pad 121-2 and the fourth connection pad 121-4, and the second connection pad 121-2 and the fourth connection pad 121-4 are electrically connected via the conductive electrode. Therefore, the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 on the first substrate 110-1 are electrically connected to the first terminal 122-1 and the second terminal 122-2, respectively.
  • the electrode pattern of the second liquid crystal cell 100-2 is the same as the electrode pattern of the first liquid crystal cell 100-1.
  • the configuration of the electrode patterns of the third liquid crystal cell 100-3 and the fourth liquid crystal cell 100-4 is similar to the configuration of the electrode pattern of the first liquid crystal cell 100-1, except that the extension direction of the transparent electrode 120 differs by 90°.
  • the first terminal 122-1 to the fourth terminal 122-4 on the second substrate 110-2 are exposed from the first substrate 110-1.
  • the exposed first terminal 122-1 to the fourth terminal 122-4 are provided with FPCs 170 (see FIG. 1).
  • the first output channel CH1 to the fourth output channel CH4 are electrically connected to the first terminal 122-1 to the fourth terminal 122-4 of the first liquid crystal cell 100-1 via FPCs 170.
  • the fifth output channel CH5 to the eighth output channel CH8 are electrically connected to the first terminal 122-1 to the fourth terminal 122-4 of the second liquid crystal cell 100-2 via FPCs 170.
  • the ninth output channel CH9 to the twelfth output channel CH12 are electrically connected to the first terminal 122-1 to the fourth terminal 122-4 of the third liquid crystal cell 100-3 via FPCs 170.
  • the thirteenth output channel CH13 to the sixteenth output channel CH16 are electrically connected to the first terminal 122-1 to the fourth terminal 122-4 of the fourth liquid crystal cell 100-4 via FPCs 170. Therefore, the control device 30 can input voltage signals to each of the first transparent electrode 120-1 to the fourth transparent electrode 120-4 of the liquid crystal cell 100 via the FPCs 170, thereby controlling the optical element 10.
  • Optical characteristics of the liquid crystal cell 100 are schematic diagrams illustrating optical characteristics of the liquid crystal cell 100 included in the optical element 10 of the lighting device 1 according to one embodiment of the present invention. Specifically, Fig. 5A shows the liquid crystal cell 100 in a state where no voltage is applied to the transparent electrode 120, and Fig. 5B 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 y-axis direction, and the liquid crystal molecules on the second substrate 110-2 side of the liquid crystal layer 150 are aligned in the x-axis direction. 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. Furthermore, 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 orientation direction of the liquid crystal molecules. In other words, the light passing through the liquid crystal layer 150 (more specifically, the polarization component of the transmitted light) 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 arranged 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 arranged 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 arranged in a convex arc shape 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, 8 ⁇ m ⁇ d ⁇ 50 ⁇ m, preferably 10 ⁇ m ⁇ d ⁇ 30 ⁇ m, and more preferably 15 ⁇ m ⁇ d ⁇ 25 ⁇ m), so the electric field formed between the transparent electrodes 120 does not have much effect on the liquid crystal molecules located near the center between the first substrate 110-1 and the second substrate 110-2.
  • the light emitted from the light source 20 contains 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 P-polarized component of the first light 1000-1 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 first light 1000-1 is not diffused (see (1) in FIG. 5B).
  • the first light 1000-1 is rotated while passing through the liquid crystal layer 150, and the polarization component changes from the P-polarized component to the 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 second substrate 110-2 side, so the first light 1000-1 is not diffused (see (2) in FIG. 5B).
  • the S-polarized component of the second light 1000-2 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 second light 1000-2 is diffused in the y-axis direction according to the refractive index distribution of the liquid crystal molecules (see (3) in FIG. 5B).
  • 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 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 x-axis direction according to the refractive index distribution of the liquid crystal molecules (see (4) in FIG. 5B).
  • Control of light distribution by lighting device 1 6A to 6C are timing charts showing voltage signals input to the transparent electrodes 120 of the liquid crystal cells 100 to control the light distribution in the lighting device 1 according to one embodiment of the present invention.
  • predetermined voltage signals are sequentially input to the first transparent electrodes 120-1 to the fourth transparent electrodes 120-4 of the first liquid crystal cell 100-1 to the fourth liquid crystal cell 100-4, respectively, to drive the liquid crystal cells 100 in a time-division manner. That is, in the lighting device 1, the light distribution of the light passing through the optical element 10 can be controlled by driving the multiple liquid crystal cells 100 in a time-division manner based on one signal generating circuit unit 310.
  • a plurality of liquid crystal cells 100 are connected to a switch circuit section 320, and a pair of analog conversion circuits 331 and amplifier circuits 332 are provided between the switch circuit section 320 and the signal generation circuit section 310, and the connection states between the analog conversion circuit 331 and the amplifier circuit 332 and the transparent electrodes 120 of each liquid crystal cell 100 are switched in a time-division manner via the switch circuit section 320, thereby enabling time-division driving of each liquid crystal cell 100.
  • time-division driving will be described in detail below.
  • FIG. 6A is a timing chart for controlling the optical element 10 so that the light distribution shape is circular
  • FIG. 6B is a timing chart for controlling the optical element 10 so that the light distribution shape is a line shape spreading in the x-axis direction
  • FIG. 6C is a timing chart for controlling the optical element 10 so that the light distribution shape is a line shape spreading in the y-axis direction.
  • the voltage signals output from the first output channel CH1 to the fourth output channel CH4 are input to the first transparent electrode 120-1 to the fourth transparent electrode 120-4 of the first liquid crystal cell 100-1, respectively.
  • the voltage signals output from the fifth output channel CH5 to the eighth output channel CH8 are input to the first transparent electrode 120-1 to the fourth transparent electrode 120-4 of the second liquid crystal cell 100-2, respectively.
  • the voltage signals output from the ninth output channel CH9 to the twelfth output channel CH12 are input to the first transparent electrode 120-1 to the fourth transparent electrode 120-4 of the third liquid crystal cell 100-3, respectively.
  • the voltage signals output from the thirteenth output channel CH13 to the sixteenth output channel CH16 are input to the first transparent electrode 120-1 to the fourth transparent electrode 120-4 of the fourth liquid crystal cell 100-4, respectively.
  • one frame period is divided into eight subframe periods SF (the first subframe period SF1 to the eighth subframe period SF8).
  • a first voltage signal having a square wave is output from the first output channel CH1
  • a second voltage signal having a square wave is output from the second output channel CH2.
  • the phase of the first voltage signal is opposite to the phase of the second voltage signal. In other words, the phase of the first voltage signal is different from the phase of the second voltage signal by 180°.
  • the third output channel CH3 to the sixteenth output channel CH16 are in a high impedance state (High-Z).
  • the first voltage signal and the second voltage signal generated by the signal generating circuit unit 310 are input to the switch circuit unit 320 via the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2, respectively.
  • the switch circuit unit 320 drives the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2 so that they are conductive with the first output channel CH1 and the second output channel CH2, respectively. Therefore, in the first subframe period SF1, as described above, the first voltage signal and the second voltage signal are output from the first output channel CH1 and the second output channel CH2, respectively.
  • the third output channel CH3 to the sixteenth output channel CH16 are in a high impedance state.
  • a high voltage or a low voltage is applied to each of the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the first liquid crystal cell 100-1. That is, in the first subframe period SF1, a transverse electric field is generated between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the first liquid crystal cell 100-1.
  • the third voltage signal having a rectangular wave and the fourth voltage signal having a rectangular wave generated by the signal generating circuit unit 310 are input to the switch circuit unit 320 via the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2, respectively.
  • the phase of the third voltage signal is the opposite of the phase of the fourth voltage signal.
  • the switch circuit unit 320 drives the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2 so that they are conductive to the third output channel CH3 and the fourth output channel CH4, respectively. Therefore, in the second subframe period SF2, the third voltage signal and the fourth voltage signal are output from the third output channel CH3 and the fourth output channel CH4, respectively.
  • the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2 are in a non-conductive state with the first output channel CH1, the second output channel CH2, and the fifth output channel CH5 to the sixteenth output channel CH16, so the first output channel CH1, the second output channel CH2, and the fifth output channel CH5 to the sixteenth output channel CH16 are in a high impedance state.
  • a high voltage or a low voltage is applied to each of the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of the first liquid crystal cell 100-1. That is, in the second subframe period SF2, a transverse electric field is generated between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of the first liquid crystal cell 100-1.
  • the first output channel CH1 and the second output channel CH2 are in a high impedance state, and the high or low voltage applied to the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the first liquid crystal cell 100-1 is maintained by the capacitance of the liquid crystal in the liquid crystal layer 150. Therefore, even during the second subframe period SF2, a transverse electric field is maintained between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the first liquid crystal cell 100-1.
  • the third subframe period SF3 to the eighth subframe period is the same. That is, in the third subframe period SF3 and the fourth subframe period SF4, a transverse electric field is generated between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the second liquid crystal cell 100-2, and between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of the second liquid crystal cell 100-2. In the fifth subframe period SF5 and the sixth subframe period SF6, a transverse electric field is generated between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the third liquid crystal cell 100-3, and between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of the third liquid crystal cell 100-3.
  • a transverse electric field is generated between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the fourth liquid crystal cell 100-4, and between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of the fourth liquid crystal cell 100-4.
  • the output channel CH from which no voltage signal is output is in a high impedance state, so the high or low voltage applied to the transparent electrode 120 is maintained by the capacitance of the liquid crystal in the liquid crystal layer 150.
  • the diffusion characteristics of the first liquid crystal cell 100-1 to the fourth liquid crystal cell 100-4 in one frame period are as shown in Table 1.
  • a horizontal electric field is generated between two adjacent transparent electrodes 120 on one substrate 110 side of the liquid crystal cell 100.
  • the high voltage or low voltage applied to the transparent electrode 120 is maintained by the capacitance of the liquid crystal in the liquid crystal layer 150, so that the first liquid crystal cell 100-1 to the fourth liquid crystal cell 100-4 have the diffusion characteristics shown in Table 1 in one frame period.
  • each of the P-polarized component and the S-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused in the x-axis direction and the y-axis direction by the optical element 10. Therefore, the light emitted from the light source 20 is controlled by the optical element 10 to have a circular light distribution.
  • the optical element 10 controls the magnitude of the high voltage and low voltage applied to each transparent electrode 120 to have an elliptical shape.
  • the period of one frame period is 30 Hz or more and 120 Hz or less, and preferably 60 Hz.
  • the voltage applied to the transparent electrode 120 can be maintained by the capacitance of the liquid crystal in the liquid crystal layer 150.
  • the first voltage signal and the second voltage signal having an intermediate voltage (a voltage between a High voltage and a Low voltage) generated by the signal generating circuit section 310 are input to the switch circuit section 320 via the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2, respectively.
  • the intermediate voltage is a fixed voltage
  • the phase of the first voltage signal is the same as the phase of the second voltage signal.
  • the switch circuit section 320 drives the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2 so that they are conductive with the first output channel CH1 and the second output channel CH2, respectively.
  • the first voltage signal and the second voltage signal are output from the first output channel CH1 and the second output channel CH2, respectively.
  • the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2 are in a non-conductive state with the third output channel CH3 to the sixteenth output channel CH16, the third output channel CH3 to the sixteenth output channel CH16 are in a high impedance state.
  • the first subframe period SF1 an intermediate voltage is applied to each of the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the first liquid crystal cell 100-1.
  • the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 are at the same potential, and no transverse electric field is generated between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2.
  • the second subframe period SF2 shown in FIG. 6B is similar to the second subframe period SF2 shown in FIG. 6A, so a description thereof will be omitted.
  • a high voltage or a low voltage is applied to each of the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of the first liquid crystal cell 100-1. That is, in the second subframe period SF2, a transverse electric field is generated between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of the first liquid crystal cell 100-1.
  • the first output channel CH1 and the second output channel CH2 are in a high impedance state, and the intermediate voltage applied to the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the first liquid crystal cell 100-1 is maintained by the capacitance of the liquid crystal in the liquid crystal layer 150. Therefore, during the first subframe period SF1 and the second subframe period SF2, a transverse electric field is generated only between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of the first liquid crystal cell 100-1.
  • the third subframe period SF3 to the eighth subframe period a transverse electric field is generated only between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of the second liquid crystal cell 100-2.
  • a transverse electric field is generated only between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the third liquid crystal cell 100-3.
  • a transverse electric field is generated only between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the fourth liquid crystal cell 100-4.
  • the output channel CH from which no voltage signal is output is in a high impedance state, so the high voltage, low voltage, or intermediate voltage applied to the transparent electrode 120 is maintained by the capacitance of the liquid crystal in the liquid crystal layer 150.
  • the diffusion characteristics of the first liquid crystal cell 100-1 to the fourth liquid crystal cell 100-4 in one frame period are as shown in Table 2.
  • a horizontal electric field is controlled to be generated between two adjacent transparent electrodes 120 on one substrate 110 side of the liquid crystal cell 100.
  • an intermediate voltage is controlled to be applied to the two transparent electrodes 120 on the other substrate 110 side of the liquid crystal cell 100.
  • the first liquid crystal cell 100-1 to the fourth liquid crystal cell 100-4 have the diffusion characteristics shown in Table 2 during one frame period.
  • each of the P-polarized component and the S-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused only in the x-axis direction by the optical element 10. Therefore, the light emitted from the light source 20 is controlled by the optical element 10 to have a linear light distribution that spreads in the x-axis direction.
  • the high voltage, low voltage, and intermediate voltage are +15V, -15V, and 0V, respectively, but are not limited to these.
  • the high voltage, low voltage, and intermediate voltage may be +30V, 0V, and +15V, respectively. Note that the above voltage values are merely examples and are not limited to these.
  • the first sub-frame period SF1 shown in FIG. 6C is similar to the first sub-frame period SF1 shown in FIG. 6A, and therefore a description thereof will be omitted.
  • a high voltage or a low voltage is applied to each of the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the first liquid crystal cell 100-1. That is, in the first subframe period SF1, a transverse electric field is generated between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the first liquid crystal cell 100-1.
  • the third voltage signal and fourth voltage signal having an intermediate voltage generated by the signal generating circuit unit 310 are input to the switch circuit unit 320 via the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2, respectively.
  • the switch circuit unit 320 drives the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2 so that they are conductive with the third output channel CH3 and the fourth output channel CH4, respectively. Therefore, in the second subframe period SF2, the third voltage signal and the fourth voltage signal are output from the third output channel CH3 and the fourth output channel CH4, respectively.
  • the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2 are in a non-conductive state with the first output channel CH1, the second output channel CH2, and the fifth output channel CH5 to the sixteenth output channel CH16, so the first output channel CH1, the second output channel CH2, and the fifth output channel CH5 to the sixteenth output channel CH16 are in a high impedance state.
  • an intermediate voltage is applied to each of the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of the first liquid crystal cell 100-1.
  • the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 are at the same potential, and no transverse electric field is generated between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4.
  • the first output channel CH1 and the second output channel CH2 are in a high impedance state, and the high or low voltage applied to the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the first liquid crystal cell 100-1 is maintained by the capacitance of the liquid crystal in the liquid crystal layer 150. Therefore, during the first subframe period SF1 and the second subframe period SF2, a transverse electric field is generated only between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the first liquid crystal cell 100-1.
  • the third subframe period SF3 to the eighth subframe period SF8 is the same. That is, in the third subframe period SF3 and the fourth subframe period SF4, a transverse electric field is generated only between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the second liquid crystal cell 100-2. In the fifth subframe period SF5 and the sixth subframe period SF6, a transverse electric field is generated only between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of the third liquid crystal cell 100-3. In the seventh subframe period SF7 and the eighth subframe period SF8, a transverse electric field is generated only between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of the fourth liquid crystal cell 100-4.
  • the output channel CH from which no voltage signal is output is in a high impedance state, so the high voltage, low voltage, or intermediate voltage applied to the transparent electrode 120 is maintained by the capacitance of the liquid crystal in the liquid crystal layer 150.
  • the diffusion characteristics of the first liquid crystal cell 100-1 to the fourth liquid crystal cell 100-4 in one frame period are as shown in Table 3.
  • a horizontal electric field is controlled to be generated between two adjacent transparent electrodes 120 on one substrate 110 side of the liquid crystal cell 100.
  • an intermediate voltage is controlled to be applied to the two transparent electrodes 120 on the other substrate 110 side of the liquid crystal cell 100.
  • the first liquid crystal cell 100-1 to the fourth liquid crystal cell 100-4 have the diffusion characteristics shown in Table 3 during one frame period.
  • each of the P-polarized component and S-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused only in the y-axis direction by the optical element 10. Therefore, the light emitted from the light source 20 is controlled by the optical element 10 to have a linear light distribution that spreads in the y-axis direction.
  • one frame is divided into a number of subframe periods SF.
  • the output channel of the switch circuit section 320 is switched in response to two voltage signals input from the signal generation circuit section 310 to a pair of voltage signal lines 330 (a first voltage signal line 330-1 and a second voltage signal line), and two voltage signals are input to each of two adjacent transparent electrodes 120. Therefore, the number of voltage signal lines 330 can be reduced more than the number of transparent electrodes 120, and as a result, the number of DACs and AMPs can be reduced. Therefore, in the lighting device 1, the control device 30 can be made smaller and manufacturing costs can be reduced.
  • FIG. 7 An illumination device 1A according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 7 and Fig. 8.
  • the configuration of the illumination device 1A is similar to that of the illumination device 1, the description of the configuration of the illumination device 1A may be omitted.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an illumination device 1A according to an embodiment of the present invention.
  • the illumination device 1A includes an optical element 10, a light source 20, a control device 30A, and a power supply 40.
  • the control device 30A includes a signal generating circuit section 310, a switch circuit section 320A, a first voltage signal line 330-1, a second voltage signal line 330-2, a third voltage signal line 330-3, a fourth voltage signal line 330-4, and a timing control signal line 340.
  • the signal generating circuit section 310 and the switch circuit section 320A are connected via the first voltage signal line 330-1 to the fourth voltage signal line 330-4. Therefore, four voltage signals out of the multiple voltage signals generated by the signal generating circuit section 310 are input to the switch circuit section 320 via the first voltage signal line 330-1 to the fourth voltage signal line 330-4.
  • the switch circuit unit 320A can drive the first voltage signal line 330-1 to the fourth voltage signal line 330-4 and the first output channel CH1 to the sixteenth output channel CH16 based on the timing control signal so as to be conductive between them.
  • the switch circuit unit 320A can drive the first voltage signal line 330-1 to the fourth voltage signal line 330-4 and the first output channel CH1 to the fourth output channel CH4 based on the timing control signal so as to be conductive between them.
  • the first voltage signal line 330-1 to the fourth voltage signal line 330-4 and the fifth output channel CH5 to the sixteenth output channel CH16 are in a non-conductive state. In other words, each of the fifth output channel CH5 to the sixteenth output channel CH16 is in a high impedance state.
  • Control of light distribution by lighting device 1A 8 is a timing chart showing voltage signals input to the transparent electrodes 120 of the liquid crystal cells 100 to control the light distribution in a lighting device 1A according to one embodiment of the present invention.
  • predetermined voltage signals are sequentially input to the first transparent electrodes 120-1 to 120-4 of the first liquid crystal cells 100-1 to 100-4, respectively, to drive the liquid crystal cells 100 in a time-division manner. That is, in the lighting device 1A, the light distribution of the light passing through the optical element 10 can be controlled by driving the multiple liquid crystal cells 100 in a time-division manner based on one signal generating circuit section 310.
  • a plurality of liquid crystal cells 100 are connected to a switch circuit section 320A, and two pairs of analog conversion circuits 331 and amplifier circuits 332 are provided between the switch circuit section 320A and the signal generation circuit section 310, and the connection states between the analog conversion circuit 331 and the amplifier circuit 332 and the transparent electrodes 120 of each liquid crystal cell 100 are switched in a time-division manner via the switch circuit section 320A, thereby enabling time-division driving of each liquid crystal cell 100.
  • time-division driving will be described in detail below.
  • FIG. 8 is a timing chart for controlling the optical element 10 so that the light distribution shape is circular.
  • the light distribution shape controlled by the optical element 10 is not limited to this.
  • a light distribution shape having a linear shape spreading in the x-axis or y-axis direction is also possible.
  • one frame period is divided into four subframe periods (the first subframe period SF1 to the fourth subframe period SF4).
  • the first to fourth voltage signals having a rectangular wave generated by the signal generating circuit unit 310 are input to the switch circuit unit 320A via the first to fourth voltage signal lines 330-1 to 330-4, respectively.
  • the phase of the first voltage signal is opposite to that of the second voltage signal
  • the phase of the third voltage signal is opposite to that of the fourth voltage signal.
  • the switch circuit unit 320 drives the first to fourth voltage signal lines 330-1 to 330-4 so that they are conductive to the first to fourth output channels CH1 to CH4, respectively. Therefore, in the first subframe period SF1, the first to fourth voltage signals are output from the first to fourth output channels CH1 to CH4, respectively.
  • the first voltage signal line 330-1 to the fourth voltage signal line 330-4 are not conductive with the fifth output channel CH5 to the sixteenth output channel CH16, so the fifth output channel CH5 to the sixteenth output channel CH16 are in a high impedance state.
  • a high voltage or a low voltage is applied to each of the first transparent electrode 120-1 to the fourth transparent electrode 120-4 of the first liquid crystal cell 100-1. That is, in the first subframe period SF1, a transverse electric field is generated between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the first liquid crystal cell 100-1, and between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of the first liquid crystal cell 100-1.
  • the fifth to eighth voltage signals having a rectangular wave generated by the signal generating circuit unit 310 are input to the switch circuit unit 320A via the first to fourth voltage signal lines 330-1 to 330-4, respectively.
  • the phase of the fifth voltage signal is opposite to that of the sixth voltage signal
  • the phase of the seventh voltage signal is opposite to the movement of the eighth voltage signal.
  • the switch circuit unit 320 drives the first to fourth voltage signal lines 330-1 to 330-4 so that they are conductive to the fifth to eighth output channels CH5 to CH8, respectively. Therefore, in the second subframe period SF2, the fifth to eighth voltage signals are output from the fifth to eighth output channels CH5 to CH8, respectively.
  • the first voltage signal line 330-1 to the fourth voltage signal line 330-4 are in a non-conductive state with the first output channel CH1 to the fourth output channel CH4 and the ninth output channel CH9 to the sixteenth output channel CH16, the first output channel CH1 to the fourth output channel CH4 and the ninth output channel CH9 to the sixteenth output channel CH16 are in a high impedance state.
  • a high voltage or a low voltage is applied to each of the first transparent electrode 120-1 to the fourth transparent electrode 120-4 of the second liquid crystal cell 100-2. That is, in the second subframe period SF2, a transverse electric field is generated between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the second liquid crystal cell 100-2, and between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of the second liquid crystal cell 100-2.
  • the first output channel CH1 to the fourth output channel CH4 are in a high impedance state, and the high or low voltage applied to the first transparent electrode 120-1 to the fourth transparent electrode 120-4 of the first liquid crystal cell 100-1 is maintained by the capacitance of the liquid crystal in the liquid crystal layer 150. Therefore, even in the second subframe period SF2, a transverse electric field is maintained between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the first liquid crystal cell 100-1, and between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of the first liquid crystal cell 100-1.
  • the third subframe period SF3 and the fourth subframe period SF4 The same is true for the third subframe period SF3 and the fourth subframe period SF4. That is, in the third subframe period SF3, a transverse electric field is generated between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the third liquid crystal cell 100-3, and between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of the third liquid crystal cell 100-3. In the fourth subframe period SF4, a transverse electric field is generated between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 of the fourth liquid crystal cell 100-4, and between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 of the fourth liquid crystal cell 100-4.
  • the output channel CH from which no voltage signal is output is in a high impedance state, so the high or low voltage applied to the transparent electrode 120 is maintained by the capacitance of the liquid crystal in the liquid crystal layer 150.
  • the diffusion characteristics of the first liquid crystal cell 100-1 to the fourth liquid crystal cell 100-4 during one frame period are as shown in Table 1.
  • each of the P-polarized component and S-polarized component of the light emitted from the light source 20 is diffused in the x-axis direction and the y-axis direction by the optical element 10. Therefore, the light emitted from the light source 20 is controlled by the optical element 10 to have a circular light distribution. Note that by changing the magnitude of the High voltage and Low voltage applied to each transparent electrode 120, it is also possible to control the light distribution to have an elliptical shape.
  • one frame is divided into a plurality of subframe periods SF.
  • the output channel of the switch circuit section 320 is switched according to two voltage signals input from the signal generating circuit section 310 to two pairs of voltage signal lines 330 (first voltage signal line 330-1 to fourth voltage signal line), and two voltage signals are input to each of two adjacent transparent electrodes 120.
  • the control device 30A can be made smaller and the manufacturing costs can be reduced.
  • FIG. 9 An illumination device 1B according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 9.
  • the configuration of the illumination device 1B is similar to that of the illumination device 1, the description of the configuration of the illumination device 1B may be omitted.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a lighting device 1B according to one embodiment of the present invention.
  • the lighting device 1B includes an optical element 10, a light source 20, a control device 30B, and a power supply 40.
  • the control device 30B includes a signal generating circuit section 310B, a switch circuit section 320, a first voltage signal line 330-1, a second voltage signal line 330-2, and a timing control signal line 340.
  • the signal generating circuit unit 310B includes a DAC.
  • the signal generating circuit unit 310B has a built-in DAC, and the voltage signal output from the signal generating circuit unit 310B is a digital signal. Therefore, the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2 do not include a DAC.
  • the lighting device 1B does not include a DAC that occupies a large area in each of the first voltage signal line 330-1 and the second voltage signal line 330-2. Therefore, in the lighting device 1B, the number of DACs can be reduced, and as a result, manufacturing costs can be reduced.
  • 1, 1A, 1B lighting device, 10: optical element, 20: light source, 30, 30A, 30B: control device, 40: power supply, 100: liquid crystal cell, 110: substrate, 120: transparent electrode, 121: connection pad, 122: terminal, 130: alignment film, 140: sealant, 150: liquid crystal layer, 160: optical elastic resin layer, 170: flexible printed circuit board (FPCs), 310, 310B: signal generation circuit section, 320, 320A: switch circuit section, 330: voltage signal line, 331: digital-to-analog conversion circuit (DAC), 332: amplifier circuit (AMP), 340: timing control signal line, 1000-1: first light, 1000-2: second light, CH: output channel, SF: subframe period

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Abstract

照明装置は、光源と、光学素子と、光学素子を制御する制御装置と、を含み、制御装置は、信号生成回路部と、光学素子の液晶セルの第１乃至第４の透明電極のそれぞれと電気的に接続される第１乃至第４の出力チャネルを含むスイッチ回路部と、信号生成回路部とスイッチ回路部と接続され、各々が信号生成回路部で生成された電圧信号が伝送される第１の信号線および第２の電圧信号線と、を含み、１フレーム期間の第１のサブフレーム期間では、スイッチ回路部は、第１の電圧信号線と第１の出力チャネルとが導通され、かつ、第２の信号線と第２の出力チャネルとが導通されるように駆動し、１フレーム期間の第２のサブフレーム期間では、スイッチ回路部は、第１の電圧信号線と第３の出力チャネルとが導通され、かつ、第２の信号線と第４の出力チャネルとが導通されるように駆動する。

Description

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照明装置に関する。
　従来より、液晶に印加する電圧を調整し、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
　照明装置の光学素子は、配光を制御するための制御回路を備えるが、この制御回路には、占有面積の大きなデジタルアナログ変換回路（ＤＡＣ）および増幅回路（ＡＭＰ）が含まれている。従来の光学素子では、液晶に電圧を印加する透明電極ごとに電圧信号が生成されており、透明電極の数が多い光学素子の場合、ＤＡＣおよびＡＭＰの数が多くなる。しかしながら、占有面積の大きなＤＡＣおよびＡＭＰの数が多くなると、制御回路が大きくなるとともに、製造コストが増加する。そのため、制御回路に含まれるＤＡＣおよびＡＭＰの数を削減し、製造コストを削減することが望まれていた。
　本発明の一実施形態は、上記問題に鑑み、製造コストが削減された照明装置を提供することを目的の一つとする。
　本発明の一実施形態に係る照明装置は、光源と、光源から出射された光を拡散可変に透過する、第１の液晶セルおよび第２の液晶セルを含む光学素子と、光学素子と接続され、光学素子を制御する制御装置と、を含み、第１の液晶セルおよび第２の液晶セルの各々は、第１の方向に延在する第１の透明電極および第２の透明電極が交互に設けられた第１の基板と、第１の方向と交差する第２の方向に延在する第３の透明電極および第４の透明電極が交互に設けられた第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間の液晶層と、を含み、制御装置は、第１の液晶セルの第１の透明電極と電気的に接続される第１の出力チャネル、第１の液晶セルの第２の透明電極と電気的に接続される第２の出力チャネル、第１の液晶セルの第３の透明電極と電気的に接続される第３の出力チャネル、および第１の液晶セルの第４の透明電極と電気的に接続される第４の出力チャネルを含むスイッチ回路部と、第１の液晶セルおよび第２の液晶セルの各々の第１の透明電極、第２の透明電極、第３の透明電極、および第４の透明電極に入力される複数の電圧信号を生成する信号生成回路部と、スイッチ回路部および信号生成回路部と接続され、各々が生成された複数の電圧信号の１つが伝送される第１の電圧信号線および第２の電圧信号線と、を含み、１フレーム期間は、第１のサブフレーム期間および第２のサブフレーム期間を含み、第１のサブフレーム期間において、スイッチ回路部は、第１の電圧信号線と第１の出力チャネルとが導通され、かつ、第２の電圧信号線と第２の出力チャネルとが導通されるように駆動し、第２のサブフレーム期間において、スイッチ回路部は、第１の電圧信号線と第３の出力チャネルとが導通され、かつ、第２の電圧信号線と第４の出力チャネルとが導通されるように駆動する。
　本発明の一実施形態に係る照明装置は、光源と、光源から出射された光を拡散可変に透過する、第１の液晶セルおよび第２の液晶セルを含む光学素子と、光学素子と接続され、光学素子を制御する制御装置と、を含み、第１の液晶セルおよび第２の液晶セルの各々は、第１の方向に延在する第１の透明電極および第２の透明電極が交互に設けられた第１の基板と、第１の方向と交差する第２の方向に延在する第３の透明電極および第４の透明電極が交互に設けられた第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間の液晶層と、を含み、制御装置は、第１の液晶セルの第１の透明電極と電気的に接続される第１の出力チャネル、第１の液晶セルの第２の透明電極と電気的に接続される第２の出力チャネル、第１の液晶セルの第３の透明電極と電気的に接続される第３の出力チャネル、第１の液晶セルの前記第４の透明電極と電気的に接続される第４の出力チャネル、第２の液晶セルの第１の透明電極と電気的に接続される第５の出力チャネル、第２の液晶セルの第２の透明電極と電気的に接続される第６の出力チャネル、第２の液晶セルの第３の透明電極と電気的に接続される第７の出力チャネル、および第２の液晶セルの第４の透明電極と電気的に接続される第８の出力チャネルを含むスイッチ回路部と、第１の液晶セルおよび第２の液晶セルの各々の第１の透明電極、第２の透明電極、第３の透明電極、および第４の透明電極に入力される複数の電圧信号を生成する信号生成回路部と、スイッチ回路部および信号生成回路部と接続され、各々が生成された複数の電圧信号の１つが伝送される第１の電圧信号線、第２の電圧信号線、第３の電圧信号線、および第４の電圧信号線と、を含み、１フレーム期間は、第１のサブフレーム期間および第２のサブフレーム期間を含み、第１のサブフレーム期間において、スイッチ回路部は、第１の電圧信号線、第２の電圧信号線、第３の電圧信号線、および第４の電圧信号線のそれぞれが、第１の出力チャネル、第２の出力チャネル、第３の出力チャネル、および第４の出力チャネルと導通されるように駆動し、第２のサブフレーム期間において、スイッチ回路部は、第１の電圧信号線、第２の電圧信号線、第３の電圧信号線、および第４の電圧信号線のそれぞれが、第５の出力チャネル、第６の出力チャネル、第７の出力チャネル、および第８の出力チャネルと導通されるように駆動する。
本発明の一実施形態に係る照明装置の構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置の構成を示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置の構成を示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置の光学素子に含まれる液晶セルの電極パターンを示す模式的な平面図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置の光学素子に含まれる液晶セルの電極パターンを示す模式的な平面図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置の光学素子に含まれる液晶セルの光学特性を説明する模式図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置の光学素子に含まれる液晶セルの光学特性を説明する模式図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置において、配光を制御するために液晶セルの透明電極に入力される電圧信号を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係る照明装置において、配光を制御するために液晶セルの透明電極に入力される電圧信号を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係る照明装置において、配光を制御するために液晶セルの透明電極に入力される電圧信号を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係る照明装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置において、配光を制御するために液晶セルの透明電極に入力される電圧信号を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係る照明装置の構成を示すブロック図である。
　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＞
　図１～図６Ｃを参照して、本発明の一実施形態に係る照明装置１について説明する。
［１．照明装置１の構成］
　図１は、本発明の一実施形態に係る照明装置１の構成を示す模式図である。図１に示すように、照明装置１は、光学素子１０、光源２０、制御装置３０、および電源４０を含む。
　光学素子１０は、４つの液晶セル１００（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）を含む。光学素子１０では、光源２０に近い方から順に、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軸方向に順に積層されている。なお、以下では、光学素子１０が４つの液晶セル１００を含む構成について説明するが、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。光学素子１０の構成の詳細は、後述する。
　光源２０は、光学素子１０に対して光を出射することができる。光源２０から出射された光は、第１の液晶セル１００－１に入射され、第４の液晶セル１００－４から出射される。照明装置１では、光学素子１０に含まれる４つの液晶セル１００により、光の拡散および偏光が制御され、第４の液晶セル１００－４から出射される光の配光を変化させることができる。すなわち、光学素子１０は、光源２０から出射された光を拡散可能に透過し、配光を制御することができる。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。
　制御装置３０は、光学素子１０と接続され、光学素子１０を制御することができる。制御装置３０は、例えば、中央演算処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ（Ｍｉｃｒｏ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ：ＭＰＵ）、集積回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＩＣ）、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ）、またはランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）などを含む。詳細な説明は省略するが、制御装置３０は、光源２０と接続され、光源２０を制御することもできる。なお、制御装置３０の構成の詳細は、後述する。
　電源４０は、制御装置３０と接続され、制御装置３０に電力を供給することができる。すなわち、電源４０は、所定の電圧を生成することができる。例えば、電源４０は、２つの電圧（例えば、３．３Ｖおよび３０Ｖ）を生成することができるが、これに限られない。電源４０は、ＧＮＤ（例えば、０Ｖ）である電圧を含んでいてもよい。なお、本明細書では、便宜上、ＧＮＤの場合においても、電圧が生成されるとして説明する場合がある。
　図２は、本発明の一実施形態に係る照明装置１の構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御装置３０は、信号生成回路部３１０、スイッチ回路部３２０、第１の電圧信号線３３０－１、第２の電圧信号線３３０－２、およびタイミング制御信号線３４０を含む。
　信号生成回路部３１０は、データまたは情報を用いて演算処理を行うことができる。具体的には、信号生成回路部３１０は、所定のプログラムに基づいて、液晶セル１００に入力される複数の電圧信号を生成することができる。また、信号生成回路部３１０は、信号生成回路部３１０から出力される電圧信号に応じてスイッチ回路部３２０を制御するタイミング制御信号を生成することができる。信号生成回路部３１０は、例えば、ＦＰＧＡであるが、これに限られない。
　信号生成回路部３１０とスイッチ回路部３２０とは、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２を介して接続されている。そのため、信号生成回路部３１０によって生成される複数の電圧信号のうちの２つの電圧信号が、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２を介して、スイッチ回路部３２０に入力される。第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２の各々には、デジタルアナログ変換回路（ＤＡＣ）３３１および増幅回路（ＡＭＰ）３３２が接続されている。ＤＡＣ３３１およびＡＭＰ３３２には、それぞれ、電源４０から３．３Ｖおよび３０Ｖの電圧が供給されている。信号生成回路部３１０から出力された電圧信号は、ＤＡＣ３３１によってデジタル信号に変換され、ＡＭＰ３３２によって電圧が増幅されて、スイッチ回路部３２０に入力される。なお、以下では、信号生成回路部３１０から出力された電圧信号には、ＤＡＣ３３１によってデジタル信号に変換され、ＡＭＰ３３２によって電圧が増幅された電圧信号が含まれるものとする。
　スイッチ回路部３２０は、１６個の出力チャネルＣＨ（第１の出力チャネルＣＨ１～第１６の出力チャネルＣＨ１６）を含む。スイッチ回路部３２０には、タイミング制御信号線３４０を介して、タイミング制御信号が入力される。タイミング制御信号は、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２と導通される（電気的に接続される）２つの出力チャネルＣＨに関する情報を含む。すなわち、タイミング制御信号は、信号生成回路部３１０から第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２に入力される２つの電圧信号に応じて選択される出力チャネルＣＨに関する情報を含む。スイッチ回路部３２０は、タイミング制御信号に基づき、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２と、第１の出力チャネルＣＨ１～第１６の出力チャネルＣＨ１６の２つとが導通されるように駆動することができる。例えば、スイッチ回路部３２０は、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２のそれぞれが、第１の出力チャネルＣＨ１および第２の出力チャネルＣＨ２と導通されるように駆動する。この場合、信号生成回路部３１０で生成された２つの電圧信号が、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２を介してスイッチ回路部３２０に入力され、第１の出力チャネルＣＨ１および第２の出力チャネルＣＨ２から出力される。なお、この場合、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２と、第３の出力チャネルＣＨ３～第１６の出力チャネルＣＨ１６とは導通されていない。すなわち、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２と、第３の出力チャネルＣＨ３～第１６の出力チャネルＣＨ１６とは非導通状態にある。すなわち、第３の出力チャネルＣＨ３～第１６の出力チャネルの各々は、ハイインピーダンス状態である。スイッチ回路部３２０は、例えば、アナログスイッチ回路（ＡＳＷ）であるが、これに限られない。
　第１の出力チャネルＣＨ１～第４の出力チャネルＣＨ４は、フレキシブルプリント基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：ＦＰＣｓ）１７０（図１参照）を介して、第１の液晶セル１００－１と接続されている。第５の出力チャネルＣＨ５～第８の出力チャネルＣＨ８は、ＦＰＣｓ１７０を介して、第２の液晶セル１００－２と接続されている。第９の出力チャネルＣＨ９～第１２の出力チャネルＣＨ１２は、ＦＰＣｓ１７０を介して、第３の液晶セル１００－３と接続されている。第１３の出力チャネルＣＨ１３～第１６の出力チャネルＣＨ１６は、ＦＰＣｓ１７０を介して、第４の液晶セル１００－４と接続されている。
［２．光学素子１０の構成］
　図３Ａおよび図３Ｂの各々は、本発明の一実施形態に係る照明装置１の構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図３Ａは、図１のＡ１－Ａ２線で切断された光学素子１０の断面図であり、図３Ｂは、図１のＢ１－Ｂ２線で切断された光学素子１０の断面図である。
　図３Ａおよび図３Ｂに示すように、第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の各々は、第１の基板１１０－１、第２の基板１１０－２、複数の第１の透明電極１２０－１、複数の第２の透明電極１２０－２、複数の第３の透明電極１２０－３、複数の第４の透明電極１２０－４、第１の配向膜１３０－１、第２の配向膜１３０－２、シール材１４０、および液晶層１５０を含む。第１の基板１１０－１上には、第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２とが交互に設けられている。また、第１の基板１１０－１上には、第１の透明電極１２０－１および第２の透明電極１２０－２を覆うように、第１の配向膜１３０－１が設けられている。第２の基板１１０－２上には、第３の透明電極１２０－３と第４の透明電極１２０－４とが交互に設けられている。また、第２の基板１１０－２上には、第３の透明電極１２０－３および第４の透明電極１２０－４を覆うように、第２の配向膜１３０－２が設けられている。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の液晶セル１００－１と第２の液晶セル１００－２との間には、光学弾性樹脂層１６０が設けられている。同様に、第２の液晶セル１００－２と第３の液晶セル１００－３との間、および第３の液晶セル１００－３と第４の液晶セル１００－４との間にも、光学弾性樹脂層１６０が設けられている。光学弾性樹脂層１６０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。すなわち、光学弾性樹脂層１６０は、隣接する２つの液晶セル１００を接着し、固定することができる。
　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。
　第１の液晶セル１００－１および第２の液晶セル１００－２において、第１の透明電極１２０－１および第２の透明電極１２０－２はｘ軸方向に延在し、第３の透明電極１２０－３および第４の透明電極１２０－４はｙ軸方向に延在している。また、第３の液晶セル１００－３および第４の液晶セル１００－４において、第１の透明電極１２０－１および第２の透明電極１２０－２はｙ軸方向に延在し、第３の透明電極１２０－３および第４の透明電極１２０－４はｘ軸方向に延在している。
　なお、以下では、第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４を特に区別しないときは、透明電極１２０として説明する場合がある。
　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、第１の透明電極１２０－１および第２の透明電極１２０－２の延在方向と直交する方向に、液晶層１５０の第１の基板１１０－１側の液晶分子が整列するように配向処理が行われる。また、第２の配向膜１３０－２は、第３の透明電極１２０－３および第４の透明電極１２０－４の延在方向と直交する方向に、液晶層１５０の第２の基板１１０－２側の液晶分子が整列するように配向処理が行われる。そのため、第１の液晶セル１００－１および第２の液晶セル１００－２において、第１の基板１１０－１側の液晶分子の長軸はｙ軸方向に配向し、第２の基板１１０－２側の液晶分子の長軸はｘ軸方向に配向する。また、第３の液晶セル１００－３および第４の液晶セル１００－４において、第１の基板１１０－１側の液晶分子の長軸はｘ軸方向に配向し、第２の基板１１０－２側の液晶分子の長軸はｙ軸方向に配向する。
　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。
　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。
［３．液晶セル１００の電極パターン］
　図４Ａおよび図４Ｂの各々は、本発明の一実施形態に係る照明装置１の光学素子１０に含まれる液晶セル１００の電極パターンを示す模式的な平面図である。具体的には、図４Ａは、第１の液晶セル１００－１の第１の基板１１０－１上に形成される電極パターンを示す平面図であり、図４Ｂは、第１の液晶セル１００－１の第２の基板１１０－２上に形成される電極パターンを示す平面図である。第１の基板１１０－１と第２の基板１１０－２とは、図４Ａに示す電極パターンと図４Ｂに示す電極パターンとが対向するように貼り合わされる。
　図４Ａに示すように、第１の基板１１０－１上には、第１の接続パッド１２１－１および第２の接続パッド１２１－２が設けられている。複数の第１の透明電極１２０－１は、第１の接続パッド１２１－１と電気的に接続されている。複数の第２の透明電極１２０－２は、第２の接続パッド１２１－２と電気的に接続されている。
　図４Ｂに示すように、第２の基板１１０－２上には、第３の接続パッド１２１－３、第４の接続パッド１２１－４、第１の端子１２２－１、第２の端子１２２－２、第３の端子１２２－３、および第４の端子１２２－４が設けられている。複数の第３の透明電極１２０－３は、第３の端子１２２－３と電気的に接続されている。複数の第４の透明電極１２０－４は、第４の端子１２２－４と電気的に接続されている。また、第３の接続パッド１２１－３は、第１の端子１２２－１と電気的に接続されている。第４の接続パッド１２１－４は、第２の端子１２２－２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とが貼り合わせられると、第１の接続パッド１２１－１および第２の接続パッド１２１－２は、それぞれ、第３の接続パッド１２１－３および第４の接続パッド１２１－４と重畳する。第１の接続パッド１２１－１と第３の接続パッド１２１－３との間には、導通電極が設けられており、第１の接続パッド１２１－１と第３の接続パッド１２１－３とは、導通電極を介して電気的に接続されている。同様に、第２の接続パッド１２１－２と第４の接続パッド１２１－４との間にも、導通電極が設けられており、第２の接続パッド１２１－２と第４の接続パッド１２１－４とは、導通電極を介して電気的に接続されている。したがって、第１の基板１１０－１上の第１の透明電極１２０－１および第２の透明電極１２０－２は、それぞれ、第１の端子１２２－１および第２の端子１２２－２と電気的に接続されている。
　第２の液晶セル１００－２の電極パターンは、第１の液晶セル１００－１の電極パターンと同一である。第３の液晶セル１００－３および第４の液晶セル１００－４の電極パターンの構成は、透明電極１２０の延在方向が９０°異なる点を除き、第１の液晶セル１００－１の電極パターンの構成と同様である。
　液晶セル１００では、第２の基板１１０－２上の第１の端子１２２－１～第４の端子１２２－４が、第１の基板１１０－１から露出されている。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、露出された第１の端子１２２－１～第４の端子１２２－４には、ＦＰＣｓ１７０が設けられている（図１参照）。
　第１の出力チャネルＣＨ１～第４の出力チャネルＣＨ４は、ＦＰＣｓ１７０を介して、第１の液晶セル１００－１の第１の端子１２２－１～第４の端子１２２－４と電気的に接続されている。第５の出力チャネルＣＨ５～第８の出力チャネルＣＨ８は、ＦＰＣｓ１７０を介して、第２の液晶セル１００－２の第１の端子１２２－１～第４の端子１２２－４と電気的に接続されている。第９の出力チャネルＣＨ９～第１２の出力チャネルＣＨ１２は、ＦＰＣｓ１７０を介して、第３の液晶セル１００－３の第１の端子１２２－１～第４の端子１２２－４と電気的に接続されている。第１３の出力チャネルＣＨ１３～第１６の出力チャネルＣＨ１６は、ＦＰＣｓ１７０を介して、第４の液晶セル１００－４の第１の端子１２２－１～第４の端子１２２－４と電気的に接続されている。そのため、制御装置３０は、ＦＰＣｓ１７０を介して、液晶セル１００の第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４のそれぞれに電圧信号を入力し、光学素子１０を制御することができる。
［４．液晶セル１００の光学特性］
　図５Ａおよび図５Ｂの各々は、本発明の一実施形態に係る照明装置１の光学素子１０に含まれる液晶セル１００の光学特性を説明する模式図である。具体的には、図５Ａ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５Ｂ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５Ａ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ｙ軸方向に配向し、液晶層１５０の第２の基板１１０－２側の液晶分子はｘ軸方向に配向している。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°捩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（より具体的には、当該透過光の偏光成分）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５Ｂ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°捩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列し、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列する。凸円弧状に配列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、８μｍ≦ｄ≦５０μｍ、好ましくは１０μｍ≦ｄ≦３０μｍ、さらに好ましくは１５μｍ≦ｄ≦２５μｍ）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には上記透明電極１２０間に形成される電界はあまり影響しない。
　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。
　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異なるため、第１の光１０００－１は拡散されない（図５Ｂ中の（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異なるため、第１の光１０００－１は拡散されない（図５Ｂ中の（２）参照）。
　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ｙ軸方向に拡散される（図５Ｂ中の（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ｘ軸方向に拡散される（図５Ｂ中の（４）参照）。
［５．照明装置１による配光の制御］
　図６Ａ～図６Ｃは、本発明の一実施形態に係る照明装置１において、配光を制御するために液晶セル１００の透明電極１２０に入力される電圧信号を示すタイミングチャートである。本実施形態に係る照明装置１では、第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の各々の第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４に所定の電圧信号を順次入力することにより、各液晶セル１００を時分割に駆動する。すなわち、照明装置１においては、１つの信号生成回路部３１０に基づいて複数の液晶セル１００を時分割駆動することにより、光学素子１０を透過する光の配光を制御することができる。より具体的には、本実施形態に係る照明装置１は、複数の液晶セル１００がスイッチ回路部３２０に接続され、当該スイッチ回路部３２０と信号生成回路部３１０との間に一対のアナログ変換回路３３１および増幅回路３３２を備え、スイッチ回路部３２０を介して、アナログ変換回路３３１および増幅回路３３２と各液晶セル１００の透明電極１２０との接続状態が時分割で切り替わることにより、各液晶セル１００の時分割駆動を可能としている。以下、具体的な時分割駆動の例を詳述する。
　図６Ａは、配光形状が円形状となるように光学素子１０を制御するタイミングチャートであり、図６Ｂは、配光形状がｘ軸方向に広がる線形状となるように光学素子１０を制御するタイミングチャートであり、図６Ｃは、配光形状がｙ軸方向に広がる線形状となるように光学素子１０を制御するタイミングチャートである。
　図６Ａ～図６Ｃにおいて、第１の出力チャネルＣＨ１～第４の出力チャネルＣＨ４から出力された電圧信号は、それぞれ、第１の液晶セル１００－１の第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４に入力される。第５の出力チャネルＣＨ５～第８の出力チャネルＣＨ８から出力された電圧信号は、それぞれ、第２の液晶セル１００－２の第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４に入力される。第９の出力チャネルＣＨ９～第１２の出力チャネルＣＨ１２から出力された電圧信号は、それぞれ、第３の液晶セル１００－３の第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４に入力される。第１３の出力チャネルＣＨ１３～第１６の出力チャネルＣＨ１６から出力された電圧信号は、それぞれ、第４の液晶セル１００－４の第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４に入力される。
　照明装置１では、図６Ａ～図６Ｃに示すように、１フレーム期間が、８個のサブフレーム期間ＳＦ（第１のサブフレーム期間ＳＦ１～第８のサブフレーム期間ＳＦ８）に分割されている。
［５－１．円形状の配光］
　図６Ａに示すように、第１のサブフレーム期間ＳＦ１では、矩形波を有する第１の電圧信号が第１の出力チャネルＣＨ１から出力され、矩形波を有する第２の電圧信号が第２の出力チャネルＣＨ２から出力される。第１の電圧信号の位相は、第２の電圧信号の位相と逆である。換言すると、第１の電圧信号の位相は、第２の電圧信号の位相と１８０°異なっている。一方、第３の出力チャネルＣＨ３～第１６の出力チャネルＣＨ１６は、ハイインピーダンス状態（Ｈｉｇｈ－Ｚ）である。
　第１のサブフレーム期間ＳＦ１において、信号生成回路部３１０によって生成された第１の電圧信号および第２の電圧信号は、それぞれ、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２を介して、スイッチ回路部３２０に入力される。スイッチ回路部３２０は、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２が、それぞれ、第１の出力チャネルＣＨ１および第２の出力チャネルＣＨ２と導通されるように駆動する。そのため、第１のサブフレーム期間ＳＦ１では、上述したように、第１の電圧信号および第２の電圧信号が、それぞれ、第１の出力チャネルＣＨ１および第２の出力チャネルＣＨ２から出力される。一方、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２と、第３の出力チャネルＣＨ３～第１６の出力チャネルＣＨ１６とは非導通状態にあるため、第３の出力チャネルＣＨ３～第１６の出力チャネルＣＨ１６は、ハイインピーダンス状態となる。
　したがって、第１のサブフレーム期間ＳＦ１では、第１の液晶セル１００－１の第１の透明電極１２０－１および第２の透明電極１２０－２の各々に、Ｈｉｇｈ電圧またはＬｏｗ電圧が印加される。すなわち、第１のサブフレーム期間ＳＦ１では、第１の液晶セル１００－１の第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２との間で横電界が発生する。
　第２のサブフレーム期間ＳＦ２において、信号生成回路部３１０によって生成された矩形波を有する第３の電圧信号および矩形波を有する第４の電圧信号は、それぞれ、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２を介して、スイッチ回路部３２０に入力される。ここで、第３の電圧信号の位相は、第４の電圧信号の位相の逆である。スイッチ回路部３２０は、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２が、それぞれ、第３の出力チャネルＣＨ３および第４の出力チャネルＣＨ４と導通されるように駆動する。そのため、第２のサブフレーム期間ＳＦ２では、第３の電圧信号および第４の電圧信号が、それぞれ、第３の出力チャネルＣＨ３および第４の出力チャネルＣＨ４から出力される。一方、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２と、第１の出力チャネルＣＨ１、第２の出力チャネルＣＨ２、および第５の出力チャネルＣＨ５～第１６の出力チャネルＣＨ１６とは非導通状態にあるため、第１の出力チャネルＣＨ１、第２の出力チャネルＣＨ２、および第５の出力チャネルＣＨ５～第１６の出力チャネルＣＨ１６は、ハイインピーダンス状態となる。
　したがって、第２のサブフレーム期間ＳＦ２では、第１の液晶セル１００－１の第３の透明電極１２０－３および第４の透明電極１２０－４の各々に、Ｈｇｉｈ電圧またはＬｏｗ電圧が印加される。すなわち、第２のサブフレーム期間ＳＦ２では、第１の液晶セル１００－１の第３の透明電極１２０－３と第４の透明電極１２０－４との間で横電界が発生する。
　なお、第２のサブフレーム期間ＳＦ２では、第１の出力チャネルＣＨ１および第２の出力チャネルＣＨ２がハイインピーダンス状態であるため、液晶層１５０の液晶の容量によって、第１の液晶セル１００－１の第１の透明電極１２０－１および第２の透明電極１２０－２に印加されたＨｉｇｈ電圧またはＬｏｗ電圧が保持されている。そのため、第２のサブフレーム期間ＳＦ２においても、第１の液晶セル１００－１の第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２との間で横電界が保持されている。
　第３のサブフレーム期間ＳＦ３～第８のサブフレーム期間も同様である。すなわち、第３のサブフレーム期間ＳＦ３および第４のサブフレーム期間ＳＦ４において、第２の液晶セル１００－２の第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２との間、および第２の液晶セル１００－２の第３の透明電極１２０－３と第４の透明電極１２０－４との間で横電界が発生する。第５のサブフレーム期間ＳＦ５および第６のサブフレーム期間ＳＦ６において、第３の液晶セル１００－３の第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２との間、および第３の液晶セル１００－３の第３の透明電極１２０－３と第４の透明電極１２０－４との間で横電界が発生する。第７のサブフレーム期間ＳＦ７および第８のサブフレーム期間ＳＦ８において、第４の液晶セル１００－４の第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２との間、および第４の液晶セル１００－４の第３の透明電極１２０－３と第４の透明電極１２０－４との間で横電界が発生する。
　第３のサブフレーム期間ＳＦ３～第８のサブフレーム期間ＳＦ８においても、電圧信号が出力されない出力チャネルＣＨはハイインピーダンス状態であるため、液晶層１５０の液晶の容量によって、透明電極１２０に印加されたＨｉｇｈ電圧またはＬｏｗ電圧が保持されている。
　したがって、１フレーム期間における第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の拡散特性は、表１に示すとおりである。第１のサブフレーム期間ＳＦ１～第８のサブフレーム期間ＳＦ８の各々では、液晶セル１００の一方の基板１１０側の隣接する２つの透明電極１２０間で横電界が発生するように制御される。しかしながら、液晶層１５０の液晶の容量によって、透明電極１２０に印加されたＨｉｇｈ電圧またはＬｏｗ電圧が保持されるため、１フレーム期間において、第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４は、表１に示すような拡散特性を有する。この場合、光源２０から出射された光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分の各々は、光学素子１０によって、ｘ軸方向およびｙ軸方向に拡散される。そのため、光源２０から出射された光は、光学素子１０によって、円形状を有する配光に制御される。なお、各透明電極１２０に印加されるＨｉｇｈ電圧およびＬｏｗ電圧の大きさを変えることにより、楕円形状を有する配光に制御することもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　１フレーム期間の周期は、３０Ｈｚ以上１２０Ｈｚ以下であり、好ましくは、６０Ｈｚである。１フレーム期間の周期が上記範囲であるとき、液晶層１５０の液晶の容量によって、透明電極１２０に印加された電圧を保持することができる。
［５－２．ｘ軸方向に広がる線形状の配光］
　図６Ｂに示すように、第１のサブフレーム期間ＳＦ１において、信号生成回路部３１０によって生成された中間電圧（Ｈｉｇｈ電圧とＬｏｗ電圧との間の電圧）を有する第１の電圧信号および第２の電圧信号は、それぞれ、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２を介して、スイッチ回路部３２０に入力される。中間電圧は固定電圧であり、第１の電圧信号の位相は、第２の電圧信号の位相と同じである。スイッチ回路部３２０は、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２が、それぞれ、第１の出力チャネルＣＨ１および第２の出力チャネルＣＨ２と導通されるように駆動する。そのため、第１のサブフレーム期間ＳＦ１では、第１の電圧信号および第２の電圧信号が、それぞれ、第１の出力チャネルＣＨ１および第２の出力チャネルＣＨ２から出力される。一方、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２と、第３の出力チャネルＣＨ３～第１６の出力チャネルＣＨ１６とは非導通状態にあるため、第３の出力チャネルＣＨ３～第１６の出力チャネルＣＨ１６は、ハイインピーダンス状態となる。
　したがって、第１のサブフレーム期間ＳＦ１では、第１の液晶セル１００－１の第１の透明電極１２０－１および第２の透明電極１２０－２の各々に、中間電圧が印加される。この場合、第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２とは等電位であり、第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２との間で横電界は発生しない。
　図６Ｂに示す第２のサブフレーム期間ＳＦ２は、図６Ａに示す第２のサブフレーム期間ＳＦ２と同様であるため、説明を省略する。
　したがって、第２のサブフレーム期間ＳＦ２では、第１の液晶セル１００－１の第３の透明電極１２０－３および第４の透明電極１２０－４の各々に、Ｈｉｇｈ電圧またはＬｏｗ電圧が印加される。すなわち、第２のサブフレーム期間ＳＦ２では、第１の液晶セル１００－１の第３の透明電極１２０－３と第４の透明電極１２０－４との間で横電界が発生する。
　なお、第２のサブフレーム期間ＳＦ２では、第１の出力チャネルＣＨ１および第２の出力チャネルＣＨ２がハイインピーダンス状態であるため、液晶層１５０の液晶の容量によって、第１の液晶セル１００－１の第１の透明電極１２０－１および第２の透明電極１２０－２に印加された中間電圧が保持されている。そのため、第１のサブフレーム期間ＳＦ１および第２のサブフレーム期間ＳＦ２において、第１の液晶セル１００－１の第３の透明電極１２０－３と第４の透明電極１２０－４との間でのみ横電界が発生する。
　第３のサブフレーム期間ＳＦ３～第８のサブフレーム期間も同様である。すなわち、第３のサブフレーム期間ＳＦ３および第４のサブフレーム期間ＳＦ４において、第２の液晶セル１００－２の第３の透明電極１２０－３と第４の透明電極１２０－４との間でのみ横電界が発生する。第５のサブフレーム期間ＳＦ５および第６のサブフレーム期間ＳＦ６において、第３の液晶セル１００－３の第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２との間でのみ横電界が発生する。第７のサブフレーム期間ＳＦ７および第８のサブフレーム期間ＳＦ８において、第４の液晶セル１００－４の第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２との間でのみ横電界が発生する。
　第３のサブフレーム期間ＳＦ３～第８のサブフレーム期間ＳＦ８においても、電圧信号が出力されない出力チャネルＣＨはハイインピーダンス状態であるため、液晶層１５０の液晶の容量によって、透明電極１２０に印加されたＨｉｇｈ電圧、Ｌｏｗ電圧、または中間電圧が保持されている。
　したがって、１フレーム期間における第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の拡散特性は、表２に示すとおりである。第２のサブフレーム期間ＳＦ２、第４のサブフレーム期間ＳＦ４、第５のサブフレーム期間ＳＦ５、および第７のサブフレーム期間ＳＦ７の各々では、液晶セル１００の一方の基板１１０側の隣接する２つの透明電極１２０間で横電界が発生するように制御される。また、第１のサブフレーム期間ＳＦ１、第３のサブフレーム期間ＳＦ３、第６のサブフレーム期間ＳＦ６、および第８のサブフレーム期間ＳＦ８の各々では、液晶セル１００の他方の基板１１０側の２つの透明電極１２０に中間電圧が印加されるように制御される。しかしながら、液晶層１５０の液晶の容量によって、透明電極１２０に印加されたＨｉｇｈ電圧、Ｌｏｗ電圧、または中間電圧が保持されるため、１フレーム期間において、第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４は、表２に示すような拡散特性を有する。この場合、光源２０から出射された光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分の各々は、光学素子１０によって、ｘ軸方向にのみ拡散される。そのため、光源２０から出射された光は、光学素子１０によって、ｘ軸方向に広がる線形状を有する配光に制御される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　Ｈｉｇｈ電圧、Ｌｏｗ電圧、および中間電圧は、それぞれ、＋１５Ｖ、－１５Ｖ、および０Ｖであるが、これに限られない。Ｈｉｇｈ電圧、Ｌｏｗ電圧、および中間電圧は、それぞれ、＋３０Ｖ、０Ｖ、および＋１５Ｖであってもよい。なお、上記電圧の値は一例であって、これに限られない。
［５－３．ｙ軸方向に広がる線形状の配光］
　図６Ｃに示す第１のサブフレーム期間ＳＦ１は、図６Ａに示す第１のサブフレーム期間ＳＦ１と同様であるため、説明を省略する。
　したがって、第１のサブフレーム期間ＳＦ１では、第１の液晶セル１００－１の第１の透明電極１２０－１および第２の透明電極１２０－２の各々に、Ｈｉｇｈ電圧またはＬｏｗ電圧が印加される。すなわち、第１のサブフレーム期間ＳＦ１では、第１の液晶セル１００－１の第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２との間で横電界が発生する。
　図６Ｃに示すように、第２のサブフレーム期間ＳＦ２において、信号生成回路部３１０によって生成された中間電圧を有する第３の電圧信号および第４の電圧信号は、それぞれ、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２を介して、スイッチ回路部３２０に入力される。スイッチ回路部３２０は、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２が、それぞれ、第３の出力チャネルＣＨ３および第４の出力チャネルＣＨ４と導通されるように駆動する。そのため、第２のサブフレーム期間ＳＦ２では、第３の電圧信号および第４の電圧信号が、それぞれ、第３の出力チャネルＣＨ３および第４の出力チャネルＣＨ４から出力される。一方、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２と、第１の出力チャネルＣＨ１、第２の出力チャネルＣＨ２、および第５の出力チャネルＣＨ５～第１６の出力チャネルＣＨ１６とは非導通状態にあるため、第１の出力チャネルＣＨ１、第２の出力チャネルＣＨ２、および第５の出力チャネルＣＨ５～第１６の出力チャネルＣＨ１６は、ハイインピーダンス状態となる。
　したがって、第２のサブフレーム期間ＳＦ２では、第１の液晶セル１００－１の第３の透明電極１２０－３および第４の透明電極１２０－４の各々に、中間電圧が印加される。この場合、第３の透明電極１２０－３と第４の透明電極１２０－４とは等電位であり、第３の透明電極１２０－３と第４の透明電極１２０－４との間で横電界は発生しない。
　なお、第２のサブフレーム期間ＳＦ２では、第１の出力チャネルＣＨ１および第２の出力チャネルＣＨ２がハイインピーダンス状態であるため、液晶層１５０の液晶の容量によって、第１の液晶セル１００－１の第１の透明電極１２０－１および第２の透明電極１２０－２に印加されたＨｉｇｈ電圧またはＬｏｗ電圧が保持されている。そのため、第１のサブフレーム期間ＳＦ１および第２のサブフレーム期間ＳＦ２において、第１の液晶セル１００－１の第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２との間でのみ横電界が発生する。
　第３のサブフレーム期間ＳＦ３～第８のサブフレーム期間ＳＦ８も同様である。すなわち、第３のサブフレーム期間ＳＦ３および第４のサブフレーム期間ＳＦ４において、第２の液晶セル１００－２の第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２との間でのみ横電界が発生する。第５のサブフレーム期間ＳＦ５および第６のサブフレーム期間ＳＦ６において、第３の液晶セル１００－３の第３の透明電極１２０－３と第４の透明電極１２０－４との間でのみ横電界が発生する。第７のサブフレーム期間ＳＦ７および第８のサブフレーム期間ＳＦ８において、第４の液晶セル１００－４の第３の透明電極１２０－３と第４の透明電極１２０－４との間でのみ横電界が発生する。
　第３のサブフレーム期間ＳＦ３～第８のサブフレーム期間ＳＦ８においても、電圧信号が出力されない出力チャネルＣＨはハイインピーダンス状態であるため、液晶層１５０の液晶の容量によって、透明電極１２０に印加されたＨｉｇｈ電圧、Ｌｏｗ電圧、または中間電圧が保持されている。
　したがって、１フレーム期間における第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の拡散特性は、表３に示すとおりである。第１のサブフレーム期間ＳＦ１、第３のサブフレーム期間ＳＦ３、第６のサブフレーム期間ＳＦ６、および第８のサブフレーム期間ＳＦ８の各々では、液晶セル１００の一方の基板１１０側の隣接する２つの透明電極１２０間で横電界が発生するように制御される。また、第２のサブフレーム期間ＳＦ２、第４のサブフレーム期間ＳＦ４、第５のサブフレーム期間ＳＦ５、および第７のサブフレーム期間ＳＦ７の各々では、液晶セル１００の他方の基板１１０側の２つの透明電極１２０に中間電圧が印加されるように制御される。しかしながら、液晶層１５０の液晶の容量によって、透明電極１２０に印加されたＨｉｇｈ電圧、Ｌｏｗ電圧、または中間電圧が保持されるため、１フレーム期間において、第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４は、表３に示すような拡散特性を有する。この場合、光源２０から出射された光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分の各々は、光学素子１０によって、ｙ軸方向にのみ拡散される。そのため、光源２０から出射された光は、光学素子１０によって、ｙ軸方向に広がる線形状を有する配光に制御される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　以上説明したように、本実施形態に係る照明装置１による配光の制御においては、１フレームを複数のサブフレーム期間ＳＦに分割する。各サブフレーム期間ＳＦにおいて、信号生成回路部３１０から一対の電圧信号線３３０（第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線）に入力される２つの電圧信号に応じて、スイッチ回路部３２０の出力チャネルを切り替え、隣接する２つの透明電極１２０のそれぞれに２つの電圧信号を入力する。そのため、透明電極１２０の数よりも電圧信号線３３０の数を削減することができ、結果として、ＤＡＣおよびＡＭＰの数を削減することができる。そのため、照明装置１では、制御装置３０を小型化できるとともに、製造コストを削減することができる。
＜第２実施形態＞
　図７および図８を参照して、本発明の一実施形態に係る照明装置１Ａについて説明する。なお、照明装置１Ａの構成が照明装置１の構成と同様であるとき、照明装置１Ａの構成の説明を省略する場合がある。
［１．照明装置１Ａの構成］
　図７は、本発明の一実施形態に係る照明装置１Ａの構成を示すブロック図である。図７に示すように、照明装置１Ａは、光学素子１０、光源２０、制御装置３０Ａ、および電源４０を含む。制御装置３０Ａは、信号生成回路部３１０、スイッチ回路部３２０Ａ、第１の電圧信号線３３０－１、第２の電圧信号線３３０－２、第３の電圧信号線３３０－３、第４の電圧信号線３３０－４、およびタイミング制御信号線３４０を含む。
　信号生成回路部３１０とスイッチ回路部３２０Ａとは、第１の電圧信号線３３０－１～第４の電圧信号線３３０－４を介して接続されている。そのため、信号生成回路部３１０によって生成される複数の電圧信号のうちの４つの電圧信号が、第１の電圧信号線３３０－１～第４の電圧信号線３３０－４を介して、スイッチ回路部３２０に入力される。
　スイッチ回路部３２０Ａは、タイミング制御信号に基づき、第１の電圧信号線３３０－１～第４の電圧信号線３３０－４と、第１の出力チャネルＣＨ１～第１６の出力チャネルＣＨ１６とが導通されるように駆動することができる。例えば、スイッチ回路部３２０Ａは、タイミング制御信号に基づき、第１の電圧信号線３３０－１～第４の電圧信号線３３０－４と、第１の出力チャネルＣＨ１～第４の出力チャネルＣＨ４とが導通されるように駆動することができる。なお、このとき、第１の電圧信号線３３０－１～第４の電圧信号線３３０－４と、第５の出力チャネルＣＨ５～第１６の出力チャネルＣＨ１６とは非導通状態にある。すなわち、第５の出力チャネルＣＨ５～第１６の出力チャネルＣＨ１６の各々は、ハイインピーダンス状態である。
［２．照明装置１Ａによる配光の制御］
　図８は、本発明の一実施形態に係る照明装置１Ａにおいて、配光を制御するために液晶セル１００の透明電極１２０に入力される電圧信号を示すタイミングチャートである。本実施形態に係る照明装置１Ａでは、第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の各々の第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４に所定の電圧信号を順次入力することにより、各液晶セル１００を時分割に駆動する。すなわち、照明装置１Ａにおいては、１つの信号生成回路部３１０に基づいて複数の液晶セル１００を時分割駆動することにより、光学素子１０を透過する光の配光を制御することができる。より具体的には、本実施形態に係る照明装置１Ａは、複数の液晶セル１００がスイッチ回路部３２０Ａに接続され、当該スイッチ回路部３２０と信号生成回路部３１０との間に二対のアナログ変換回路３３１および増幅回路３３２を備え、スイッチ回路部３２０Ａを介して、アナログ変換回路３３１および増幅回路３３２と各液晶セル１００の透明電極１２０との接続状態が時分割で切り替わることにより、各液晶セル１００の時分割駆動を可能としている。以下、具体的な時分割駆動の例を詳述する。
　図８は、配光形状が円形状となるように光学素子１０を制御するタイミングチャートである。但し、照明装置１Ａにおいて、光学素子１０が制御する配光形状は、これに限られない。照明装置１Ａにおいても、照明装置１と同様に、ｘ軸方向またはｙ軸方向に広がる線形状を有する配光形状が可能である。
　照明装置１Ａでは、図８に示すように、１フレーム期間が４個のサブフレーム期間（第１のサブフレーム期間ＳＦ１～第４のサブフレーム期間ＳＦ４）に分割されている。
　第１のサブフレーム期間ＳＦ１において、信号生成回路部３１０によって生成された矩形波を有する第１の電圧信号～第４の電圧信号は、それぞれ、第１の電圧信号線３３０－１～第４の電圧信号線３３０－４を介して、スイッチ回路部３２０Ａに入力される。ここで、第１の電圧信号の位相は、第２の電圧信号の位相と逆であり、第３の電圧信号の位相は、第４の電圧信号の位相と逆である。スイッチ回路部３２０は、第１の電圧信号線３３０－１～第４の電圧信号線３３０－４が、それぞれ、第１の出力チャネルＣＨ１～第４の出力チャネルＣＨ４と導通されるように駆動する。そのため、第１のサブフレーム期間ＳＦ１では、第１の電圧信号～第４の電圧信号が、それぞれ、第１の出力チャネルＣＨ１～第４の出力チャネルＣＨ４から出力される。一方、第１の電圧信号線３３０－１～第４の電圧信号線３３０－４と、第５の出力チャネルＣＨ５～第１６の出力チャネルＣＨ１６とは非導通状態にあるため、第５の出力チャネルＣＨ５～第１６の出力チャネルＣＨ１６は、ハイインピーダンス状態となる。
　したがって、第１のサブフレーム期間ＳＦ１では、第１の液晶セル１００－１の第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４の各々に、Ｈｉｇｈ電圧またはＬｏｗ電圧が印加される。すなわち、第１のサブフレーム期間ＳＦ１では、第１の液晶セル１００－１の第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２との間、および第１の液晶セル１００－１の第３の透明電極１２０－３と第４の透明電極１２０－４との間で横電界が発生する。
　第２のサブフレーム期間において、信号生成回路部３１０によって生成された矩形波を有する第５の電圧信号～第８の電圧信号は、それぞれ、第１の電圧信号線３３０－１～第４の電圧信号線３３０－４を介して、スイッチ回路部３２０Ａに入力される。ここで、第５の電圧信号の位相は、第６の電圧信号の位相と逆であり、第７の電圧信号の位相は、第８の電圧信号の移動と逆である。スイッチ回路部３２０は、第１の電圧信号線３３０－１～第４の電圧信号線３３０－４が、それぞれ、第５の出力チャネルＣＨ５～第８の出力チャネルＣＨ８と導通されるように駆動する。そのため、第２のサブフレーム期間ＳＦ２では、第５の電圧信号～第８の電圧信号が、それぞれ、第５の出力チャネルＣＨ５～第８の出力チャネルＣＨ８から出力される。一方、第１の電圧信号線３３０－１～第４の電圧信号線３３０－４と、第１の出力チャネルＣＨ１～第４の出力チャネルＣＨ４および第９の出力チャネルＣＨ９～第１６の出力チャネルＣＨ１６とは非導通状態にあるため、第１の出力チャネルＣＨ１～第４の出力チャネルＣＨ４および第９の出力チャネルＣＨ９～第１６の出力チャネルＣＨ１６は、ハイインピーダンス状態となる。
　したがって、第２のサブフレーム期間ＳＦ２では、第２の液晶セル１００－２の第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４の各々に、Ｈｉｇｈ電圧またはＬｏｗ電圧が印加される。すなわち、第２のサブフレーム期間ＳＦ２では、第２の液晶セル１００－２の第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２との間、および第２の液晶セル１００－２の第３の透明電極１２０－３と第４の透明電極１２０－４との間で横電界が発生する。
　なお、第２のサブフレーム期間ＳＦ２では、第１の出力チャネルＣＨ１～第４の出力チャネルＣＨ４がハイインピーダンス状態であるため、液晶層１５０の液晶の容量によって、第１の液晶セル１００－１の第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４に印加されたＨｉｇｈ電圧またはＬｏｗ電圧が保持されている。そのため、第２のサブフレーム期間ＳＦ２においても、第１の液晶セル１００－１の第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２との間、および第１の液晶セル１００－１の第３の透明電極１２０－３と第４の透明電極１２０－４との間で横電界が保持されている。
　第３のサブフレーム期間ＳＦ３および第４のサブフレーム期間ＳＦ４も同様である。すなわち、第３のサブフレーム期間ＳＦ３において、第３の液晶セル１００－３の第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２との間、および第３の液晶セル１００－３の第３の透明電極１２０－３と第４の透明電極１２０－４との間で横電界が発生する。第４のサブフレーム期間ＳＦ４において、第４の液晶セル１００－４の第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２との間、および第４の液晶セル１００－４の第３の透明電極１２０－３と第４の透明電極１２０－４との間で横電界が発生する。
　第３のサブフレーム期間ＳＦ３および第４のサブフレーム期間ＳＦ４においても、電圧信号が出力されない出力チャネルＣＨはハイインピーダンス状態であるため、液晶層１５０の液晶の容量によって、透明電極１２０に印加されたＨｉｇｈ電圧またはＬｏｗ電圧が保持されている。
　したがって、１フレーム期間における第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の拡散特性は、表１に示すような拡散特性を有する。この場合、光源２０から出射された光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分の各々は、光学素子１０によって、ｘ軸方向およびｙ軸方向に拡散される。そのため、光源２０から出射された光は、光学素子１０によって、円形状を有する配光に制御される。なお、各透明電極１２０に印加されるＨｉｇｈ電圧およびＬｏｗ電圧の大きさを変えることにより、楕円形状を有する配光に制御することもできる。
　以上説明したように、本実施形態に係る照明装置１Ａによる配光の制御においては、１フレームを複数のサブフレーム期間ＳＦに分割する。各サブフレーム期間ＳＦにおいて、信号生成回路部３１０から二対の電圧信号線３３０（第１の電圧信号線３３０－１～第４の電圧信号線）に入力される２つの電圧信号に応じて、スイッチ回路部３２０の出力チャネルを切り替え、隣接する２つの透明電極１２０のそれぞれに２つの電圧信号を入力する。このように、複数対の電圧信号線３３０を用いて配光を制御しても、透明電極１２０の数よりも電圧信号線３３０の数を削減することができ、結果として、ＤＡＣおよびＡＭＰの数を削減することができる。そのため、照明装置１Ａでは、制御装置３０Ａを小型化できるとともに、製造コストを削減することができる。
＜第３実施形態＞
　図９を参照して、本発明の一実施形態に係る照明装置１Ｂについて説明する。なお、照明装置１Ｂの構成が照明装置１の構成と同様であるとき、照明装置１Ｂの構成の説明を省略する場合がある。
　図９は、本発明の一実施形態に係る照明装置１Ｂの構成を示すブロック図である。図９に示すように、照明装置１Ｂは、光学素子１０、光源２０、制御装置３０Ｂ、および電源４０を含む。制御装置３０Ｂは、信号生成回路部３１０Ｂ、スイッチ回路部３２０、第１の電圧信号線３３０－１、第２の電圧信号線３３０－２、およびタイミング制御信号線３４０を含む。
　信号生成回路部３１０Ｂは、ＤＡＣを含む。すなわち、信号生成回路部３１０ＢはＤＡＣを内蔵しており、信号生成回路部３１０Ｂから出力される電圧信号は、デジタル信号である。そのため、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２の各々は、ＤＡＣを含まない。
　以上説明したように、本実施形態に係る照明装置１Ｂは、第１の電圧信号線３３０－１および第２の電圧信号線３３０－２の各々に占有面積の大きなＤＡＣを含まない。そのため、照明装置１Ｂでは、ＤＡＣの数を削減することができ、その結果、製造コストを削減することができる。
　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、各実施形態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：照明装置、　１０：光学素子、　２０：光源、　３０、３０Ａ、３０Ｂ：制御装置、　４０：電源、　１００：液晶セル、　１１０：基板、　１２０：透明電極、　１２１：接続パッド、　１２２：端子、　１３０：配向膜、　１４０：シール材、　１５０：液晶層、　１６０：光学弾性樹脂層、　１７０：フレキシブルプリント基板（ＦＰＣｓ）、　３１０、３１０Ｂ：信号生成回路部、　３２０、３２０Ａ：スイッチ回路部、　３３０：電圧信号線、　３３１：デジタルアナログ変換回路（ＤＡＣ）、　３３２：増幅回路（ＡＭＰ）、　３４０：タイミング制御信号線、　１０００－１：第１の光、　１０００－２：第２の光、　ＣＨ：出力チャネル、　ＳＦ：サブフレーム期間

Claims (11)

  1. 　光源と、
    　前記光源から出射された光を拡散可変に透過する、第１の液晶セルおよび第２の液晶セルを含む光学素子と、
    　前記光学素子と接続され、前記光学素子を制御する制御装置と、を含み、
    　前記第１の液晶セルおよび前記第２の液晶セルの各々は、
    　　第１の方向に延在する第１の透明電極および第２の透明電極が交互に設けられた第１の基板と、
    　　前記第１の方向と交差する第２の方向に延在する第３の透明電極および第４の透明電極が交互に設けられた第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、
    　前記制御装置は、
    　　前記第１の液晶セルの前記第１の透明電極と電気的に接続される第１の出力チャネル、前記第１の液晶セルの前記第２の透明電極と電気的に接続される第２の出力チャネル、前記第１の液晶セルの前記第３の透明電極と電気的に接続される第３の出力チャネル、および前記第１の液晶セルの前記第４の透明電極と電気的に接続される第４の出力チャネルを含むスイッチ回路部と、
    　　前記第１の液晶セルおよび前記第２の液晶セルの各々の前記第１の透明電極、前記第２の透明電極、前記第３の透明電極、および前記第４の透明電極に入力される複数の電圧信号を生成する信号生成回路部と、
    　　前記スイッチ回路部および前記信号生成回路部と接続され、各々が生成された前記複数の電圧信号の１つが伝送される第１の電圧信号線および第２の電圧信号線と、を含み、
    　１フレーム期間は、第１のサブフレーム期間および第２のサブフレーム期間を含み、
    　前記第１のサブフレーム期間において、前記スイッチ回路部は、前記第１の電圧信号線と前記第１の出力チャネルとが導通され、かつ、前記第２の電圧信号線と前記第２の出力チャネルとが導通されるように駆動し、
    　前記第２のサブフレーム期間において、前記スイッチ回路部は、前記第１の電圧信号線と前記第３の出力チャネルとが導通され、かつ、前記第２の電圧信号線と前記第４の出力チャネルとが導通されるように駆動する、照明装置。
  2. 　前記第１のサブフレーム期間において、前記第３の出力チャネルおよび前記第４の出力チャネルは、ハイインピーダンス状態となり、
    　前記第２のサブフレーム期間において、前記第１の出力チャネルおよび前記第２の出力チャネルは、ハイインピーダンス状態となる、請求項１に記載の照明装置。
  3. 　前記スイッチ回路部は、さらに、前記第２の液晶セルの前記第１の透明電極と電気的に接続される第５の出力チャネル、前記第２の液晶セルの前記第２の透明電極と電気的に接続される第６の出力チャネル、前記第２の液晶セルの前記第３の透明電極と電気的に接続される第７の出力チャネル、および前記第２の液晶セルの前記第４の透明電極と電気的に接続される第８の出力チャネルを含み、
    　前記１フレーム期間は、さらに、第３のサブフレーム期間および第４のサブフレーム期間を含み、
    　前記第３のサブフレーム期間において、前記スイッチ回路部は、前記第１の電圧信号線と前記第５の出力チャネルとが導通され、かつ、前記第２の電圧信号線と前記第６の出力チャネルとが導通されるように駆動し、
    　前記第４のサブフレーム期間において、前記スイッチ回路部は、前記第１の電圧信号線と前記第７の出力チャネルとが導通され、かつ、前記第２の電圧信号線と前記第８の出力チャネルとが導通されるように駆動する、請求項１に記載の照明装置。
  4. 　前記第３のサブフレーム期間において、前記第１の出力チャネル、前記第２の出力チャネル、前記第３の出力チャネル、前記第４の出力チャネル、前記７の出力チャネル、および前記第８の出力チャネルは、ハイインピーダンス状態となり、
    　前記第４のサブフレーム期間において、前記第１の出力チャネル、前記第２の出力チャネル、前記第３の出力チャネル、前記第４の出力チャネル、前記５の出力チャネル、および前記第６の出力チャネルは、ハイインピーダンス状態となる、請求項３に記載の照明装置。
  5. 　前記第１のサブフレーム期間において、前記第１の液晶セルの前記第１の透明電極に入力される第１の電圧信号の位相は、前記第１の液晶セルの前記第２の透明電極に入力される第２の電圧信号の位相と逆である、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明装置。
  6. 　前記第２のサブフレーム期間において、前記第１の液晶セルの前記第３の透明電極に入力される第３の電圧信号の位相は、前記第１の液晶セルの前記第４の透明電極に入力される第４の電圧信号の位相と逆である、請求項５に記載の照明装置。
  7. 　前記第２のサブフレーム期間において、前記第１の液晶セルの前記第３の透明電極に入力される第３の電圧信号の位相は、前記第１の液晶セルの前記第４の透明電極に入力される第４の電圧信号の位相と同じである、請求項５に記載の照明装置。
  8. 　光源と、
    　前記光源から出射された光を拡散可変に透過する、第１の液晶セルおよび第２の液晶セルを含む光学素子と、
    　前記光学素子と接続され、前記光学素子を制御する制御装置と、を含み、
    　前記第１の液晶セルおよび前記第２の液晶セルの各々は、
    　　第１の方向に延在する第１の透明電極および第２の透明電極が交互に設けられた第１の基板と、
    　　前記第１の方向と交差する第２の方向に延在する第３の透明電極および第４の透明電極が交互に設けられた第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、
    　前記制御装置は、
    　　前記第１の液晶セルの前記第１の透明電極と電気的に接続される第１の出力チャネル、前記第１の液晶セルの前記第２の透明電極と電気的に接続される第２の出力チャネル、前記第１の液晶セルの前記第３の透明電極と電気的に接続される第３の出力チャネル、前記第１の液晶セルの前記第４の透明電極と電気的に接続される第４の出力チャネル、前記第２の液晶セルの前記第１の透明電極と電気的に接続される第５の出力チャネル、前記第２の液晶セルの前記第２の透明電極と電気的に接続される第６の出力チャネル、前記第２の液晶セルの前記第３の透明電極と電気的に接続される第７の出力チャネル、および前記第２の液晶セルの前記第４の透明電極と電気的に接続される第８の出力チャネルを含むスイッチ回路部と、
    　　前記第１の液晶セルおよび前記第２の液晶セルの各々の前記第１の透明電極、前記第２の透明電極、前記第３の透明電極、および前記第４の透明電極に入力される複数の電圧信号を生成する信号生成回路部と、
    　　前記スイッチ回路部および前記信号生成回路部と接続され、各々が生成された前記複数の電圧信号の１つが伝送される第１の電圧信号線、第２の電圧信号線、第３の電圧信号線、および第４の電圧信号線と、を含み、
    　１フレーム期間は、第１のサブフレーム期間および第２のサブフレーム期間を含み、
    　前記第１のサブフレーム期間において、前記スイッチ回路部は、前記第１の電圧信号線、前記第２の電圧信号線、前記第３の電圧信号線、および前記第４の電圧信号線のそれぞれが、前記第１の出力チャネル、前記第２の出力チャネル、前記第３の出力チャネル、および前記第４の出力チャネルと導通されるように駆動し、
    　前記第２のサブフレーム期間において、前記スイッチ回路部は、前記第１の電圧信号線、前記第２の電圧信号線、前記第３の電圧信号線、および前記第４の電圧信号線のそれぞれが、前記第５の出力チャネル、前記第６の出力チャネル、前記第７の出力チャネル、および前記第８の出力チャネルと導通されるように駆動する、照明装置。
  9. 　前記第１のサブフレーム期間において、前記第５の出力チャネル、前記第６の出力チャネル、前記第７の出力チャネル、および前記第８の出力チャネルは、ハイインピーダンス状態となり、
    　前記第２のサブフレーム期間において、前記第１の出力チャネル、前記第２の出力チャネル、前記第３の出力チャネル、および前記第４の出力チャネルは、ハイインピーダンス状態となる、請求項８に記載の照明装置。
  10. 　前記第１のサブフレーム期間において、前記第１の液晶セルの前記第１の透明電極に入力される第１の電圧信号の位相は、前記第１の液晶セルの前記第２の透明電極に入力される第２の電圧信号の位相と逆であり、かつ、前記第１の液晶セルの前記第３の透明電極に入力される第３の電圧信号の位相は、前記第１の液晶セルの第４の透明電極に入力される第４の電圧信号の位相と逆である、請求項８または請求項９に記載の照明装置。
  11. 　第１のサブフレーム期間において、前記第１の液晶セルの前記第１の透明電極に入力される第１の電圧信号の位相は、前記第１の液晶セルの前記第２の透明電極に入力される第２の電圧信号の位相と逆であり、かつ、前記第１の液晶セルの前記第３の透明電極に入力される第３の電圧信号の位相は、前記第１の液晶セルの第４の透明電極に入力される第４の電圧信号の位相と同じである、請求項８または請求項９に記載の照明装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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