CN116830025A - 调光装置 - Google Patents

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Abstract

调光装置(1)沿光的照射方向层叠有多个液晶单元。液晶单元(2、3)具备：第1基板(5)，其设有多根第1金属布线(11)；和第2基板(6)，其设有多根第2金属布线(14)，在与第1基板(5)之间夹着液晶层(8)。多根第1金属布线(11)分别在第1基板(5a)上的布线层中隔开间隔而设置。多根第2金属布线(14)分别在第2基板(6)上的布线层中隔开间隔而设置。关于多个液晶单元(2、3)中的至少一个液晶单元，在调光区域(AA)外侧的周边区域(GA)的整面中，多根第1金属布线(11)之间的间隙在上述光的照射方向上通过第2金属布线(14)而被遮光，多根第2金属布线(14)之间的间隙在光的照射方向上通过第1金属布线(11)而被遮光。

Description

调光装置
技术领域
本发明涉及调光装置。
背景技术
以往，具有在LED等光源中组合刻有棱镜图案的薄型透镜、并通过使光源与薄型透镜之间的距离变化而使配光角度变化的照明器具。在这样的照明器具中，为了驱动薄型透镜来使光源与薄型透镜之间的距离变化而使用小型电动机。另外，例如公开了通过利用液晶调光元件覆盖透明电灯泡的前表面、并改变液晶层的透射率来切换直射光和散射光的照明器具(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平2-65001号公报
发明内容
在使用了液晶单元的结构中，通过在夹着液晶层的两片基板上设置电极、并对该两片基板上分别所设的电极之间施加驱动电压，来控制液晶分子的取向。取向膜设在通过设置电极而能够控制液晶分子的取向的区域，但在其周边区域中，由于无法进行液晶分子的控制而会产生取向紊乱从而发生漏光，有可能招致调光功能下降。
本发明的目的在于提供一种能够抑制调光功能下降的调光装置。
本发明的一个方案的调光装置是沿光的照射方向层叠有具有对从光源照射的光进行偏振的调光区域的多个液晶单元的调光装置，上述液晶单元具备：第1基板，其设有多根第1金属布线；和第2基板，其设有多根第2金属布线，在与上述第1基板之间夹着液晶层，多根上述第1金属布线分别在上述第1基板上的布线层中隔开间隔而设置，多根上述第2金属布线分别在上述第2基板上的布线层中隔开间隔而设置，关于多个上述液晶单元中的至少一个液晶单元，在上述调光区域外侧的周边区域的整面中，多根上述第1金属布线之间的间隙在上述光的照射方向上通过上述第2金属布线而被遮光，多根上述第2金属布线之间的间隙在上述光的照射方向上通过上述第1金属布线而被遮光。
本发明的一个方案的调光装置是沿光的照射方向层叠有具有对从光源照射的光进行偏振的调光区域的多个液晶单元的调光装置，上述液晶单元具备第1基板和在与上述第1基板之间夹着液晶层的第2基板，关于多个上述液晶单元中的至少一个液晶单元，在上述调光区域外侧的周边区域的整面中，在上述第1基板和上述第2基板中的、距光的照射对象更近的一方的基板上设有遮光层。
附图说明
图1是表示设有实施方式的调光装置的照明器具的一个例子的立体图。
图2是第1基板的从Dz方向观察到的概略平面图。
图3是第2基板的从Dz方向观察到的概略平面图。
图4是将第1基板和第2基板沿Dz方向重叠的液晶单元的透视图。
图5是图4所示的A-A’线剖视图。
图6A是表示第1基板的取向膜的摩擦方向的图。
图6B是表示第2基板的取向膜的摩擦方向的图。
图7是实施方式1的调光装置的第1基板上的周边区域的从Dz方向观察到的平面图。
图8是实施方式1的调光装置的第2基板上的周边区域的从Dz方向观察到的平面图。
图9是将实施方式1的调光装置的第1基板和第2基板沿Dz方向重叠的透视图。
图10是图9所示的B-B’线剖视图。
图11是实施方式2的调光装置的第2基板上的周边区域的从Dz方向观察到的平面图。
图12是将实施方式2的调光装置的第1基板和第2基板沿Dz方向重叠的透视图。
图13是图12所示的C-C’线剖视图。
具体实施方式
一边参照附图一边详细地说明用于实施发明的方式(实施方式)。本发明并不受以下的实施方式所记载的内容限定。另外，以下所记载的结构要素中包含本领域技术人员能够容易想到的结构要素、实质相同的结构要素。而且，以下所记载的结构要素能够适当组合。此外，公开内容原则上只是一个例子，本领域技术人员能够容易想到的保持了发明主旨的适当变更当然含在本发明的范围内。另外，关于附图，为了使说明更加明确，存在与实际的样态相比示意地示出各部分的宽度、厚度、形状等的情况，但原则上是一个例子，并不限定本发明的解释。另外，在本说明书和各图中，针对关于已出现的图与上述相同的要素，存在标注相同的附图标记并适当省略详细说明的情况。
图1是表示设有实施方式的调光装置的照明器具的一个例子的立体图。此处，首先进行实施方式的调光装置1的概略说明。
如图1所示，本实施方式的调光装置1包括第1液晶单元2和第2液晶单元3。
照明器具100包括调光装置1和光源4。光源4朝向调光装置1照射光。光源4例如由发光二极管(LED：Light Emitting Diode)构成。
在图1中，调光装置1的平面中的一个方向被设为Dx方向，在调光装置1的平面中与Dx方向正交的方向被设为Dy方向。另外，与Dx-Dy平面正交的方向被设为Dz方向。
Dz方向示出了光源4的光的照射方向。照明器具100由第1液晶单元2和第2液晶单元3沿Dz方向层叠而构成。以下，也将从Dz方向观察时存在从调光装置1放射光的放射面(或上表面)的一侧称为放射面侧(或上表面侧)，也将从Dz方向观察时存在与放射面(或上表面)相反的背面(或下表面)的一侧称为入射面侧(或下表面侧)。
取向膜18和取向膜19如后述那样摩擦方向不同。第1液晶单元2和第2液晶单元3为相同的结构。在本实施方式中，第1液晶单元2设为p波偏振用的液晶单元。另外，第2液晶单元3设为s波偏振用的液晶单元。由此，能够进行灵活的调光控制。此外，也可以为将第1液晶单元2设为s波偏振用的液晶单元、将第2液晶单元3设为p波偏振用的液晶单元的方式。第1液晶单元2和第2液晶单元3只要某一方为p波偏振用的液晶单元、另一方为s波偏振用的液晶单元即可。
第1液晶单元2及第2液晶单元3具备第1基板5和第2基板6。图2是第1基板的从Dz方向观察到的概略平面图。图3是第2基板的从Dz方向观察到的概略平面图。图4是将第1基板和第2基板沿Dz方向重叠的液晶单元的透视图。图5是图4所示的A-A’线剖视图。
如图5所示，第1液晶单元2及第2液晶单元3在第1基板5与第2基板6之间具备周围被密封材料7密封的液晶层8。
液晶层8根据电场的状态对从液晶层8通过的光进行调制。液晶层8可以为例如作为IPS(平面转换)的一种方式的FFS(边缘场开关)等横向电场模式，也可以使用纵向电场模式。例如，可以使用TN(Twisted Nematic：扭曲向列)、VA(Virtical Alignment：垂直取向)、ECB(Electrically Controlled Birefringence：电控双折射)等各种模式的液晶，并不受液晶层8的种类和结构限定。
如图2所示，在图5所示的第1基板5的基材9的液晶层8侧具备：多个驱动电极10a、10b；供给对这些驱动电极10施加的驱动电压的多根金属布线11a、11b；和供给对后述的第2基板6上所设的多个驱动电极13a、13b(参照图3)施加的驱动电压的多根金属布线11c、11d。金属布线11a、11b、11c、11d设在第1基板5的布线层。金属布线11a、11b、11c、11d在第1基板5上的布线层中隔开间隔而设置。以下，存在将多个驱动电极10a、10b简称为“驱动电极10”的情况。另外，存在将多根金属布线11a、11b、11c、11d称为“第1金属布线11”的情况。如图2所示，第1基板5上的驱动电极10沿Dx方向(第1方向)延伸。
如图3所示，在图5所示的第2基板6的基材12的液晶层8侧具备：多个驱动电极13a、13b；和供给对这些驱动电极13施加的驱动电压的多根金属布线14a、14b。金属布线14a、14b设于第2基板6的布线层。金属布线14a、14b在第2基板6上的布线层中隔开间隔而设置。以下，存在将多个驱动电极13a、13b简称为“驱动电极13”的情况。另外，存在将多根金属布线14a、14b称为“第2金属布线14”的情况。如图3所示，第2基板6上的驱动电极13沿Dy方向(第2方向)延伸。
驱动电极10及驱动电极13是由ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)等透光性导电材料(透光性导电氧化物)形成的透光性电极。第1基板5及第2基板6为玻璃或树脂等透光性基板。第1金属布线11及第2金属布线14由铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、钼(Mo)或它们的合金中的至少一个金属材料形成。另外，第1金属布线11及第2金属布线14也可以使用一个以上的这些金属材料并设为将多个金属材料层叠而成的层叠体。铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、钼(Mo)或它们的合金中的至少一个金属材料与ITO等透光性导电氧化物相比为低电阻。
第1基板5的金属布线11a和第2基板6的金属布线14a例如通过过孔等导通部15a而连接。另外，第1基板5的金属布线11d和第2基板6的金属布线14b通过例如过孔等导通部15b而连接。
另外，在第1基板5上的不与第2基板6沿Dz方向重叠的区域，设有与未图示的柔性印刷基板(FPC：Flexible Printed Circuits)连接的连接(Flex-on-Board)端子部16a、16b。连接端子部16a、16b各自具备与金属布线11a、11b、11c、11d相对应的四个连接端子。
连接端子部16a、16b设于第1基板5的布线层。第1液晶单元2及第2液晶单元3从与连接端子部16a或连接端子部16b连接的FPC供给对第1基板5上的驱动电极10a、10b及第2基板6上的驱动电极13a、13b施加的驱动电压。以下，存在将连接端子部16a、16b简称为“连接端子部16”的情况。
如图4所示，关于第1液晶单元2及第2液晶单元3，第1基板5和第2基板6沿Dz方向(光的照射方向)重叠，在从Dz方向观察时，第1基板5上的多个驱动电极10和第2基板6上的多个驱动电极13交叉。这样构成的第1液晶单元2及第2液晶单元3通过对第1基板5上的多个驱动电极10及第2基板6上的多个驱动电极13分别供给驱动电压，能够进行液晶层8的液晶分子17的取向方向的控制。将能够进行该液晶层8的液晶分子17的取向方向的控制的区域称为“调光区域AA”。在该调光区域AA中，通过使液晶层8的折射率分布变化，能够进行从第1液晶单元2及第2液晶单元3的调光区域AA透射的光的控制。在该调光区域200外侧的区域中，将液晶层8被密封材料7密封的区域称为“周边区域GA”(参照图5)。
如图5所示，关于第1基板5的调光区域，驱动电极10(在图5中为驱动电极10a)被取向膜18覆盖。另外，关于第2基板6的调光区域，驱动电极13(在图5中为驱动电极13a、13b)被取向膜19覆盖。如上述那样，在取向膜18和取向膜19中，摩擦方向不同。
图6A是表示第1基板的取向膜的摩擦方向的图。图6B是表示第2基板的取向膜的摩擦方向的图。
如图6A及图6B所示，第1基板的取向膜18的摩擦方向和第2基板的取向膜19的摩擦方向为在平面观察时彼此交叉的方向。具体而言，图6A所示的第1基板5的取向膜18的摩擦方向与驱动电极10a、10b的延伸方向正交。另外，图6B所示的第2基板6的取向膜19的摩擦方向与驱动电极13a、13b的延伸方向正交。
此外，在本实施方式中，如图2所示，在第1基板5和第2基板6沿Dz方向不重叠的、第1基板5上的沿Dx方向延伸的区域和沿Dy方向延伸的区域各自上设有朝向不同的连接端子部16a、16b。由此，能够从相对于第1液晶单元2和第2液晶单元3各自不同的方向连接FPC，作业性提高。
通过设为使用了上述的本实施方式的调光装置1的图1所示的构造，能够实现照明器具100的小型化。
另外，在本实施方式中，虽然说明了将p波偏振用的第1液晶单元2及s波偏振用的第2液晶单元3分别层叠一个的结构，但并不限于该结构，例如也可以为具有多个将第1液晶单元2及第2液晶单元3层叠而成的组合的结构。例如，通过设为具有两个将第1液晶单元2及第2液晶单元3层叠而成的组合的结构、即设为分别具有两个p波偏振用的液晶单元和s波偏振用的液晶单元的结构，能够实现更灵活的调光控制。
(实施方式1)
调光区域AA外侧的周边区域GA是无法进行上述的调光控制的区域。因此，在调光区域AA外侧的周边区域GA中，会发生液晶分子17的取向紊乱。虽然周边区域GA中所设的第1基板5上的第1金属布线11、第2基板6上的第2金属布线14与ITO等透光性导电氧化物相比较具有遮光性，但如图5所示那样例如会从第1基板5上的第1金属布线11之间的间隙发生漏光，从而有可能招致调光功能下降。
图7是实施方式1的调光装置的第1基板上的周边区域的从Dz方向观察到的平面图。图8是实施方式1的调光装置的第2基板上的周边区域的从Dz方向观察到的平面图。图9是将实施方式1的调光装置的第1基板和第2基板沿Dz方向重叠的透视图。图10是图9所示的B-B’线剖视图。此外，在图7、图8、图9中，为了容易说明，而省略了调光区域AA内的图示。
在图7、图8、图9、图10所示的实施方式1的结构中，如图9所示的透视图所示那样，在调光区域AA外侧的周边区域GA的整面中，第1基板5a上的多根第1金属布线11(金属布线11a、11b、11c、11d)之间的间隙在光的照射方向(Dy方向)上通过第2基板6上的多根第2金属布线14(金属布线14a、14b)而被遮光。另外，第2基板6上的多根第2金属布线14(金属布线14a、14b)之间的间隙在光的照射方向(Dy方向)上通过第1基板5a上的多根第1金属布线11(金属布线11a、11b、11c、11d)而被遮光。由此，第1基板5a上的第1金属布线11和第2基板6上的第2金属布线14以一部分沿Dz方向重叠的方式设置。
第1基板5a的第1金属布线11及第2基板6的第2金属布线14的宽度为例如10[μm]左右，第1基板5a的第1金属布线11和第2基板6a的第2金属布线14重叠的重叠部SP的宽度为例如5[μm]左右。
此外，例如若第1基板5a的第1金属布线11及第2基板6a的第2金属布线14的宽度过宽，则容易发生静电破坏等ESD问题。因此，期望例如如图8所示那样在第2基板6a的第2金属布线14(第1基板5a的第1金属布线11)上设置狭缝SL，使布线宽度不会变得过宽。
通过设为这样的结构，能够在调光区域AA外侧的周边区域GA中抑制因液晶分子17的取向紊乱引起的漏光。
此外，在将第1液晶单元2a和第2液晶单元3a层叠而构成调光装置1的情况下，只要至少在某一方的液晶单元中，适用图7、图8、图9、图10所示的实施方式1的结构即可。更优选的是，期望在距基于照明器具100进行的光照射的对象物更近的第2液晶单元3a中，适用图7、图8、图9、图10所示的实施方式1的结构。另外，例如在具有多个将第1液晶单元2a及第2液晶单元3a层叠而成的组合的结构中，期望在距基于照明器具100进行的光照射的对象物更近的液晶单元中，适用图7、图8、图9、图10所示的实施方式1的结构。
根据上述的实施方式1的结构，能够在调光区域AA外侧的周边区域GA中抑制因液晶分子17的取向紊乱引起的漏光，从而能够抑制调光功能下降。
(实施方式2)
图11是实施方式2的调光装置的第2基板上的周边区域的从Dz方向观察到的平面图。图12是将实施方式2的调光装置的第1基板和第2基板沿Dz方向重叠的透视图。图13是图12所示的C-C’线剖视图。此外，在以下的说明中，针对与在上述的实施方式1中说明的结构要素相同的结构要素标注相同的附图标记并省略重复的说明，且说明与实施方式1不同的方面。另外，在图11及图12中，为了容易说明，而省略了调光区域AA内的图示。
在图11、图12、图13所示的实施方式2的结构中，在调光区域AA外侧的周边区域GA的整面中，在第2基板6b上设有遮光层20。
遮光层20设在第2基板6b的基材12a的液晶层8侧。设有遮光层20的第2基板6b的基材12a的液晶层8侧被平坦化膜21覆盖。平坦化膜21例如是由有机材料构成的树脂绝缘膜。在平坦化膜21的液晶层8侧设有驱动电极13和第2金属布线14。
遮光层20例如由黑色的树脂材料构成。另外，遮光层20并不限于黑色的树脂材料，例如也可以由遮光性的金属材料构成。
通过设为这样的结构，能够在调光区域AA外侧的周边区域GA中抑制因液晶分子17的取向紊乱引起的漏光。
此外，在将第1液晶单元2b和第2液晶单元3b层叠而构成调光装置1的情况下，只要至少在某一方的液晶单元中适用图11、图12、图13所示的实施方式2的结构即可。更优选的是，期望在距基于照明器具100进行的光照射的对象物更近的第2液晶单元3b中，适用图11、图12、图13所示的实施方式1的结构。另外，例如在具有多个将第1液晶单元2b及第2液晶单元3b层叠而成的组合的结构中，期望在距基于照明器具100进行的光照射的对象物更近的液晶单元中，适用图11、图12、图13所示的实施方式2的结构。
根据上述的实施方式2的结构，能够在调光区域AA外侧的周边区域GA中抑制因液晶分子17的取向紊乱引起的漏光，从而能够抑制调光功能下降。
以上，说明了本发明的优选的实施方式，但本发明并不限定于这样的实施方式。在实施方式中公开的内容原则上只是一个例子，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。在不脱离本发明的主旨的范围内进行的适当变更当然也属于本发明的技术范围。
附图标记说明
1调光装置
2第1液晶单元
3第2液晶单元
4光源
5、5a第1基板
6、6a、6b第2基板
7密封材料
8液晶层
9基材
10、10a、10b驱动电极
11第1金属布线
11a、11b、11c、11d金属布线
12基材
13、13a、13b驱动电极
14第2金属布线
14a、14b金属布线
15a、15b导通部
16a、16b连接端子部
17液晶分子
18取向膜
19取向膜
20遮光层
21平坦化膜
AA调光区域
GA周边区域
SL狭缝
SP重叠部。

Claims (6)

1.一种调光装置，其沿光的照射方向层叠有多个液晶单元，该多个液晶单元具有对从光源照射的光进行偏振的调光区域，在所述调光装置中，
所述液晶单元具备：
第1基板，其设有多根第1金属布线；和
第2基板，其设有多根第2金属布线，在与所述第1基板之间夹着液晶层，
多根所述第1金属布线分别在所述第1基板上的布线层中隔开间隔而设置，
多根所述第2金属布线分别在所述第2基板上的布线层中隔开间隔而设置，
关于多个所述液晶单元中的至少一个液晶单元，在所述调光区域外侧的周边区域的整面中，多根所述第1金属布线之间的间隙在所述光的照射方向上通过所述第2金属布线而被遮光，多根所述第2金属布线之间的间隙在所述光的照射方向上通过所述第1金属布线而被遮光。
2.如权利要求1所述的调光装置，其中，
具有多个将p波偏振用的液晶单元和s波偏振用的液晶单元层叠而成的组合。
3.如权利要求1或2所述的调光装置，其中，
关于多个所述液晶单元中的、距光的照射对象更近的一个液晶单元，在所述调光区域外侧的周边区域的整面中，多根所述第1金属布线之间的间隙在所述光的照射方向上通过所述第2金属布线而被遮光，多根所述第2金属布线之间的间隙在所述光的照射方向上通过所述第1金属布线而被遮光。
4.一种调光装置，其沿光的照射方向层叠有多个液晶单元，该多个液晶单元具有对从光源照射的光进行偏振的调光区域，在所述调光装置中，
所述液晶单元具备：
第1基板；和
在与所述第1基板之间夹着液晶层的第2基板，
关于多个所述液晶单元中的至少一个液晶单元，在所述调光区域外侧的周边区域的整面中，在所述第1基板和所述第2基板中的、距光的照射对象更近的一方的基板上设有遮光层。
5.如权利要求4所述的调光装置，其中，
具有多个将p波偏振用的液晶单元和s波偏振用的液晶单元层叠而成的组合。
6.如权利要求4或5所述的调光装置，其中，
关于多个所述液晶单元中的、距光的照射对象更近的一个液晶单元，在所述调光区域外侧的周边区域的整面中，在所述第1基板和所述第2基板中的、距光的照射对象更近的一方的基板上设有遮光层。
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